汽车制动系统布置指南

整车技术部设计指南 35 第 3 章 制动系统布置 3.1 综述 制动系统是非常重要的安全件之一，制动系统分为行车制动和驻车制动，行车制动 分为制动踏板、真空助力器、制动器、ABS 系统。行车制动的功能是在车辆行驶过程中让 车轮减速或停车。驻车制动分为驻车操纵机构和拉线。功能是使停止的汽车保持不动。

3.2 布置过程 3.2.1 布置原则 该布置的功能要求：产生足够的制动力 3.2.2 制动器的布置形式 以旋转元件来分类的 盘式制动器 优点：散热条件好；制动力矩输出平稳，其大小与管压成线性关系，制动感觉良好； 摩擦块的磨损较均匀，更换方便；摩擦表面受潮，沾水后对制动效能影响小，并能很快 恢复。 缺点：制动器效能因数低；摩擦块使用寿命短。密封性差，易受尘粒磨蚀和水分侵 蚀；价格高。 制动盘的分类： 通风盘

图 3.1 整车技术部设计指南 36 实心盘

图 3.2 鼓式制动器，见图 3.3、图 3.4 效能因数较高,可减小控制力,但效能稳定性差,高速制动时易发生衰退.

旋转部件 — 制动鼓

图 3.3 制动鼓，见图 3.5：

整车技术部设计指南 图 3.4 图 3.5 37 轮缸缸径 制 动 衬 片宽度 两蹄的制动 衬片包角 制 动 鼓 内径 两蹄的制动 衬片起始角 圆点到轮缸 中心的距离 圆点到支承 中心的距离

轮缸缸径 摩擦块的有效半径 摩擦系数 效能因数

整车技术部设计指南 38 盘中鼓式制动器如 T11，见图 3.6 旋转部件---制动 盘同时内圆为制 动鼓的外表面

图 3.6 3.3 设计输入：

3.3.1 制动器的参数： 盘式制动器的参数见表 3.1：

表 3.1 鼓式制动器的参数见表 3.2：

表 3.2 3.3.2 轮胎、轮辋的数模和规格，轮辋的偏置距。 整车技术部设计指南 39 3.4. 布置过程 制动器的布置是与其他件如制动盘、转向节、轴承 、轮胎、轮辋、传动轴、轮毂等 一起在整车上布置的，我们可以简单的称其为“轮边布置”。见图 3.7。以下分别对盘式 制动器和鼓式制动器的布置过程说明。

图 3.7 整车技术部设计指南 40 3.4.1 盘式制动器的布置 1）将轮胎和轮辋装配在一起，做出轮胎的中心线和轴线，定义出轮距。前、后轮距 的定义是在设计状态下定义的。车轮外倾角要体现出来。见图 3.8

图 3.8 2）轴承的选择及计算： 轴承的选择是关系到整车的使用寿命，与轴承所能承受的轴荷及寿命来说的。 目前的结构型式主要有：深沟球轴承、圆锥滚子轴承（图 3.9 为圆锥滚子轴承在制动 鼓中的装配）、一代轮毂轴承单元（图 3.10 为其在制动鼓中的装配）、二代轮毂轴承单元 （图 3.11 和图 3.12）、三代轮毂轴承单元（图 3.13）等，现在轿车应用最多的为一代和二 代轴承单元，三代轴承单元的使用正方兴未艾。 整车技术部设计指南 41 图 3.9 图 3.10 图 3.11 图 3.12 图 3.13 按照轴承滚动体的不同我们可以将轴承简单的分为球轴承和滚子轴承，轮毂轴承单 元既可以是球轴承，也可以是滚子轴承。球轴承的摩擦阻力小，旋转精度高，可以达到 较高的转速但承载能力较小；滚子轴承的摩擦阻力较大，但承载能力大，在转速较低， 要求载荷较大或有冲击载荷时宜选用滚子轴承。 轴承的寿命主要与轮辋的偏置距有关。由轴承厂家来算。轮辋上安装车轮的螺栓的 个数是由轴承上的螺栓个数来决定。这一般是对三代轮毂轴承单元来说的。 确定轴承的中心线。轴承的中心点是在轮辋的轴线上，距轮辋的偏置距中心线的± 10mm 以内的范围(见图 3.14，使用寿命要超过 30 万公里。

图 3.14 整车技术部设计指南 42 3）传动轴的装入： 如上图所示，选用的是双列深沟球轴承，那就需要加上一个轮毂轴（上图绿色的部 件）来连接轴承和传动轴。轴承的内圈端面是与传动轴相接触的，外圈是与转向节相连 的。 如果用的是一代轮毂轴承单元、二代轮毂轴承单元，则还需要增加一个轮毂来连接 轴承和传动轴。 如用的是三代轮毂轴承单元，轴承和传动轴直接相连。外圈是与转向节相连的。 4）将制动盘的摩擦面的外端面与轮胎的中心线对齐,。 制动盘的安装面的厚度为 6-6.5mm。通风式制动盘的摩擦面厚度是 20-22.5mm，实心 式制动盘的摩擦面厚度是 10-13mm 之间。 5）将制动钳的两个摩擦块的中间与制动盘对好，间隙为 1mm。制动钳的活塞缸径中 心到轮胎轴线的距离等于摩擦块的有效半径。 在整车上,制动钳的中心线位置在前轮车轴的前方 60°-90°左右或后轮车轴的后方 60°左右。见图 3.15（S11）、3.16、3.17、3.18、3.19(B21 后轮)。

图 3.15（S11） 整车技术部设计指南 图 3.16（M11 前轮） 43 整车技术部设计指南 图 3.17（M11 后轮） 44 整车技术部设计指南 图 3.18 45 整车技术部设计指南 46

图 3.19 制动钳位于轴前可避免轮胎甩出来的泥、水进入制动钳，位于轴后则可减小制动时 轮毂轴承的合成载荷。 制动钳与轮辋的距离要不小于 5mm。 整车技术部设计指南 图 3.20 M11 前轮 47 整车技术部设计指南 48 6）挡尘板的布置：因制动盘的缺点之一是易受尘粒磨蚀和水分侵蚀，对此才增加一 个挡尘板。挡尘板一般布置在转向节上，除制动钳处外，全部要遮挡避免外物接触制动 盘。

图 3.21 整车技术部设计指南 49 7）传感器的布置。 轮边布置时，大多数的车上带有 ABS（防抱死制动系统）。ABS 需要时刻采集车轮 旋转速度信号。目前广为采用的是感应式指状传感器，如图 3.22 (S11)，金属轮齿是装在 传动轴上，需要将传感器布置来采集信号。

图 3.22 一般，传感器布置在转向节上，垂直于轮齿并与轮齿保持一个小间隙. 如果是用三代轮毂轴承，则可将传感器集成于轴承上。轮 辋 直 径（in） 12 13 14 15 16 20、22．5

制 动 鼓 最 大 内 径 轿车 180 200 240 260 ---- ----

整车技术部设计指南 50 3.4.2 鼓式制动器的布置 1）将轮胎和轮辋装配在一起，做出轮胎的中心线和轴线,定义出轮距。轮距的定义是 在设计状态下定义的。车轮外倾角要体现出来。同上 2）轴承的选择。同上 3）制动鼓的布置： 制动鼓内径的选择 为了保证制动器能产生足够的地面制动力和具有足够的能量,可试选较大的值。但要 保证制动鼓外表面与轮辋内表面之间有适当的间隙，否则会影响制动器的散热。轿车制 动鼓内径一般比轮辋外径小 125-150mm。设计时可按轮辋直径初步确定制动鼓内径。 如表 3.3

表 3.3 4）鼓式制动器的布置。 据 QC/T309 选择制动蹄片宽度。据制动蹄片和轮缸缸径来选择鼓式制动器。 在轮边布置上，鼓式制动器的中心线与 Y 轴向后成 20 度角。便于布置驻车拉线。 5）传感器的布置： 鼓式制动器与制动鼓组成一个箱体，需要将传感器的头部插入到制动器里面来采集 信号。 空载前轴 空载后轴 满载前轴 满载后轴 B11 882 588 1033 812 B12 977 690 1073 969

整车技术部设计指南 51 传感器

图 3.23 5 范例： 盘式制动器的布置： B12 在做布置时，沿用 B11 的轴承和制动钳 B11 的轮胎偏置距是 49。 轮辋 B11 是 16 英寸。B12 是 17 英寸。

满载时, 轴承的承重前面重 40Kg，后面的重 157Kg 。需要考虑重新布置了轴承的位 置。兼顾前、后轴承两者与偏置距的关系。 B12 的轮胎偏置距是 45。 整车技术部设计指南 后轮的布置：后轮的质量变化大，轮辋的中心线与轴承的中心点有 1mm。 前轮的布置：轮辋的中心线与轴承的中心点有 7.5mm 图 3.25 52 整车技术部设计指南 经由厂家计算，轴承寿命可行。此布置可行。 3.5 驻车制动布置 3.5.1 驻车制动的形式 1）驻车制动系统的布置形式 a 手拉驻车 采用传统的布置，见图 3.26。 图 3.26 b 脚刹驻车 在某些高级的车上应用，见图 3.27、图 3.28。 图 3.27 53 整车技术部设计指南 图 3.28 2）手刹的形式,见图 3.29、图 3.30： 图 3.29 54 整车技术部设计指南 图 3.30 55 整车技术部设计指南 3）驻车制动器 a 盘式驻车制动器，见图 3.31。 图 3.31 b 鼓式驻车制动器，见图 3.32。 图 3.32 56 整车技术部设计指南 57 3.5.2 满足要求 1）驻车制动应通过纯机械装置把工作部件锁止，并且施加于操纵装置上的力；手操 纵时,乘用车不应大于 400N；脚操纵时，乘用车不应大于 500N。 2）在空载状态下, 驻车制动装置应能保证车辆在 20%的坡度(对总质量为整备质量的 1.2 倍以下的车辆为 15%)，附着系数不小于 0.7，上下坡两个方向都能保证不动，时间表 不小于 5min。

表 3.4 3.5.3 布置过程

1）手制动操纵机构总成的布置 手制动操纵机构总成在松开(最下边位置)时, 应该与控制台有不小于手操纵的空间， 距离是 40-50mm。 手制动操纵机构总成不应该在最大的位置时才能将车辆驻车。 2）手制动拉线的布置： 拉线布置时，要尽可能贴着车身走向，要柔顺，过渡自然，弯曲半径为 150mm.安装 支架部分可见图 3.33。

图 3.33