制动卡钳活塞漏油改善研究

汪方俊 吴海军 辛庆锋 吕波涛 李航 胡勇俊

摘 要：某车型在结构耐久试验过程中出现了后制动卡钳活塞防尘罩处渗油。制动卡钳在生命周期内是不允许有漏油发生的。本文针对上述故障产生的原因进行了分析排查出活塞漏油的原因，并通过设计和工艺优化，对该问题进行了改善。

关键词：卡钳活塞 漏油 分析研究

Abstract：Oil leakage occurred in the dust cover of the piston of rear brake caliper during the structural endurance test of a car type. The brake calipers are not allowed to leak oil during their life cycle. In this paper， the causes of the above failures were analyzed and the causes of piston oil leakage were found out， and through design and process optimization， the problem was improved.

Key words：piston calipers，oil leakage，analytical investigation

1 前言

为满足制动性能要求，制动卡钳在使用周期内不允许有漏油的故障。因为制动液密封性不足，会导致制动压力下降，引起制动能力降低，严重时无制动效果。故障发生后，设计人员前往试验现场进行了检测，进一步排查是活塞小孔的尺寸等存在制造偏差。为此进行了系列改善工作。

2 卡钳活塞漏油故障描述

某车型在盐城试验场进行结构耐久试验，路试里程2200公里时出现了后制动卡钳渗油现象，经工作人员查看漏油处为卡钳活塞防尘罩处，同时活塞防尘罩存在鼓包现象，故障漏油图片件图1。故障件带回进行了高、低密封性检测，检测结果显示在中、高气压下制动卡钳无保压效果，直接泄露。具体结果见表1。

3 卡钳活塞密封及制动液漏油机理

制动卡钳密封结构包括导杆、卡钳、O型密封圈、活塞、防尘罩等部件组成，O型密封圈将活塞总成与卡钳组成密封空间，活塞排气小孔连通活塞与外界大气，保证在制动时腔内空气能排出，使性能良好的展现。当密封圈与各零件配合不良时，活塞内的制动压力将制动液压出密封空间，通过活塞小孔堆积至防尘罩处，产生漏油现象[1]。

4 卡钳活塞漏油原因分析

密封性测试结果显示卡钳的已无密封效果，經外观检测，总成表面无任何外力造成的损坏，拆解后发现活塞和防尘罩完好无破损;但O形圈表面严重破损，如图2所示。确定是O型圈破损导致制动液渗漏到卡钳外，如不加以处理，则会造成较严重的后果。故障机理已经排查清楚，导致该故障的原因需进一步排查，以期找出根本原因，达到治本的效果。本文从人、机、料等因素进行了排查工作。

4.1 设备与人员因素对O型圈破损的影响

作业员操作不当和O型圈在装配后未按要求检查是否到位，是可能存在的因素，同时螺杆总成放置不到位、气密性泄漏检测设备不能满足检测要求，未检出不合格件也同样存在可能性。本文对上述因素逐一排查，经确认作业员的操作和设备的精度均能满足要求，故不是造成密封圈破损的原因。

4.2 O型圈尺寸链设计符合性对破损的影响

活塞小孔受工艺限制需从活塞径向从外往内钻孔，内孔会产生毛刺难以去除，如与O型圈接触，在油压的挤压下，O型圈容易摩擦受损，造成密封性不足。该件的尺寸链合理设计是O型圈与活塞小孔的配合在极限尺寸、环境状态下均有距离间隙，保证O型圈在受油压变形状态下不与小孔边沿接触。该尺寸链的组成是活塞小孔直径、活塞口部至螺杆O型圈槽距离、活塞小孔位置等。尺寸链复核结果显示在设计状态下O型圈槽与活塞小孔有间隙。该因素不是O型圈破损原因。

尺寸链复核：

1）活塞口部至螺杆O型圈槽尺寸：32.6（±0.1）+5.4 （±0.1）=38 （±0.2）;

2）活塞小孔位置尺寸： 39.5（±0.1）-0.8（±0.05）=38.7（±0.15）;

3）活塞小孔距O型圈槽最小极限尺寸：（38.7-0.2）-（38+0.15）=0.35;

4）活塞小孔距O型圈槽最大极限尺寸：（38.7+0.2）-（38-0.15）=1.05;

设计状态的极限配合公差：活塞小孔距O型圈槽最小距离0.35mm，满足要求。

4.3 样件的尺寸符合性对O型圈密破损的影响

本文对能引起O型圈破损的主要关联部件和尺寸进行了排查，包括O型圈的硬度、直径等。测量结果统计显示，活塞小孔位置尺寸超差。导致在制动时由于油压的往复作用，O型圈与小孔边沿毛刺摩擦破损而出现密封性不足故障。

5 故障复现与改善

为验证分析的合理性，对O型圈破损故障进行了故障复现试验，仅更换O型圈，首先进行密封性测试，测试结果合格。再进行驻车耐久试验，在进行了5213次后出现制动液漏油现象，故障可复现。拆解检测与试验场的故障现象一致，因为密封圈破损。

进一步排查活塞小孔的钻孔无定位工装，加工精度难以保证。同时该尺寸未列入特性清单中，管控手段不足，来料仅检测3件/批。为确保后续样件不再出现类似问题，首先对活塞小孔的钻孔工艺进行了优化，增加钻孔定位工装，保证孔位尺寸的稳定性。改善后的产品进行了相同的驻车耐久和实车更换测试，均未出现异常，证明改善措施有效。

6 结论

卡钳活塞小孔加工工艺的不合理导致其尺寸稳定性差，在路试过程中出现磨损密封圈的故障。通过工艺改善，增加钻孔定位工装，确保了孔位的稳定性。同时实车和零部件耐久验证改善的有效性。问题已经得到了解决。解决问题过程中积累的经验为下一项目提供了技术支撑！

参考文献：

[1]何云峰.汽车制动卡钳活塞缸孔异常磨损检测与浅析.长春：汽车世界，2010.