浅谈柱塞式超短液压制动主缸

摘要：柱塞式汽车制动主缸的优点是结构新颖，主缸长度短，而行程长。补偿孔加工在活塞上避免了传统结构将补偿孔加工在缸体上容易割伤皮碗的缺陷。另外柱塞式超短型制动主缸的主、副皮碗相对主缸是静止的，提高了主缸的使用寿命。

关键词：柱塞式液压制动主缸；活塞滑套；补偿孔加工

中图分类号：THl37　文献标识码：A　文章编号：1009－2374－(2011)19－0072－02

液压制动主缸是汽车制动系统的心脏，随着科技的不断创新，汽车产业的飞速发展，它的发展变化主要经历了单管路制动主缸、带残余压力阀制动主缸、串列双腔腔制动主缸和汽车防抱死系统ABS专用的中心阀式和柱塞式制动主缸的发展过程，本文将对柱塞式超短液压制动主缸的工作原理、结构特点、设计要点进行主要说明。

一、柱塞式超短液压制动主缸工作原理

超短型制动主缸，主要包括主缸缸体、第二活塞总成、第一活塞总成、活塞滑套、端口端盖和皮碗骨架等零件，活塞体可以嵌套在活塞滑套及主缸端盖上，活塞总成内部零件嵌套在活塞体内部，补偿孔设置在第一活塞和第二活塞上，主、副皮碗相对静止。下面我们先了解一下柱塞式超短液压制动主缸的工作原理。

自然状态(如图1所示位置)制动液由进液口通过活塞上的补偿孔与制动腔连通，供液孔和供液腔连通，排尽系统内空气制动时，推动第一活塞总成使之左移，第一活塞总成长度不变，第二活塞总成中的回位弹簧被压缩，第二活塞同时左移，活塞运动空行程距离后，两个主皮碗同时封闭补偿孔后，两个制动腔同时开始建压，制动液由出油口泵入制动管路内。制动腔内的压强计算公式为：

P＝(F－f)／A

式中：P为制动腔的压强；F为对活塞施加的力；f为活塞总成和缸体的滑动阻力＋回位弹簧力；A为主缸缸径面积。解除制动时活塞在回位弹簧及制动油压的作用下回位(往右移)，泵入制动管路中的制动液流回制动腔中，活塞回到位后，制动腔通过补偿孔与进液口连通，制动系统中多余的制动液通过补偿孔返回储油杯中，使制动腔与供液腔、储油杯中压强相等，确保制动器摩擦片回位。

二、柱塞式超短液压制动主缸结构特点

补偿孔在活塞上的超短型制动主缸是为解决有些汽车布置空间狭小，无法安装传统制动主缸的车型而设计的，它具有结构紧凑、短小精悍的特点，它的内部结构就如电视机的天线，零件相互套在一起，所以可像天线一样伸缩自如，有效地节约了产品的轴向空间，它的长度只有传统主缸的一半左右，下面进行详细的论述。

1.该类主缸的补偿孔加工在活塞上，钻孔大小可以为φ1～φ1.5之间，这样不但降低了加工难度，而且活塞表面上的尖角、毛刺容易去除。原来将补偿孔φ0.7～φ0.5之间加工在缸体上，加工时钻头细易断且缸体内径有尖角形成后会将皮碗划伤。由于ABST作时需将减压过程中排出的制动液重新泵入制动主缸，传统制动主缸(补偿小孔加工在缸体上)活塞由于主缸内液压的变化反复往返运动，特别是在低附着系数路面制动时，主皮碗运动区域离补偿孔很近，当主皮碗处于补偿孔位置时，制动腔的高压将皮碗挤入补偿孔内，高压脉动极易破坏传统主缸主皮碗，造成制动失效。而柱塞式超短型主缸由于将补偿孔布置到了活塞上，所以活塞在运动过程中补偿孔经过主皮碗时，其两侧的压力是相同的，从而杜绝了主皮碗的这一破坏形式，其推广使用将大大提高汽车制动系统的使用寿命，同时满足ABS对制动主缸的要求，令汽车行驶更加安全可靠。

2.柱塞式制动主缸的主、副皮碗相对主缸是静止的，提高了皮碗的使用寿命。柱塞式主缸选择的主皮碗外径厚度在0.5～0.8毫米，皮碗与活塞配合的内径密封面密封长度在3～4毫米之问，在该外唇和内唇间设有一圈防止主皮碗受摩擦力或液压力而串动的支撑骨架称为皮碗骨架，在该骨架上设有通油道口，保证主缸解除制动时快速补液。皮碗底面上设有5～8个回油通道，也是满足该结构主缸补液用。所以柱塞式制动主缸的密封性和耐久性都是比较稳定的。

3.弹簧一端安装在弹簧座上，另一端安装在活塞上，通过限位螺钉直接拧入活塞中，减少了弹簧圈数并缩短了弹簧长度，避免了活塞的偏执现象；当活塞达到全行程时，弹簧座、弹簧分别压缩到活塞内，活塞体又嵌套在活塞滑套及主缸端盖上，也是由此实现了制动主缸短而行程长的优点。

三、柱塞式制动主缸的设计要点

1.活塞滑套与主皮碗之间的间隙设计合理与否是非常关键的，它决定了主缸补液和排液量。

一般活塞滑套与皮碗之间的a值应该大于0.5mm(见图2)，如果这个间隙值很小，总成装完后，由于皮碗有变形，可能会出现图3状态，皮碗与活塞之间无法密封，制动时管路不能建压，同时伴有制动液倒溢到制动油杯中情况。这样该类主缸使用过程中会出现排液不畅，无法制动，情况非常严重。所以我们在设计c值时要把皮碗变形量考虑进去。活塞滑套与皮碗之间的b值，影响该类主缸制动的空行程。如果b值过大，皮碗窜动量大，主缸空行程值较大。b值为0，主缸无法补液。所以我们经过试验验证b值一般选为0.5～1mm之问。活塞滑套与皮碗之问的a值大于b和c值，一般设计值大于2.5mm以上，a值从总成性能考虑并不是很关键的。

2.活塞滑套与活塞运动区域的接触面之间保证圆柱度和粗超度。柱塞式主缸主要是活塞总成的往复运动，所以对与活塞紧密相连的活塞滑套的尺寸、形位公差控制势在必行。我们在实际使用的过程中，由于活塞滑套内径跳动度超差，导致该类主缸在实际使用的过程中出现主缸内部泄漏，无法制动。所以在总成装配前必须对活塞滑套关键区域进行100％检验。另外该类主缸对活塞活塞表面粗超度的控制也是非常关键的，它与制动过程中的密封性和回程时间紧密相关，这里不进行详细论述。

3.柱塞式主缸总成性能检验对主缸进行排量的检测是非常必要的。因为制动液的粘稠性大与空气，柱塞式主缸结构受介质的影响较大。

排量理论公式为：V＝A*L

式中：V――主缸排量；

A――主缸工作缸径面积；

L――主缸的有效行程=活塞行程空行程。

四、结语

通过上述分析可知，柱塞式主缸可以满足汽车安装ABS(防抱死制动系统)的要求，具有传统主缸无法比拟的优点，装配零件少，制动性能好，保证整车制动安全性，随着汽车汽车产业的不断发展，对整车空间布置要求紧凑，我相信该类主缸会更为广泛的被推广。