商用車氣壓ABS電磁閥對彈簧制動(dòng)氣室 制動(dòng)力的影響研究

曹 君

（陜西萬安汽車零部件有限公司，陜西 西安 710200）

1 彈簧制動(dòng)氣室的駐車制動(dòng)工作原理

彈簧制動(dòng)氣室的駐車制動(dòng)工作原理如圖1所示。

圖1 彈簧制動(dòng)氣室駐車制動(dòng)工作原理圖

1.1 未駐車制動(dòng)狀態(tài)

手制動(dòng)閥扳至“行車”狀態(tài)，儲(chǔ)氣筒內(nèi)的氣壓經(jīng)差動(dòng)繼動(dòng)閥進(jìn)入彈簧制動(dòng)氣室的12口，推動(dòng)活塞將大彈簧進(jìn)行壓縮，推桿回縮至初始位置（帶動(dòng)調(diào)整臂及鼓式制動(dòng)器凸輪等，將制動(dòng)鼓與制動(dòng)蹄片分離），此時(shí)車輛無駐車制動(dòng)力。

1.2 駐車制動(dòng)狀態(tài)

手制動(dòng)閥扳至“駐車”狀態(tài)，彈簧制動(dòng)氣室12口內(nèi)的氣壓經(jīng)差動(dòng)繼動(dòng)閥的3口排向大氣，大彈簧由于氣壓撤除進(jìn)行釋放，在彈簧力的作用下，推桿伸出至終止位置（帶動(dòng)調(diào)整臂及鼓式制動(dòng)器凸輪等，將制動(dòng)鼓與制動(dòng)片壓緊），此時(shí)車輛達(dá)到最大駐車制動(dòng)力[1]。

但是，由于整個(gè)制動(dòng)管路系統(tǒng)是密閉的，在推桿伸出過程中，大彈簧活塞前部與12口相連壓力逐步撤除，大彈簧活塞后部與11口相連，11口則逐步向彈簧缸內(nèi)吸氣，電磁閥的2口與彈簧制動(dòng)氣室11口相連且電磁閥內(nèi)部此時(shí)是密閉的（如圖2，上下閥片均處于關(guān)閉狀態(tài)），這樣彈簧制動(dòng)氣室11口與電磁閥2口之間會(huì)逐步形成“抽真空”。因?yàn)閺椈芍?動(dòng)氣室11口吸氣不足，大彈簧活塞運(yùn)動(dòng)受阻，大彈簧釋放力會(huì)減弱，車輛的最大駐車制動(dòng)力也會(huì)衰退。

圖2 氣壓ABS電磁閥上下閥片均處于關(guān)閉狀態(tài)圖

以規(guī)格為16駐車氣室進(jìn)行試驗(yàn)，彈簧制動(dòng)氣室11口不接ABS電磁閥及接入ABS電磁閥分別進(jìn)行駐車力靜特性試驗(yàn)（如圖3），可以看出，其在推桿伸出最大位置處時(shí)△駐車力差值達(dá)到了約500 N，故在極限情況下，可能會(huì)導(dǎo)致車輛駐車溜坡的現(xiàn)象的發(fā)生。

圖3 彈簧制動(dòng)氣室是否接ABS電磁閥的駐車力靜特性分析

2 彈簧制動(dòng)氣室的行車制動(dòng)工作原理

彈簧制動(dòng)氣室的行車制動(dòng)工作原理如圖4 所示：

圖4 彈簧制動(dòng)氣室行車制動(dòng)工作原理圖

手制動(dòng)閥扳至“行車”狀態(tài)，踩下制動(dòng)踏板，腳閥的促動(dòng)氣壓經(jīng)過行車?yán)^動(dòng)閥、儲(chǔ)氣筒及管路進(jìn)入ABS電磁閥，之后進(jìn)入彈簧制動(dòng)氣室11口并推動(dòng)氣室膜片，推桿伸出至終止位置（帶動(dòng)調(diào)整臂及鼓式制動(dòng)器凸輪等，將制動(dòng)鼓與制動(dòng)片壓緊），此時(shí)車輛達(dá)到最大行車制動(dòng)力。

3 氣壓ABS電磁閥的工作原理

3.1 加壓

加壓閥和減壓閥均不通電。兩閥的銜鐵靠回位彈簧預(yù)緊力將閥口j和閥口f封閉。腔A中的氣壓迅速頂起進(jìn)氣膜片a，打開進(jìn)氣口，氣流進(jìn)入B腔，進(jìn)而進(jìn)入制動(dòng)氣室。同時(shí)，信號氣順著通道b，進(jìn)入d腔，頂起排氣膜片c，關(guān)閉排氣口。這樣，空氣直接由A腔進(jìn)行B腔，繼而進(jìn)行行車制動(dòng)氣室[2]。

圖5 氣壓ABS電磁閥工作原理圖

3.2 減壓

加壓閥和減壓閥同時(shí)通電。加壓閥通電吸合，關(guān)閉閥口h，打開閥口j，信號氣經(jīng)通道k至E腔，壓下膜片a，關(guān)閉進(jìn)氣口，阻斷空氣由腔A進(jìn)入腔B。同時(shí)，減壓閥通電吸合，關(guān)閉閥口g，打開閥口f，B腔中的空氣將膜片c壓下，排氣口打開，空氣經(jīng)C腔，再通過通道e進(jìn)入大氣。這樣，B腔中的空氣由排氣口排出，行車制動(dòng)氣室中氣壓降低。

3.3 保壓

加壓閥通電，減壓閥不通電。由于減壓閥不通電，信號氣經(jīng)通道b進(jìn)入d腔，封住排氣口。同時(shí)，加壓閥通電吸合，同減壓狀態(tài)一樣，阻斷空氣進(jìn)入腔B。這樣，保持制動(dòng)氣室壓力不變。

4 車輛異常現(xiàn)象

在ABS電磁閥工作過程中，控制器根據(jù)路面工況控制ABS電磁閥內(nèi)部加壓閥和減壓閥在不停的動(dòng)作（加壓-減壓-保壓）來調(diào)整氣壓（如圖6）來達(dá)到所需要的制動(dòng)力。但在某種個(gè)例情況下，ABS電磁閥在減壓過程中關(guān)閉閥口g后，打開閥口f，B腔中的空氣將膜片c壓下，排氣口打開，空氣經(jīng)C腔，再通過通道e進(jìn)入大氣。B腔中的空氣排氣口排出不完全，會(huì)在B腔形成殘留壓力，當(dāng)殘留壓力達(dá)到一定壓力時(shí)，會(huì)使彈簧制動(dòng)氣室的推桿回位不能回到初始位置，使得輪邊制動(dòng)鼓與制動(dòng)蹄片（或制動(dòng)卡鉗制動(dòng)片與制動(dòng)盤）分離不徹底，導(dǎo)致拖磨，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致輪邊著火，有著嚴(yán)重的安全隱患。故在QC/T 1006－2015《汽車防抱死系統(tǒng)氣壓電磁調(diào)節(jié)器性能要求及臺架試驗(yàn)方法》[3]4.5中也明確要求，如下表1：

圖6 氣壓ABS電磁閥出氣口壓力－制動(dòng)時(shí)間曲線

表1 殘留壓力要求

5 對彈簧制動(dòng)氣室殘余壓力與推桿伸出長度進(jìn)行試驗(yàn)（不模擬調(diào)整臂及制動(dòng)器的負(fù)載）

將彈簧制動(dòng)氣室11口與12口與截止閥1、截止閥2、壓力表與氣源按下圖進(jìn)行聯(lián)接。將11口與12口與氣源聯(lián)接后，使得行車制動(dòng)腔與駐車制動(dòng)腔內(nèi)充入額定壓力并平衡，然后關(guān)閉截止閥1，逐步打開并關(guān)閉截止閥2，觀察壓力表的壓力及位移傳感器的位移，并形成曲線關(guān)系。如圖7所示：

圖7 壓力及傳感器位移曲線圖

由上圖可以看出，在彈簧制動(dòng)氣室不帶負(fù)載的情況下，在殘留壓力35 kPa時(shí)，推桿可達(dá)到60 mm的伸出長度。但在實(shí)際的情況下，彈簧制動(dòng)氣室的回位彈簧及制動(dòng)器的回位彈簧力會(huì)形成一定的氣室推桿叉回位力，故殘留壓力一般情況下不會(huì)形成拖滯。但在某些個(gè)例情況下或“氣頂液”的混合制動(dòng)系統(tǒng)型式中，ABS電磁閥的殘留壓力會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)器拖滯。

6 結(jié)束語

（1）在駐車制動(dòng)時(shí)，必須踩住行車制動(dòng)踏板后再扳動(dòng)手閥至駐車狀態(tài)，使得氣壓可經(jīng)ABS電磁閥1口進(jìn)入彈簧制動(dòng)氣室11口，避免彈簧制動(dòng)氣室大彈簧活塞“抽著空”，達(dá)到彈簧制動(dòng)氣室的最大駐車制動(dòng)力。

（2）在駕駛過程中，如遇到緊急情況并采取緊急制動(dòng)，此時(shí)ABS電磁閥觸發(fā)并工作。當(dāng)緊急情況解除，車輛恢復(fù)正常行駛后，應(yīng)盡早輕踩一下制動(dòng)踏板，排除ABS電磁閥的殘留壓力，以避免制動(dòng)器拖滯。

（3）隨著EBS等電子控制制動(dòng)系統(tǒng)的普及，ABS電磁閥逐步會(huì)被前橋模塊及后橋模塊等取代，故開發(fā)前橋模塊及后橋模塊時(shí)，需考慮上述的故障模式。