伺服制動系統

伺服制動系統是在人力液壓制動系統的基礎上加設一套動力伺服系統而形成的，是兼用人體和發動機作為制動能源的制動系統。伺服制動系統的類型如下： （1）按伺服系統輸出力的作用部位和對其控制裝置操縱方式的不同，伺服制動系統可分為助力式（直接操縱式）和增壓式（間接操縱式）兩類。 （2）伺服制動系統又可按伺服能量的形式分為真空伺服式、氣壓伺服式和液壓伺服式三種，其伺服能量分別為真空能（負氣壓能）、氣壓能和液壓能。一、助力式（直接操縱式）伺服制動系統 點是伺服系統的控制裝置用制動踏板機構直接操縱，其輸出力作用於液壓主缸，與踏板力一起對主缸油液加壓。 1．真空助力伺服制動系統 紅旗CA7220型轎車的真空伺服氣室和控制閥組合成一個整體部件，稱為真空助力器。真空伺服制動氣室的前方是串列雙腔制動主缸，主缸輸出的高壓油液通過對角線布置的雙迴路液壓制動管路傳遞到各個車輪制動器的制動輪缸。真空助力伺服制動系統廣泛應用於各種轎車。真空助力器是真空助力伺服制動系統的核心部件，是利用發動機進氣管的真空和大氣之間的壓差起助力作用。氣壓助力伺服制動系統內有液壓和氣壓兩套系統，且都是雙迴路。其助力作用依靠壓縮空氣而產生。二、增壓式（間接操縱式）伺服制動系統 其特點是制動踏板機構控制制動主缸，主缸輸出的液壓傳遞到輔助缸，並對伺服系統進行控制，伺服系統的輸出力與主缸液壓共同作用於輔助缸，輔助缸輸出到輪缸的液壓遠高於主缸液壓。通常輔助缸、真空伺服氣室和控制閥組合裝配成一個部件，稱為真空增壓器。真空增壓器是真空增壓伺服制動系統的核心部件。氣壓增壓伺服制動系統的組成和工作原理與真空增壓伺服制動系統基本相同，所不同的是氣壓增壓是利用高壓空氣產生助力作用。由輔助缸、氣壓伺服氣室和控制閥組裝而成的部件稱為氣壓增壓器。工作過程 其中核心部件真空助力器的工作過程是：在非工作的狀態下，控制閥推桿回位彈簧將控制閥推桿推到右邊的鎖片鎖定位置，真空單向閥口處於開啟狀態，控制閥彈簧使控制閥皮碗與空氣閥座緊密接觸，從而關閉了空氣閥口。此時真空助力器的真空氣室和應用氣室分別通過活塞體的真空氣室通道與應用氣室通道經控制閥腔處相通，並與外界大氣相隔絕。發動機起動后，發動機的進氣歧管處的真空度上升，隨之，真空助力器的真空氣室、應用氣室的真空度均上升，並處於隨時工作的準備狀態。當進行制動時，踩下制動踏板，踏板力經槓桿放大後作用在控制閥推桿上。首先，控制閥推桿回位彈簧被壓縮，控制閥推桿連同空氣閥柱往前移。當控制閥推桿前移到控制閥皮碗與真空單向閥座相接觸的位置時，真空單向閥口關閉。此時，助力器的真空氣室、應用氣室被隔開。此時，空氣閥柱端部剛好與反作用盤的表面相接觸。隨著控制閥推桿的繼續前移，空氣閥口將開啟。外界空氣經過濾氣后通過打開的空氣閥口及通往應用氣室的通道，進入到助力器的應用氣室（右氣室），伺服力產生。由於反作用盤的材質（橡膠件）有受力表面各處的單位壓強相等的物理屬性要求，使得伺服力隨著控制閥推桿輸入力的逐漸增加而成固定比例（伺服力比）增長。由於伺服力資源的有限性，當達到最大伺服力時，即應用氣室的真空度為零時（即一個標準大氣壓），伺服力將成為一個常量，不再發生變化。此時，助力器的輸入力與輸出力將等量增長；取消制動時，隨著輸入力的減小，控制閥推桿后移，真空單向閥口開啟后，助力器的真空氣室、應用氣室相通，伺服力減小，活塞體后移。就這樣隨著輸入力的逐漸減小，伺服力也將成固定比例（伺服力比）的減少，直至制動被完全解除。真空泵的組成和工作原理 對於真空助力系統的真空來源，裝有汽油發動機的車輛由於發動機採用點燃式，因此在進氣歧管可以產生較高的真空壓力，可以為真空助力制動系統提供足夠的真空來源，而對於柴油發動機驅動的車輛，由於發動機採用壓燃式CI（Compression Ignition cycle），這樣在進氣歧管處不能提供相同水平的真空壓力，所以需要安裝提供真空來源的真空泵，另外，對於為了滿足較高的排放環保要求而設計的汽油直噴發動機GDI（Gasoline Direct Injection），在進氣歧管處也不能提供相同水平的真空壓力來滿足真空制動助力系統的要求，因此也需要真空泵來提供真空來源。真空泵主要由泵體、轉子、葉片以及進排氣口等部分組成，以單葉片真空泵為例，當驅動扭矩通過發動機凸輪軸和真空泵連接器來使轉子旋轉，從而帶動塑料的單葉片沿著真空泵容腔的輪廓，並以容腔的偏心位置進行轉動，單葉片的上側分為兩個容腔，左側為真空腔，隨著單葉片的旋轉其容腔的容積越來越大，從而產生真空度同時通過與真空助力器相連接並帶有單向閥的進氣口使真空助力器增加真空度，右腔為壓縮腔，隨著單葉片的旋轉其容腔的容積越來越小，將潤滑油和從真空助力器中抽取的空氣壓縮到發動機。來自發動機的潤滑油從轉子中心進入來潤滑真空泵容腔和相應的部件，並起到對單葉片上的浮動端子和容腔輪廓之間的密封作用。在汽車領域的制動助力真空系統應用的真空泵，其主要類型有以下幾種：單葉片式真空泵、柱塞式真空泵和多葉片式真空泵，其中單葉片式真空泵和多葉片式真空泵應用的較多。這三種真空泵的主要驅動形式如下：單葉片式真空泵的驅動形式一般為發動機凸輪軸驅動。柱塞式真空泵的驅動形式一般為凸輪驅動。多葉片式真空泵的驅動形式一般為皮帶、發電機、齒輪和電機。真空泵的技術特點 為真空助力器系統提供真空來源的真空泵，其技術特點主要有： 1． 由於真空泵的驅動源來自發動機的凸輪軸，因此應對其連接觸點和執行部件進行載入動態分析，根據客戶提供的發動機凸輪軸振動譜和輸入扭矩進行動態分析，保證其在動態載荷下的可靠性。 2． 通過對真空泵的動態分析，可以獲得發動機凸輪軸和真空泵連接器的接觸點的載入值，從而根據接觸點的載入輸入數據對真空泵的連接部件和執行部件進行靜態分析和疲勞分析保證其可靠性。 3． 真空泵容腔的輪廓對葉片的加速度和減速度、葉片與輪廓之間的摩擦、功率的消耗，NVH振動和雜訊等都有較大影響。因此容腔的輪廓設計非常重要，威伯科公司通過真空泵輪廓設計優化軟體對其進行最優化設計，可以獲得唯一最優的容腔輪廓。通過最優化設計獲得的真空泵特有的唯一輪廓參數可以優化以下性能：使加速度過渡更加平順；降低發動機功率的消耗；降低振動和雜訊；降低零部件之間的磨損；延長真空泵的使用壽命。 4． 在真空泵的主要應用類型中，其中單葉片式真空泵應用最多，因為單葉片真空泵有其無法替代的優點：基於高的成本有效率的設計；較低的發動機功率消耗，對節能有著重要的意義；在適用的溫度範圍內更加有效的真空性能、較高的耐用性、較低的潤滑油流量、重量輕和零部件少、較低的振動和雜訊。 5． 單片式真空泵與多片式真空泵的對比 葉片式真空泵的單葉片和多葉片，各自有其不同的技術特點，其中單葉片真空泵主要應用在轉速較低的範圍，而多葉片真空泵主要應用在高轉速的範圍領域。