轻卡汽车制动储油杯容量设计

李海龙，邵建萍

（南京依维柯汽车有限公司，江苏南京211100）

轻卡汽车制动储油杯容量设计

李海龙，邵建萍

（南京依维柯汽车有限公司，江苏南京211100）

简要分析了影响制动储油杯容量设计的主要因素，分别对制动储油杯的最大容量、报警最低容量和前后管路独立部分的容量进行了分析和计算，并以依维柯某车型为例给出了完整的计算过程。

制动储油杯；影响因素；容量

0　引言

采用液压制动的轻卡汽车需要在制动系统中设计存储制动液的容器，即制动储油杯。在进行制动储油杯设计计算时，需要考虑某个管路失效和系统内零部件变形对储油杯不同容量腔的影响，若某个容量腔达不到相应的要求，无法在需要时为制动总泵回补足够的制动液［1-2］，会造成制动失效，直接导致安全事故。文中对制动储油杯的影响因素进行了分析并给出了计算过程。

1　影响制动储油杯容量的主要因素

1.1总泵和分泵的缸径匹配

制动系统总泵和分泵的缸径匹配直接影响储油杯最大容量的设计。首先根据整车参数对制动系统进行匹配计算［3］，分别确定制动系统的总泵和分泵的大小，再根据总泵和分泵的缸径计算储油杯的最大容量。

1.2制动摩擦片的磨损

制动器的摩擦片由最初的全新状态，经过使用会不停地产生磨损［4］，使制动管路中制动液的体积变大，造成管路中的制动液不断增加，储油杯中的制动液也会相应变少。

1.3零部件的变形因素

在制动过程中，随着管路压力的不断增加，使制动软管、制动钳和制动蹄等零部件产生一定的变形［5］，这种变形也会造成制动管路中的制动液增加。

2　制动储油杯的容量设计

以依维柯某车型为例，其整车总质量为3 500 kg，制动管路为H形式布置［6-7］，根据整车制动性能匹配，制动总泵和制动器的主要参数如表1和表2所示。

表1　制动总泵主要参数　 mm

表2　制动器主要参数

2.1制动储油杯中各个独立腔容量设计

根据法规GB 12676中的要求［8］，制动系统部分管路失效时，剩余管路需要达到应急制动的要求，在储油杯设计时，要考虑部分管路失效后完好管路部分有足够的制动液供给，保证剩余制动可以工作，因此每个管路需要有独立制动液供给的容量腔。

（1）制动总泵第一室独立部分的容量V1计算如下：

式中：D1、D2为制动总泵的直径；

L1为制动总泵第一室的行程；

L2为制动总泵第二室的行程。

2.2制动储油杯所需要的最大容量设计

制动器的摩擦衬片从全新状态使用到完全磨损状态，以及制动盘/鼓使用到最大许可磨损尺寸时，所需要的制动液增加，储油杯的液面也会相应下降，如图1所示，制动系统回路中液体的体积增加量计算如下：

（1）前制动器磨损到极限所需要的容量V3计算如下：

式中：Df为前制动器分泵的直径；

Lf为前制动衬片的厚度；

Lfj为前制动衬片的最小极限厚度。

（2）后制动器磨损到极限所需要的容量V4计算如下：

式中：Dr为后制动器分泵的直径；

Lr为后制动蹄衬片的厚度；

Lg为后制动蹄衬片与制动鼓的间隙；

Lrj为后制动衬片的最小极限厚度。

（3）制动时会导致制动管路中制动液容积增加，同时也会在前后管路中产生较高的压力，造成制动蹄（钳）变形、制动液压缩变形和制动软管膨胀变形，这些变形都会造成制动液容积增加。管路压力与制动液容积的变化可用台架试验的方法得到，管路压力与制动液容量之间的关系如图2—3所示。由图2可知单个前制动器在管路压力为10 MPa时的吸油量V5=2.8 mL［9］；由图3可知单个后制动器在管路压力为10 MPa时的吸油量V6= 1.03 mL［10］。

制动软管膨胀导致回路中制动液的容积增加。该车型使用软管为同一规格产品，台架测试结果如图4所示［11］，在管路压力为10 MPa时，软管膨胀率为0.44 mL/m，该车型制动软管的总长度为2.8 m。制动软管变形导致的制动液增加的容量V7= 0.44×2.8=1.23 mL。

根据以上计算可以得出制动储油杯所需要的最大容量Vz的计算如下：

2.3制动储油杯报警容量设计

在制动管路中存在泄漏或车辆在使用过程中制动液会慢慢消耗，都会造成储油杯中制动液液面下降，当液面下降到一定程度，将会无法满足制动器的正常使用，会给安全驾驶带来危害，因此储油杯需要设定报警容量，及时提醒驾驶员添加制动液。为在管路中的制动液达到最小容量前，向使用者发出报警信号，避免制动失效的情况出现，需要合理设定报警容量。根据经验储油杯的报警容量应大于等于共用部分容量Vg的2/5。

储油杯共用部分容量Vg的容量计算如下：

Vg=Vz-V1-V2=197.22-12.82-9.61=174.79 mL

储油杯报警容量Vb计算如下：

Vb=Vg×2/5=69.916 mL

3　制动储油杯容量的计算输出结果

制动储油杯各个腔的容量计算结果如表3所示。

表3　制动储油杯各腔的容量计算表

4　结束语

在设计初期制动系统匹配完成后，就应该确定制动储油杯各个容积腔的容量，而其设计的重点就在于最大容量和报警容量的确定。文中对最大容量和报警容量的确定进行了分析计算，通过在依维柯某轻卡汽车上。匹配验证，经过耐久性试验后和在某一管路失效时，仍能提供制动系统所需的制动液，制动储油杯的设计满足制动系统需要，达到了优化设计目的。

【1】汽车工程手册编委会.汽车工程手册［M］.北京:人民交通出版社，2001.

【2】吉林大学汽车工程系.汽车构造［M］.5版.北京:人民交通出版社，2005.

【3】刘惟信.汽车制动系的结构分析与设计计算［M］.北京:清华大学出版社，2004.

【4】全国非金属矿产品及制品标准化技术委员会.GB 5763-2008汽车用制动器衬片［S］.北京:中国标准出版社，2008.

【5】全国汽车标准化技术委员会.QC/T 592-2013轿车制动钳总成性能要求及台架试验方法［S］.北京:中国标准出版社，2013.

【6】方泳龙.汽车制动理论与设计［M］.北京:国防工业出版社，2005. 【7】余志生.汽车理论［M］.北京:机械工业出版社，1989.

【8】全国汽车标准化技术委员会.GB 12676-2014汽车制动系统结构、性能和试验方法［S］.北京:中国标准出版社，2014.

【9】全国汽车标准化技术委员会.QC/T 239-1997货车、客车制动器性能要求［S］.北京:中国标准出版社，1997.

【10】全国汽车标准化技术委员会.QC/T 479-1999货车、客车制动器台架试验方法［S］.北京:中国标准出版社，1999.

【11】全国汽车标准化技术委员会.GB 16897-2010制动软管的结构、性能要求及试验方法［S］.北京:中国标准出版社，2010.

Design of the Light Truck Brake Reservoir Cubage

LI Hailong，SHAO Jianping
（Nanjing IVECO Automobile Co.，Ltd.，Nanjing Jiangsu 211100，China）

The factors influencing the brake reservoir cubage were introduced.The cavity capacities of brake reservoir were analyzed respectively，including the maximum capacity，alarm minimum capacity，front pipeline capacity and rear pipeline capacity.Based on an Iveco light truck，complete analysis and calculation processes were given.

Brake reservoir；Influencing factors；Capacity

2015-05-19

李海龙（1982—），男，学士，工程师，主要从事制动性能匹配方面研究工作。E-mail:505803155@qq.com。