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摘要：為提升大型汽車制動性能，利用車輛運行慣性，設計了一種慣性增壓式液壓制動助力裝置，包括單組、雙組和四組增壓器。增壓助力裝置由牽引慣性盤總成、液壓制動總成構成。制動時，后輪牽引慣性盤旋轉，制動卡鉗夾緊慣性盤，摩擦旋轉產生推力，牽引凸輪盤轉動，擠壓液壓泵活塞，產生高壓制動液，輸入制動缸制動。利用慣性提高制動效能，可實現液壓制動系統在大型商用汽車上的應用，大大提高了汽車的安全性與經濟性。

關鍵詞：慣性式；制動性；增壓助力器；設計

前言

汽車的制動性是汽車的主要性能之一。汽車的制動性影響著駕駛員的行駛安全，是提高車速的安全保障，汽車如果缺乏可靠的制動性，動力性則無法充分發揮性能。車輛在制動時，影響汽車制動距離的因素有：制動器作用時間、附著力（或最大制動器制動力）和制動的起始車速。制動器作用時間與制動系統的結構形式有密切的關系。改進制動系統結構以減少制動器作用時間，是縮短制動距離的一項有效措施。大型汽車制動時，制動蹄與制動鼓摩擦，車輪與路面摩擦，將汽車的機械能轉換成熱能在空氣中散發，消除汽車慣性能量，來實現制動目的。相比于氣壓制動系統，大中型客貨汽車、掛車和半掛車采用慣性增壓式液壓制動系統，可以縮短制動距離，節約汽車燃料，延長輪胎使用壽命，提高運輸效率。

1單組慣性制動增壓器結構設計

單組慣性增壓器如圖1所示，由減速器、慣性盤、凸輪盤、三角板、制動鉗和液壓泵等組成。慣性盤是盤式制動器的制動盤，由于后輪代表慣性牽引制動盤旋轉，故稱制動盤為“慣性盤”。在傳動軸與后橋連接的法蘭盤，串聯固定一個傳動軸齒輪，后橋上固定一臺蝸輪蝸桿減速器，蝸桿伸出殼體外的軸上，固定一個減速器齒輪與傳動軸齒輪嚙合旋轉。蝸輪伸出殼體外的軸上，安裝一個凸輪盤，其下半徑固定一個制動鉗，凸輪盤軸外側軸上，固定一個慣性盤在制動鉗口內旋轉。減速器箱體上安裝一個三角板和液壓泵，三角板重點有一頂桿與液壓泵活塞連接，三角板力點有一個滾輪壓在凸輪盤上半徑的凹槽內，來保證凸輪盤防止擺動。由于凸輪盤下半徑固定一個制動鉗，保持下垂狀態，來保證凸輪盤不隨便擺動。汽車在行駛中，傳動軸齒輪牽引蝸桿齒輪旋轉，蝸桿齒輪牽引減速器旋轉，蝸桿軸齒輪同時也牽引蝸輪軸上慣性盤旋轉。傳動軸旋轉8圈，慣性盤旋轉1圈，減速比為8，最大不超過10。汽車制動時，汽車的慣性驅駛汽車繼續向前或向后滾動，后輪滾動中牽引傳動軸和慣性盤旋轉。制動踏板力將制動總泵液壓輸入制動鉗內，夾緊慣性盤在摩擦旋轉中產生推力，拖帶凸輪盤轉動，凸輪盤上半徑兩側弧坡相等，轉動中推動三角板力點上的滾輪向上移動，使三角板重點上的頂桿，擠壓液壓泵活塞，產生高壓制動液，輸入各輪制動分泵制動，無論汽車前進或倒車都有制動力制動。汽車制動中，慣性增壓器轉換推力的大小，與慣性盤表面的粗糙度和制動鉗施加于慣性盤的壓力相關，粗糙度和壓力越大，摩擦系數越大，產生的推力也越大。凸輪盤上半徑兩側的弧坡和三角板，是放大推力的杠桿，放大后的推力擠壓液壓泵活塞，產生高壓制動液輸入制動分泵制動。根據車型、載量和制動要求，選用合適的鼓式液壓制動器或盤式液壓制動器。大型客貨汽車通常采用氣壓鼓式制動器，為了達到液壓制動要求，將鼓式制動器進行改造，采用用液壓制動系統。制動鼓內拆除凸輪軸后，在凸輪位置安裝一個液壓制動分泵，支撐兩個制動蹄將原130kg回位彈簧，改用約30kg回位彈簧，以拉動制動蹄回位和穩定制動蹄。回位彈簧拉力的減少，可增加制動蹄對制動鼓的壓力，提高制動力。汽車制動中慣性能量的大小與質量和速度相關，車速越快質量越大，汽車的慣性也越大。汽車慣性的能量是制動器制動力的反作用力。慣性增壓器在制動中，消耗后輪滾動中部分能量，對汽車產生一定的制動作用，并且使液壓泵產生高壓制動液，輸入車輪制動分泵進行制動，又較大地消耗了汽車慣性的能量，慣性增壓器和車輪制動器兩次消耗汽車慣性的能量，可以產生較大的制動效能，所以慣性增壓器既是增壓器也是制動器，利用慣性提高制動分泵液壓制動，無需外力輔助，也不浪費燃料，這種利用慣性克服慣性的制動方式，可以起到事半功倍的制動效果。慣性增壓器使用8：1蝸輪蝸桿減速器，降低慣性盤轉速，將慣性盤與制動鉗的“動”摩擦，降為相對的“靜”摩擦，提高摩擦系數，可以產生較大的推（拉）力，擠壓液壓泵6活塞，獲得較大的液壓輸入制動分泵制動。

2雙組慣性增壓器結構設計

在蝸輪蝸桿減速器蝸輪單出軸上安裝一套慣性增壓器，即為單組慣性增壓器，此種增壓器適用于中小型汽車制動。在蝸輪雙出軸兩端各安裝一組慣性增壓器，即為雙組慣性增壓器，如圖2所示，可以兩次提高制動器液壓，此種增壓器適用于大中型汽車制動。汽車制動時，駕駛員踩下制動踏板，擠壓制動總泵活塞提高制動液壓力，輸入第一組制動鉗內，夾緊慣性盤摩擦旋轉中產生推力，牽引凸輪盤轉動，推動三角板杠桿力點上滾輪向上移動，迫使三角板重點上頂桿擠壓液壓泵活塞，產生更大的液壓輸入第二組制動鉗內，再次夾緊慣性盤摩擦旋轉，產生更大的推力，牽引凸輪盤轉動，推動三角板擠壓液壓泵活塞，產生更強大的液壓，輸入汽車各輪制動分泵制動，第一液壓泵產生的高壓制動液，輸入第二制動鉗內，提高第二制動鉗液壓，夾緊第二慣性盤摩擦產生更大的推力，擠壓第二液壓泵活塞，產生更高的液壓輸入各輪制動分泵制動。大中型汽車使用雙組慣性增壓器，兩個盤式制動器制動，進一步加大了制動力，使大中型汽車產生足夠大的制動力進行制動。

3四組慣性制動增壓器結構設計

雙蝸輪減速器如圖3所示，蝸輪蝸桿減速器箱內，有兩個蝸輪排列在蝸桿齒輪上，用一根蝸桿齒輪牽引兩個蝸輪旋轉。蝸輪軸伸出箱外兩側的四個軸頭上，各加裝一組慣性增壓器，組合成一臺“四組慣性增壓器”，用于重型超長汽車制動。汽車制動時，制動總泵向第一組慣性增壓器制動鉗內注入高壓制動液，夾緊慣性盤摩擦產生推力，擠壓液壓泵活塞產生更高的液壓，輸入第二組制動鉗內與慣性盤摩擦，提高第二組液壓泵液壓，再將高壓制動液輸入第三組和第四組制動鉗內，再次提高三、四兩組液壓泵液壓，采用并聯方式，把兩個液壓泵輸出的高壓制動液并聯，共同輸入汽車各輪制動分泵制動。重型汽車和大型拖掛汽車制動車輪較多，制動時僅靠一個液壓泵制動液輸入多個制動分泵，不能滿足制動分泵的制動要求，如果加大液壓泵活塞直徑，而液壓又很難提高，必須將第三組和第四組兩個液壓泵輸出的高壓制動液，并聯輸入汽車各輪制動分泵，才能滿足汽車制動力要求。

4制動效能分析

大中型汽車廢除氣壓制動系統，使用慣性增壓式液壓制動系統，將汽車慣性部分能量轉換成制動力，讓慣性二次做功，變害為利。慣性增壓器和制動器利用慣性克服慣性，共同消除汽車慣性，可以達到良好的制動效果。如圖4所示，汽車慣性增壓器將部分慣性能量b1轉換成推力，提高增壓泵液壓，減少了汽車制動距離b2。汽車使用慣性增壓器數目越多，轉換推力中消耗汽車慣性能量b1也越多，減少制動距離b2也越大。

5結論

本文設計了慣性式汽車液壓制動增壓器，汽車后輪牽引慣性盤旋轉，制動卡鉗夾緊慣性盤，摩擦產生推力，牽引凸輪盤轉動，擠壓液壓泵活塞，產生高壓制動液，輸入制動缸制動。單組慣性增壓器采用一套慣性增壓系統進行制動。雙組慣性增壓器采用兩個盤式制動器制動。四組慣性制動增壓器組合成一臺四組慣性增壓器,第三、四組兩個液壓泵輸出的高壓制動液，并聯輸入汽車各輪制動分泵，產生足夠大的制動力，用于重型超長汽車制動。慣性增壓式液壓制動助力裝置利用慣性提高了制動力效能，節約了汽車燃料，縮短了制動距離，減少了汽車交通事故發生率，可實現液壓制動系統在大型汽車上的應用，大大提高了汽車的安全性和經濟性。

作者：張通 翟震環 邢振宇 翟仁 劉沈佳 夏怡 徐禮超 劉永臣 張申 單位：淮陰工學院交通工程學院