鼓式制动器是利用制动传动机构使制动蹄将制动摩擦片压紧在制动鼓内侧,从而产生制动力,根据需要使车轮减速或在最短的距离内停车,以确保行车安全,并保障汽车停放可靠不能自动滑移。

1.鼓式制动器工作原理

在轿车制动鼓上,一般只有一个轮缸,在制动时轮缸受到来自总泵液力后,轮缸两端活塞会同时顶向左右制动蹄的蹄端,作用力相等。但由于车轮是旋转的,制动鼓作用于制动蹄的压力左右不对称,造成自行增力或自行减力的作用。因此,业内将自行增力的一侧制动蹄称为领蹄,自行减力的一侧制动蹄称为从蹄,领蹄的摩擦力矩是从蹄的2~2.5倍,两制动蹄摩擦衬片的磨损程度也就不一样。
为了保持良好的制动效率,制动蹄与制动鼓之间要有一个最佳间隙值。随着摩擦衬片磨损,制动蹄与制动鼓之间的间隙增大,需要有一个调整间隙的机构。过去的鼓式制动器间隙需要人工调整,用塞尺调整间隙。改进之后的轿车鼓式制动器都是采用自动调整方式,摩擦衬片磨损后会自动调整与制动鼓间隙。当间隙增大时,制动蹄推出量超过一定范围时,调整间隙机构会将调整杆(棘爪)拉到与调整齿下一个齿接合的位置,从而增加连杆的长度,使制动蹄位置位移,恢复正常间隙。
轿车鼓式制动器一般用于后轮(前轮用盘式制动器)。鼓式制动器除了成本比较低之外,还有一个好处,就是便于与驻车(停车)制动组合在一起,凡是后轮为鼓式制动器的轿车,其驻车制动器也组合在后轮制动器上。这是一个机械系统,它完全与车上制动液压系统是分离的:利用手操纵杆或驻车踏板(美式车)拉紧钢拉索,操纵鼓式制动器的杠件扩展制动蹄,起到停车制动作用,使得汽车不会溜动;松开钢拉索,回位弹簧使制动蹄恢复原位,制动力消失。

鼓式制动器工作原理

2.鼓式制动器的类型

按制动蹄运动方向:
鼓式制动器是利用制动蹄片挤压制动鼓而获得制动力的,可分为内张式和外束式两种。内张鼓式制动器是以制动鼓的内圆柱面为工作表面,在现代汽车上广泛使用;外束鼓式制动器则是以制动鼓的外圆柱面为工作表面,目前只用作极少数汽车的驻车制动器。
按促动装置:
鼓式制动器根据制动蹄张开装置(也称促动装置)形式的不同,可分为轮缸式制动器和凸轮式制动器。轮缸式制动器以液压制动轮缸作为制动蹄促动装置,多为液压制动系统所采用;凸轮式制动器以凸轮作为促动装置,多为气压制动系统所采用。
按制动蹄受力:
轮缸式制动器按制动蹄的受力情况不同,可分为领从蹄式、双领蹄式(单向作用、双向作用)、双从蹄式、自增力式(单向作用、双向作用)等类型。
(1) 领从蹄式制动器(leading trailing shoe brake)
领从蹄式制动器的结构如图3所示。制动底板5 固定在后桥壳或前桥转向节凸缘上,在制动底板的下部装有两个偏心的调整螺钉1,两个制动蹄11、12 的下端有孔,套装在偏心调整螺钉上,并用锁止螺母3锁止。制动底板的中部装有两制动蹄托架4,以限制制动蹄的轴向位置。制动蹄上端用回位弹簧10 拉靠在制动轮缸9 的顶块上。制动蹄的外圆面上,用埋头螺钉铆接着摩擦衬片8。作为制动蹄促动装置的制动轮缸也用螺钉固装在制动底板上。制动鼓固装在车轮轮毂的凸缘上,随车轮一起转动。
领从蹄式制动器制动效能比较稳定,结构简单可靠,便于安装,广泛用作货车的前、后轮制动器和轿车的后轮制动器。
(2) 双领蹄式制动器(two leading shoe brake)
在制动鼓正向旋转时,双领蹄式制动器的两制动蹄均为领蹄的制动器称为双领蹄制动器。如图4所示。
两制动蹄各用一个单活塞式制动轮缸 2 促动,且两套制动蹄、制动轮缸、支承销和调整凸轮等在制动底板上的布置是中心对称的,以代替领从蹄式制动器中的轴对称布置。等直径的两个制动轮缸可借油管连通,使其中油压相等。这样,在汽车前进时,两制动蹄均为领蹄;但在倒车时,两制动蹄均变为从蹄。由此可见,这种双领蹄式制动器具有单向作用,在前进时制动效能好,倒车时制动效能大大下降,且不便安装驻车制动器,故一般不用作后轮制动器;但两制动蹄片受力相同,磨损均匀,且制动蹄片作用于制动鼓的力量是平衡的,即单向作用双领蹄制动器属于平衡式制动器。
如果能使单向作用双领蹄制动器的两制动蹄的支承销和促动力作用点位置互换,那么在倒车制动时就可以得到与前进制动时相同的制动效果。双向作用双领蹄制动器(dual two leadingshoe brake)的设计就是基于此设想,该类制动器的制动蹄在制动鼓正、反向旋转时均为领蹄,如图5所示。
若将装有双领蹄制动器的汽车左、右两侧车轮制动器对调安装,便成为在制动鼓正向旋转时两制动蹄均为从蹄的双从蹄式制动器(two trailing shoe brake)。显然,双从蹄式制动器前进时制动效能低于领从蹄式制动器和双领蹄式制动器,但其制动效能对摩擦因数变化的敏感程度较小,即具有良好的制动效能稳定性,只在少数保证制动可靠性的高级轿车上采用。
(3) 自增力式制动器(servo brake)
自增力式制动器可分为单向自增力式(uni-servobrake)和双向自增力式(duo-servo brake)两种,在结构上只是制动轮缸中的活塞数目不同而已。单向自增力制动器只在汽车前进时起自增力作用,使用单活塞制动轮缸;双向自增力制动器在汽车前进或倒车制动时都能起自增力作用,使用双活塞制动轮缸。
自增力式制动器的增力原理是,利用可调顶杆体浮动铰接的制动蹄来代替固定的偏心销式制动蹄,利用前蹄的助势推动后蹄,使总的摩擦力矩得以增大,起到自动增力的作用。如图6所示为单向自增力制动器。第一制动蹄1和第二制动蹄6 的上端被各自的制动蹄回位弹簧2 拉拢,并以铆于腹板上端两侧的夹板3 的内凹弧面支靠着支承销4。两制动蹄下端以凹入的平面分别浮动支承在可调顶杆体两端的直槽底面上,并用拉紧弹簧8拉紧。
双向自增力制动器:制动蹄的上端两侧铆有夹板4,用前后蹄回位弹簧6 和3 将夹板拉靠在支承销上,两制动蹄的下端由拉紧弹簧9 拉靠在可调顶杆体8 两端直槽的底平面上。可调顶杆体是浮动的。制动轮缸处于支承销稍下的位置。
在基本结构参数和制动轮缸工作压力相同的条件下,自增力式制动器由于对摩擦助势作用的利用,制动效能最好,但其制动效能对摩擦因数的依赖性最大,因而其稳定性最差;此外,在制动过程中自增力式制动器制动力矩的增长在某些情况下显得过于急速。因此,单向自增力式制动器只用于中、轻型汽车的前轮,而双向自增力式制动器由于可兼作驻车制动器而广泛用于轿车后轮。

鼓式制动器的类型

3.鼓式制动器优缺点

鼓式制动器的优点:
鼓式制动器造价便宜,而且符合传统设计。 四轮轿车在制动过程中,由于惯性的作用,前轮的负荷通常占汽车全部负荷的70%-80%,前轮制动力要比后轮大,后轮起辅助制动作用,因此轿车生产厂家为了节省成本,就采用前盘后鼓的制动方式。不过对于重型车来说,由于车速一般不是很高,刹车蹄的耐用程度也比盘式制动器高,因此许多重型车至今仍使用四轮鼓式的设计。
鼓式制动器的缺点:
鼓式制动器的制动效能和散热性都要差许多,鼓式制动器的制动力稳定性差,在不同路面上制动力变化很大,不易于掌控。而由于散热性能差,在制动过程中会聚集大量的热量。制动块和轮鼓在高温影响下较易发生极为复杂的变形,容易产生制动衰退和振抖现象,引起制动效率下降。另外,鼓式制动器在使用一段时间后,要定期调校刹车蹄的空隙,甚至要把整个刹车鼓拆出清理累积在内的刹车粉。

鼓式制动器优缺点