单膜片、双膜片真空助力器的结构和工作原理

2.1 真空助力器的结构和工作原理

真空助力器是汽车制动系统中的重要部件，装在汽车制动踏板推杆和制动主缸之间，利用辅助真空泵产生的真空或者发动机进气歧管真空，使真空腔和大气腔产生压力差，从而产生伺服力，减轻司机制动时的脚踏力，缩短制动距离。真空助力器的真空源一般是发动机的进气歧管，有一部分是安装了真空泵作为真空源。

在制动系统中，真空助力器简图如图2.1所示：

图2.1 助力器简图

对于单膜片和双膜片真空助力器的控制阀部分的工作原理是相同的。控制

阀部分的结构如图2.2：

图2.2 真空助力器控制阀部分的结构简图

具体的结构工作过程如下：

制动的时候，踩下制动踏板。由驾驶员给予的制动踏板上的脚踏力经过踏板杠杆比放大。放大后的力经过控制阀推杆。这时，推杆回位弹簧受推杆上力的作用被压缩、控制阀推杆推动控制阀活塞（柱塞）向前移动。当控制阀橡胶皮碗与真空阀座相接触的时候，真空阀关闭了。控制阀推杆上的橡胶皮碗从接触真空阀座后，逐渐产生变形。这时候，控制阀的空气阀口继续前移，空气阀口准备开启。随后，空气阀口初产生变形。这是真空助力器升压时所在的平衡位置。此时控制阀活塞端部是还没有与反馈盘的主面接触的。控制阀推杆继续向前移动，空气阀打开。外界的空气经过滤清圈后通过此时打开的大气阀进入真空助力器的大

气腔。伺服力即助力，此时产生了。这时，反作用盘的主面即与推杆活塞即将接触的反馈盘的作用面还没有与柱塞活塞的断面接触。助力器还没有能够到达平衡状态。空气进入大气腔后，大气腔的气压的到改变，伺服膜片产生伺服力，使得反作用盘的副面受力。而主面没有受力，这样，受力的不同，反馈盘的主面向后凸起。当到达副面产生的助力的大小能促使主面凸起的高度到达与活塞推杆的作用块接触时，助力器达到这时的平衡位置了。

随后，随着输入力推杆传递的输入力越来越大，这时的助力成固定比例（助力比）增加，在特性曲上为一斜率为助力比与助力器效率的乘积的直线。由于大气气压是固定值，当达到最大助力点时，即大气腔的气压等于外界的大气压强时，助力将不会发生改变。这时候的助力器的输入力与输出力等比例增加（不考虑真空助力器的效率）。这时，向后凸起的主面将在柱塞力的挤压作用下，逐渐减小向后凸起的高度。当输入力推杆上的力足够大时，反馈盘的主面到达与副面平衡的位置。之后，反馈盘的主面甚至开始向反方向凸起。这时候，空气阀打开的程度越来越大，助力器的大气腔（变压腔）与外界空气完全相通，取消制动时随着输入力的减小。控制阀活塞向后退移动，但是伺服力这个时候还是固定值，大气阀口的间隙越来越小，知道刚好关闭的位置，并随之产生变形。但是，这个时候的位置并不是降压过程的平衡位置。输入力接着继续减小，真空阀口关闭。此时，真空助力器就处在降压曲线中的平衡点位置。升压的平衡位置与降压的平衡位置有一个差值。这是由于真空阀与大气阀的两个材料的变形引起的。大小是两个变形值的和。真空阀打开后，助力器的真空腔和大气腔相通，真空腔的真空度逐渐下降，助力逐渐减小了。此时的活塞体向后移动。在这个降压的过程当中。大气阀阀口始终是变形的，但是真空阀没有变形。到了反馈盘主面作用力为零的时候，真困难该助力器最后达到了最后的平衡位置。若是这是真空助力器输入力推杆继续向后退，助力器的平衡被打破。回复到初始的原始状态即非工作状态。

2.1 单膜片真空助力器的结构和工作原理

单膜片真空助力器的结构如图2.3所示：

图2.3 单膜片真空助力器结构

真空助力器主要由壳体、膜片、控制阀、活塞体、控制阀推杆、反馈盘等组成。真空助力器通过后壳体上的螺栓固定在汽车的前围板上，通过前壳体上的

螺栓与制动主缸连接。膜片把伺服室分隔成前后两腔，前腔通过真空管与发动机的进气歧管连接。

1）非工作状态

当真空助力器处于非工作状态时，制动踏板推杆没有力的作用，控制阀和活塞体之间的真空阀开启，柱塞与橡胶皮碗组成的大气阀关闭，前后腔通过活塞体的通道A和真空阀口连通，当发动机工作时，前后腔空气被抽空，都保持真空状态。

图2.4 非工作状态

2）工作状态

刚才下制动踏板，给输入力推杆一定的力时，控制阀推杆在力的作用下向前运动，同时，控制阀回位弹簧与控制阀皮碗弹簧被压缩，在弹簧的作用下，控制阀阀座向前移动，真空阀口关闭，这样，前后两腔隔绝。继续给踏板增加踏板力，控制阀座与柱塞分离，空气阀开启，外界空气通过滤圈、通道B进入后腔，从而使助力器前后两腔产生压力差，该压力差作用在膜片上。膜片的有效面积产生伺服力，回位弹簧的作用力和产生的伺服力方向相反，伺服力除了克服回位弹簧回位力的作用外，其余的力通过反馈盘作用在主缸推杆上，用于推动主缸活塞运动。此时，反馈盘内圈受到柱塞的挤压力而变形。

图2.5 工作状态

3）平衡状态

当空气继续进入大气腔，反馈盘外圈受到活塞体的作用力越来越大，压力也越来越大，此时，反馈盘内外圈受到的压力是不一样的，空气通道因此能继续开放，大气能继续进入后腔。空气的继续进入，使得反馈盘内外圈受到的压强差越来越小，当内外圈压强相等的时候，在制动主缸推杆的反作用力的作用下，柱塞（空气阀座）向后（右）移动，直至空气阀座与控制皮碗接触压紧，空气阀关闭，此时，助力器达到平衡状态。平衡状态时，前后腔隔绝，A通道关闭。

图2.6 平衡状态

表1 单膜片真空助力器三个工作状态时的相互关系

2.2 双膜片真空助力器的结构和工作原理

双膜片真空助力器的结构如图2.7所示：

图2.7 双膜片真空助力器结构

1-六角螺母 2-弹簧垫圈 3-主缸顶面板 4-真空口防尘套 5-前壳总成 6-前壳密封胶圈 7-前壳密封胶圈骨架 8-前壳弹性挡圈 9-前橡胶膜片衬板 10-橡胶膜片 11-后橡胶膜片衬板 12-后橡胶膜片 13-连接滑套 14-后壳总成 15-O形密封圈 16-O形密封圈 17-后壳密封胶圈 18-垫圈 19-弹性压圈 20-防尘套 21- 防尘固定圈 22-海绵23-活塞体 24-控制阀总成 25-锁片 26-圆柱销 27-反馈盘 28-膜片压圈 29-阶梯连接套固定圈 30-后腔内套盘 31 膜片垫圈 32-O形密封圈 33-锁母 34-回位弹簧

35-主缸顶杆总成 36-前防尘套○1橡胶阀座○2橡胶阀座弹簧○3弹簧座○4控制阀推杆

○5压缩弹簧○6弹簧座○7空气阀座

双膜片真空助力器的部件主要由前壳体、后壳体、前后橡胶膜片、活塞体、回位弹簧、柱塞、橡胶皮碗、反馈盘、主缸推杆、输入踏板推杆、中间隔板等组成。双膜片真空助力器与单膜片真空助力器两者的工作原理相似，都是通过气压差产生力作用。但是，双膜片真空助力器比单膜片真空助力器在活塞体上多了导气机构，多了一块把气室分隔成前后两气室的中间隔板等。

2.3方案设计

此设计所采用的方案设计如图2.7所示。

图2.8 本方案双膜片真空助力器结构

1.连接叉

2.螺母

3.挡圈

4.防尘罩

5.后壳气封

6.后壳气封支承圈

7.后壳气封挡圈

8.螺杆

9.后壳体 10.后膜片 11.后膜片衬板 12.中间隔板13.隔板气封 14.隔板气封支承圈 15.气封挡圈 16.前膜片衬板 17.前膜片