輕卡汽車制動儲油杯容量設計

李海龍，邵建萍

（南京依維柯汽車有限公司，江蘇南京211100）

輕卡汽車制動儲油杯容量設計

李海龍，邵建萍

（南京依維柯汽車有限公司，江蘇南京211100）

簡要分析了影響制動儲油杯容量設計的主要因素，分別對制動儲油杯的最大容量、報警最低容量和前后管路獨立部分的容量進行了分析和計算，并以依維柯某車型為例給出了完整的計算過程。

制動儲油杯；影響因素；容量

0　引言

采用液壓制動的輕卡汽車需要在制動系統中設計存儲制動液的容器，即制動儲油杯。在進行制動儲油杯設計計算時，需要考慮某個管路失效和系統內零部件變形對儲油杯不同容量腔的影響，若某個容量腔達不到相應的要求，無法在需要時為制動總泵回補足夠的制動液［1-2］，會造成制動失效，直接導致安全事故。文中對制動儲油杯的影響因素進行了分析并給出了計算過程。

1　影響制動儲油杯容量的主要因素

1.1總泵和分泵的缸徑匹配

制動系統總泵和分泵的缸徑匹配直接影響儲油杯最大容量的設計。首先根據整車參數對制動系統進行匹配計算［3］，分別確定制動系統的總泵和分泵的大小，再根據總泵和分泵的缸徑計算儲油杯的最大容量。

1.2制動摩擦片的磨損

制動器的摩擦片由最初的全新狀態，經過使用會不停地產生磨損［4］，使制動管路中制動液的體積變大，造成管路中的制動液不斷增加，儲油杯中的制動液也會相應變少。

1.3零部件的變形因素

在制動過程中，隨著管路壓力的不斷增加，使制動軟管、制動鉗和制動蹄等零部件產生一定的變形［5］，這種變形也會造成制動管路中的制動液增加。

2　制動儲油杯的容量設計

以依維柯某車型為例，其整車總質量為3 500 kg，制動管路為H形式布置［6-7］，根據整車制動性能匹配，制動總泵和制動器的主要參數如表1和表2所示。

表1　制動總泵主要參數　 mm

表2　制動器主要參數

2.1制動儲油杯中各個獨立腔容量設計

根據法規GB 12676中的要求［8］，制動系統部分管路失效時，剩余管路需要達到應急制動的要求，在儲油杯設計時，要考慮部分管路失效后完好管路部分有足夠的制動液供給，保證剩余制動可以工作，因此每個管路需要有獨立制動液供給的容量腔。

（1）制動總泵第一室獨立部分的容量V1計算如下：

式中：D1、D2為制動總泵的直徑；

L1為制動總泵第一室的行程；

L2為制動總泵第二室的行程。

2.2制動儲油杯所需要的最大容量設計

制動器的摩擦襯片從全新狀態使用到完全磨損狀態，以及制動盤/鼓使用到最大許可磨損尺寸時，所需要的制動液增加，儲油杯的液面也會相應下降，如圖1所示，制動系統回路中液體的體積增加量計算如下：

（1）前制動器磨損到極限所需要的容量V3計算如下：

式中：Df為前制動器分泵的直徑；

Lf為前制動襯片的厚度；

Lfj為前制動襯片的最小極限厚度。

（2）后制動器磨損到極限所需要的容量V4計算如下：

式中：Dr為后制動器分泵的直徑；

Lr為后制動蹄襯片的厚度；

Lg為后制動蹄襯片與制動鼓的間隙；

Lrj為后制動襯片的最小極限厚度。

（3）制動時會導致制動管路中制動液容積增加，同時也會在前后管路中產生較高的壓力，造成制動蹄（鉗）變形、制動液壓縮變形和制動軟管膨脹變形，這些變形都會造成制動液容積增加。管路壓力與制動液容積的變化可用臺架試驗的方法得到，管路壓力與制動液容量之間的關系如圖2—3所示。由圖2可知單個前制動器在管路壓力為10 MPa時的吸油量V5=2.8 mL［9］；由圖3可知單個后制動器在管路壓力為10 MPa時的吸油量V6= 1.03 mL［10］。

制動軟管膨脹導致回路中制動液的容積增加。該車型使用軟管為同一規格產品，臺架測試結果如圖4所示［11］，在管路壓力為10 MPa時，軟管膨脹率為0.44 mL/m，該車型制動軟管的總長度為2.8 m。制動軟管變形導致的制動液增加的容量V7= 0.44×2.8=1.23 mL。

根據以上計算可以得出制動儲油杯所需要的最大容量Vz的計算如下：

2.3制動儲油杯報警容量設計

在制動管路中存在泄漏或車輛在使用過程中制動液會慢慢消耗，都會造成儲油杯中制動液液面下降，當液面下降到一定程度，將會無法滿足制動器的正常使用，會給安全駕駛帶來危害，因此儲油杯需要設定報警容量，及時提醒駕駛員添加制動液。為在管路中的制動液達到最小容量前，向使用者發出報警信號，避免制動失效的情況出現，需要合理設定報警容量。根據經驗儲油杯的報警容量應大于等于共用部分容量Vg的2/5。

儲油杯共用部分容量Vg的容量計算如下：

Vg=Vz-V1-V2=197.22-12.82-9.61=174.79 mL

儲油杯報警容量Vb計算如下：

Vb=Vg×2/5=69.916 mL

3　制動儲油杯容量的計算輸出結果

制動儲油杯各個腔的容量計算結果如表3所示。

表3　制動儲油杯各腔的容量計算表

4　結束語

在設計初期制動系統匹配完成后，就應該確定制動儲油杯各個容積腔的容量，而其設計的重點就在于最大容量和報警容量的確定。文中對最大容量和報警容量的確定進行了分析計算，通過在依維柯某輕卡汽車上。匹配驗證，經過耐久性試驗后和在某一管路失效時，仍能提供制動系統所需的制動液，制動儲油杯的設計滿足制動系統需要，達到了優化設計目的。

【1】汽車工程手冊編委會.汽車工程手冊［M］.北京:人民交通出版社，2001.

【2】吉林大學汽車工程系.汽車構造［M］.5版.北京:人民交通出版社，2005.

【3】劉惟信.汽車制動系的結構分析與設計計算［M］.北京:清華大學出版社，2004.

【4】全國非金屬礦產品及制品標準化技術委員會.GB 5763-2008汽車用制動器襯片［S］.北京:中國標準出版社，2008.

【5】全國汽車標準化技術委員會.QC/T 592-2013轎車制動鉗總成性能要求及臺架試驗方法［S］.北京:中國標準出版社，2013.

【6】方泳龍.汽車制動理論與設計［M］.北京:國防工業出版社，2005. 【7】余志生.汽車理論［M］.北京:機械工業出版社，1989.

【8】全國汽車標準化技術委員會.GB 12676-2014汽車制動系統結構、性能和試驗方法［S］.北京:中國標準出版社，2014.

【9】全國汽車標準化技術委員會.QC/T 239-1997貨車、客車制動器性能要求［S］.北京:中國標準出版社，1997.

【10】全國汽車標準化技術委員會.QC/T 479-1999貨車、客車制動器臺架試驗方法［S］.北京:中國標準出版社，1999.

【11】全國汽車標準化技術委員會.GB 16897-2010制動軟管的結構、性能要求及試驗方法［S］.北京:中國標準出版社，2010.

Design of the Light Truck Brake Reservoir Cubage

LI Hailong，SHAO Jianping
（Nanjing IVECO Automobile Co.，Ltd.，Nanjing Jiangsu 211100，China）

The factors influencing the brake reservoir cubage were introduced.The cavity capacities of brake reservoir were analyzed respectively，including the maximum capacity，alarm minimum capacity，front pipeline capacity and rear pipeline capacity.Based on an Iveco light truck，complete analysis and calculation processes were given.

Brake reservoir；Influencing factors；Capacity

2015-05-19

李海龍（1982—），男，學士，工程師，主要從事制動性能匹配方面研究工作。E-mail:505803155@qq.com。