制动软管接头密封性问题解决方案

汪先东，王华拓，郑素云Wang Xiandong，Wang Huatuo，Zheng Suyun

制动软管接头密封性问题解决方案

汪先东，王华拓，郑素云
Wang Xiandong，Wang Huatuo，Zheng Suyun

（北京汽车越野车研究院有限公司，北京 101300）

针对制动系统中制动管路的渗油问题，结合工程实际进行分析发现，减小铜垫圈外尺寸、降低并控制空心螺栓摩擦系数、降低软管接头的端面摩擦系数，能够提高空心螺栓与卡钳连接的安全系数，解决渗油问题的同时，提高了软管接头连接密封的可靠性。

制动软管；渗油；密封性；安全系数

0 引 言

制动管路漏油在汽车制动系统故障中最为常见，会严重影响制动系统的性能，甚至危及乘员安全，应重视并防止制动系统漏油发生[1]。制动油管连接件的密封质量对密封效果起着决定性作用，应保证制动油管连接万无一失，不允许出现泄漏[2]。

结合工程实际对制动软管接头的密封性进行研究发现，减小铜垫圈外尺寸、降低并控制空心螺栓摩擦系数、降低软管接头的端面摩擦系数，能够提高空心螺栓与卡钳连接的安全系数，解决渗油问题，提高软管接头连接密封的可靠性。

1 实例分析

某款车型在线下路试中发现左、右后制动卡钳空心螺栓连接处渗油，如图1所示。渗油位置为螺栓支撑面与上垫圈接触面，如图2所示。调查发现前卡钳没有渗油现象，前卡钳结构如图3所示。对比前、后卡钳结构发现，软管接头有方接头和圆接头的差异，见表1。进一步对软管接头进行比较发现，前、后软管接头加工工艺不同，圆接头采用冷镦+光整成型，方接头采用拉丝+机加成型，表面镀锌镍后粗糙度分别为Ra0.2、Ra0.7，粗糙度差异比较大，见表2。

图1 卡钳渗油位置

图2 后卡钳接头连接示意图

图3 前卡钳接头连接示意图

表1 前、后卡钳接头结构对比

表2 接头加工工艺比较

2 密封原理

铜垫圈在空心螺栓夹紧力的作用下产生弹性变形，填充铜垫圈与螺纹支撑面、软管接头密封面，以及制动卡钳密封面间的间隙，实现密封。

2.1 安全系数的计算

密封可靠性取决于安全系数，即螺栓产生的夹紧力与铜垫圈所需要的压紧力的比值。在铜垫圈发生屈服极限前，安全系数越大密封性越好，越不会出现渗油问题。

2.1.1垫圈压紧力

计算铜垫圈的最小压紧力查阅GB 150—2011《压力容器》可知，其计算如下[3]。

1）预紧状态下需要的最小垫片压紧力a为

2）操作状态下需要的最小垫片压紧力为

式中：a为实际压紧力，N；G为密封面平均直径，mm；为密封宽度，mm；为比压力，MPa；为垫片系数，铜垫片取4.75；c为系统最大液压，取10 MPa。

2.1.2 螺栓夹紧力

螺栓额定紧固力矩与转化的夹紧力之间关系可由GB/T 16823.2《螺纹紧固件紧固通则》[3]得出

式中：为额定力矩，Nm；为额定紧固力矩对应的夹紧力，N；2为螺纹中经，mm；为螺纹牙型角，取30°；th为螺纹摩擦系数；为螺距，取值1 mm；w为等效摩擦直径，mm；b为端面摩擦系数，圆接头取0.1，方接头取0.2。

2.2 不同参数下安全系数

根据式（1）、式（2）、式（3），比较不同方案的安全系数，具体见表3。

表3 不同参数下的安全系数

注：大垫圈指内径10.2 mm，外径17 mm；小垫圈指内径10.2 mm，外径15 mm。

对比表3中各方案，得到如下结果：

（1）对比方案1和方案2发现，减小垫圈外径，安全系数由1.17提高至1.87，密封可靠性提升比较明显。

（2）对比方案2和方案3发现，端面摩擦系数增加会降低安全系数，说明端面摩擦系数越低越好。

（3）对比方案3和方案4可知，提高螺栓规格，即使增加拧紧力矩，安全系数也不能显著提高，说明大规格螺栓摩擦力矩损失和端面力矩损失比较大，转化的夹紧力未显著提高。

3 解决措施与效果验证

3.1 解决措施

通过以上分析，采用以下措施来改进密封效果：

（1）减小铜垫圈外尺寸，将外直径由17 mm改为15 mm；

（2）将空心螺栓总摩擦系数和支撑面摩擦系数控制在0.1～0.16，且要求支撑面粗糙度小于Ra1.6；

（3）后软管接头由方接头改为圆接头，降低接头的端面摩擦系数，后卡钳变更为方/圆接头通用结构，如图4所示。

图4 后卡钳进油口优化前、后对比示意图

3.2 效果验证

经实车批量测试，减小铜垫圈和控制螺栓摩擦系数后，生产线上的卡钳渗油概率由14%降为2%，发生频次显著降低。后软管圆接头和卡钳结构同步切换以后，生产线上的卡钳渗油问题得到完全解决。

4 结 论

结合工程实际问题，对空心螺栓的密封性进行研究发现，减小铜垫圈外尺寸、降低并控制空心螺栓摩擦系数、降低软管接头的端面摩擦系数，能够提高空心螺栓与卡钳连接的安全系数，解决实车渗油问题，提高制动管路的安全可靠性。

[1]张晓丰，封万程，刘学术，等. 汽车液压制动管路密封性参数化研究[J].汽车工艺与材料, 2020(3):6.

[2]段斌.N1车制动液加注失败原因分析及解决方法 [J]. 时代汽车，2016（11）:2.

[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.压力容器:GB/T 150-2011[S].北京：中国标准出版社，2011.

[4]国家技术监督局.螺纹紧固件紧固通则：GB/T 16823.2-1997[S].北京：全国紧固件标准化技术委员会，1997.

2021-08-16

1002-4581（2021）06-0019-04

U463.55.03

A

10.14175/j.issn.1002-4581.2021.06.006