真空助力器是汽车制动系统中的关键部件,它通过利用发动机产生的真空来减轻驾驶员踩制动踏板的力度。其结构包括伺服气室、控制阀、橡胶膜片等,工作原理基于大气与真空之间的压力差。在未工作状态下,推杆和控制阀柱塞被弹簧推至后极限位置,橡胶阀门被压紧在空气阀座上。当踩下制动踏板时,控制力通过推杆和控制阀柱塞传递给制动主缸,同时阀门左移隔断通道,形成压力差。继续踩下踏板,外界空气充入助力气室后腔,推动主缸活塞增加制动压力。停止踩下踏板时,膜片与阀座左移至平衡状态。真空助力器的故障通常与膜片的疲劳裂纹有关,这会导致气室互通,助力器失效。在维修时,如果踏板感觉轻松,可以排除真空助力器故障;但如果踏板沉重,可能是真空助力器或其他部件如主缸、轮缸的问题。
真空助力器很多人只知道他是用来减轻踏板力,但不明白他是怎样做到增大输出力,在维修时也是一次性更换,这更加增添了他的神秘性。下面我们从真空助力器的结构、工作原理说起。
一、真空助力器的结构
图1为助力器的结构图
二、助力器的工作过程
1.真空助力器未工作时(图2)推杆回位弹簧6将推杆连同控制阀柱塞8推到后极限位置(即真空阀开启),橡胶阀门5则被弹簧压紧在空气阀座4上(即空气阀关闭)。伺服气室前、后腔经通道A、控制阀腔和通道B互相连通,并与空气隔绝。在发动机开始工作且真空单向阀被吸开后,伺服气室左右两腔内都产生一定的真空度。
2.刚踩下制动踏板时(图3)
加力气室尚未起作用,阀体固定不动,来自踏板机构的控制力可以推动推杆和控制阀柱塞相对于阀体左移,当与橡胶反作用盘之间的间隙消除后,控制力便经反作用盘、推杆传给制动主缸。此时,主缸内的制动液以一定压力流入制动轮缸。与此同时,阀门也在弹簧作用下左移,直至与控制阀体上的真空阀接触,使通道A和B隔断。
3.继续踩下踏板(图4)
推杆继续推动铰连杆左移到其后端面离开阀门一定距离。于是外界空气经过滤环、控制阀腔和通道B充入助力气室的后腔,使其中真空度降低,在加力气室前、后腔之间产生一个压力差,推动主缸活塞增加制动压力。
4.停止踩下踏板(图5)
膜片与阀座也不断左移,直到阀门重新与大气阀座接触而达到平衡状态为止。因此,在任何一个平衡状态下,加力气室后腔中的稳定真空度均与踏板行程成递增函数关系,从而体现控制阀的随动作用。
5.再次继续踩下踏板大气阀又打开,助力又开始,重复图4过程。
从上述可见,助力器工作本质上是依靠大气与真空的压力差来实现帮助驾驶员减轻踏板力,所以只要真空腔室不发生泄露,真空助力器基本工作正常。由结构图可见,真空气室A和大气腔室B是由橡胶膜片隔开,橡胶膜片外侧与壳体铆接,内侧与伺服活塞过盈配合,密封性很好,一般很少发生泄漏,A、B两个气室也不会互相串气,但膜片出现疲劳裂纹,会导致A、B两个气室互通,助力器失效。2009年丰田凯美瑞召回就是因为助力器膜片存在质量问题。所以,当维修制动系统时,如果踩制动踏板感觉轻松,基本可以排除真空助力器的故障,但是感觉踏板沉重,却不能判定就是真空助力器的故障,因为主缸、轮缸等故障也可能导致踏板沉重。
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