CN100391766C - 气液混合多活塞盘式制动器系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车制动系统。气液混合多活塞盘式制动器系统，它包括液压盘式制动器(2)、液压主泵(7)、贮液罐(8)，液压主泵(7)的活塞腔由油管与液压盘式制动器(2)的液压分泵的活塞腔相连通，其特征在于：液压主泵(7)的活塞杆与动力气室(9)的气压活塞杆相连接，动力气室(9)的气腔由第一进气管(10)与气压制动控制阀(13)的输出端口相连通，气压制动控制阀(13)上设有制动踏板(12)，气压制动控制阀(13)的输入端口(A)、输入端口(B)由第二进气管(11)及第三进气管(14)分别与贮气筒的两个相互独立的气室或与两个贮气筒连通。本发明具有制动压力大、所需踏板力很小、制动距离短、制动摩擦块受力均匀的特点。

Description

气液混合多活塞盘式制动器系统

技术领域

本发明涉及一种汽车制动系统，具体涉及一种汽车用盘式制动器制动系统。

背景技术

汽车制动系统按产生制动力介质的不同，分为液压制动系统和气压制动系统。液压盘式制动器制动系统一般主要由液压盘式制动器、液压主泵、贮液罐、制动踏板组成，贮液罐与液压主泵的活塞腔相连通，液压主泵的活塞腔由油管与液压盘式制动器分泵的活塞腔相连通，液压主泵的活塞杆与制动踏板相连接。由于液压制动系统中产生制动效能的促动力主要来自于人力和发动机进气系统的真空助力，而发动机进气系统的真空助力又很有限，为了保证汽车能获得足够的制动效能，而又使得所需驾驶员踩制动踏板的踏板力在普通人力所能承受的范围。因此，液压制动系统仅用于轿车及轻型以下的各类汽车，而中型及中型以上的各类汽车，几乎无一例外地均采用气压制动系统。

理论和实践均表明由于气体的粘度远低于液体，气压系统的气体压力通常只有液压制动系统中液体压力的约1/20，且在汽车处于非制动状态时，制动控制阀至各制动分泵的整个管路系统及各制动分泵中均处于大气状态，因此，1、气压制动系统的各制动分泵不仅结构尺寸很大而无法向液压制动系统那样将制动分泵置于制动器中(气压制动系统的制动分泵均设置在制动器外)而且，还必须设计一套传力及力放大机构，以将制动分泵活塞的推力放大后传给制动蹄的张开机构。正因为如此，尽管盘式制动器具有制动效能恒定、热稳定性和涉水恢复性良好等许多鼓式制动器所无法比拟的优点，但盘式制动器却较难在气压制动系统中得到应用(因为气压盘式制动器的传力及力放大机构比气压鼓式制动器的结构更复杂，制造更困难，成本更高)；2、装用气压制动系统的汽车制动时，制动系统起作用的时间远比液压系统长，在相同条件下紧急制动，装气压制动的汽车，其制动距离比装用液压制动的汽车长，故气压制动系统的汽车其安全性不如液压制动系统的汽车。

发明内容

为了充分发挥液压盘式制动器制动系统的优势，克服气压制动系统(包括鼓式制动器和盘式制动器系统)上述之诸多不足，本发明的目的在于提供一种制动压力大、所需踏板力很小、制动距离短的气液混合多活塞盘式制动器系统。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：气液混合多活塞盘式制动器系统，它包括液压盘式制动器2、液压主泵7、贮液罐8，贮液罐8与液压主泵7的活塞腔相连通，液压主泵7由油管与液压盘式制动器2的液压分泵相连通，其特征在于：液压主泵7的活塞杆与动力气室9的气压活塞杆相连接，动力气室9的气腔由第一进气管10与气压制动控制阀13的输出端口相连通，气压制动控制阀13上设有制动踏板12，气压制动控制阀13的第一输入端口、第二输入端口由第二进气管11及第三进气管14分别与贮气筒的两个相互独立的气室或与两个贮气筒连通，贮气筒由进气管与打气泵22相连通。

所述的液压盘式制动器2的液压分泵个数为2-6个。

本发明采用上述结构，打气泵22将空气加压后送入贮气筒，当需制动时，驾驶员踩下制动踏板12，气压制动控制阀13便接通贮气筒到动力气室9的气路，动力气室9在气压的作用下推动气压活塞杆带动液压活塞杆左移，将贮液罐8中的制动液压入车轮液压盘式制动器2的液压分泵(或称液压缸)中，从而实现制动。本发明采用动力气室9与液压主泵7相接合，动力气室9的气压活塞杆提供的推力远远大于现有液压盘式制动器制动系统中由人力和发动进气系统所提供的真空助力之和，本发明产生的制动压力大、制动距离短；由于动力气室中活塞直径远比制动液压主泵中活塞的直径大，从而便实现了气液转换过程中的压力放大(利用动力气室中的气体压力推动液压主泵活塞的方式实现压力的放大)。采用液压盘式制动器，具有制动反应时间短、制动效能恒定、热稳定性及涉水恢复性好、制动距离短等特点。此外，由于在制动时，驾驶员对制动踏板12的操纵仅仅只是打开气压制动控制阀13，因此与现有的液压盘式制动器制动系统相比，所需踏板力很小。气液混合式制动系统不仅具有上述液压盘时制动系统及气压制动系统的全部优点，而且由于系统中力的放大是由气液转换机构(动力气室、液压助泵)实现的，因此气液混合多活塞盘时制动系统还具有结构简单、制造成本低、结构紧奏、布置方便等特点。

本发明的多活塞液压盘式制动器2的液压分泵个数为2-6个，具有制动摩擦块受力均匀的特点；液压分泵的个数可根据汽车总质量的不同对制动力的实际需要而设置不同数量。

附图说明

图1是本发明的结构示意图

图2是本发明的活塞盘式制动器的零部件结构示意图

图中：1-车轮转速传感器，2-液压盘式制动器，3-控制器，4-分配阀，5-第一油管，6-第二油管，7-液压主泵，8-贮液罐，9-动力气室，10-第一进气管，11-第二进气管，12-制动踏板，13-气压制动控制阀，14-第三进气管，15-第二贮气筒，16-单向阀，17-第四进气管，18-第一贮气筒，19-第五进气管，20-调压阀，21-第六进气管，22-打气泵，23-回气管，24-制动摩擦块支承夹，25-左制动摩擦块，26-制动钳体，27-第二液压分泵，28-第一液压分泵，29-制动钳安装螺栓，30-右制动摩擦块，31-制动盘，32-第二活塞组件，33-第一活塞组件。

具体实施方式

如图1所示，气液混合多活塞盘式制动器系统，它包括多活塞液压盘式制动器2、分配阀4、液压主泵7、贮液罐8、动力气室9、制动踏板12、气压制动控制阀13、第二贮气筒15、第一贮气筒18、打气泵22，打气泵22的出气端口由第六进气管21与第一贮气筒18相连通，第六进气管21上设有调压阀20，打气泵22的回气路端口由回气管23与第一贮气筒18相连通；第一贮气筒18由第五进气管19、第四进气管17分别与第二贮气筒15相连通，第五进气管19、第四进气管17上分别设有单向阀16，第二贮气筒15的两个相互独立的气室的输出端口分别由第二进气管11和第三进气管14与气压制动控制阀13的第一输入端口A、第二输入端口B相连通，气压制动控制阀13的输出端口由第一进气管10与动力气室9的气腔相连通，气压制动控制阀13上设有制动踏板12，制动踏板12通过气压控制阀控制第一进气管10与第二进气管11及第三进气管14相连通；动力气室9的气压活塞杆与液压主泵7的液压活塞杆相连接，贮液罐8与液压主泵7的活塞腔相连通，液压主泵7的活塞腔由第二油管6与分配阀4相连通，分配阀4由第一油管5与活液压式制动器2的液压分泵活塞腔相连通。制动踏板12、气压制动控制阀13、第二贮气筒15、第一贮气筒18、打气泵22组成的供气装置可采用现有的气压制动系统的结构。

本发明还适用于ABS系统(制动防抱死系统)，车轮转速传感器1、控制器3为ABS系统的重要部件。

如图2所示，所述的活塞盘式制动器2的制动钳体上的液压分泵个数为2个，第一液压分泵28、第二液压分泵27设置在制动钳体26的右侧，为浮动钳式结构。如采用固定钳式结构，制动钳体26的左右两侧对称设置液压分泵，左右两侧各2个，一共4个液压分泵。对于浮动钳式结构，制动钳体26上最多可设置6个液压分泵。

多活塞液压盘式制动器主要由制动摩擦块支承夹24、左制动摩擦块25、制动钳体26、第二液压分泵27、第一液压分泵28、制动钳安装螺栓29、右制动摩擦块30、制动盘31、第二活塞组件32、第一活塞组件33组成。

汽车液压盘式制动器有2个十分重要的指标，即最大制动效能(制动器能够产生的最大制动力矩)和制动摩擦块单位面积上的压力(它反映了活塞盘式制动器的使用寿命)。

一、制动效能

若设左制动摩擦块25、右制动摩擦块30作用在制动盘31上摩擦力的合力为F、此摩擦力的等效作用中心至制动盘轴心线的距离为R、制动摩擦块与制动盘间的摩擦系数为f、第一液压分泵28的活塞和第二液压分泵27的活塞推动制动摩擦块作用在制动盘上的正压力为N，则液压盘式制动器的制动力矩M为：M＝2F.R＝2N.f.R(1)当液压盘式制动器的结构确定后，则f和R不可改变，由式(1)可知，欲提高液压盘式制动器的制动力矩M，唯一的方法就是增加正压力N。

若设单个活塞的有效面积为A，液压分泵内的液体压力为P、液压盘式制动器中活塞的数量为n，则制动摩擦块作用在制动盘上的正压力N为：N＝nAP(2)，将(2)式代入(1)式得：M＝2nAPfR(3)，由3式知，欲提高液压盘式制动器的制动力矩，有三种方法：一是增加活塞的数量n；二是提高液体的压力P，对于汽车制动系统而言，压力P不益太高，否则会带来密封困难、管路在高压作用下发生变形而影响液压盘式制动器性能等诸多问题；三是增大活塞的面积A，由图2可以看出，受盘式制动器结构的限制，活塞面积A的增加十分有限。

要求液压盘式制动器产生最大制动力矩的大小随汽车总质量的不同而不同，由此可见，改变汽车液压盘式制动器最大制动力矩最有效的方法是：改变设置在制动钳体中液压分泵的活塞数量n的多少。对于轿车及轻型以下的各类汽车常取n＝1～2；对于中型汽车，取n＝2～4；对于重型汽车，n一般为3～6。图2示出的是n＝2时的情况。

二、制动摩擦块单位面积上的压力Pd

制动摩擦块单位面积上压力的大小直接影响到液压盘式制动器的寿命。压力Pd越大，制动摩擦块越易磨损，即寿命越短；压力Pd越小，则摩擦块的寿命越长。在确保液压盘式制动器有足够制动效能的前提下，而又减小摩擦块单位面积上压力Pd唯一的方法是增大制动摩擦块的摩擦面积。从图2中不难看出，因受液压盘式制动器结构的限制，制动摩擦块的宽度无法增加，欲望增大摩擦块的摩擦面积，就必须增加制动摩擦块长度方向的尺寸。

制动摩擦块长度加大后，若仍用单个活塞对其施力，则必然导致在制动时，制动摩擦块的受力不均匀，这显然时液压盘式制动器所不允许的。由此可见，从保证液压盘式制动器制动摩擦块单位面积上压力分布合理的角度来看，汽车总质量大的汽车，其中液压盘式制动器中活塞的数量亦应增加。因为制动效能要求高的汽车，其液压盘式制动器制动摩擦块的摩擦面积应相应增大。

Claims (2)

1.气液混合多活塞盘式制动器系统，它包括多活塞液压盘式制动器(2)、液压主泵(7)、贮液罐(8)，贮液罐(8)与液压主泵(7)的活塞腔相连通，液压主泵(7)的活塞腔由油管与多活塞液压盘式制动器(2)的液压分泵的活塞腔相连通，其特征在于：液压主泵(7)的活塞杆与动力气室(9)的气压活塞杆相连接，动力气室(9)的气腔由第一进气管(10)与气压制动控制阀(13)的输出端口相连通，气压制动控制阀(13)上设有制动踏板(12)，气压制动控制阀(13)的第一输入端口、第二输入端口由第二进气管(11)及第三进气管(14)分别与贮气筒的两个相互独立的气室或与两个贮气筒连通，贮气筒由进气管与打气泵(22)相连通。

2.根据权利要求1所述的气液混合多活塞盘式制动器系统，其特征在于：所述的液压盘式制动器(2)的液压分泵个数为2-6个。

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