真空助力系统在轻型载货车上的应用

佟 维

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

真空助力系统在轻型载货车上的应用

佟 维

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

通过对某液压制动车型真空助力系统设计，研究制动、离合真空系统的参数匹配设计，优化真空助力系统控制管路，实现在离合真空失效工况下，保证制动的安全性；实车验证，真空助力系统可以作为改善制动、离合操纵舒适性的有效措施，为新车型开发提供了改进方向及设计方法。

真空助力系统；系统匹配；控制管路

CLC NO.: U463.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)03--

前言

目前，轻型载货车根据制动形式分为液压式和气压式，在液压式轻型载货车上，为减轻离合、制动踏板力，现在多采用真空助力系统。制动系统、离合系统有各自独立的真空助力器，共用真空源，发动机上真空泵提供的真空直接或经真空筒作用到真空助力器上，实际应用中，存在一个安全隐患：离合系统真空故障，不仅导致离合踏板力重，严重影响的是制动踏板力（真空失效，制动踏板力约为700N），制动失效，将导致严重的安全事故。

1、真空助力系统匹配设计

1.1 真空助力原理

通常真空助力系统包括真空泵6，真空助力器1、2，真空筒5以及连接的真空管路装置。如图1所示：发动机真空泵6产生的真空，储存到真空筒5内，作用到真空助力器上，真空助力器与踏板产生的力叠加在一起，作用到总泵上，当进行离合或制动时，离合或制动踏板1、2被踏下，踏板力经杠杆放大后作用在真空助力器带总泵上，机械液压转换实现其行驶与制动的功能性。

1.2 真空助力器确定

真空助力器是利用真空负压来增补司机施加于踏板上力的部件，它的真空伺服气室由带有橡胶膜片的活塞分为常压室与变压室，所提供的助力大小取决于其常压室与变压室气压差值大小，当变压室的真空度达到室外大气压时，真空助力器可以提供最大的助力[1]。

一般来说，整车参数进行匹配计算后，制动系统：前后制动器的规格、踏板杠杆比、主泵的缸径；离合系统：离合器规格、踏板杠杆比，主、分泵的缸径，已被确定后，需计算匹配真空助力器的性能参数：

以离合系统为例，根据离合系统匹配计算[2]，无助力时，既助力比为1时，经程序计算结果如表1所示;

表1 离合系统计算参数

如表1所示：无助力时，离合踏板行程等其他设计参数满足要求，离合踏板力为256.9N不满足要求，为满足设计要求(90～125N)，设定真空助力器主力比2.4，计算得离合踏板力115.8N，确定离合真空助力器。

设计中制动真空助力器助力比理论计算需要8.5，因此使用双膜片真空助力器。

1.3 真空筒确定

真空筒作为一个储能装置，对车辆的真空助力系统内的真空起到存储和稳定用，在真空助力系统，真空筒容积设定一方面与真空泵抽真空能力相匹配（发动机确定，真空泵抽真空能力已确定），另一方面考虑整车空间布置[3]，在本真空助力系统中，真空筒为双真空腔，既要对制动真空腔容积进行设计，又要对离合真空腔容积进行设计，离合真空腔为1L,制动真空腔为6升。。

2、真空助力系统控制管路

在常用真空助力系统管路中，如果离合侧真空泄露，影响的不仅是离合系统，制动真空也会失效，因制动真空管路与离合真空管路的相通性，导致整个真空系统故障。如何保障在离合侧真空泄露状态下，仍能够有效提供充足真空以供制动，是控制管路设计的重点。真空管路控制系统设计如图2所示：

如图2所示，真空泵11提供的真空经单向阀10流向真空筒9，单向阀的设计，保证发动机故障时，仍能踩踏制动2、离合踏板1，有效刹车，保证安装性；

如图2所示，真空泵11提供的真空即可储存到双真空筒10，又可以直接经2个三通8、5流向真空助力器带离合总泵，同时经单向阀6、三通7供真空助力器带制动总泵使用，多通路真空的设计，保证真空的有效性；

如图2所示，双真空筒9储存的真空直接供可以直接经2个三通8、5流向真空助力器带离合总泵，同时经单向阀6、三通7供真空助力器带制动总泵使用；

如图2所示，单向阀6的设计，保证离合真空助力器故障，制动踏板2可以短时间正常工作，有效刹车，保证安全性；

如图2所示：双真空筒9的设计，包括离合真空腔、制动真空腔，独立双腔设计，区分制动、离合真空源。

3、真空助力系统在开发中的应用

在某车辆的开发过程中，采用真空助力系统：主要通过踏板力与行程曲线，制动应急性能曲线，对比其各项参数的优劣[4]，最终为车辆离合制动性能的优化提出改进方向，以下是针对其中几个重要项的测试分析进行的说明：

3.1 离合踏板力和行程测试

通过在离合踏板上安装位移传感器和力传感器，踩下离合踏板全行程，如此便可测试出车辆的离合踏板力与行程的关系曲线。测得的离合踏板力曲线如下图3所示：

搭载新真空助力系统，离合踏板力峰值为108.4N～112.3N，与无助力相比更轻盈、舒适。

3.2 制动应急性能

所谓制动应急性能，指在离合系统真空失效状态下，考虑汽车的制动能力，能否在适当的距离内将汽车停住。

按规定的载荷和试验初速度，离合真空失效，测定制动距离、制动跑偏量及踏板力，实验结果如图4所示：

如图4所示：在制动初速度为50 km/h的条件下，整个制动过程，以平均2.7 m/s2的减加速度制动，在制动距离39.6m内将车刹住，且制动踏板力为423小于设计值，在实验过程中制动不跑偏不甩尾，制动性能满足法规要求，充分验证离合真空失效条件下，制动性能的可靠性。

4、结论

真空助力系统设计在整车匹配参数确定情况下，首要考虑真空助力器的匹配设计，真空筒的匹配设计；

真空助力系统设计针对真管路控制系统设计，保证在离合系统真空故障状态下，制动的有效性，同时解决了离合踏板力大的问题，且对踏板行程无影响；

本真空助力系统设计方案通过某车型验证了可靠性，符合设计理论。

[1] 陈家瑞．汽车构造(第3版)．北京：人民交通出版社，2000.

[2] 徐石安，江发潮.汽车离合器.北京：清华大学出版社，2005.

[3] 谢桃新. 液压制动真空助力系统的匹配设计.汽车零部件2013[3].

[4] 唐俊，胡俊生,吕孟理,马勇,马成.离合系统操纵舒适性的设计与研究.客车技术2012[3].

Vacuum Assist System Applied In Light Truck

Tong Wei
（Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601）

Through design of the vacuum assist system of hydraulic brake in one truck，it researches how to match parameter and optimize control path to ensure safety of brake system in lose efficacy of clutch system. By test, it puts forward the effective measurement of improving its manipulate comfort in clutch of brake system.,and provides the improvement direction and design method for the development of new vehicle mode1．

Vacuum assist system; System match; Control path

U463.2

A

1671-7988(2015)03--

佟维，硕士研究生，底盘设计工程师，就职于江淮汽车公司技术中心。