佟 維

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

真空助力系統(tǒng)在輕型載貨車上的應(yīng)用

佟 維

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

通過對(duì)某液壓制動(dòng)車型真空助力系統(tǒng)設(shè)計(jì)，研究制動(dòng)、離合真空系統(tǒng)的參數(shù)匹配設(shè)計(jì)，優(yōu)化真空助力系統(tǒng)控制管路，實(shí)現(xiàn)在離合真空失效工況下，保證制動(dòng)的安全性；實(shí)車驗(yàn)證，真空助力系統(tǒng)可以作為改善制動(dòng)、離合操縱舒適性的有效措施，為新車型開發(fā)提供了改進(jìn)方向及設(shè)計(jì)方法。

真空助力系統(tǒng)；系統(tǒng)匹配；控制管路

CLC NO.: U463.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)03--

前言

目前，輕型載貨車根據(jù)制動(dòng)形式分為液壓式和氣壓式，在液壓式輕型載貨車上，為減輕離合、制動(dòng)踏板力，現(xiàn)在多采用真空助力系統(tǒng)。制動(dòng)系統(tǒng)、離合系統(tǒng)有各自獨(dú)立的真空助力器，共用真空源，發(fā)動(dòng)機(jī)上真空泵提供的真空直接或經(jīng)真空筒作用到真空助力器上，實(shí)際應(yīng)用中，存在一個(gè)安全隱患：離合系統(tǒng)真空故障，不僅導(dǎo)致離合踏板力重，嚴(yán)重影響的是制動(dòng)踏板力（真空失效，制動(dòng)踏板力約為700N），制動(dòng)失效，將導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。

1、真空助力系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)

1.1 真空助力原理

通常真空助力系統(tǒng)包括真空泵6，真空助力器1、2，真空筒5以及連接的真空管路裝置。如圖1所示：發(fā)動(dòng)機(jī)真空泵6產(chǎn)生的真空，儲(chǔ)存到真空筒5內(nèi)，作用到真空助力器上，真空助力器與踏板產(chǎn)生的力疊加在一起，作用到總泵上，當(dāng)進(jìn)行離合或制動(dòng)時(shí)，離合或制動(dòng)踏板1、2被踏下，踏板力經(jīng)杠桿放大后作用在真空助力器帶總泵上，機(jī)械液壓轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)其行駛與制動(dòng)的功能性。

1.2 真空助力器確定

真空助力器是利用真空負(fù)壓來增補(bǔ)司機(jī)施加于踏板上力的部件，它的真空伺服氣室由帶有橡膠膜片的活塞分為常壓室與變壓室，所提供的助力大小取決于其常壓室與變壓室氣壓差值大小，當(dāng)變壓室的真空度達(dá)到室外大氣壓時(shí)，真空助力器可以提供最大的助力[1]。

一般來說，整車參數(shù)進(jìn)行匹配計(jì)算后，制動(dòng)系統(tǒng)：前后制動(dòng)器的規(guī)格、踏板杠桿比、主泵的缸徑；離合系統(tǒng)：離合器規(guī)格、踏板杠桿比，主、分泵的缸徑，已被確定后，需計(jì)算匹配真空助力器的性能參數(shù)：

以離合系統(tǒng)為例，根據(jù)離合系統(tǒng)匹配計(jì)算[2]，無(wú)助力時(shí)，既助力比為1時(shí)，經(jīng)程序計(jì)算結(jié)果如表1所示;

表1 離合系統(tǒng)計(jì)算參數(shù)

如表1所示：無(wú)助力時(shí)，離合踏板行程等其他設(shè)計(jì)參數(shù)滿足要求，離合踏板力為256.9N不滿足要求，為滿足設(shè)計(jì)要求(90～125N)，設(shè)定真空助力器主力比2.4，計(jì)算得離合踏板力115.8N，確定離合真空助力器。

設(shè)計(jì)中制動(dòng)真空助力器助力比理論計(jì)算需要8.5，因此使用雙膜片真空助力器。

1.3 真空筒確定

真空筒作為一個(gè)儲(chǔ)能裝置，對(duì)車輛的真空助力系統(tǒng)內(nèi)的真空起到存儲(chǔ)和穩(wěn)定用，在真空助力系統(tǒng)，真空筒容積設(shè)定一方面與真空泵抽真空能力相匹配（發(fā)動(dòng)機(jī)確定，真空泵抽真空能力已確定），另一方面考慮整車空間布置[3]，在本真空助力系統(tǒng)中，真空筒為雙真空腔，既要對(duì)制動(dòng)真空腔容積進(jìn)行設(shè)計(jì)，又要對(duì)離合真空腔容積進(jìn)行設(shè)計(jì)，離合真空腔為1L,制動(dòng)真空腔為6升。。

2、真空助力系統(tǒng)控制管路

在常用真空助力系統(tǒng)管路中，如果離合側(cè)真空泄露，影響的不僅是離合系統(tǒng)，制動(dòng)真空也會(huì)失效，因制動(dòng)真空管路與離合真空管路的相通性，導(dǎo)致整個(gè)真空系統(tǒng)故障。如何保障在離合側(cè)真空泄露狀態(tài)下，仍能夠有效提供充足真空以供制動(dòng)，是控制管路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。真空管路控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖2所示：

如圖2所示，真空泵11提供的真空經(jīng)單向閥10流向真空筒9，單向閥的設(shè)計(jì)，保證發(fā)動(dòng)機(jī)故障時(shí)，仍能踩踏制動(dòng)2、離合踏板1，有效剎車，保證安裝性；

如圖2所示，真空泵11提供的真空即可儲(chǔ)存到雙真空筒10，又可以直接經(jīng)2個(gè)三通8、5流向真空助力器帶離合總泵，同時(shí)經(jīng)單向閥6、三通7供真空助力器帶制動(dòng)總泵使用，多通路真空的設(shè)計(jì)，保證真空的有效性；

如圖2所示，雙真空筒9儲(chǔ)存的真空直接供可以直接經(jīng)2個(gè)三通8、5流向真空助力器帶離合總泵，同時(shí)經(jīng)單向閥6、三通7供真空助力器帶制動(dòng)總泵使用；

如圖2所示，單向閥6的設(shè)計(jì)，保證離合真空助力器故障，制動(dòng)踏板2可以短時(shí)間正常工作，有效剎車，保證安全性；

如圖2所示：雙真空筒9的設(shè)計(jì)，包括離合真空腔、制動(dòng)真空腔，獨(dú)立雙腔設(shè)計(jì)，區(qū)分制動(dòng)、離合真空源。

3、真空助力系統(tǒng)在開發(fā)中的應(yīng)用

在某車輛的開發(fā)過程中，采用真空助力系統(tǒng)：主要通過踏板力與行程曲線，制動(dòng)應(yīng)急性能曲線，對(duì)比其各項(xiàng)參數(shù)的優(yōu)劣[4]，最終為車輛離合制動(dòng)性能的優(yōu)化提出改進(jìn)方向，以下是針對(duì)其中幾個(gè)重要項(xiàng)的測(cè)試分析進(jìn)行的說明：

3.1 離合踏板力和行程測(cè)試

通過在離合踏板上安裝位移傳感器和力傳感器，踩下離合踏板全行程，如此便可測(cè)試出車輛的離合踏板力與行程的關(guān)系曲線。測(cè)得的離合踏板力曲線如下圖3所示：

搭載新真空助力系統(tǒng)，離合踏板力峰值為108.4N～112.3N，與無(wú)助力相比更輕盈、舒適。

3.2 制動(dòng)應(yīng)急性能

所謂制動(dòng)應(yīng)急性能，指在離合系統(tǒng)真空失效狀態(tài)下，考慮汽車的制動(dòng)能力，能否在適當(dāng)?shù)木嚯x內(nèi)將汽車停住。

按規(guī)定的載荷和試驗(yàn)初速度，離合真空失效，測(cè)定制動(dòng)距離、制動(dòng)跑偏量及踏板力，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示：

如圖4所示：在制動(dòng)初速度為50 km/h的條件下，整個(gè)制動(dòng)過程，以平均2.7 m/s2的減加速度制動(dòng)，在制動(dòng)距離39.6m內(nèi)將車剎住，且制動(dòng)踏板力為423小于設(shè)計(jì)值，在實(shí)驗(yàn)過程中制動(dòng)不跑偏不甩尾，制動(dòng)性能滿足法規(guī)要求，充分驗(yàn)證離合真空失效條件下，制動(dòng)性能的可靠性。

4、結(jié)論

真空助力系統(tǒng)設(shè)計(jì)在整車匹配參數(shù)確定情況下，首要考慮真空助力器的匹配設(shè)計(jì)，真空筒的匹配設(shè)計(jì)；

真空助力系統(tǒng)設(shè)計(jì)針對(duì)真管路控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，保證在離合系統(tǒng)真空故障狀態(tài)下，制動(dòng)的有效性，同時(shí)解決了離合踏板力大的問題，且對(duì)踏板行程無(wú)影響；

本真空助力系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案通過某車型驗(yàn)證了可靠性，符合設(shè)計(jì)理論。

[1] 陳家瑞．汽車構(gòu)造(第3版)．北京：人民交通出版社，2000.

[2] 徐石安，江發(fā)潮.汽車離合器.北京：清華大學(xué)出版社，2005.

[3] 謝桃新. 液壓制動(dòng)真空助力系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì).汽車零部件2013[3].

[4] 唐俊，胡俊生,呂孟理,馬勇,馬成.離合系統(tǒng)操縱舒適性的設(shè)計(jì)與研究.客車技術(shù)2012[3].

Vacuum Assist System Applied In Light Truck

Tong Wei
（Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601）

Through design of the vacuum assist system of hydraulic brake in one truck，it researches how to match parameter and optimize control path to ensure safety of brake system in lose efficacy of clutch system. By test, it puts forward the effective measurement of improving its manipulate comfort in clutch of brake system.,and provides the improvement direction and design method for the development of new vehicle mode1．

Vacuum assist system; System match; Control path

U463.2

A

1671-7988(2015)03--

佟維，碩士研究生，底盤設(shè)計(jì)工程師，就職于江淮汽車公司技術(shù)中心。