制動(dòng)主缸與真空助力器結(jié)構(gòu)及原理

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1、 真空助力器帶制動(dòng)主缸和比例閥的結(jié)構(gòu)原理及故障分析 真空助力器帶制動(dòng)主缸和比例閥的結(jié)構(gòu)原理及故障分析 一 真空助力器與制動(dòng)主缸的結(jié)構(gòu)及原理 （一） 液壓管路聯(lián)接形式 奇瑞轎車采用液壓對角線雙回路制動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)接，如圖1所示。 制動(dòng)主缸3的第一腔出油口通過比例閥與右前輪、左后輪的制動(dòng)管路4聯(lián)接相通。制動(dòng)主缸3的第二腔出油口通過比例閥與左前輪、右后輪的制動(dòng)管路5聯(lián)接相通。兩個(gè)制動(dòng)管路4、5呈交叉型對角線布置。 這種

2、液壓對角線雙回路制動(dòng)系統(tǒng)的聯(lián)接形式，能保證在某一個(gè)回路出現(xiàn)故障時(shí)仍能得到總制動(dòng)效率的50%。此外，這種制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，而且直行時(shí)緊急制動(dòng)的穩(wěn)定性好。 (二)串聯(lián)式雙腔制動(dòng)主缸 1 帶補(bǔ)嘗孔串聯(lián)式雙腔制動(dòng)主缸 奇瑞轎車采用補(bǔ)嘗孔串聯(lián)式雙腔制動(dòng)主缸，其結(jié)構(gòu)原理如圖2所示。 制動(dòng)時(shí)，駕駛員踩下制動(dòng)踏板，真空助力器推動(dòng)第一活塞13左移，在主皮碗蓋住補(bǔ)嘗孔15后，第一工作腔9的制動(dòng)液建立起壓力，在此壓力下及第一回位簧的抗力作用下，又推動(dòng)第二活塞7，并克服第二回位簧抗力2左移，在主皮碗蓋住補(bǔ)嘗孔4后，第二工作腔3隨之產(chǎn)生壓力，制動(dòng)液通過四個(gè)出油

3、口進(jìn)入前、后制動(dòng)管路，對汽車施行制動(dòng)。 解除制動(dòng)時(shí)，駕駛員松開制動(dòng)踏板，活塞在彈簧作用下開始回位，高壓制動(dòng)液順管路回流入制動(dòng)主缸。由于活塞回位速度迅速，工作腔內(nèi)容積相對增大，致使制動(dòng)液壓力迅速降低，管路中的制動(dòng)液受到管路阻力的影響，制動(dòng)液來不及充分流回工作腔充滿活塞移動(dòng)讓出的空間，這樣使工作腔形成一定的真空度，貯液罐里的制動(dòng)液便經(jīng)回油孔14、16和活塞上面的四個(gè)小孔推開閥片6經(jīng)主皮碗5、11的邊緣流入工作腔。當(dāng)活塞完全回到位時(shí)，工作腔通過補(bǔ)嘗孔與貯液罐相通，這時(shí)多余的制動(dòng)液經(jīng)補(bǔ)嘗孔流回到貯液罐。等待下一次制動(dòng)，這樣往復(fù)循環(huán)進(jìn)行。 2 帶ABS的中心閥式雙腔制動(dòng)主缸 ABS系統(tǒng)配

4、備于奇瑞豪華轎車，大大提高了整車的安全性和制動(dòng)穩(wěn)定性，為了提高ABS系統(tǒng)工作的可靠性，奇瑞轎車采用了中心閥式雙腔制動(dòng)主缸， 其結(jié)構(gòu)如圖3所示。 其特點(diǎn)是取消了串聯(lián)式雙腔制動(dòng)主缸的補(bǔ)嘗孔，采用中心單向閥來取代它們的作用。該中心單向閥結(jié)構(gòu)安裝在第一、二活塞內(nèi)，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。 制動(dòng)時(shí)，活塞在助力器的推力作用下開始左移，當(dāng)中心閥芯5、14脫離控制銷8、17時(shí)，中心閥芯在中心閥簧作用下將中心閥口關(guān)閉，這時(shí)工作腔3、12建立起液壓并通過出油口傳遞給制動(dòng)管路。 解除制動(dòng)時(shí)，活塞在回位簧作用下，迅速退回，在真空度的作用下，中心閥打開，貯液罐里的制動(dòng)液經(jīng)回油孔18、19并通過中心閥口

5、充滿工作腔3、12。等待下一次制動(dòng)。 采用中心閥式的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是：由于ABS系統(tǒng)中液壓泵的作用，使制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)液壓發(fā)生波動(dòng)，正是這種作用使制動(dòng)主缸內(nèi)的液壓產(chǎn)生波動(dòng)，且活塞同時(shí)發(fā)生相對移動(dòng)，其液壓的變化頻率可達(dá)每秒4～10次，液壓可達(dá)20MPa高壓 ， 當(dāng)活塞相對缸體移動(dòng)時(shí)，由于高壓的作用，在補(bǔ)嘗孔和回油孔處就會(huì)發(fā)生密封皮碗的過度磨損或切削現(xiàn)象，這樣就會(huì)造成制動(dòng)主缸失效，從而造成制動(dòng)系統(tǒng)失效，所以，奇瑞轎車的ABS系統(tǒng)所采用的中心閥制動(dòng)主缸結(jié)構(gòu)，克服了以上不足，從而提高了制動(dòng)系統(tǒng)的安全可靠性。 （三）真空助力器 為了提高駕員的操縱輕便性，降低制動(dòng)踏板力，奇瑞轎車采用了7英寸

6、真空助力器。 真空助力器其結(jié)構(gòu)如圖5所示。真空助力器的后殼體螺栓21固定在車身前圍板上，閥桿1與制動(dòng)踏板桿連接。真空助力器前殼體螺栓17與制動(dòng)主缸連接.助力器由前、后殼體27、11組成工作腔，由膜片12、助力盤13、閥體22共同組成助力器工作腔，并分成前、后（A、B）兩腔，前腔A真空管16接發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管，以獲得發(fā)動(dòng)機(jī)的真空度，使助力器工作。后腔B通過真空閥口E及空氣閥口G的開關(guān)，或與前腔相通，或與大氣相通，真空助力器工作腔與外界大 大氣隔絕。橡膠閥部件與閥體組成真空閥口E，與空氣閥座組成空氣閥口G。 未制動(dòng)時(shí)，真

7、空助力器處于非工作狀態(tài)。在閥門彈簧6的作用下，橡膠閥部件7緊壓在空氣閥座18的端面上，空氣閥口G被關(guān)閉，使A氣室和B氣室與外界空氣隔絕。此時(shí)真空閥口E而開啟，通往A氣室的通道C與通往B氣室的 通道D相通，A、B兩氣室壓力差為零。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)， A、B兩氣室的 度絕對值與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管處相同。 制動(dòng)時(shí)，駕駛員踩下制動(dòng)踏板，踏板力F1推動(dòng)閥桿1連同空氣閥座18向 左移動(dòng)，消除反饋盤20與壓塊19之間間隙后，壓縮反饋盤20并推動(dòng)主缸推桿26左移動(dòng)，使制動(dòng)主缸產(chǎn)生一定的液壓。與此同時(shí)，橡膠閥部件7在閥門彈簧6的作用下與閥體22接觸，真空閥口E被關(guān)閉

8、，A、B兩氣室被隔絕。閥桿1繼續(xù)左移，空氣閥座18在閥桿1的作用下與橡膠閥部件7脫離，空氣閥口G打開。外界空氣經(jīng)毛氈濾芯2和通道D進(jìn)入B氣室。這時(shí)A、B兩氣室之間產(chǎn)生壓力差。于是在主缸推桿上產(chǎn)生助推力。 當(dāng)踏板力達(dá)到一定值時(shí)，閥桿1也停止左移，由于兩腔壓力差的存在，而整個(gè)閥體部件與膜片12和助力盤13一起繼續(xù)向左移，這時(shí)空氣閥口G逐漸關(guān)閉，于是出現(xiàn)了真空閥口E和空氣閥口G同時(shí)關(guān)閉的平衡狀態(tài)。此時(shí)主缸推桿26作用于反饋盤上的力與閥桿1和閥體部件作用于反饋盤上的合力相平衡，當(dāng)B腔氣壓達(dá)到大氣壓時(shí)，助力器達(dá)到最大助力點(diǎn)。 解除制動(dòng)時(shí)，在主缸回位簧力的作用下，推動(dòng)閥體部件右移，

9、使真空閥口E打開，助力器的A、B兩氣室相通，這時(shí)A、B兩腔均成為真空狀態(tài)，膜片12、助力盤13和閥體22在回位簧15力的作用下，推回到原始位置，制動(dòng)主缸即解除制動(dòng)狀態(tài)。 若真空助力器失效或真空管路無真空度時(shí)，踏板上閥桿通過空氣閥座直接推動(dòng)閥體和主缸推桿26向左移動(dòng)，使制動(dòng)主缸產(chǎn)生制動(dòng)壓力。 二 比例閥結(jié)構(gòu)與原理 比例閥是汽車制動(dòng)系統(tǒng)中的壓力調(diào)節(jié)裝置，安裝于制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)主缸和后輪輪缸的后制動(dòng)管路中，汽車在制動(dòng)過程中，自動(dòng)調(diào)節(jié)后輪的制動(dòng)壓力，防止后輪抱死引起汽車側(cè)滑現(xiàn)象，從而提高整車制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性和安全作用。

10、 比例閥的結(jié)構(gòu)原理如圖7所示，采用的是兩端承壓面積不等的差徑式活塞結(jié)構(gòu)，主要由閥體、活塞、閥門、彈簧、定位座、密封圈等零件組成，設(shè)有輸入油口和輸出油口，輸入油口與制動(dòng)主缸聯(lián)接，輸出油口與后輪輪缸聯(lián)接。差徑活塞上端的導(dǎo)向圓柱表面與閥體內(nèi)定位座間隙配合，并與密封圈密封配合，活塞下端表面的圓柱與閥體間隙配合，活塞直徑D的軸向與閥門之間形成閥口。 比例閥屬于定值閥，它不雖汽車的載重變化而變化，其工作原理是，當(dāng)輸入端液壓P1與輸出端液壓P2增長到一定值PS后，即自動(dòng)地對輸出液壓P2的增長按一定比例加以節(jié)制（見圖8），由于輸出液壓P2的增長量小于輸入液壓P1的增長量，所以P2按固定比例增加。

11、 未制動(dòng)時(shí)，在彈簧4預(yù)緊力F1的作用下，活塞2處在極限位置，橡膠閥門3被活塞2壓靠在閥體的臺階上，閥口保持開啟狀態(tài)。（見圖7左側(cè)） 制動(dòng)開始時(shí)，由制動(dòng)主缸前、后腔產(chǎn)生的液壓輸出到比例閥的輸入端，經(jīng)開啟的閥口輸?shù)捷敵龆?，此時(shí)輸入液壓P1和輸出液壓P2從零同步增長，輸入液壓等于輸出液壓；即P1=P2 隨著輸入液壓的增長，作用在活塞2上液壓作用力F達(dá)到并超過設(shè)定的彈簧預(yù)緊力F1時(shí)，活塞2開始向上移動(dòng)，當(dāng)輸入液壓P1和輸出液壓P2增長到一定值PS時(shí)，活塞2與橡膠閥門3間的閥口關(guān)閉（見圖7右側(cè)），此時(shí)輸入腔與輸出腔被隔絕，活塞2達(dá)到平衡狀態(tài)，此瞬間的關(guān)閉點(diǎn)液壓PS稱為折點(diǎn)壓力，（見圖8）此時(shí)液壓P1

12、=P2=PS。 由于活塞輸出端的承壓面積A2大于活塞輸入端的承壓面積A1，所以活塞輸出端的液壓作用力大于輸入端的液壓作用力。那么兩端液壓作用力之差：F=A2P2-A1P1。 同時(shí)作用活塞上液壓作用力之差F與平衡狀態(tài)下的彈簧抗力F1相平衡F=F1。 若輸入液壓P1繼續(xù)增加，作用在活塞輸入端的液壓作用力F隨之增大，當(dāng)大于輸出端活塞上的作用力時(shí)，活塞2向下移動(dòng)，閥口再度開啟，從而使輸出端液壓繼續(xù)升高。由于A2>A1，輸出液壓P2尚未增長到新的輸入液壓P1時(shí)，活塞又回復(fù)到平衡狀態(tài)，這過程是循環(huán)往復(fù)瞬間完成。 三 貯液罐結(jié)構(gòu)與原理 貯液罐是貯存制動(dòng)液并為制動(dòng)系統(tǒng)提供和補(bǔ)充足夠能量的剎車制動(dòng)液，

13、保證汽車在行駛制動(dòng)過程中的可靠性。 貯液罐下殼體的出口處與制動(dòng)主缸聯(lián)接，開關(guān)體與架駛室的液面報(bào)警裝置相接。其結(jié)構(gòu)主要由下殼體、上殼體、旋蓋、浮子、磁鐵、舌簧管、開關(guān)體等零件組成。當(dāng)貯液罐里的液面上升或下降時(shí)，浮子帶動(dòng)磁鐵雖著液面同時(shí)上升或下降，當(dāng)浮子上升到MAX的位置時(shí)，磁鐵的 磁力遠(yuǎn)離舌簧管開關(guān)接點(diǎn)，接點(diǎn)斷開，報(bào)警裝置處在非工作狀態(tài)；浮子下降到MIN的位置時(shí)，磁鐵的磁力接近舌簧管開關(guān)接點(diǎn)，接點(diǎn)接通，報(bào)警裝置處在工作狀態(tài)；通知司機(jī)該往貯液罐加制動(dòng)液，用眼觀察制動(dòng)液面加到最大位置（MAX） 四 真空助力器帶制動(dòng)主缸、貯液罐、比例閥外形結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù) 1）

14、真空助力器帶制動(dòng)主缸、比例閥、貯液罐外形結(jié)構(gòu) 2）真空助力器帶制動(dòng)主缸和比例閥特性曲線 3）真空助力器帶制動(dòng)主缸、比例閥技術(shù)參數(shù) 表1 產(chǎn)品名稱 主缸直徑 （mm） 第一腔活塞行程（mm） 第一腔排量 （cm3） 第二腔活塞行程（mm） 第二腔排量 （cm3） 帶補(bǔ)嘗孔制動(dòng)主缸 20.64 16 5 18 5 帶ABS中心閥制動(dòng)主缸 20.64 15.4 5 17.9 5 出油口螺紋連接型式 M10X1-6G；凹面密封120 表2 產(chǎn)品名稱 助力器直徑 (英

15、寸) 助力比(I) 安裝尺寸 (mm） 螺釘螺紋尺寸 真空助力器 7 3.5 80X60 M8 表3 產(chǎn)品名稱 折點(diǎn)壓力(MPa) 輸入壓力(MPa) 輸出壓力(MPa) m 比例閥 2.8 14 6.2 0.3 進(jìn)出油口螺紋連接型式 M10X1-6H；凹面密封120 三 真空助力器、制動(dòng)主缸和比例閥安裝要求及注意事項(xiàng) 1 真空助力器與制動(dòng)主缸勿輕易解體，若解體則應(yīng)更換兩部件間密封圈。 2 真空助力器與制動(dòng)主缸間的螺栓擰緊力矩為254 Nm 。 3 真空助力器與踏板支架間的螺栓擰緊力矩為254 Nm 。

16、 4 拆卸制動(dòng)主缸時(shí)，小心勿將其它礦物油粘滴到皮碗上。以免損壞皮碗，造成制動(dòng)失效。 5 制動(dòng)油管與制動(dòng)主缸出油口、比例閥的進(jìn)出油口螺紋聯(lián)接的擰緊力矩為12～16 Nm 。 6 真空助力器后殼體端面到調(diào)整叉叉孔中心尺寸距離出廠時(shí)已經(jīng)調(diào)整合格，不允許再進(jìn)行調(diào)整。 7 真空助力器輸入推桿在車上必須是自由狀態(tài)。 8 制動(dòng)主缸出油口與油管接口處應(yīng)保持清潔，避免雜質(zhì)進(jìn)入制動(dòng)管路。 9 加入制動(dòng)液時(shí)，要保持貯液罐加注口及制動(dòng)液的清潔，不允許進(jìn)入雜質(zhì)。 10 貯液罐的液面高度應(yīng)在“MAX”線與“MIN”線之間。 11 所用制動(dòng)液應(yīng)與貯

17、液罐蓋上要求一致。 四 制動(dòng)主缸、真空助力器產(chǎn)生故障原因和排除方法 （一） 制動(dòng)踏板硬 產(chǎn)生主要原因： 1 真空助力器損壞而失效。檢查活塞、螺釘、真空彎管是否損壞 2 真空助力器泄漏或無真空度。檢查真空進(jìn)氣單向閥是否堵塞，打不開。 3 制動(dòng)主缸活塞運(yùn)動(dòng)不靈活，皮碗溶漲。分解檢查主缸皮碗。 4 發(fā)動(dòng)機(jī)真空度不夠，保證66.7MPa，檢查發(fā)動(dòng)機(jī)真空度 5 制動(dòng)踏板與真空助力器連接角度不對，大氣閥口頂開漏氣. 出現(xiàn)以上問題必須更換新的總成。 （二） 制動(dòng)效果不良，踏板逐漸低下 產(chǎn)生主要原因： 1制動(dòng)管路與制動(dòng)主缸、輪缸、比例閥聯(lián)接處泄漏。 2 制動(dòng)系統(tǒng)排氣不好。 3 制動(dòng)液液面過低。 4 制動(dòng)主缸內(nèi)的中心閥泄漏或皮碗損壞，應(yīng)更換新制動(dòng)主缸。 5 輪缸泄漏或皮碗損壞，應(yīng)更換輪缸。 6 制動(dòng)軟管膨脹系數(shù)太大。 7 制動(dòng)鼓失圓。摩擦片接觸不良。 （三） 制動(dòng)踏板軟 產(chǎn)生主要原因： 1 真空助力器帶制動(dòng)主缸空行程大。 2制動(dòng)系統(tǒng)里含有空氣 3比例閥在低壓階段特性曲線初始段爬行。 4 制動(dòng)踏板自由行程大。 5 摩擦片與制動(dòng)鼓之間間隙大，或自動(dòng)調(diào)節(jié)間隙功能失效。