真空助力器带主缸总成试验台的输入/输出特性探析

郝云峰

（榆林市道路运输管理处，陕西 榆林 719000)

真空助力器带制动主缸总成，作为制动系统的一部分，在汽车制动过程中起着关键作用。其性能的好坏，将直接影响车辆的制动效果[1～2]。真空助力器的输入、输出特性，根据主缸的类型不同，其计算方法也不同[3]。

1 输入/输出特性

真空助力器的输入/输出特性，根据主缸的类型不同，其计算方法也不同。主缸一般分为两种类型，即短型和普通型[4]。

1.1 与短型配套的特征计算

当踩下制动踏板推动助力器，打开大气阀前，输出为零。但要克服阀回位弹力和阀座弹簧力。当打开大气阀时，输出力突然从零值升到一定的值，此值称为跳跃值（如图1所示）。此跳跃力的计算公式为

式（1）中

SV1——阀座弹簧力（N）；

SV2——阀回位弹簧力（N）；

P0——真空压力；

a3——大气阀面积（m2）；

PV——真空度。

当大气阀打开后，真空助力器开始工作。当助力最大时的作用力F2（满负荷工作状态）时，其计算公式如下表示。

式（2）中

A——膜片有效面积（m2）；

Dm——主缸直径（m）；

SP——回位弹簧力（N）；

f——柱塞阀滑动阻力（N）；

J——跳跃力（N），由试验而定的常数；

K——助力比。

助力比K的定义为：作用于主缸活塞上的推杆力，与输入到真空助力器的踏板力之比，也就是真空助力器的输出力与输入力之比，即K=W/F。

输出力W的计算方法如下：

（1）当P0＞0时（有真空度时）。

（2）当P0=0时（无真空度时）。

1.2 与普通型配套的特性计算

跳跃值F1的计算公式相同。最大助力时的作用力F2的计算公式为

式中，α5——推杆截面的面积（m2）。

其中符号与短型主缸计算公式中的符号意义相同。不同之处在于普通型主缸配套时，用推杆推主缸；短型主缸配套时，直接推主缸。

输出力的计算方法如下：

（1）当P0＞0时（有真空度时）。

（2）当P0=0时（无真空度时）。

图1 短型主缸踏板力/液压特性

图2 普通型主缸踏板力/液压特性

在已知制动助力器的输入输出特性条件下，把助力装置输出力换算成液压值，输入力换算成踏板力，可以得到踏板力—液压输出特性曲线，如图1及图2所示。

首先，把助力器装置的输入力F换算成踏板力T，其计算公式为

式中，

T——踏板力（N）；

F——助力装置的输入力（N）；

λ——踏板的传动比；

ηr——踏板的传动效率。

其次，把助力装置的输出力W换算成液压值，其计算公式为

式中，

P——压力值（Pa）；

W——装置的输出力（N）；

Dm——主缸直径（m）；

ηz——助力器的转换效率。

以上的计算公式，根据助力器的形式不同，应采用不同的计算方法。

2 助力器为短型(M INI)

（1）当真空助力器正常工作（有真空度）P0＞0时。根据图1得知：

当 F=F1时，则 W=J，此时

踏板力F＞SP+f

当 F1＜ F ＜ F2时，则 W=K（F-F1）+J，此时

式（23）中的符号意义同上。

（2）当真空助力器不正常工作时（没有真空度）P0=0时。根据图1得知：

当F≤SP+f时，则W=0；

当 F ＞SP+f时，则 W=F-（SP+f），此时

把以上几种工作状态分别进行描述，就得到如图1所示的短型主缸踏板力—液压输出的特征曲线。

3 主缸为普通型(CONVER)

（1）真空助力器正常工作(有真空度)时。

当 F=F1时，则 W=J时，此时

液压值F叟F2

当F叟 F2时，则有W=F+P0( A- α5)-（SP+f），此时

（2）当真空助力器处于不正常工作（即没有真空度）状态时。根据图1得知：

当 F 叟SP+f时，则有 W=F-（SP+f），此时

把以上几种工作状态分别进行描述，得到如图2所示的普通型主缸踏板力—液压输出特性曲线。

4 结束语

主要分析了真空助力器带主缸总成的基本输入/输出特性。按照与助力器配套的主缸类型不同，对助力器的输入、输出特性进行了理论上的计算，最后得出了输入力或踏板力与输出液压之间的数学关系，为总成试验台试验方法和试验数据的理论分析，提供了重要依据。

[1]万永龙.汽车制动理论与设计[M].北京：国防工业出版社，2005.

[2]王维，刘建农，何光理.汽车制动性检测[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]杨维和.制动真空助力器特性曲线的综合评价[J].汽车技术，1999，(9)：11-14.