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真空助力制動原理及其真空泵 真空助力制動原理 一 制動系統(tǒng)概述 常規(guī)制動系統(tǒng)主要由兩部分組成 Actuation 真空助力器帶制動主缸總成 Foundation 盤式制動器總成 鼓式制動器總成 制動系統(tǒng)按作用可分為 行車制動系統(tǒng)駐車制動系統(tǒng) 我們公司SUV的制動系統(tǒng)是液壓式制動系統(tǒng) 真空助力制動原理 真空助力制動原理 真空助力器圖示 真空助力器 制動主缸 剎車油壺 真空助力制動原理 二 真空助力器作用 Actuation 真空助力器 制動主缸 省力 制動 真空助力器 將制動踏板產(chǎn)生的輸出力放大后產(chǎn)生制動主缸的輸入力 制動主缸 將真空助力器的輸出力轉(zhuǎn)化為液壓輸出到制動管路 總結(jié)為一句 將機(jī)械力轉(zhuǎn)化為液壓力 真空助力制動原理 舉例 已知條件 制動液壓P為9MPa主缸缸徑D為23 81 主缸的效率n2為0 95 助力器助力比R為3 4 助力器的效率n1為0 9 制動踏板杠桿比i為4計算 踏板力主缸輸入力F P D2 4 n2 4218N助力器輸入力F1 F2 R n1 1378N踏板力FP F1 i 344 5N 500N 真空助力制動原理 三 真空助力器結(jié)構(gòu)與工作原理 真空助力器結(jié)構(gòu) 真空助力器結(jié)構(gòu)圖 真空助力制動原理 三 真空助力器結(jié)構(gòu)與工作原理 真空助力器工作過程 1 真空助力制動原理 自然狀態(tài)時 在閥圈彈簧和支撐彈簧的共同作用下 真空閥口A處于開啟狀態(tài) 而空氣閥口B處于關(guān)閉狀態(tài) 所以 真空助力器的前后腔是連通的 同時它們又是與大氣隔絕的 真空閥口A 閥圈底面與活塞外殼之間的間隙作用 連通前后腔空氣閥口B 閥圈底面與止動底座之間的間隙作用 連通后腔與大氣若發(fā)動機(jī)正在工作 由真空泵產(chǎn)生的真空會將真空助力器的真空閥 通常為單向閥 吸開 此時前后腔都處于真空狀態(tài) 真空助力制動原理 三 真空助力器結(jié)構(gòu)與工作原理 真空助力器工作過程 2 真空助力制動原理 中間工作狀態(tài)時 來自制動踏板的力推動操縱桿向前運(yùn)動 止動底座也隨之運(yùn)動 使真空閥口A關(guān)閉 將前后腔隔離 接著空氣閥口B開啟 大氣進(jìn)入后腔 由此產(chǎn)生的前后腔壓差推動膜片 膜板帶著活塞外殼向前運(yùn)動 此時 裝配在推桿組件里的反饋板同時受到止動底座和活塞外殼的推力作用 再通過推桿組件施加在主缸第一活塞上 主缸內(nèi)產(chǎn)生的油壓一方面?zhèn)鬟f給制動輪缸 另一方面又作為反作用力經(jīng)由助力器傳遞回制動踏板 使司機(jī)產(chǎn)生踏板感 真空助力制動原理 三 真空助力器結(jié)構(gòu)與工作原理 真空助力器工作過程 3 真空助力制動原理 果制動踏板力保持不變 在經(jīng)由反饋板傳遞的主缸向后的反作用力和膜片 膜板 活塞外殼 閥碗 支撐彈簧 閥圈向前運(yùn)動趨勢的共同作用下 空氣閥口B封閉 達(dá)到平衡狀態(tài) 此時 任何踏板力的增長都將破壞這種平衡 使空氣閥口B重新開啟 大氣的進(jìn)入將進(jìn)一步導(dǎo)致后腔原有真空度的降低 加大前后腔壓差 真空助力器的工作過程是一個動平衡的過程 真空助力器工作原理 三 真空助力器結(jié)構(gòu)與工作原理 真空助力器工作過程 4 內(nèi)外腔氣室相通 空氣閥門B關(guān)閉 松開制動狀態(tài) 外界空氣 真空閥門A開啟 真空助力制動原理 松開踏板 在閥圈彈簧的作用下 操縱桿帶動止動底座向后運(yùn)動 首先關(guān)閉空氣閥口B 繼續(xù)的運(yùn)動將開啟真空閥口A 助力器前后腔連通 真空重新建立 與此同時 在回位彈簧的作用下 膜片 膜板 活塞外殼組件回到初始位置 真空助力制動原理 四 制動主缸結(jié)構(gòu)與工作原理 補(bǔ)償孔式主缸結(jié)構(gòu) 真空助力制動原理 主缸死行程定義 補(bǔ)償孔式 真空助力制動原理 主缸第一活塞組件結(jié)構(gòu) 第一活塞限位底座與調(diào)節(jié)螺桿之間可以相對運(yùn)動 第一活塞在推力的作用下 壓縮回位彈簧向前運(yùn)動 調(diào)節(jié)螺桿起輔助導(dǎo)向作用第一活塞組件的高度直接影響第二腔的死行程 真空助力制動原理 補(bǔ)償孔式主缸工作過程 1 自由 非工作 狀態(tài) 主皮碗位于補(bǔ)償孔和供油孔之間 壓力腔和供油腔通過這兩個孔相連 主缸沒有油壓輸出 自然狀態(tài) 真空助力制動原理 補(bǔ)償孔式主缸工作過程 3 工作狀態(tài) 建壓狀態(tài) 第一階段 來自第一活塞的推力推動第一 二活塞組件向前運(yùn)動 主皮碗唇邊將兩個補(bǔ)償孔封閉 第二階段 繼續(xù)推動活塞 因第二回位彈簧抗力小于第一回位彈簧 故先被壓縮 第二壓力腔先建壓 此時第一壓力腔內(nèi)的制動液未被壓縮 故第一腔沒有液壓 第三階段 繼續(xù)推動活塞 來自第二壓力腔的液壓作用到第二活塞上產(chǎn)生的反作用力加上逐漸增大的第二回位彈簧抗力之和大于第一回位彈簧的抗力 使第一回位彈簧被壓縮 第一腔也開始建壓 真空助力制動原理 補(bǔ)償孔式主缸工作過程 3 泄壓狀態(tài) 泄壓狀態(tài) 當(dāng)制動踏板松開后 在兩個回位彈簧的作用下 活塞迅速回退 這時在壓力腔容易形成真空 為了消除真空 必須讓供油腔內(nèi)的制動液快速地補(bǔ)充到壓力腔 這時通過活塞上的過油孔制動液由供油腔進(jìn)入到壓力腔 使制動回路壓力降低 21 1 概述 真空伺服制動是液壓制動驅(qū)動機(jī)構(gòu)的一種常用結(jié)構(gòu)型式 其動力源為真空 對于傳統(tǒng)汽油發(fā)動機(jī)車輛 其進(jìn)氣歧管可以產(chǎn)生較高的真空負(fù)壓 可以直接為真空伺服系統(tǒng)提供真空 對于柴油機(jī)發(fā)動機(jī)車輛 其進(jìn)氣歧管不能提供足夠的真空負(fù)壓 需要另外配備真空泵來保證真空伺服系統(tǒng)正常工作 對于汽油渦輪增壓發(fā)動機(jī)或汽油直噴發(fā)動機(jī) 其進(jìn)氣歧管也不能保證提供穩(wěn)定可靠的真空負(fù)壓 因此也需要配備真空泵 節(jié)氣門開度與真空度的關(guān)系 節(jié)氣門開度較小 進(jìn)氣歧管內(nèi)會產(chǎn)生較強(qiáng)的真空效應(yīng) 從而產(chǎn)生較大的真空度 節(jié)氣門開度較小 進(jìn)氣歧管內(nèi)會產(chǎn)生較強(qiáng)的真空效應(yīng) 從而產(chǎn)生較大的真空度 節(jié)氣門開度較大 且發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較低時 進(jìn)氣歧管內(nèi)的真空效應(yīng)較弱 產(chǎn)生真空度也較低 助力器真空泵 23 2 真空伺服系統(tǒng)工作原理 系統(tǒng)的輸出力作用部位和對其控制裝置的操縱方式不同 伺服制動系可分為助力式 直接操縱式 和增壓式 間接操縱式 兩類 前者中的伺服系統(tǒng)控制裝置用制動踏板機(jī)構(gòu)直接操縱 其輸出力也作用于液壓主缸 以助踏板力之不足 后者中的伺服系統(tǒng)控制裝置用制動踏板機(jī)構(gòu)通過主缸輸出的液壓操縱 且伺服系統(tǒng)的輸出力與主缸液壓共同作用于一個中間傳動液缸 輔助缸 使該液缸輸出到輪缸的液壓遠(yuǎn)高于主缸液壓 伺服制動系又可按伺服能量的形式分為氣壓伺服式 真空伺服式和液壓伺服式三種 其伺服能量分別為氣壓能 真空能 負(fù)氣壓能 和液壓能 伺服制動系是在人力液壓制動系的基礎(chǔ)上加設(shè)一套動力伺服系統(tǒng)而形成的 即兼用人體和發(fā)動機(jī)作為制動能源的制動系 在正常情況下 制動能量大部分由動力伺服系統(tǒng)供給 而在動力伺服系統(tǒng)失效時 還可全靠駕駛員供給 既有伺服制動轉(zhuǎn)變成人力制動 按伺服 24 3 汽車用真空泵分類 按驅(qū)動方式分類 機(jī)械式 采用鍵連接或皮帶連接等方式將發(fā)動機(jī)動力傳遞至真空泵 電動式 采用電機(jī)直接驅(qū)動真空泵運(yùn)轉(zhuǎn) 按結(jié)構(gòu)形式分類 旋片式活塞式隔膜式 按控制方法分類 可控式 無壓力傳感器 控制單元根據(jù)負(fù)荷 轉(zhuǎn)速 節(jié)氣門位置等參數(shù)計算實時真空度 并將其與進(jìn)氣歧管壓力模型曲線進(jìn)行比對 以控制真空泵工作 應(yīng)用車型 GOLF BORA AudiA3 可調(diào)式 有壓力傳感器 控制單元將測量數(shù)據(jù)與存儲的規(guī)定值進(jìn)行對比 以控制真空泵工作 應(yīng)用車型 Passat2001 AudiA4 A6 25 3 汽車用真空泵分類 常用結(jié)構(gòu)型式對比 膜片泵 葉片泵 100 連續(xù)工作小時 200小時 100 連續(xù)工作時間 0 25小時 低磨擦溫升速度低 高磨擦溫升速度快 摩擦及溫升 連續(xù)工作時長 噪音 60db 63db 60db 100 連續(xù)工作時間 0 5小時 磨擦低溫升速度尚可 搖擺活塞泵 潛在應(yīng)用領(lǐng)域 噪音低 成本高 工作時間長 主要作為獨立真空源 應(yīng)用于中高檔車 噪音高 可連續(xù)工作時間短 主要作為輔助真空源 噪音 成本和連續(xù)工作時長較均衡 既可以作為輔助真空源 也可應(yīng)用于中低檔車的獨立真空源 26 4 旋片式真空泵工作原理 真空泵主要由泵體 轉(zhuǎn)子 葉片以及進(jìn)排氣口等部分組成 如圖所示 以單葉片真空泵為例 當(dāng)驅(qū)動扭矩通過發(fā)動機(jī)凸輪軸和真空泵連接器來使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 從而帶動塑料的單葉片沿著真空泵容腔的輪廓 并以容腔的偏心位置進(jìn)行轉(zhuǎn)動 圖4位置的單葉片的上側(cè)分為兩個容腔 左側(cè)為真空腔 隨著單葉片的旋轉(zhuǎn)其容腔的容積越來越大 從而產(chǎn)生真空度同時通過與真空助力器相連接并帶有單向閥的進(jìn)氣口使真空助力器增加真空度 右腔為壓縮腔 隨著單葉片的旋轉(zhuǎn)其容腔的容積越來越小 將潤滑油和從真空助力器中抽取的空氣壓縮到發(fā)動機(jī) 來自發(fā)動機(jī)的潤滑油從轉(zhuǎn)子中心進(jìn)入來潤滑真空泵容腔和相應(yīng)的部件 并起到對單葉片上的浮動端子和容腔輪廓之間的密封作用