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1、
真空助力器帶制動主缸和比例閥的結(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系統(tǒng)聯(lián)接,如圖1所示。
制動主缸3的第一腔出油口通過比例閥與右前輪、左后輪的制動管路4聯(lián)接相通。制動主缸3的第二腔出油口通過比例閥與左前輪、右后輪的制動管路5聯(lián)接相通。兩個制動管路4、5呈交叉型對角線布置。
這種
2、液壓對角線雙回路制動系統(tǒng)的聯(lián)接形式,能保證在某一個回路出現(xiàn)故障時(shí)仍能得到總制動效率的50%。此外,這種制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,而且直行時(shí)緊急制動的穩(wěn)定性好。
(二)串聯(lián)式雙腔制動主缸
1 帶補(bǔ)嘗孔串聯(lián)式雙腔制動主缸
奇瑞轎車采用補(bǔ)嘗孔串聯(lián)式雙腔制動主缸,其結(jié)構(gòu)原理如圖2所示。
制動時(shí),駕駛員踩下制動踏板,真空助力器推動第一活塞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,制動液通過四個出油
3、口進(jìn)入前、后制動管路,對汽車施行制動。
解除制動時(shí),駕駛員松開制動踏板,活塞在彈簧作用下開始回位,高壓制動液順管路回流入制動主缸。由于活塞回位速度迅速,工作腔內(nèi)容積相對增大,致使制動液壓力迅速降低,管路中的制動液受到管路阻力的影響,制動液來不及充分流回工作腔充滿活塞移動讓出的空間,這樣使工作腔形成一定的真空度,貯液罐里的制動液便經(jīng)回油孔14、16和活塞上面的四個小孔推開閥片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)多余的制動液經(jīng)補(bǔ)嘗孔流回到貯液罐。等待下一次制動,這樣往復(fù)循環(huán)進(jìn)行。
2 帶ABS的中心閥式雙腔制動主缸
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管路。
解除制動時(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。
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,使制動系統(tǒng)的制動液壓發(fā)生波動,正是這種作用使制動主缸內(nèi)的液壓產(chǎn)生波動,且活塞同時(shí)發(fā)生相對移動,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)活塞相對缸體移動時(shí),由于高壓的作用,在補(bǔ)嘗孔和回油孔處就會發(fā)生密封皮碗的過度磨損或切削現(xiàn)象,這樣就會造成制動主缸失效,從而造成制動系統(tǒng)失效,所以,奇瑞轎車的ABS系統(tǒng)所采用的中心閥制動主缸結(jié)構(gòu),克服了以上不足,從而提高了制動系統(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與制動踏板桿連接。真空助力器前殼體螺栓17與制動主缸連接.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)動機(jī)進(jìn)氣歧管,以獲得發(fā)動機(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)動機(jī)工作時(shí), A、B兩氣室的
度絕對值與發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管處相同。
制動時(shí),駕駛員踩下制動踏板,踏板力F1推動閥桿1連同空氣閥座18向
左移動,消除反饋盤20與壓塊19之間間隙后,壓縮反饋盤20并推動主缸推桿26左移動,使制動主缸產(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)。
解除制動時(shí),在主缸回位簧力的作用下,推動閥體部件右移,
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,制動主缸即解除制動狀態(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閥體和主缸推桿26向左移動,使制動主缸產(chǎn)生制動壓力。
二 比例閥結(jié)構(gòu)與原理
比例閥是汽車制動系統(tǒng)中的壓力調(diào)節(jié)裝置,安裝于制動系統(tǒng)的制動主缸和后輪輪缸的后制動管路中,汽車在制動過程中,自動調(diào)節(jié)后輪的制動壓力,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))
制動開始時(shí),由制動主缸前、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,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,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
貯液罐是貯存制動液并為制動系統(tǒng)提供和補(bǔ)充足夠能量的剎車制動液,
13、保證汽車在行駛制動過程中的可靠性。
貯液罐下殼體的出口處與制動主缸聯(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)該往貯液罐加制動液,用眼觀察制動液面加到最大位置(MAX)
四 真空助力器帶制動主缸、貯液罐、比例閥外形結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)
1)
14、真空助力器帶制動主缸、比例閥、貯液罐外形結(jié)構(gòu)
2)真空助力器帶制動主缸和比例閥特性曲線
3)真空助力器帶制動主缸、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)嘗孔制動主缸
20.64
16
5
18
5
帶ABS中心閥制動主缸
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,造成制動失效。
5 制動油管與制動主缸出油口、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)入制動管路。
9 加入制動液時(shí),要保持貯液罐加注口及制動液的清潔,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 所用制動液應(yīng)與貯
17、液罐蓋上要求一致。
四 制動主缸、真空助力器產(chǎn)生故障原因和排除方法
(一) 制動踏板硬
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 制動主缸活塞運(yùn)動不靈活,皮碗溶漲。分解檢查主缸皮碗。
4 發(fā)動機(jī)真空度不夠,保證66.7MPa,檢查發(fā)動機(jī)真空度
5 制動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) 制動效果不良,踏板逐漸低下
產(chǎn)生主要原因:
1制動管路與制動主缸、輪缸、比例閥聯(lián)接處泄漏。
2 制動系統(tǒng)排氣不好。
3 制動液液面過低。
4 制動主缸內(nèi)的中心閥泄漏或皮碗損壞,應(yīng)更換新制動主缸。
5 輪缸泄漏或皮碗損壞,應(yīng)更換輪缸。
6 制動軟管膨脹系數(shù)太大。
7 制動鼓失圓。摩擦片接觸不良。
(三) 制動踏板軟
產(chǎn)生主要原因:
1 真空助力器帶制動主缸空行程大。
2制動系統(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 制動踏板自由行程大。
5 摩擦片與制動鼓之間間隙大,或自動調(diào)節(jié)間隙功能失效。