制動主缸密封性的研究及應用

黃建霖，梁 容，張 浩，覃躍淳

（柳州五菱汽車工業有限公司，廣西 柳州545007）

0 引言

制動主缸是汽車液壓制動系統中至關重要的零部件，它的質量穩定性問題一直是行業關注的重點，其中它的密封性檢測[1]尤為重要，在國內汽車行業中有各種檢測的手段，生產上普遍的是使用制動液作為介質來檢測，但使用制動液作為介質檢測比較大的弊病是檢測的節拍比較慢，在現今制動主缸量產比較大的生產廠家已經是一個很嚴重的瓶頸問題，如果只是進行抽檢又不可能完全杜絕有質量問題的制動主缸產生，另外殘留在制動主缸內的制動液后處理工作也比較困難。

經長時間研究及實踐，并在實際的制動主缸生產線上大批量生產中不斷驗證及應用，發現利用氣壓和真空度相互結合的方法檢測制動主缸密封性更容易實現在線批量化生產，而且對制動主缸的密封性檢測更全面，在檢測精度上也比較嚴密及精準，低真空度的密封性檢測對主皮碗等關鍵密封橡膠件的檢測要求更高，可以檢測出比較細微的，而用制動液檢測無法發現的泄漏問題，而且無任何后處理程序。

1 密封性檢測方法的介紹

現就怎樣使用氣壓和真空相互結合的方法檢測制動主缸密封性進行詳細地介紹。

利用氣壓的作用是代替制動液建壓的方式，在制動主缸內建立起一定壓力，作用在制動主缸的各個有可能泄漏的部位上，這壓力要比最大真空度得到的壓力大很多，使制動主缸在真空檢測下無法檢測出來的泄漏問題，通過更大的壓力把泄漏問題“放大化”地被檢測得出來。氣壓的使用范圍大概為0.15 MPa～0.45 MPa，具體數值的大小根據產品本身的特性而有所調整。

利用真空的作用是在制動主缸內建立起比較小而又穩定，同時作用力與氣壓方向相反的壓力，該壓力作用在制動主缸的各個有可能泄漏的部位上，使制動主缸中比較細微的泄漏問題被檢測得出來，如密封橡膠件肉眼看不到的劃傷、密封橡膠件裝配變形不均勻等引起的泄漏問題。真空的使用范圍大概為40 kPa～90 kPa，具體數值的大小根據產品本身的特性而有所調整。

2 密封性檢測方法的組成

氣壓和真空相互結合的方法檢測制動主缸密封性包含以下三個檢測項：

一是動態真空密封性檢測項，即首先推動制動主缸的第一活塞組件往前移動，使制動主缸第一腔和第二腔的主皮碗[2，3]都越過補償孔（中心閥式結構和柱塞式結構則保證完全消除空行程后），且與補償孔（如圖2所示）保持足夠的距離，然后讓制動主缸第一腔和第二腔與真空源相通，經保壓后把真空源切斷，使制動主缸第一腔和第二腔內形成具有一定真空度的密封區間，再按特定的速度繼續推動制動主缸第一活塞往前移動，直到完成制動主缸的最大有效工作行程為止，然后再讓制動主缸的兩活塞后退回到初始位置，即完成一個檢測的循環，在兩活塞前移和后退的過程中分別檢測這兩個密封區間內的真空漏泄量；

二是靜態真空密封性檢測項，即首先封堵制動主缸第一腔和第二腔的出油口，然后讓制動主缸第一腔和第二腔與真空源相通，經保壓后把真空源切斷，使制動主缸第一腔和第二腔內形成具有一定真空度的密封區間，再在一定的檢測時間內分別檢測這兩個密封區間的真空漏泄量；

三是靜態氣壓密封性檢測項，即首先封堵制動主缸第一腔和第二腔的出油口，然后讓制動主缸第一腔和第二腔與氣壓源相通，經保壓后把氣壓源切斷，使制動主缸第一腔和第二腔內形成具有一定氣壓的密封區間，再在一定的檢測時間內分別檢測這兩個密封區間的氣壓漏泄量。

3 制動主缸泄漏的分類

制動主缸的泄漏大概可以分為內部泄漏和外部泄漏：

內部泄漏在制動主缸外表面無法看到有制動液泄漏出來，在整車中表現為在制動回路中建立制動液壓困難或者根本無法建立制動液壓，在制動主缸中主要的原因是主副皮碗本身存在質量問題，或者與皮碗配合的零部件存在質量問題，或者裝配不當所引起的問題等。制動主缸的內部泄漏主要歸類為以下幾種：（1）第一腔主皮碗位置；（2）第二腔主皮碗位置；（3）第二腔副皮碗位置；（4）第一腔閥芯密封橡膠件（中心閥式結構的制動主缸）；（5）第二腔閥芯密封橡膠件（中心閥式結構的制動主缸）。詳見圖1和圖3所示。

外部泄漏在整車中比較直觀的表現為在制動主缸外表面能看到有制動液泄漏出來，在制動主缸中主要的原因是與制動主缸外部進行密封配合的橡膠件本身存在質量問題，或者與橡膠件配合的零部件存在質量問題，或者裝配不當所引起的問題等，如制動主缸進油口處的密封橡膠件損壞等。制動主缸的外部泄漏主要歸類為以下幾種：（一）第一腔進油口密封橡膠件位置；（二）第二腔進油口密封橡膠件位置；（三）制動主缸活塞定位螺釘密封位置（如果制動主缸設計有）；（四）第一活塞外部連接密封橡膠件位置（導套密封橡膠件、雙唇口皮碗等密封結構等）；（五）制動主缸補償孔上的密封鋼球位置（如果制動主缸設計有）。詳見圖2和圖3所示。

圖1 中心閥式制動主缸結構圖

圖2 補償孔式制動主缸結構圖

圖3 柱塞式制動主缸結構圖

4 密封性檢測方法的分析及應用

以下對制動主缸經過三個檢測項后的情況分別進行陳述：

制動主缸經過動態真空密封性檢測后，能全面地檢測發現制動主缸中在低真空作用力下的全部內部泄漏和外部泄漏問題，同時能檢測制動主缸的缸體在有效制動行程范圍內的完整性，如制動主缸缸體內比較細微鑄造氣孔、砂眼等缺陷。另外，如果制動主缸內有肉眼看得見的雜質（如鋁屑等）存在于主副皮碗變形的密封區間內時也能準確的被檢測出來，哪怕一根細小的頭發絲也能被檢測出來；如果由于裝配問題或設計問題造成第一活塞回位彈簧比第二活塞回位彈簧先變形也能在該檢測項中被識別出來。

但動態真空密封性檢測對（四）第一活塞外部連接密封橡膠件位置的一種特殊情況無法進行檢測，即當制動主缸為中心閥式結構時，在制動主缸第一活塞上設計作為安裝定位銷的孔（如圖1所示）已經隨制動主缸的第一活塞組件往前移動了一定的距離，這時該孔與密封橡膠件的配合距離已經不是設計時或整車狀態時的自然狀態距離，從而無法檢測它們之間配合的泄漏情況。

制動主缸經過靜態真空密封性檢測后，能全面地檢測發現制動主缸在低真空作用力下的全部外部泄漏的問題，由于該檢測項封堵制動主缸第一腔和第二腔的出油口，所以無法檢測出制動主缸內部泄漏的問題。另外，由于該檢測項不前推制動主缸的第一活塞組件，從而在制動主缸第一活塞上安裝定位銷的孔處于初始裝配的自然狀態，所以靜態真空密封性檢測項可以彌補動態真空密封性檢測項中無法檢測（四）第一活塞外部連接密封橡膠件位置的那一種特殊情況的不足。

制動主缸經過靜態氣壓密封性檢測后，能全面地檢測發現制動主缸在高氣壓作用力下的全部外部泄漏的問題，由于該檢測項封堵制動主缸第一腔和第二腔的出油口，所以無法檢測出制動主缸內部泄漏的問題。另外，由于作用力方向不同，該檢測項與動態真空密封性檢測項一樣無法檢測（四）第一活塞外部連接密封橡膠件位置的那一種特殊情況的泄漏情況。

在實際的大批量生產線上三個檢測項都必須按順序分別進行檢測，首先進行動態真空密封性檢測項就能比較準確全面地檢測出制動主缸除了（四）第一活塞外部連接密封橡膠件位置中的那一種特殊情況外的所有在低真空作用力下全部內部泄漏和外部泄漏的質量問題，接著進行靜態真空密封性檢測，可以彌補動態真空密封性檢測中的不足，最后進行靜態氣壓密封性檢測，檢測發現制動主缸在高氣壓作用力下的全部外部泄漏的質量問題。

當制動主缸存在泄漏的質量問題時，通過三個檢測項的有機結合可以快速準確地判斷出制動主缸的泄漏確切原因及部位，比如當在動態真空密封性檢測發現制動主缸某一腔泄漏量過大時，則表示內部泄漏和外部泄漏都有可能，如果在檢測的泄漏曲線圖中發現只是在某一小段發生突變造成泄漏過大，則可以判斷是制動主缸缸體存在缺陷或有雜質，否則繼續進行靜態真空密封性檢測，如果在這項檢測中發現泄漏量過大則表示不存在內部泄漏的問題，可以完全排除了造成內部泄漏的部位；相反，如果在這項檢測中發現泄漏量合格則表示制動主缸存在內部泄漏的問題，那就根據泄漏量過大的那個腔曲線圖找相應腔的內部泄漏的部位即可，最后進行靜態氣壓密封性檢測的判斷也是同樣的道理。

這種氣壓和真空相互結合的方法檢測制動主缸密封性的做法，在制動主缸的內外三包退賠件和日常故障件中進行返修返工檢查的優勢特別突出，在快速返修返工的同時還能幫助我們收集到更多更全面產品存在質量問題的信息。

制動主缸單件完成這三個檢測項的全過程（包括裝夾、檢測等）總檢測時間可以有效地控制在30 s～50 s之間，經過反復與使用制動液的檢測方法相對比試驗，檢測的效果比使用制動液的檢測方法更精準更實用，這總檢測時間范圍對大批量生產的生產廠家是完全可以接受的。

5 結束語

利用氣壓和真空相互結合的檢測制動主缸密封性的方法更精準更全面，可以代替使用制動液檢測制動主缸密封性的方法在生產線上實際使用，同時該檢測方法也可以在制動分泵等液壓系統零部件中推廣使用。