真空助力器帶主缸總成試驗(yàn)臺(tái)的輸入/輸出特性探析

郝云峰

（榆林市道路運(yùn)輸管理處，陜西 榆林 719000)

真空助力器帶制動(dòng)主缸總成，作為制動(dòng)系統(tǒng)的一部分，在汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程中起著關(guān)鍵作用。其性能的好壞，將直接影響車(chē)輛的制動(dòng)效果[1～2]。真空助力器的輸入、輸出特性，根據(jù)主缸的類(lèi)型不同，其計(jì)算方法也不同[3]。

1 輸入/輸出特性

真空助力器的輸入/輸出特性，根據(jù)主缸的類(lèi)型不同，其計(jì)算方法也不同。主缸一般分為兩種類(lèi)型，即短型和普通型[4]。

1.1 與短型配套的特征計(jì)算

當(dāng)踩下制動(dòng)踏板推動(dòng)助力器，打開(kāi)大氣閥前，輸出為零。但要克服閥回位彈力和閥座彈簧力。當(dāng)打開(kāi)大氣閥時(shí)，輸出力突然從零值升到一定的值，此值稱(chēng)為跳躍值（如圖1所示）。此跳躍力的計(jì)算公式為

式（1）中

SV1——閥座彈簧力（N）；

SV2——閥回位彈簧力（N）；

P0——真空壓力；

a3——大氣閥面積（m2）；

PV——真空度。

當(dāng)大氣閥打開(kāi)后，真空助力器開(kāi)始工作。當(dāng)助力最大時(shí)的作用力F2（滿(mǎn)負(fù)荷工作狀態(tài)）時(shí)，其計(jì)算公式如下表示。

式（2）中

A——膜片有效面積（m2）；

Dm——主缸直徑（m）；

SP——回位彈簧力（N）；

f——柱塞閥滑動(dòng)阻力（N）；

J——跳躍力（N），由試驗(yàn)而定的常數(shù)；

K——助力比。

助力比K的定義為：作用于主缸活塞上的推桿力，與輸入到真空助力器的踏板力之比，也就是真空助力器的輸出力與輸入力之比，即K=W/F。

輸出力W的計(jì)算方法如下：

（1）當(dāng)P0＞0時(shí)（有真空度時(shí)）。

（2）當(dāng)P0=0時(shí)（無(wú)真空度時(shí)）。

1.2 與普通型配套的特性計(jì)算

跳躍值F1的計(jì)算公式相同。最大助力時(shí)的作用力F2的計(jì)算公式為

式中，α5——推桿截面的面積（m2）。

其中符號(hào)與短型主缸計(jì)算公式中的符號(hào)意義相同。不同之處在于普通型主缸配套時(shí)，用推桿推主缸；短型主缸配套時(shí)，直接推主缸。

輸出力的計(jì)算方法如下：

（1）當(dāng)P0＞0時(shí)（有真空度時(shí)）。

（2）當(dāng)P0=0時(shí)（無(wú)真空度時(shí)）。

圖1 短型主缸踏板力/液壓特性

圖2 普通型主缸踏板力/液壓特性

在已知制動(dòng)助力器的輸入輸出特性條件下，把助力裝置輸出力換算成液壓值，輸入力換算成踏板力，可以得到踏板力—液壓輸出特性曲線，如圖1及圖2所示。

首先，把助力器裝置的輸入力F換算成踏板力T，其計(jì)算公式為

式中，

T——踏板力（N）；

F——助力裝置的輸入力（N）；

λ——踏板的傳動(dòng)比；

ηr——踏板的傳動(dòng)效率。

其次，把助力裝置的輸出力W換算成液壓值，其計(jì)算公式為

式中，

P——壓力值（Pa）；

W——裝置的輸出力（N）；

Dm——主缸直徑（m）；

ηz——助力器的轉(zhuǎn)換效率。

以上的計(jì)算公式，根據(jù)助力器的形式不同，應(yīng)采用不同的計(jì)算方法。

2 助力器為短型(M INI)

（1）當(dāng)真空助力器正常工作（有真空度）P0＞0時(shí)。根據(jù)圖1得知：

當(dāng) F=F1時(shí)，則 W=J，此時(shí)

踏板力F＞SP+f

當(dāng) F1＜ F ＜ F2時(shí)，則 W=K（F-F1）+J，此時(shí)

式（23）中的符號(hào)意義同上。

（2）當(dāng)真空助力器不正常工作時(shí)（沒(méi)有真空度）P0=0時(shí)。根據(jù)圖1得知：

當(dāng)F≤SP+f時(shí)，則W=0；

當(dāng) F ＞SP+f時(shí)，則 W=F-（SP+f），此時(shí)

把以上幾種工作狀態(tài)分別進(jìn)行描述，就得到如圖1所示的短型主缸踏板力—液壓輸出的特征曲線。

3 主缸為普通型(CONVER)

（1）真空助力器正常工作(有真空度)時(shí)。

當(dāng) F=F1時(shí)，則 W=J時(shí)，此時(shí)

液壓值F叟F2

當(dāng)F叟 F2時(shí)，則有W=F+P0( A- α5)-（SP+f），此時(shí)

（2）當(dāng)真空助力器處于不正常工作（即沒(méi)有真空度）狀態(tài)時(shí)。根據(jù)圖1得知：

當(dāng) F 叟SP+f時(shí)，則有 W=F-（SP+f），此時(shí)

把以上幾種工作狀態(tài)分別進(jìn)行描述，得到如圖2所示的普通型主缸踏板力—液壓輸出特性曲線。

4 結(jié)束語(yǔ)

主要分析了真空助力器帶主缸總成的基本輸入/輸出特性。按照與助力器配套的主缸類(lèi)型不同，對(duì)助力器的輸入、輸出特性進(jìn)行了理論上的計(jì)算，最后得出了輸入力或踏板力與輸出液壓之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，為總成試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)方法和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的理論分析，提供了重要依據(jù)。

[1]萬(wàn)永龍.汽車(chē)制動(dòng)理論與設(shè)計(jì)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2005.

[2]王維，劉建農(nóng)，何光理.汽車(chē)制動(dòng)性檢測(cè)[M].北京：人民交通出版社，2005.

[3]Minoru Tamura.Research on a brake assist system with a preview function[J].SAE 2001World Congress，2001，（5）：43-47.

[4]楊維和.制動(dòng)真空助力器特性曲線的綜合評(píng)價(jià)[J].汽車(chē)技術(shù)，1999，(9)：11-14.