塑料離合器總泵的設計

張鵬，閆昭蒲

（力派爾（珠海）汽車配件有限公司，廣東 珠海 519040）

塑料離合器總泵的設計

張鵬，閆昭蒲

（力派爾（珠海）汽車配件有限公司，廣東 珠海 519040）

∶離合器總泵作為汽車離合器操縱系統的一個重要部件，直接影響汽車操縱性能。但國內還沒有可用于指導汽車離合器液壓操縱系統總泵生產設計、質量檢驗和評價的標準，導致用戶和生產企業對離合器液壓總泵的檢測項目與方法、性能指標的描述及評價等方面存在差異和分歧。而且尚未檢索到國際上可供借簽的同類標準，國內同行大多采用液壓制動主缸的標準進行設計和檢驗，但由于制動系統和離合系統的工作液壓大很多，不適用于我們生產的塑料離合器總泵。這使得從事塑料離合器產品開發和生產的企業技術人員很困惑。文章根據多年從事液壓離合器總泵開發設計的經驗，就塑料離合器總泵的設計開發、檢驗等進行探討。

∶離合器總泵；工作液壓；工程塑料

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.09.051

Kewwords: Clutch master cylinder; Hydraulic pressure; Engineer plastic

CLC NO.: U463.211Document Code: AArticle ID: 1671-7988 (2016)09-145-03

1、離合器總泵的用途和功能

離合器總泵是將離合器踏板力轉換成液壓輸出到離合器分泵，離合器分泵將液壓轉換成推力，推動離合器分離軸承從而使離合器實現分離。駕駛員踩下離合器踏板時，推桿推動總泵活塞使離合器總泵輸出制動液，制動液通過油管進入分泵，由于離合器總、分泵系統是一個密封的型腔，隨著總泵容積的壓縮，總泵輸出制動液給分泵，迫使分泵活塞推桿推動分離叉，將分離軸承推向前或直接推動分離軸承向前，與此同時隨著駕駛員繼續加力到踏板，離合器膜片彈簧傳遞到分泵上的負載力也增加，離合器總泵工作腔的液壓也隨之上升，最終使離合器分離；當駕駛員松開離合器踏板時，液壓解除，分離軸承在離合器膜片彈簧力作用下逐漸退回原位，離合器又處在接合狀態。由離合器踏板、離合器總泵，儲存制動液的油壺、連接總泵分泵的油管、離合器分泵、離合器等組成的離合系統結構見下圖1。

圖1

2、離合器總泵的工作原理

離合器總泵是一個單腔的柱塞泵，結構上也有高壓腔（工作腔）和常壓腔（通油杯），主要由活塞、推桿、缸體、主皮碗和副皮碗等配件組成。駕駛員的踏板力經過推桿做用在活塞上，活塞向前運動，制動液從出油孔排出，通過油管連接供給離合器分泵，離合器分泵是一個密閉腔，隨著總泵輸出排量的增加以及離合器膜片彈簧的反力從而產生液壓。離合器總泵一個工作循環包括活塞的前進和后退兩個動作，活塞前進過程關閉補償孔后開始產生液壓，活塞后退過程中輸入力撤掉，液壓回零。同時隨著活塞返回時高壓腔容積變化形成負壓，利用大氣壓原理，制動液從油壺補到高壓腔。活塞完全回位后，通往分泵管路中的制動液陸續返回，此時補油通道也完全打開，把多余的制動液返回到油杯。到此制動液充滿整個高壓腔，為下一個工作循環做好了準備。

圖2

離合器總泵和分泵的活塞截面積不同，結構上離合器總泵的活塞直徑比離合器分泵的活塞直徑小，利用制動液做為介質，實現輸出力的放大功能，同時輸出行程變小。

3、塑料離合器總泵的特點

塑料離合器總泵由于工程塑料及其注塑等工藝的應用，首先大大降低了離合器總泵的重量，這一點符合汽車輕量化的發展理念。汽車輕量化是發展方向，塑料應用是實現汽車輕量化的重要途徑之一。每輛汽車塑料的用量是衡量汽車生產技術水平的標志之一。其次，塑料件采購注塑工藝生產，生產效率高。第三，減少了配件，降低了成本。第四，使用壽命長。塑料結構的離合器總泵可以更方便的實驗固定皮圈式結構設計，皮圈內圈與活塞表面滑動密封，皮圈潤滑條件好，不容易磨損，產品使用壽命更長。

4、性能參數及系統結構設計

4.1最高工作壓力

塑料離合器總泵的應用之所以越來越廣泛，最主要的原因就是離合器總泵的最高工作壓力較低，通常不大于2.8MPa。

4.2補油通道的設計

之所以稱為泵，首要任務是完成整個系統制動液的供給，同時又能補充制動液的損失。補油的原理如圖3，活塞的運動使工作腔的容積變化，在主皮碗的幫助下產生負壓，同時主皮碗的外側唇口又設計了均布的導油槽，外側的的唇口在-10～30Kpa反向吸力作用下變形，打開補油通道。

圖3

當活塞完全回位后，回油通道打開，多余的制動液返回到油壺。活塞前進，直到關閉回油通道的這段行程叫空行程。通常設計為1.5±0.5mm。

4.3主皮圈和副皮圈的設計

由于要實現補油的功能，所以主皮圈除了需要設計足夠的過盈量外還需要兼顧反向補油壓力，以利于實現補充制動液工作腔。主皮圈內圈的單側過盈量0.6mm，或者根據皮圈結構兼顧平滑性推薦0.25～7mm的參考范圍。內圈大孔與活塞桿的單側間隙為1mm。主皮圈外圈的端徑與缸體安裝孔的直徑一致或單側小0.15mm，外圈單側過盈量0.5mm。主皮圈與活塞的配合如圖3.4。

圖4

完美的副皮圈特性與主皮圈不同，要求能保持住200KPa的反向壓力，以保證在真空加注制動液的過程能順便完成，同時能防止工作過程中空氣的進入而導致的滲油。外圈的端徑同安裝孔尺寸一致，或單側比孔大0.2Max，內圈的底孔直徑比活塞桿大1mm（可以根據借用件的大孔尺寸設計外圈端徑處的過盈量），內圈與活塞的單側過盈量0.5～0.7mm，外圈的單側過盈量0.5～0.7mm。設計時根據缸孔與活塞的配合間隙，皮圈結構等調整。副皮圈與活塞的配合如圖4。

最終滿足了以上條件，還要校核皮圈內唇口與活塞接觸點到皮圈溝槽底部的懸臂尺寸，些尺寸對皮圈抵抗反向壓力力的能力影響較大。主皮圈和副皮圈內主皮圈內唇口與活塞的接觸面寬度0.8～1.5mm比較理想。主要為了保證活塞運動平滑性和皮圈耐磨性。

4.4超聲波焊接機的選用和焊線的設計

塑料離合器總泵通常采用超聲波焊接結構，工作時焊接面承受2KN的力，同時要保證焊接面不漏油。焊接機可以選用3.2KW 20KHz，行程150mm以上就能滿足常規產品的生產需要。實際應用中剪切面寬度為0.6mm，深度為1.5mm，拉力測試可以達到4KN以上。理想的焊線設計如圖5。

圖5

5、塑料離合器總泵的性能要求和檢測

5.1常溫低壓狀態密封性實驗

試驗裝置如圖6，總泵加制動液，排盡空氣，推動活塞在液壓腔建立0.8MPa±0.2MPa液壓，推桿5鎖死，保持30S ±5S，讀取壓表1的液壓值。液壓降不超過0.07MPa。

圖6

5.2常溫高壓狀態密封性實驗

試驗裝置如圖5.2.1，總泵加制動液，排盡空氣，推動活塞在液壓腔建立7MPa±0.3MPa液壓，推桿5鎖死，保持30S ±5S，讀取壓表1的液壓值。液壓降不超過0.3MPa。

5.3工作耐久性

1）工作耐久性試驗包括常溫耐久性試驗、高溫耐久性試驗和低溫耐久性試驗。試驗依次按常溫—高溫—低溫順序循環。試驗共3個循環。

2）調整測試裝置，滿足活塞動作程行程大于總泵行程的80%，工作腔內建立起2.8MPa±0.3MPa液壓。保壓時間不少于0.60S。

3）試驗其它要求及條件見下表。

表1　工作耐久性實驗要求和條件

[1] 制動技術手冊/（德）布羅伊爾（Breuer,B.），（德）比爾（Bill,K.）著；劉希恭等譯.—北京：機械工業出版社，2011.6.

[2]《汽車制動系的結構分析與設計計算》 劉惟信 清華大學出版社;第1版 2006.7.1.

[3]汽車維修實訓教程整車實訓 譚本忠主編 電子工業出版社 2015-10-1.

[4]汽車底盤設計 王霄鋒 清華大學出版社 2010-10-1.

Design of Automotive Plastic Clutch Master Cylinder

Zhang Peng, Yan Zhaopu
（LPR (Zhuhai) Autoparts LTD, Guangdong Zhuhai 519040）

It's well known,Clutch master cylinder is important part for the automotive. It affect the driving performance.But we haven't the relative standard used to product and test the clutch master cylinder in China. So we have some different points between the manufacture and the customer. And we can't find any standard about clutch master cylinder from the internet.We usually according to the standard of the brake master cylinder. But the brake hydraulic pressure is greater than the clutch master cylinder. It isn't suit for the plastic clutch master cylinder. So the engineer is lack of data to reference. So in order to improve designing the plastic clutch master cylinder better. I study the engineer plastic and the technology of clutch master cylinder.

∶U463.211

∶A

∶1671-7988 (2016)09-145-03

張鵬（1978-），男，工程師，就職于力派爾（珠海）汽車配件有限公司，從事汽車制動系統和離合器操縱系統的產品研發。