排氣設計對制動性能的影響分析

吳海軍　李航　辛慶鋒　汪方俊　張敬玉　胡勇俊

摘 要：評價整車制動性能的指標包括制動距離、制動減速度、制動抗熱衰退性和制動穩定性等。制動系統中的每一項參數達標與否都會對上述指標產生影響，如制動卡鉗的排氣設計不佳，管路空氣未排盡，由于空氣的壓縮率較大，在實施制動時空氣被壓縮，制動液傳遞壓力的效果降低，導致制動疲軟等問題。本文以制動系統的排氣設計為例，分析出制動機構中的卡鉗導桿與活塞的配合以及放氣螺釘角度設計對制動系統排氣能力均有影響。需在后續車型設計中做規避預案。

關鍵詞：后制動卡鉗 排氣設計 結構分析

1 前言

某車型在進行下線車輛進行制動性能驗收評價時，提出制動太軟、踏板空行程長等問題，再次人工排氣測試該問題未消除。經系統性排查，排除助力器、制動硬管接口泄露、ESC硬件內部空氣未排盡等因素，經ABA互換測試，確定制動卡鉗部件的排氣能力不佳，卡鉗活塞與導桿密封空間存在空氣無法排查導致的制動疲軟。經過設計對標，將卡鉗內部的排氣結構進行了改進，制動疲軟問題解決。

2 制動性能指標要求和實際表現

制動性能的指標不考慮制動系統管路內是否有空氣，以零部件參數來定義制動減速度與踏板力/踏板行程關系曲線，該參數包括助力器總成空行程、前后卡鉗所需液量、制動軟管膨脹量等。實際表現為踏板力達到200N時才產生4g減速度，與設計要求的60N差距較大，同時踏板行程也出現同樣的問題。需進行原因分析并排查、解決。

3 制動疲軟的影響因素分析

制動疲軟的表現為制動距離長，踩踏板無預期的減速度[1]。新下線車輛的制動疲軟問題的影響因素主要有盤片間隙偏大、制動液壓回路的密封性不佳，存在漏油現象，以及系統內空氣未排盡等，經對制動系統參數的檢測，盤片間隙等參數均滿足設計要求。同時檢測了管路接口未存在預緊不足而漏油情況。初步判斷制動系統內部存在空氣導致制動疲軟。

制動系統存在空氣未排出，需排查出空氣所在部件。本文采用排除法，即用簡易的管路螺栓封堵真空助力器主缸出油口、ESC硬件出油口，然后用該方法再進一步檢測前、后卡鉗等部件。逐一測試相同行程下的踏板力變化，如踏板力滿足要求，則判斷該件內部無空氣，如踏板力偏軟，則判定該件內部存在空氣。

經上述方法初步檢測，用簡易工具封堵了助力器主缸、ESC油口以及截斷后制動器油路，踏板力均正常，測試后制動器油路通順狀態下的踏板力時，出現了踏板力與行程關系異常的問題。故將問題鎖定在后制動器上，供應商采用濕式制動器進行更換、測試，踏板力正常。確定制動疲軟來自于后制動器排氣效果不佳。

4 后制動器排氣效果不佳原因分析

4.1 排氣口位置對排氣效果的影響

卡鉗布置在整車位置下，氣排氣口的設計應在輪缸的最高點范圍，以便空氣排出制動卡鉗。經校核，產品在空載時，排氣口的位置滿足要求。但車輛在滿載或者在舉升機上時，卡鉗排氣口上移/下移，排氣口不在最高位置，偏離最高點角度29°，超出±9°的要求。是引起排氣效果不佳的原因之一。

4.2 駐車機構腔體通氣性設計對排氣的影響

卡鉗駐車機構內部可分為5個腔體，分別為①：齒形墊圈、擋圈組成的腔體，②：活塞與彈簧座組成的腔體，③：調整螺桿與彈簧座組成的腔體，④：鋼球座與與調整螺桿組成的腔體，⑤：導桿與活塞組的腔體。未加注制動液時，腔體內均為空氣。隨著制動液的加注，①-④號腔體中的空氣均較容易從腔體中排出。⑤腔體一側為活塞定位面與導桿斜面貼合，另一側則為活塞與密封圈過盈配合，產品在裝配時會涂抹少量油脂，貼合面之間形成油膜，兩側組成了一個封閉空間。導致氣體不容易被油液擠出，是引起排氣效果不佳的原因之一。

5 后制動卡鉗排氣性改善

后制動卡鉗排氣效果不佳原因已經排查確認，制動卡鉗隨后橋擺動角度未考慮，駐車機構內部腔體存在封閉空間是兩個原因。針對排氣口不能覆蓋全部裝配環境問題，為保證車輛在各種環境下均能順暢的排氣，在卡鉗排氣口處增加排氣槽，保證卡鉗的排氣口能覆蓋所有工況。消除了該處位置下的排氣影響。針對駐車機構內部存在封閉空間問題，在卡鉗活塞處設計4排氣孔，使封閉腔體能與其他腔體連通，在加注制動液時，空氣進入①號腔體，保證順利排出。經過上述兩個改善的實施，駐車卡鉗排氣困難問題已經得到了解決。

6 結論

通過該制動疲軟問題的排查，確定了引起排氣困難的原因，并通過相應改善將問題解決。在排查問題的過程中，總結出了一套問題排查規范，為后續同類型問題的快速原因排查提供了經驗，同時也暴露了一些設計上的不足，經過設計改善，避免了問題產品流向市場而引起的不必要抱怨。

參考文獻：

[1]方泳龍.汽車制動理論與設計.北京：國防工業出版社，2005.