试制车制动故障的分析与整改方案

26技术纵横轻型汽车技术2019（4-5）试制车制动故障的分析与整改方案
黄春花杨宏伟宋怀兰
（南京依维柯汽车有限公司）
摘要:针对某试制车“踩第一脚刹车却无制动响应”的制动故障，列出了引发故障的5个可疑原因并逐一排查；根据排查的结果，进行了针对性的整改，有效解
决了制动问题，以确保车辆行车安全。

关键词：试制车制动故障可疑原因排查整改方案回位弹簧
1引言
制动系统包括行车制动系统和停车制动系统
两个独立的装置。

按照动能量的传递方式,制动系
统又分为机械式、液压式、气压式和电磁式。

本文
讨论的是行车制动系统中的液压制动系统。

某前
盘后鼓车型试制车在道路试验过程中，偶尔出现
了“踩第一脚刹车却无制动响应”的制动故障。

该
类故障会造成行车制动滞后、易引起驾驶人员心
里恐慌、危及行车安全。

针对制动故障，列出了引发故障的5个可疑原因并逐一排查；根据排查的结果，进行了针对性的整改，有效解决了制动问题，以确保车辆行车安全。

2液压制动系统的工作原理
图1为液压制动工作原理图，制动液充满着储液罐和制动管路中，当脚踩制动踏板时，作用力通过真空助力器的推杆（入力杆）向前运动，继而真空阀开启产生助力作用；真空助力器的出力杆作用于主缸活塞上，活塞向前运动,推动液体产生液压和液流，液力通过管路传递到制动器的主缸中，推动摩擦片运动并压紧制动盘,产生摩擦力，达到制动效果。

图1液压制动系统工作原理图
液压制动系统制动踏板的自由行程，是指踩下制动踏板从没有刹车到开始有刹车的那段距离。

典型的制动踏板行程和制动力的关系如图2所述,空行程一般指的是AC段,AB段一般由各个系统零件之间的间隙引起叫若自由行程突然变化，会岀现制动效果发生变化,引起驾驶员的恐慌。

3试制车制动故障的分析
3.1试制车偶现制动失效的情况描述
某前盘后鼓车型试制车在进行路试时已经行驶了较长时间，且在此期间驾驶员操作制动的次数较多，
驾驶员在一次连续点刹过程中发现:踩第
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图2制动踏板行程与系统压力关系
一脚刹车时无制动响应，后续点刹均有制动响应；车辆停止一段时间(车辆冷却)后,再次试验一次性刹车和连续点刹,车辆制动功能正常;制动故障不容易再现。

3.2引发故障的可疑原因排查
根据液压制动系统的工作原理和前盘后鼓车型制动系统的零部件构造等综合分析后认为,踩第一脚刹车时无制动响应的可疑原因有5个方面见表1,应从这5个方面逐一排查验证。

表1第一脚无制动的可疑原因
序号可疑原因
1真空助力器开裂、内泄漏、推杆回位差
2制动钳、鼓式制动器回位差
3制动灯开关弹簧力值过大
4制动踏板回位弹簧刚度较小
5制动液汽化含水量超标
3.2.1真空助力器开裂、内泄漏、推杆回位差
对故障车辆上的真空助力器，在台架上检测泄漏量等项目，各项技术符合图纸要求，同时，将故障车上的真空助力器旧件，在其他整车的车辆上更换使用,车辆当时运行正常，未发生此前反馈的偶发性制动问题。

在故障车上采用专有的检测工具对真空度泄露进行检查，如图3所示，检测工具上装有真空表,管子一端接真空泵，一端连接真空助力器上的真空接头,发动汽车抽真空，真空度-0.08MPa保压1分钟,未见内泄露。

由此可见,真空助力器不是引起故障的原因。

图3真空度泄露检测工具
3.2.2制动钳、鼓式制动器回位差
通过对故障车轮边进行拆解查看，制动钳及鼓式制动器的活塞回位良好，无卡滞及回位不彻底问题。

将故障车制动钳及鼓式制动器进行台架检测，气压密封性、液压密封性、制动钳总成滑移压力、制动钳吸油量等各项性能符合要求。

经过以上排查，制动钳、鼓式制动器不是引起上述故障模式的根本原因。

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轻型汽车技术2019(4-5)
3.2.3制动灯开关弹簧力值过大
通过测力计对制动灯开关触点回位力进行检
测，触点压到根部时,弹簧力为20N,符合要求;通
过台架检测对制动灯开关耐久试验，进行20万次 工作循环(开关按钮在两个极限位置之间的一个
来回为一个工作循环)耐久试验后，开关的行程、 动作力、耐电压、回跳时间等符合图纸要求。

检查故障车的制动灯开关触点伸岀长度，如 图4所示，发现制动灯开关触点伸出长度仅为
3mm,与工艺要求的7 ~ 9mm 不相符。

图4触点开关调节过渡状态
由于触点开关调节过渡，此时的制动灯开关
触点压力F1为30N,经过按照表2参数进行计
算，可得出调节过度后,触点开关施加在制动踏板 上的压力增大13.3N 。

制动踏板回位结构相关零件的装配示意图见
图5。

图5制动踏板回位结构相关零件示意图
制动踏板处于初始位置，在真空助力器不参 与回位(即不连接真空助力器推杆)时，当制动灯
开关触点伸出长度仅为3mm,触点压力F ］为30N
时，根据力矩平衡条件，即作用于制动踏板上的正 反力矩应该相等。

计算制动踏板回位弹簧的此时
的最小拉力F^_3nm 为46.29N;若制动灯开关触点 伸出长度调节为正常的7mm,此时触点压力F 2为
16.7N 时，计算此时的最小拉力F rin _7nm 为33.8N,
两种状态下，所需要的弹簧力均大于制动踏板回
位弹簧的实际设计最大拉力F 值25.96N O
制动踏板结构受力力臂尺寸示意图见图6,计
算公式见式(1)、式(2),相关计算参数见表3。

Fni^xL^miXgxLi+FiXa
(1)Fnin-7™X L^mi x g x L,+F 2x U
(2)
表2踏板力计算相关值
制动灯开关触点压到根部的弹簧力
20N
制动灯开关触点原始长度12mm
制动灯开关触点露出长度(实际)3mm
制动灯开关触点露出长度(要求)7m m 制动灯开关数量
2个制动踏板回位弹簧初始拉力9. 2N
制动踏板回位弹簧初始长度
110mm
制动踏板处于初始位置时，制动踏板回位弹簧长度
144. 14mm 制动踏板回位弹簧拉伸至143mm 处的拉力
34.
3N
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表3制动踏板自由状态力矩平衡计算参数
制动踏板质量mi 1.119kg
制动踏板力臂L,52.62mm
制动踏板回位弹簧力臂L t40.76mm
制动灯开关力臂U48mm 制动灯开关触点伸出长度3mm时的压力R30N
制动灯开关触点伸出长度7mm时的压力F?16.7N
经过以上排查,如真空助力器不参加回位,现生产制动踏板回位弹簧不能将制动踏板彻底回位，由于制动灯开关设计力值偏大且制动灯开关调节过渡,仅依靠制动踏板回位弹簧,制动踏板不能完全回位，是引起制动故障的主要原因。

3.2.4制动踏板回位弹簧刚度较小
经第3.2.3节所述的排查及计算，即使按工艺要求将制动灯开关触点长度调节至7mm,在真空助力器不参加回位的情况下，完全依靠制动踏板回位弹簧也不能将制动踏板彻底回位，所以制动踏板回位弹簧刚度较小，也是引起故障的原因之O
3.2.5制动液汽化含水量超标
故障车采用的制动液为原厂DOT-4制动液,采用专有仪器对故障车辆的制动液进行含水量的检测，经检测制动液的含水率W2%的要求合格。

综上原因分析，试制车辆产生第一脚无制动真正的原因是制动灯开关设计力值偏大且制动灯开关调节过渡、制动踏板回位弹簧刚度较小,踏板弹簧回位力在未踩制动时制动踏板原始状态不能回到最高点,导致制动管路一直承受着一定压力,在驾驶员发生连续制动时，制动盘发热，制动液汽化，造成制动失效。

4整改方案及验证结果
4.1整改方案
设计上制动踏板回位弹簧的刚度最好能够满足踏板在初始状态能够依靠弹簧的回位力将制动灯开关压到底，如保持制动灯开关的压力20N不变，需将制动灯开关压缩到底，需要将制动踏板回位弹簧的拉力提高到61.2N,经过验证，由于制动踏板回位弹簧力过大，造成制动踏板回位弹簧无法装配且加大了制动时踏板力，驾驶员踩踏制动踏板不舒适，因此仅提升制动踏板回位弹簧的刚度不可行，最终决定同时降低制动灯开关的弹簧刚度、提升制动踏板回位弹簧刚度、提升真空助力器锥形回位弹簧刚度。

整改方案如下：
1）降低制动灯触点开关弹簧力（由20N下降至12N）；
2）加大真空助力器回位弹簧力（由62-65N提高至75-79N）；
3）提高制动踏板回位弹簧力（由34.3N提高至47.2N）；
4）装配上为保证制动灯开关露出长度调整至合理值（7~9mm）,技术部门理论校核制动灯开关装配调整工装理论长度，改进制动灯触点开关装配工装,确保装配及调整一致性。

4.2验证结果
通过实施上述整改方案后，试制车重新进行了道路试验验证，制动功能失效故障没有再现。

5结语
通过优化制动踏板回位弹簧、制动灯开关的弹簧和真空助力器回位弹簧刚度，有效解决了试制车“踩第一脚刹车却无制动响应”的制动问题,以确保车辆行车安全。

参考文献
1乔达，王丽娟.真空助力器带主缸总成结构对制动空行程的影响[J].轻型汽车技术,2017⑶:17.。