排气设计对制动性能的影响分析

吴海军　李航　辛庆锋　汪方俊　张敬玉　胡勇俊

摘 要：评价整车制动性能的指标包括制动距离、制动减速度、制动抗热衰退性和制动稳定性等。制动系统中的每一项参数达标与否都会对上述指标产生影响，如制动卡钳的排气设计不佳，管路空气未排尽，由于空气的压缩率较大，在实施制动时空气被压缩，制动液传递压力的效果降低，导致制动疲软等问题。本文以制动系统的排气设计为例，分析出制动机构中的卡钳导杆与活塞的配合以及放气螺钉角度设计对制动系统排气能力均有影响。需在后续车型设计中做规避预案。

关键词：后制动卡钳 排气设计 结构分析

1 前言

某车型在进行下线车辆进行制动性能验收评价时，提出制动太软、踏板空行程长等问题，再次人工排气测试该问题未消除。经系统性排查，排除助力器、制动硬管接口泄露、ESC硬件内部空气未排尽等因素，经ABA互换测试，确定制动卡钳部件的排气能力不佳，卡钳活塞与导杆密封空间存在空气无法排查导致的制动疲软。经过设计对标，将卡钳内部的排气结构进行了改进，制动疲软问题解决。

2 制动性能指标要求和实际表现

制动性能的指标不考虑制动系统管路内是否有空气，以零部件参数来定义制动减速度与踏板力/踏板行程关系曲线，该参数包括助力器总成空行程、前后卡钳所需液量、制动软管膨胀量等。实际表现为踏板力达到200N时才产生4g减速度，与设计要求的60N差距较大，同时踏板行程也出现同样的问题。需进行原因分析并排查、解决。

3 制动疲软的影响因素分析

制动疲软的表现为制动距离长，踩踏板无预期的减速度[1]。新下线车辆的制动疲软问题的影响因素主要有盘片间隙偏大、制动液压回路的密封性不佳，存在漏油现象，以及系统内空气未排尽等，经对制动系统参数的检测，盘片间隙等参数均满足设计要求。同时检测了管路接口未存在预紧不足而漏油情况。初步判断制动系统内部存在空气导致制动疲软。

制动系统存在空气未排出，需排查出空气所在部件。本文采用排除法，即用简易的管路螺栓封堵真空助力器主缸出油口、ESC硬件出油口，然后用该方法再进一步检测前、后卡钳等部件。逐一测试相同行程下的踏板力变化，如踏板力满足要求，则判断该件内部无空气，如踏板力偏软，则判定该件内部存在空气。

经上述方法初步检测，用简易工具封堵了助力器主缸、ESC油口以及截断后制动器油路，踏板力均正常，测试后制动器油路通顺状态下的踏板力时，出现了踏板力与行程关系异常的问题。故将问题锁定在后制动器上，供应商采用湿式制动器进行更换、测试，踏板力正常。确定制动疲软来自于后制动器排气效果不佳。

4 后制动器排气效果不佳原因分析

4.1 排气口位置对排气效果的影响

卡钳布置在整车位置下，气排气口的设计应在轮缸的最高点范围，以便空气排出制动卡钳。经校核，产品在空载时，排气口的位置满足要求。但车辆在满载或者在举升机上时，卡钳排气口上移/下移，排气口不在最高位置，偏离最高点角度29°，超出±9°的要求。是引起排气效果不佳的原因之一。

4.2 驻车机构腔体通气性设计对排气的影响

卡钳驻车机构内部可分为5个腔体，分别为①：齿形垫圈、挡圈组成的腔体，②：活塞与弹簧座组成的腔体，③：调整螺杆与弹簧座组成的腔体，④：钢球座与与调整螺杆组成的腔体，⑤：导杆与活塞组的腔体。未加注制动液时，腔体內均为空气。随着制动液的加注，①-④号腔体中的空气均较容易从腔体中排出。⑤腔体一侧为活塞定位面与导杆斜面贴合，另一侧则为活塞与密封圈过盈配合，产品在装配时会涂抹少量油脂，贴合面之间形成油膜，两侧组成了一个封闭空间。导致气体不容易被油液挤出，是引起排气效果不佳的原因之一。

5 后制动卡钳排气性改善

后制动卡钳排气效果不佳原因已经排查确认，制动卡钳随后桥摆动角度未考虑，驻车机构内部腔体存在封闭空间是两个原因。针对排气口不能覆盖全部装配环境问题，为保证车辆在各种环境下均能顺畅的排气，在卡钳排气口处增加排气槽，保证卡钳的排气口能覆盖所有工况。消除了该处位置下的排气影响。针对驻车机构内部存在封闭空间问题，在卡钳活塞处设计4排气孔，使封闭腔体能与其他腔体连通，在加注制动液时，空气进入①号腔体，保证顺利排出。经过上述两个改善的实施，驻车卡钳排气困难问题已经得到了解决。

6 结论

通过该制动疲软问题的排查，确定了引起排气困难的原因，并通过相应改善将问题解决。在排查问题的过程中，总结出了一套问题排查规范，为后续同类型问题的快速原因排查提供了经验，同时也暴露了一些设计上的不足，经过设计改善，避免了问题产品流向市场而引起的不必要抱怨。

参考文献：

[1]方泳龙.汽车制动理论与设计.北京：国防工业出版社，2005.