5.2 制动器的助力

讲解完制动器的结构后,现在开始介绍帮助驾驶员轻松平稳转向的力量。

在第3章中我讲过,即使是小型汽车也重达1吨,驱动其前进需要很大的力。且仅靠发动机产生的力是不够的,还要在之后的动力传动系中组合大小齿轮,推动汽车前进。

您是不是觉得很不可思议?仅靠驾驶员用右脚踩下制动踏板,就可以使重1吨左右的汽车从时速100km平稳地停止吗?即使是没什么力气的人,也能通过踩下制动踏板让汽车停止。

为了让每个人都能轻易地把车停下,汽车在增大制动踏板的踏力方面做了两项努力。第一项是将杠杆原理应用于制动踏板本身;第2项是设置了利用空气压的辅助装置——真空倍力装置。接下来我将详细解释这两项内容。

首先,第一项内容利用了杠杆原理的制动踏板。想必大概大家都没有特意观察过脚下的制动踏板,那么下面我们就来看一下。

制动踏板连在一根长杆的前端,从上方垂下,单独拿出来看时它就像游乐园里的跷跷板。大家可以回想一下玩跷跷板时的情景。当两个体重大致相同的孩子坐在跷跷板的两端时,跷跷板就能很好地上下运动。而当其中一端的孩子个子高且体重沉时,跷跷板就没法上下运动了,个子矮体重轻的孩子所在的一端就会一直悬在空中。此时如果个子高的孩子靠近跷跷板的中心支点,个子矮的孩子坐着的一端就会下降。重点就在于此。也就是说,如果体重轻的孩子坐在跷跷板的边缘,体重重的孩子坐在靠近跷跷板支点(中心)的地方,力就均等了,两个孩子也就能玩跷跷板了(图5.5)。

踏力很弱也能产生很强的制动效果

图5.5 踏力很弱也能产生很强的制动效果
※通过改变支点的位置,让很小的踏力产生很强的制动效果。在跷跷板上,坐在远离支点位置上的体重很轻的孩子和坐在靠近支点位置上的体重较沉的孩子实现了平衡。根据这一原理,弱小的踏力也能与产生强烈制动效果的力实现平衡。

再回到制动踏板上来。与跷跷板不同,制动踏板的支点并不是在长杆的正中心,而是在最上方,因此支点两边的距离并不相等。制动器主气缸距支点近,而制动踏板距支点远。这样一来,借助两者与支点之间距离的不同,就能将人踩下制动踏板的力增大后再传递到制动器主气缸中。这就是制动踏板所运用的杠杆原理。

下面我将讲解第二项内容——真空倍力装置。制动器主气缸由气缸和活塞组成,踩下制动踏板的力会传递到发动机室一侧的制动器主气缸。踩下制动踏板的力下压活塞,被下压的活塞挤出气缸内的制动液,将下压的力传递给轮圈内侧的卡钳。随后就像之前介绍过的一样,卡钳内侧的制动垫夹住制动盘实施制动。

打开汽车的发动机罩观察发动机室,就会发现大圆盘状的真空倍力装置安装在制动器主气缸上(照片5.2)。真空倍力装置的内部分为两个部分(图5.6),其中的压力有些不同。制动踏板一侧的部分与大气压相同,都是1气压,而制动器主气缸一侧的部分压力小于1气压。小于1气压的低压由发动机提供。

安装在发动机室内的真空倍力装置

照片5.2 安装在发动机室内的真空倍力装置

真空倍力装置

图5.6 真空倍力装置
※利用真空倍力装置中的气压差,通过踩下制动踏板辅助制动器产生下压活塞的力。

在第2章中我讲过,发动机将混合气体吸入气缸中。而为了将1气压的空气吸入发动机,发动机的气缸中必须为负压。将气缸中的负压通过管道导入装有真空倍力装置的制动器主气缸一侧,就能在两部分之间形成压力差。

分隔两个部分的壁由高压部分移至低压部分,真空倍力装置将这个移动力用于制动。这样一来,即使用很轻的踏力也能产生很强的制动效果。

当发动机不工作时,如果踩下制动踏板的力不是大到足以将其踢飞,就无法制动。如果想用很轻的踏力实施制动,就必须借助发动机。

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