真空助力系統(tǒng)在輕型載貨車上的應用

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用

佟 維

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

通過對某液壓制動車型真空助力系統(tǒng)設計，研究制動、離合真空系統(tǒng)的參數(shù)匹配設計，優(yōu)化真空助力系統(tǒng)控制管路，實現(xiàn)在離合真空失效工況下，保證制動的安全性；實車驗證，真空助力系統(tǒng)可以作為改善制動、離合操縱舒適性的有效措施，為新車型開發(fā)提供了改進方向及設計方法。

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、制動踏板力，現(xiàn)在多采用真空助力系統(tǒng)。制動系統(tǒng)、離合系統(tǒng)有各自獨立的真空助力器，共用真空源，發(fā)動機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，實際應用中，存在一個安全隱患：離合系統(tǒng)真空故障，不僅導致離合踏板力重，嚴重影響的是制動踏板力（真空失效，制動踏板力約為700N），制動失效，將導致嚴重的安全事故。

1、真空助力系統(tǒng)匹配設計

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)動機真空泵6產(chǎn)生的真空，儲存到真空筒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，當進行離合或制動時，離合或制動踏板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，機械液壓轉換實現(xiàn)其行駛與制動的功能性。

1.2 真空助力器確定

真空助力器是利用真空負壓來增補司機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，當變壓室的真空度達到室外大氣壓時，真空助力器可以提供最大的助力[1]。

一般來說，整車參數(shù)進行匹配計算后，制動系統(tǒng)：前后制動器的規(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)匹配計算[2]，無助力時，既助力比為1時，經(jīng)程序計算結果如表1所示;

表1 離合系統(tǒng)計算參數(shù)

如表1所示：無助力時，離合踏板行程等其他設計參數(shù)滿足要求，離合踏板力為256.9N不滿足要求，為滿足設計要求(90～125N)，設定真空助力器主力比2.4，計算得離合踏板力115.8N，確定離合真空助力器。

設計中制動真空助力器助力比理論計算需要8.5，因此使用雙膜片真空助力器。

1.3 真空筒確定

真空筒作為一個儲能裝置，對車輛的真空助力系統(tǒng)內(nèi)的真空起到存儲和穩(wěn)定用，在真空助力系統(tǒng)，真空筒容積設定一方面與真空泵抽真空能力相匹配（發(fā)動機確定，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，既要對制動真空腔容積進行設計，又要對離合真空腔容積進行設計，離合真空腔為1L,制動真空腔為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，如果離合側真空泄露，影響的不僅是離合系統(tǒng)，制動真空也會失效，因制動真空管路與離合真空管路的相通性，導致整個真空系統(tǒng)故障。如何保障在離合側真空泄露狀態(tài)下，仍能夠有效提供充足真空以供制動，是控制管路設計的重點。真空管路控制系統(tǒng)設計如圖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，單向閥的設計，保證發(fā)動機故障時，仍能踩踏制動2、離合踏板1，有效剎車，保證安裝性；

如圖2所示，真空泵11提供的真空即可儲存到雙真空筒10，又可以直接經(jīng)2個三通8、5流向真空助力器帶離合總泵，同時經(jīng)單向閥6、三通7供真空助力器帶制動總泵使用，多通路真空的設計，保證真空的有效性；

如圖2所示，雙真空筒9儲存的真空直接供可以直接經(jīng)2個三通8、5流向真空助力器帶離合總泵，同時經(jīng)單向閥6、三通7供真空助力器帶制動總泵使用；

如圖2所示，單向閥6的設計，保證離合真空助力器故障，制動踏板2可以短時間正常工作，有效剎車，保證安全性；

如圖2所示：雙真空筒9的設計，包括離合真空腔、制動真空腔，獨立雙腔設計，區(qū)分制動、離合真空源。

3、真空助力系統(tǒng)在開發(fā)中的應用

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，制動應急性能曲線，對比其各項參數(shù)的優(yōu)劣[4]，最終為車輛離合制動性能的優(yōu)化提出改進方向，以下是針對其中幾個重要項的測試分析進行的說明：

3.1 離合踏板力和行程測試

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，如此便可測試出車輛的離合踏板力與行程的關系曲線。測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，與無助力相比更輕盈、舒適。

3.2 制動應急性能

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

按規(guī)定的載荷和試驗初速度，離合真空失效，測定制動距離、制動跑偏量及踏板力，實驗結果如圖4所示：

如圖4所示：在制動初速度為50 km/h的條件下，整個制動過程，以平均2.7 m/s2的減加速度制動，在制動距離39.6m內(nèi)將車剎住，且制動踏板力為423小于設計值，在實驗過程中制動不跑偏不甩尾，制動性能滿足法規(guī)要求，充分驗證離合真空失效條件下，制動性能的可靠性。

4、結論

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

真空助力系統(tǒng)設計針對真管路控制系統(tǒng)設計，保證在離合系統(tǒng)真空故障狀態(tài)下，制動的有效性，同時解決了離合踏板力大的問題，且對踏板行程無影響；

本真空助力系統(tǒng)設計方案通過某車型驗證了可靠性，符合設計理論。

[1] 陳家瑞．汽車構造(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：清華大學出版社，2005.

[3] 謝桃新. 液壓制動真空助力系統(tǒng)的匹配設計.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)操縱舒適性的設計與研究.客車技術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，底盤設計工程師，就職于江淮汽車公司技術中心。