反作用盘式真空助力器工作机理研究

刘成，胡慧

（安徽工贸职业技术学院，安徽 淮南 232007）

反作用盘式真空助力器工作机理研究

刘成，胡慧

（安徽工贸职业技术学院，安徽 淮南 232007）

制动系统按照其采用的制动能源不同可以分为人力、助力、伺服制动系统3种类型。装配有真空助力器的制动系统属于伺服制动系统，可以大大减轻驾驶员施加在制动踏板上的力，进而增加车轮制动力，达到操作轻便、制动可靠的目的。作为制动助力装置，它被广泛地应用在轿车和轻型车上。本文重点分析真空助力器的结构及工作原理。

真空助力器；伺服制动；机理；空气阀；真空阀

制动系统按照其采用的制动能源不同可以分为人力、助力、伺服制动系统3种类型。人力制动系统，人的肌体是其唯一的制动能源。动力制动系统制动能源是发动机的动力，即将发动机的动力通过转化产生气压或者液压等形式，从而有效制动［1］。而装配有真空助力器的制动系统属于伺服制动系统，它是在人力制动系统的基础上专门加装了一套动力伺服制动系统，从而可以大大减轻驾驶员施加在制动踏板上的力，进而增加车轮制动力，达到操作轻便、制动可靠的目的。需要强调一点，在动力伺服系统失效（例如配有真空助力器的伺服制动系统真空助力器损坏）时，伺服制动便转变为人力制动。

常见伺服制动系统可分为直接操纵式（助力式）和间接操作式（增压式）两种类型。以发动机工作时在进气管中形成的真空（或利用真空泵产生的真空）为伺服能量，即真空增压器和真空助力器。其中，增压式是利用增压器来进一步增大制动总泵输出的制动液的压力，它是装在制动总泵的后面。助力式是通过真空助力器来帮助制动踏板对制动总泵产生推力，真空助力器则装在制动踏板之后、制动总泵之前［2］。采用真空助力器的代表车型有：国产红旗、奥迪、一汽大众捷达、宝来、神龙富康、上海大众桑塔纳等，采用真空增压器的代表车型有：五十铃TXD50、日产T80系列等。图1为采用真空助力器的X型双回路液压制动系统。

1 国内外真空助力器简介

美国的Bendix公司最早成功研制出反作用盘式的真空助力器，目前已经被广泛应用［3］。国外在真空助力器的生产和研发领域比较著名的有美国TRW公司，其推出了机械式带紧急制动功能的助力器MBA；德国BOSCH公司推出了EVA紧急制动系统。真空助力器进入国内较晚，近几年发展较快，如浙江亚太机电股份有限公司的实用新型专利变助力比真空助力器，吉利汽车集团发明的带BMBS功能的真空助力器等［4］。但是

和国外的真空助力器厂家相比，国内产品无论是在产品品质还是技术水平上都存在着不小的差距。真空助力器作为制动系统的关键制动部件，其性能的好坏直接影响到汽车制动性，因此，研究真空助力器的工作原理至关重要。

2 真空助力器基本构造

真空助力器结构如图2所示。真空助力器利用螺栓固定在车身上，同时借助推杆与制动踏板连接。真空伺服气室由前壳体和后壳体组成，内部装有膜片和膜片座，它的前腔A经真空单向阀（止回阀）通向发动机的进气管。在后腔膜片座的毂筒中装有一个由空气阀和真空阀组成的控制阀，其中装有与制动踏板推杆铰接的空气阀和限位板，以及真空阀和推杆等零件。该控制阀主要控制真空助力器的A、B、C3个腔的通断，即当真空阀开启时，A、B腔相通，A腔的真空进入B腔，A、B腔不产生压力差；当空气阀开启时，B腔与C腔相通，外界空气经空气滤芯由C腔进入B腔；当真空阀和空气阀均关闭时，A、B、C 3个腔相互隔绝。膜片座左侧装有制动主缸推杆和橡胶反作用盘。橡胶反作用盘左右两面均受力，右侧中部受到制动踏板推杆和空气阀的推力时会向中心凹陷，四周边环部分承受膜片座推力，而左侧要承受总泵传来的油压反作用力。利用橡胶反作用盘的弹性变形来完成渐进随动任务，同时使驾驶员的脚不会产生悬空感。止回阀的作用是在发动机熄火后仍然有一次助力，同时可防止膜片在发动机偶尔回火时损坏［5］。

3 真空助力器的工作原理

1）不制动时（不踩踏板）当驾驶员没有踩制动踏板时，由于推杆复位弹簧的存在，使得制动踏板推杆连同空气阀与橡胶反作用盘分离，产生间隙，回到图2中最右端位置。真空阀与阀座即膜片座毂筒内端面分离，此时真空阀开启，而空气阀在踏板推杆的拉动下右移紧压真空阀而关闭。膜片两侧A、B腔相通，均处于真空状态。

2）制动时（踩下踏板）需要制动时，驾驶员踩下制动踏板，制动踏板推杆由于与空气阀采用球头铰接，从而带动空气阀前移，直至空气阀与橡胶反作用盘接触后，空气阀便推压橡胶反作用盘的中心部分，使其中心部分向左凹陷，推动制动总泵的推杆前移，制动总泵中的液压增大进入制动轮缸。同时，踏板推杆压缩真空阀复位弹簧，将真空阀向左移动抵靠在膜片座的阀座上，这时，真空阀关闭，A、B腔隔绝。而空气阀则与真空阀处于开启状态，外界的空气便经空气滤芯由C腔进入膜片的右侧B腔。这时在膜片的两侧（即A腔和B腔）便有压力差。在压力差的作用下通过膜片座、反作用盘也会推动总泵的推杆前移，而这个推力为膜片两侧的压力差所形成。此时，主缸推杆上的作用力应为踏板力和加力气室压力差所产生的推力的总和，但后者较前者大得多，使制动主缸输出的液压成倍数地增高［6］。

3）维持制动时（踩住踏板）当驾驶员将制动踏板踩下，并停留在一定高度（也就是踩住踏板不松），由于制动踏板力不再增加，此时制动踏板推杆连同空气阀便不再压缩橡胶反作用盘的中心部分。由于膜片两边依然存在压力差，因此在压力差的作用下，膜片座中部便推动橡胶反作用盘的四周部分，从而使橡胶反作用盘的中心凹下去的部分向右变平，推动空气阀右移至与真空阀相抵触，空气阀此时处于关闭状态。即空气阀和真空阀均关闭，B腔既不与A腔通，又不与C腔通。B腔中的压力保持不变，真空助力器的助力作用停止。此时，主缸作用在盘上的反作用力与踏板推杆和膜片座作用在盘上的推力平衡。

空气阀左侧的橡胶反作用盘的变形具有以下特点：中心部分先凹下，继而在边环部分助力，力图使盘变平；中心部分停止凹下，边环助力使盘变平。这样，轻踩小变形，重踩大变形，不踩不变形。不同的变形程度，对应不同的助力程度，就有不同的平衡状态，也就是盘的中心部分和边环部分的单位面积压力相等时才会变平，这是真空助力器的渐进随动原理。助力器的随动作用是一直保持到加力气室B腔的压力等于大气压力，此时助力停止在定值状态。

4）解除制动时（松开踏板）推杆复位弹簧将踏板推杆和空气阀推向右移，使真空阀离开阀座，真空伺服气室膜片左右两侧即A、B相通，此时膜片两侧无压力差，真空气室中的膜片及膜片座便在膜片复位弹

簧的作用下复位，从而解除制动。

5）助力器失效时一旦助力器失效，真空管路泄漏时，驾驶员脚施加力在制动踏板上，推杆连同空气阀便直接推动真空气室的膜片座、主缸推杆向左移动，制动总泵产生油压，但这时驾驶员施加在制动踏板上的力要比真空助力器工作时施加的力大很多。

根据上述分析，笔者将真空助力器工作过程以表格的形式进行总结，见表1。

表1 助力器不同工作过程下真空阀和空气阀的开闭状态

4 结束语

真空助力器由于具有质量轻、体积相对较小、结构紧凑、成本低、制动比较柔和、耐用等优点，因而被广泛采用，可以有效减少驾驶员施加在制动踏板上的力。真空助力器一旦出现故障，我们不进行维修和拆解，而采取换件的方式。但是作为维修人员，必须掌握其工作原理，进而才能判断出是否属于真空助力器的故障。掌握其结构和工作原理是维修人员的基本要求，进而才能很好地进行维修和维护。

［1］曲英凯.汽车底盘构造与维修［M］.北京：人民交通出版社，2011.

［2］陈家瑞等.汽车构造第5版（下册）［M］.北京：人民交通出版社，2006.

［3］赵凯.汽车真空助力器密封检验标准的研究［J］.润滑与密封，2006（2）：144-147.

［4］浦新宇.真空助力器噪声试验台隔音与驱动系统的研究［D］.长春：吉林大学，2007.

［5］赵凯.基于反求设计的汽车真空助力器总成的研究［D］.长春：吉林大学，2007.

［6］金浪滨.BA功能真空助力器综合性能检测系统研究［D］.杭州：中国计量学院，2013.

（编辑 杨景）

Study on the Working Mechanism of Reaction Disc Vacuum Booster

LIU Cheng，HU Hui
（Anhui Vocational Technical College of Industry&Trade，Huainan 232007，China）

According to the energy source，the braking system can be divided into three types，which are manpower，assisted，and servo brake system.Brake system equipped with vacuum booster belongs to the servo brake system，which can greatly reduce the force needed on the brake pedal from drivers，and further increase the wheel braking force，achieving convenient operation and reliable braking.This braking system is widely used on cars and light-duty vehicles.This article mainly analyzes the structure and working principle of vacuum booster.

Vacuum booster；Servo brake；Working mechanism；Air valve；Vacuum valve

U463.6

B

1003－8639（2016）04－0051－03

2015-12-28；

2016-01-21

刘成，男，安徽凤阳人，硕士，研究方向为汽车电子控制技术。