组合式制动器抱死问题分析

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  摘要:文章介绍了组合式制动器(IPB)抱死问题原因,从活塞回位、驻车操作机构配合间隙及组合式制动器工作原理方面进行分析,并提出解决方案。
  关键词:组合式制动器、抱死、活塞回位量、驻车操作机构。
  汽车制动是指让汽车按照驾驶者的意愿行驶或停止,汽车制动系统是汽车的关键组成部分,制动系统的性能可靠性至关重要,是保证汽车安全行驶的重要保证。制动器是汽车制动系统末端功能的执行单元部件,在制动过程中如发生故障时,将会是第一怀疑对象。汽车制动器主要分为两类:盘式制动器和鼓式制动器,而盘式制动器按其功能分为普通制动器(仅用于行车制动)和组合式制动器(用于行车制动和驻车制动),而组合式制动器因其内部结构复杂易出现抱死现象,造成车辆无法行驶的严重后果。本文结合组合式制动器的工作原理分析出现抱死问题的原因。
  1  组合式制动器抱死的现象及影响
  制动器出现抱死问题后车辆无法行驶且易出现交通事故,存在安全隐患,另因抱死造成温度升高,摩擦片会出现死灰问题,造成摩擦系数减小、摩擦材料寿命降低、摩擦材料易脆、断裂等问题,降低零部件的使用寿命。
  2  组合式制动器的工作原理
  组合式制动器是一种同时具有行车制动和驻车制动功能的盘式制动器,其是在普通的
  盘式制动器基础上加装了一套驻车操纵机构,驻车操纵机构由活塞分总成和传动装置分总成组成,靠螺纹副连接实现推力的传递,从而实现了行车制动和驻车制动的一体化,其充分利用了盤式制动器的优点,安全性高,结构紧凑节省空间,减小整车质量。
  行车制动过程:通过液压传动实现制动功能,其工作过程为:制动踏板→制动液→活塞向前移动→摩擦片→制动盘→钳体反向移动→摩擦片→制动盘。
  驻车制动过程:通过机械传动实现制动功能,驻车操纵机构采用了由螺杆螺套构成的螺旋传动装置,其螺纹副采用的是具有单向传力功能的锯齿形螺纹,为提高传动效率防止螺纹自锁,将螺纹副制成四线螺纹,加大螺纹生角,同时利用螺旋传动装置协调配合行车制动实现磨损后的间隙自动调整,保证驻车制动间隙处于最佳状态。其工作过程为:驻车制动操纵手柄→驻车拉锁→制动摇臂→扭转弹簧→制动摇臂旋转产生力矩→传动装置转换为推力→推动螺套→螺套螺杆间隙消除→推动活塞→摩擦片→制动盘→钳体反向移动→摩擦片→制动盘。
  活塞回位:在行车制动或驻车制动过程中因活塞的向前移动会带动密封圈产生弹性变形,当制动解除后,活塞需要复位才能让摩擦片脱离制动盘,活塞的复位依靠密封圈的回弹变形带回,如图示。
  3  原因分析及验证
  根据制动器的工作原理,制动器抱死的原因是制动解除后摩擦片与制动盘无法脱离,摩擦片无法脱离是因为活塞无法回位,而活塞回位是向缸孔内移动,因活塞与其内部装置为螺纹连接,所以需要有足够的螺纹间隙保证活塞回位,所以需对活塞的回位量、螺杆螺套的螺纹配合间隙进行验证。
  根据国标QC/T592-2013,通过检测制动器的拖滞扭矩验证不同螺纹间隙是否出现抱死问题,拖滞扭矩在制动盘转动过程中第一圈最大值不超5N.m,在第10圈的转动过程中的最大值不超过3.5N.m,如图示:
  经验证,当螺杆螺套配合间隙小于活塞回位量时,检测均不合格,出现抱死问题;当螺杆螺套配合间隙大于活塞回位量时,检测均合格,未出现抱死拖磨问题。
  综上根本原因是因为制动解除后活塞在密封圈的作用下退回时,螺杆螺套的螺纹间隙偏小不能保证活塞正常回位,造成活塞与摩擦片、制动盘仍处于压紧受力状态,在车轮的高速转动下因摩擦片与制动盘的摩擦出现高温造成抱死无法行驶。
  4  结果分析
  (1)活塞回位量的大小关系到制动踏板的行程及制动效果,活塞回位量小时,所需液量小,踏板行程短,制动反应灵敏;活塞回位量大时,所需液量大,同时踏板行程大易出现制动迟缓或疲软问题,所以活塞回位量建议控制在0.2-0.4mm。
  (2)所需液量大小的合理性受制动器其它零部件的影响因素很多,如钳体的刚度、摩擦片的压缩率等,所以需多方面考虑并结合实车的实际制动效果进行综合评估。
  (3)驻车操作机构的螺纹配合间隙需大于活塞回位量,控制螺纹间隙是为了保证行车制动解除后活塞能够正常回位,但为了保证驻车制动效果,螺纹间隙不能太大,否则会造成驻车摇臂的空行程增大,导致驻车制动效果差或无法驻车,建议螺纹间隙控制在0.3-0.6mm。
  (4)在装配驻车操纵机构时螺杆螺套的同心度也至关重要,建议控制在0.2mm以内。
  参考依据:
  [1]QC/T 592-2013《液压制动钳总成性能要求及台架试验方法》
  [2]
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