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浅谈摩托车制动(摩托车制动圈、轮毂刹车圈)及液压盘式制动器

摩托车制动器摩托车制动圈轮毂刹车圈是保证摩托车安全行驶的重要部件,它的作用是控制行驶中的摩托车的车速,并在紧急清况下,使摩托车在最短的制动时间(或距离)内稳定可靠地停止行驶。摩托车制动器摩托车制动圈轮毂刹车圈一般为常开操纵机械摩擦式河分为内胀蹄式制动器鼓式制动器加液压盘式制动器。在液压盘式制动器中,按制动钳的特点可分为固定钳式和浮动钳式;按制动油缸的数量可分单缸、多缸式制动器;按制动油缸的布置结构可分为油缸单侧式制动器与由缸对置式制动器。一般情况下,当摩托车的排量小于125mL时,前后轮均采用鼓式制动器;当摩托车的排量在125~250mL的范围内时,前轮采用液压盘式制动器,后轮采用鼓式制动器;对于扫漫大于250mL的摩托车,前后轮都使用液压盘式制动器,甚至在某些中大型摩托车及音盼赛车上,前轮还采用了双盘式液压制动器。

一、液压盘式制动器摩托车制动圈轮毂刹车圈的结构及制动原理

摩托车液压盘式制动器摩托车制动圈轮毂刹车圈主要由制动泵组合、制动油管组合、制动卡钳组合和制动盘等部分组成。制动盘安装于车轮毅上,随车轮转动,为运动件,同时也是制动力承受零件。制动泵、制动油管和制动卡钳为静止件,又是制动力促动零件。静止的制动卡钳夹紧运动的制动盘时,使之产生制动力,令车轮减速,直至停止运动。

从原理角度看,液压盘式制动器是利用杠杆原理和帕斯卡定律传递并增大操纵力,对车轮产生制动转距的,以摩擦元件之间的摩擦阻力将行驶中摩托车的动能(有时含势能)转换为摩擦热能,依靠摩擦元件吸收与释放热量,来达到减缓车速或直至停车的目的。

1.杠杆原理即:二重物平衡时,它们离支点的距离与重量成反比,即动力x动力臂=阻力x阻力臂(F1·L1= F2·L2)。

2.帕斯卡定律(密闭连通器原理):密封的流体,其压强处处相等。

二、制动工作过程

实施制动时,制动手柄(前)或踏板(后)推动活塞运动,压缩回位弹簧,使皮碗左移。当皮碗盖住旁通孔(节流孔)时,制动油泵油缸压油腔形成,于是制动油泵油缸内液压开始随着活塞和皮碗进一步左移,油压升高。当足以克服出油阀弹簧的预压力而推开出油阀时,油压通过制动油管传递到了制动卡钳油缸内。油压推动制动卡钳活塞运动,推动制动(摩擦)块夹紧制动盘,使车轮产生制动力。

解除制动后,制动油泵活塞在回位弹簧力的作用下产生右移,使压油腔形成一定的真空。贮油室油液从旁通孔经活塞进入皮碗右侧,并且从皮碗边缘与油缸壁之间的间隙流入压油腔以填补真空。同时,制动油管内油液也流到制动油泵油缸内,使油管内压力降低,制动卡钳活塞在其密封圈回弹加勺作用下回位。此时,制动(摩擦)片在其弹簧片的作用下与制动盘分离,从而放松夹紧,制动盘又恢复转动。

三、磨损间隙的密封圈式自动调整

液压盘式制动器的摩擦片与制动盘在使用子户段时间后,必然会产生,定的磨损,其磨损量直接影响着液压盘式制动器的制动性能。为了恢复其性能,必须}悴擦元件之间的磨损间隙进行调整。翻门主要通过摩擦片在制动后依靠泵体内压缩弹簧的伸张,形成缸体内油缸负压及密封圈的弹性变形到立密封圈的另州悯用就是自动调整制动盘与摩擦片之间白勺磨损间隙,由油缸活塞与密封圈之间的相对滑移自动补偿其磨损量。矩形密封圈的三划乍用:①密封②回位③消除盘与蹄片之间的磨损间隙。

四、制动盘摩托车制动圈轮毂刹车圈和制动摩擦片的结构

一般250mL排量以下摩托车的前制动盘外径为150~250mm。250mL排量以上摩托车的前制动盘外径为240~336m成单盘飞245~320m武双盘);后制动盘外径为210~250mm。制动盘厚度一般为3.5~5.0mm,双盘薄,单盘可厚一些(6.0~7.0mm),后盘为5~6mm。制动盘摩擦面上设计有通风孔,不仅可通风散热,还可减轻重量,增大摩擦系数,保证制动安全性,改变固有频率,防止制动噪声,以及排挤制动盘与摩擦衬片间泥沙。通常情况下,制动盘的选材一般为2Cr13或1Cr13 (1Crl3耐蚀性比2Crl3好,但加工性稍差),硬度要求HRC 36±3,平行度和全跳动不大于0.05mm(国外可达到0.02mm)。

制动摩擦片是金属板上粘接摩擦材料而制成的,与制动盘材料(特殊不锈钢)形成良好的摩擦配合,是影响摩托车的制动性能的关键部件。国内广泛采用铁和铜类纤维的非石棉材料和铜、铁、锡在高温高压下烧结成的粉末冶金金属材料,具有水衰退恢复性能良好,高温下摩擦系数稳定性好,耐磨性好等优点。前者用于中小型摩托车上,后者多用于大型公路及越野摩托车上。

对于烧结粉末冶金材料,由于其导热性很好,摩擦热量会传给制动卡钳活塞,导致制动液温度升高,黏度下降。温度过高可丧失其密封性,所以在摩擦材料与金属板之间应装有一层绝热材料,以切断传热通路。此外,摩擦片表面开有沟槽,除有增大摩擦系数的效果外,还具有防止被密封的空气突然发出噪声,以及由于双金属效应而可能引起的摩擦片弯曲变形等情况。



五、制动手柄更换注意事项

不同厂家的泵体和手柄不能互换,因为即使是同一厂家的泵体和手柄,在不同阶段,尺寸加工也可能存在设计变更,不能认为是完全可以互换的。如图所示,A和B尺寸会影响柱塞装配状态。因此,在更换手柄时,要注意零件间的匹配性,若零件间不匹配,要进行零件更换或对零件进行补充加工,以满足产品的适用性。更换手柄主要需保证以下几点。

更换手柄后,要保证手柄无卡滞、复位迅速;将手柄操纵到最大行程,手柄必须在1秒内复位,否则要检查是否存在干涉,是否未涂润滑脂(手柄孔内及活塞尾部应涂润滑脂)等影响因素;更换后,手柄与柱塞尾部不能有间隙,间隙会造成在驾驶过程中手柄震动异响,噪声给骑乘者带来不舒适,影响制动开关的行程,造成制动灯早亮或长亮,带来安全隐患。若存在间隙,可选择更换手柄或采用更长的柱塞。在更换手柄后,还需检查溢流孔是否通畅,不能因柱塞预压大,使前皮碗越过溢流孔而导致解除制动后无法回油。

若溢流孔在自由状态下被封闭,凉车状态(开始驾驶和短距离驾驶)时不易发现缺陷。但事实上,每次制动解除时,因柱塞的快速复位,制动液回流速度相对较慢,会在前皮碗前空间形成局部真空,使前皮碗变形,而前皮碗后面的制动液会补充到前端。因溢流孔封闭,补充到前皮碗前空间的制动液使系统在解除制动时不能与大气压平衡,令系统残留部分压力,该压力则会随着骑乘时间的延长,逐渐增大直到某个平衡点。系统残余压力使制动解除后,制动器的拖滞现象逐渐加剧,造成摩擦片的过度早期磨损。在长距离驾驶时,它还会因拖滞造成摩擦片、制动盘及钳体温度急剧升高,使零件产生热膨胀,更可能导致制动液气化,造成制动器抱死。

那么,在更换手柄时,如何判断溢流孔是否被封闭呢?这里介绍两种办法,供大家参考。第一种方法是,在更换手柄后,反复操纵手柄,若在操纵手柄时能看见制动液从溢流孔涌出并喷射,说明溢流孔没有封闭;若看不到制动液从溢流孔涌出并喷射,说明溢流孔可能被封闭,需要继续验证(因后刹带输油管及类铃木王带塑料油杯的产品,在打开油杯盖看不到溢流孔,无法按此方法检查)。第二种方法是,在更换手柄后,反复操纵手柄,然后将钳体(即分泵或下泵,不同厂家有不同的叫法)活塞往活塞孔内压入,如果活塞能被压汉若是多个活塞,要保证都能被压入),说明溢流孔没有封闭;若活塞不能被压入,说明溢流孔被封闭,需要对产品进行修配。需要注意的是,对于第二种方法,推荐您使用新的制动器,因旧制动器制动液里有磨屑等杂质,有可能因制动液回流时,杂质被带到溢流孔附近,造成溢流孔被杂质堵塞。若不得已采用这种方法检查旧制动器,需检查制动液的清洁度或更换制动液。



六.制动液添加注意事项


摩托车上使用的液压盘式制动器属于非石油基制动器,和制动液接触的橡胶件一般都采用三元乙丙(EPDM)材料。三元乙丙(EPDM)橡胶材料虽然具有优秀的耐老化、耐臭氧、耐高低温、耐制动液等性能,但只适用于非石油基工作介质。因此,摩托车液压盘式制动器只能添加指定的非石油基制动液。在制动器的油杯盖上,有添加制动液的说明,请严格按要求操作另外在制动油管上也标有“GB16897"SAE J1401”或“FMVSSNO.106”标识,这些相关的标准里都规定了只能使用非石油基制动液。

如果错误的添加了石油基矿物油类液体,如汽油、煤油、柴油、机油、液压油等,会很快造成橡胶件的溶胀,体积变大、扭曲变形、硬度变低等,导致制动系统失效,给驾驶者带来很大的安全隐患。这时,需换掉所有和液体接触的橡胶件(油杯垫、油窗O型圈、油窗、前后皮碗、油管、矩形密封圈、活塞防尘圈)是否已错误添加石油基类矿物油液体的判断方法如下。可打开油杯盖,观察油杯垫的变形和溶胀情况,也可拆下柱塞,检查皮碗的变形和溶胀情况。也可选择与正常的制动液颜色进行对比。一般制动液为无色至淡黄色,因使用一段时间后因摩擦会变黑,但整体看来应该是透明的。另外,国内DOT4颜色有的为紫红色,也属正常。若颜色差异很大,闻起来有矿物油类味道,且橡胶件溶胀变形,可以确定用户朋友错误地添加了其它液体。

七、制动异响排除

1.“吱吱”声:声音不大,一般在制动将近结束时发生。

该声音目前认为是制动片、盘、车体存在低端共振频率上的轻微不匹配,不会影响性能,可不采取维修或更换不同厂家制动片调试。

2.“嚓嚓”声:未制动时,制动片和制动盘的摩擦声。

一般分间歇和连续两种。间歇性擦盘声,指盘转到某一位置时声音出现;连续性擦盘声,指声音一直存在。轻微的擦盘声是无碍的,尤其是浮钳式液压制动器,擦盘声难以避免。但严重的擦盘声说明零部件间的配合精度不高,可等磨合后继续观察,若磨合后擦盘声仍然很大,同时无制动时感觉车轮空转阻力较大,说明零件间配合有问题,应找专业人士诊断。诊断时可结合无制动时骑乘一段距离制动盘温度升高(盘温度不烫手)情况,是否能回油(参照上述溢流孔封闭检查方法)等综合判定。若未检查出问题,请更换制动器。

3.“尖叫”声:制动过程中发生,声音很大(30米外能听见)。可能是因为制动片和制动盘间存在异物,请检查。若无异物存在,噪声又发生在各种天气条件下,说明制动盘、制动片、车体存在共振频率上的藕合,对制动性能无影响。

4.“嘎哒”声:金属撞击声音,目前发现有三种情况。

a.制动刚开始日寸撞击声发生,多是因为制动片和支架间间隙与制动器产品整体匹配性不是很好,同时制动片簧的结构不能弥补匹配性造成。

b.解除制动时撞击声,多数是因为制动片簧结构设计或装配不合理。

c.无制动时连续撞击声,一般发生在踏板车后轮制动器,当车速在70-130km/h时发生情况严重时伴随第一次操纵制动器拉空现象原因因后轮制动器装配位置特殊,制动器与发动机刚性连接,当发动机在一定转速时,车体发生共振,制动器因振动而发生异响和拉空。需改变制动器结构设计,改善发动机连接音盼以提升制动效果。

5.粗闷的“嚓嚓”声:制动过程中发生,表明制动粗暴。

请检查制动盘和制动片}创禺面的磨损情况,更换已磨损件。

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