真空助力器工作原理
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真空助力器工作原理
真空助力器工作原理
一、制动系统概述 常规制动系统主要由两部分组成：
Actuation （真空助力器带制动主缸总成） Foundation（盘式制动器总成 & 鼓式制动器总成）
• 制动系统按作用可分为：
– 行车制动系统 – 驻车制动系统
• 我们公司SUV的制动系统是液压式制动系统
真空助力器工作原理
处后继续加大力度踩踏板，踏板还会继续往下沉，这种情况决不是助
力器漏气，因为漏气的助力器只能使你踏不下去，即所谓“脚硬”， 并且会把你的脚向回推（即向上推）。对于这种所谓“脚低”的助力
器有两种可能，一是因助力器仍工作在助力状态，只要你再继续加力
，踏板肯定会继续往下沉，这时，刹车己经非常可靠，属正常现象。 二是主缸漏油，此时能一脚踩到底，且无刹车。
压一方面传递给制动轮缸，另一方面又作为反作用力经由助力器传递回
制动踏板，使司机产生踏板感。
真空助力器工作原理
三、真空助力器结构与工作原理 • 真空助力器工作过程（3）
内外腔气室隔开
外界空气 空气阀门B关闭
平衡状态
真空助力器工作原理
• 如果制动踏板力保持不变，在经由反馈板传递的主缸向后的反作用力和 膜片 + 膜板 + 活塞外壳 + 阀碗 + 支撑弹簧 + 阀圈向前运动趋势的共 同作用下，空气阀口B封闭，达到平衡状态。此时，任何踏板力的增长都 将破坏这种平衡，使空气阀口B重新开启，大气的进入将进一步导致后腔 原有真空度的降低，加大前后腔压差。
真空助力器工作原理
真空助力器图示
真空助力器 刹车油壶
制动主缸
真空助力器工作原理
二、真空助力器作用
• Actuation ：真空助力器 + 制动主缸 （ 省 力 + 制 动 ）
• 真空助力器：将制动踏板产生的输出力放大后产生制动主缸 的输入力。 • 制动主缸：将真空助力器的输出力转化为液压输出到制动管 路。
此点必须与脚低但刹车良好区分。前者是总泵内漏，后者则无内漏，只是
助力器的助力比偏大。
真空助力器工作原理
谢 谢
•
由上述的阐述可以看到，实际的工作过程与理想的工作过程是有所不同的。在核心尺寸链为间隙配 合的条件下，结合工作状态的三个平衡位置的理论。真空助力器的实际的工作过程是：制动时,制动 踏板被踏下。踏板力经过杠杆的放大后作用在控制阀推杆上。首先,推杆回位弹簧被压缩,控制阀推 杆连同空气阀柱前移。当控制阀推杆前移到控制阀皮碗与真空阀座相接触的位置时,真空阀口关闭， 控制阀的真空阀口处从刚刚接触直到产生形变。此时，真空、应用气室被隔开,控制阀推杆继续前移 使得空气阀口处于即将开启状态。此时，控制阀的空气阀口处已经没有形变。此处是助力器升压时 的平衡位置，此时空气阀柱端部还没有与反作用盘的主面相接触。随着控制阀推杆的继续前移,空气 阀将开启。外界空气经过滤气后通过打开的空气阀口及通过到应用气室的通道,进入到助力器的应用 气室(右气室),伺服力产生。由于反作用盘的主面没有与控制阀的端部接触，因此，助力器还没有达 到平衡。而空气进入到应用气室产生的伺服力使得反作用盘的副面受力，于是反作用盘的主面隆起 ，直到副面上产生的伺服力的大小使得主面隆起的高度达到与控制阀的端面接触时，助力器初始平 衡位置建立。然后，随控制阀推杆输入力的逐渐增加而伺服力成固定比例(伺服力比)增长。由于伺 服力资源的有限性,当达到最大伺服力时,即应用气室的真空度为零时(应用气室气压为一个大气压), 伺服力将不再发生变化。此时助力器的输入力与输出力将等量增长，隆起的主面将在控制阀力的作 用下，逐渐减小隆起的高度，当达到足够到的输入力时，反作用盘的主面甚至开始下凹，此时的空 气阀口处打开的间隙越来越大，助力器的应用气室与外界空气完全相通；取消制动时,随着输入力的 减小，控制阀推杆后移，伺服力仍然是个固定值，控制阀口开启的间隙越来越小直到退后到空气阀 口刚好关闭并随之产生形变。注意此处的位置并不是降压过程的平衡位置。随着输入力的继续减小, 真空阀口将处于即将开启的状态，此时的真空助力器的控制阀才处于降压过程中的平衡位置。我们 注意到升压时的平衡位置与降压时的平衡位置存在一个的差值，这个差值就是控制阀在真空阀口和 空气阀口处的两个形变值的和，即 。由于核心尺寸链是间隙配合，此差值使得反作用盘在助力器降 压过程中需要更大隆起高度来实现平衡。真空阀口开启后,助力器的真空、应用气室相通,应用气室 的真空度将下降,伺服力减小,活塞体后移。在连续的降压过程中，控制阀的空气阀口处始终有形变 ，而控制阀的真空阀口一直处于无形变（即若即若离的状态）。直到反作用盘的主面作用力接近为 零。此时，助力器达到了最后的平衡位置。如果控制阀推杆继续后退，助力器的平衡被打破，恢复 到初始的状态。
• 真空助力器的工作过程是一个动平衡的过程。
真空助力器工作原理
三、真空助力器结构与工作原理 • 真空助力器工作过程（4）
内外腔气室相通
真空阀门A开启
外界空气
空气阀门B关闭
松开制动状态
真空助力器工作原理
• 松开踏板，在阀圈弹簧的作用下，操纵杆带动止动底座向后
运动，首先关闭空气阀口B，继续的运动将开启真空阀口A， 助力器前后腔连通，真空重新建立。与此同时，在回位弹簧 的作用下，膜片 + 膜板 + 活塞外壳组件回到初始位置。
真空助力器工作原理
• 真空助力器异响
• 不良的助力器会发生异响，有的是“卡嗒”一声，有的是“朴朴”声 ，异响一般不影响刹车性能，但属于噪声，明显的异响可更换助力器 ，但不必更换制动总泵。
• 当出现下列故障现象时，可判断为真空助力器故障：
故障现象 故障类别 判定方法
刹车性能差或 无刹车
1、静密封漏
打开发动机数分钟后关闭，不踩踏板能 够听到明显的漏气声 打开发动机数分钟后，踩下制动踏板并 在中途停止，脚底能够明显感到踏板有 向上的顶力
真空阀门A开启
空气阀门B关闭
自然状态
真空助力器工作原理
• 自然状态时，在阀圈弹簧和支撑弹簧的共同作用下，真空阀口A处于开启
状态，而空气阀口B处于关闭状态，所以，真空助力器的前后腔是连通的 ，同时它们又是与大气隔绝的。
– 真空阀口A：阀圈底面与活塞外壳之间的间隙
作用：连通前后腔 – 空气阀口B：阀圈底面与止动底座之间的间隙 作用：连通后腔与大气
–助力器输入力 F1 = F2 / R / n1 = 1378N –踏板力 FP = F1 / i = 344.5N < 500N
真空助力器工作原理
三、真空助力器结构与工作原理 • 真空助力器结构
真空助力器结构图
真空助力器工作原理
三、真空助力器结构与工作原理 • 真空助力器工作过程（1）
内外腔气室相通
真空助力器工作原理
• 补偿孔式主缸工作过程（1）:
自由（非工作）状态： 主皮碗位于补偿孔和供油 孔之间，压力腔和供油腔 通过这两个孔相连，主缸 没有油压输出。
源自文库自然状态
真空助力器工作原理
• 补偿孔式主缸工作过程（3）:
建压状态： 第一阶段：来自第一活塞的推力推动第一 、二活塞组件向前运动，主皮碗唇边将两 个补偿孔封闭。
真空助力器工作原理
五、真空助力器常见故障及检测方式
• 真空助力器漏气 • 方式一：打开发动机，运行1～2分钟后关闭，然后分三次踩踏板。
正常工作的真空助力器踩第一脚时，由于真空助力器存在足够真空， 其踏板行程正常；第二脚，由于助力器内已损失一些真空，所以踏板 行程会减小很多；待踏第三脚时，真空助力器内真空已很少，所以踏 板行程也很少，再踏下去就踏不动了。以上即所谓“一脚比一脚高” 。这证明助力器无漏气，工作正常。如果每一脚踏板行程都很小，且 行程都不变，即所谓的“脚特别硬”，则说明助力器漏气失效。漏气 严重的，可听到漏气声音。对于漏气的助力器需予以更换。
真空助力器工作原理
四、制动主缸结构与工作原理 • 补偿孔式主缸结构
真空助力器工作原理
• 主缸死行程定义（补偿孔式）:
真空助力器工作原理
• 主缸第一活塞组件结构:
• 第一活塞限位底座与调节螺杆之间可以相对运动，第一活塞在推力的 作用下，压缩回位弹簧向前运动，调节螺杆起辅助导向作用 • 第一活塞组件的高度直接影响第二腔的死行程。
第二阶段：继续推动活塞，因第二回位弹 簧抗力小于第一回位弹簧，故先被压缩， 第二压力腔先建压。此时第一压力腔内的 制动液未被压缩，故第一腔没有液压。
第三阶段：继续推动活塞，来自第二压力 腔的液压作用到第二活塞上产生的反作用 力加上逐渐增大的第二回位弹簧抗力之和 大于第一回位弹簧的抗力，使第一回位弹 簧被压缩，第一腔也开始建压。
工作状态
真空助力器工作原理
• 补偿孔式主缸工作过程（3）:
泄压状态：当制动踏板 松开后，在两个回位弹 簧的作用下，活塞迅速 回退，这时在压力腔容 易形成真空。为了消除 真空，必须让供油腔内 的制动液快速地补充到 压力腔。这时通过活塞 上的过油孔制动液由供 油腔进入到压力腔，使 制动回路压力降低。
泄压状态
2、动密封漏
真空助力器工作原理
• 制动总泵漏油 制动总泵漏油有二种，内漏及外漏。
1、外漏：从外表面可以看见漏油处，其种类有三种：
a、制动总泵与助力器连接处漏油。
b、活塞限位螺钉处漏油。 c、缸体有气孔造成渗漏。
对于限位螺钉处漏油，可用扳手拧紧即可，对于另外两种须更换制动总泵
，但不必更换助力器。 2、内漏：此种情况踏板可踏到底或逐渐沉到底，但仍刹车不良或失效，
• 若发动机正在工作，由真空泵产生的真空会将真空助力器的真空阀（通 常为单向阀）吸开，此时前后腔都处于真空状态。
真空助力器工作原理
三、真空助力器结构与工作原理 • 真空助力器工作过程（2）
内外腔气室隔开
真空阀门A关闭
外界空气 空气阀门B开启
中间工作状态
真空助力器工作原理
• 中间工作状态时，来自制动踏板的力推动操纵杆向前运动，止动底座也 随之运动，使真空阀口A关闭，将前后腔隔离，接着空气阀口B开启，大 气进入后腔，由此产生的前后腔压差推动膜片、膜板带着活塞外壳向前 运动，此时，装配在推杆组件里的反馈板同时受到止动底座和活塞外壳 的推力作用，再通过推杆组件施加在主缸第一活塞上，主缸内产生的油
真空助力器工作原理
• 真空助力器漏气 • 方式二：关闭发动机，踩踏板数次，将真空助力器内真空“放掉”。
然后踩住踏板，打开发动机，此时踏板应随着发动机抽真空而自动下
降，待下降到正常位置后，关闭发动机，1分钟内踏板的脚应无反弹感
觉。若踩踏板脚逐渐被抬起，说明助力器漏气，应予以更换。 • 注意：对于正常的助力器，如果用正常踏板力踩踏板并使踏板停在某
总结为一句：将机械力转化为液压力
真空助力器工作原理
• 举例： –已知条件： 制动液压P为9MPa 主缸缸径D为23.81；主缸的效率n2为0.95； 助力器助力比R为3.4；助力器的效率n1为0.9； 制动踏板杠杆比i为4 –计算：踏板力
–主缸输入力 F = P×(D2×π/4) / n2 = 4218N
真空助力器工作原理
一、制动系统概述 常规制动系统主要由两部分组成：
Actuation （真空助力器带制动主缸总成） Foundation（盘式制动器总成 & 鼓式制动器总成）
• 制动系统按作用可分为：
– 行车制动系统 – 驻车制动系统
• 我们公司SUV的制动系统是液压式制动系统
真空助力器工作原理
处后继续加大力度踩踏板，踏板还会继续往下沉，这种情况决不是助
力器漏气，因为漏气的助力器只能使你踏不下去，即所谓“脚硬”， 并且会把你的脚向回推（即向上推）。对于这种所谓“脚低”的助力
器有两种可能，一是因助力器仍工作在助力状态，只要你再继续加力
，踏板肯定会继续往下沉，这时，刹车己经非常可靠，属正常现象。 二是主缸漏油，此时能一脚踩到底，且无刹车。
压一方面传递给制动轮缸，另一方面又作为反作用力经由助力器传递回
制动踏板，使司机产生踏板感。
真空助力器工作原理
三、真空助力器结构与工作原理 • 真空助力器工作过程（3）
内外腔气室隔开
外界空气 空气阀门B关闭
平衡状态
真空助力器工作原理
• 如果制动踏板力保持不变，在经由反馈板传递的主缸向后的反作用力和 膜片 + 膜板 + 活塞外壳 + 阀碗 + 支撑弹簧 + 阀圈向前运动趋势的共 同作用下，空气阀口B封闭，达到平衡状态。此时，任何踏板力的增长都 将破坏这种平衡，使空气阀口B重新开启，大气的进入将进一步导致后腔 原有真空度的降低，加大前后腔压差。
真空助力器工作原理
真空助力器图示
真空助力器 刹车油壶
制动主缸
真空助力器工作原理
二、真空助力器作用
• Actuation ：真空助力器 + 制动主缸 （ 省 力 + 制 动 ）
• 真空助力器：将制动踏板产生的输出力放大后产生制动主缸 的输入力。 • 制动主缸：将真空助力器的输出力转化为液压输出到制动管 路。
此点必须与脚低但刹车良好区分。前者是总泵内漏，后者则无内漏，只是
助力器的助力比偏大。
真空助力器工作原理
谢 谢
•
由上述的阐述可以看到，实际的工作过程与理想的工作过程是有所不同的。在核心尺寸链为间隙配 合的条件下，结合工作状态的三个平衡位置的理论。真空助力器的实际的工作过程是：制动时,制动 踏板被踏下。踏板力经过杠杆的放大后作用在控制阀推杆上。首先,推杆回位弹簧被压缩,控制阀推 杆连同空气阀柱前移。当控制阀推杆前移到控制阀皮碗与真空阀座相接触的位置时,真空阀口关闭， 控制阀的真空阀口处从刚刚接触直到产生形变。此时，真空、应用气室被隔开,控制阀推杆继续前移 使得空气阀口处于即将开启状态。此时，控制阀的空气阀口处已经没有形变。此处是助力器升压时 的平衡位置，此时空气阀柱端部还没有与反作用盘的主面相接触。随着控制阀推杆的继续前移,空气 阀将开启。外界空气经过滤气后通过打开的空气阀口及通过到应用气室的通道,进入到助力器的应用 气室(右气室),伺服力产生。由于反作用盘的主面没有与控制阀的端部接触，因此，助力器还没有达 到平衡。而空气进入到应用气室产生的伺服力使得反作用盘的副面受力，于是反作用盘的主面隆起 ，直到副面上产生的伺服力的大小使得主面隆起的高度达到与控制阀的端面接触时，助力器初始平 衡位置建立。然后，随控制阀推杆输入力的逐渐增加而伺服力成固定比例(伺服力比)增长。由于伺 服力资源的有限性,当达到最大伺服力时,即应用气室的真空度为零时(应用气室气压为一个大气压), 伺服力将不再发生变化。此时助力器的输入力与输出力将等量增长，隆起的主面将在控制阀力的作 用下，逐渐减小隆起的高度，当达到足够到的输入力时，反作用盘的主面甚至开始下凹，此时的空 气阀口处打开的间隙越来越大，助力器的应用气室与外界空气完全相通；取消制动时,随着输入力的 减小，控制阀推杆后移，伺服力仍然是个固定值，控制阀口开启的间隙越来越小直到退后到空气阀 口刚好关闭并随之产生形变。注意此处的位置并不是降压过程的平衡位置。随着输入力的继续减小, 真空阀口将处于即将开启的状态，此时的真空助力器的控制阀才处于降压过程中的平衡位置。我们 注意到升压时的平衡位置与降压时的平衡位置存在一个的差值，这个差值就是控制阀在真空阀口和 空气阀口处的两个形变值的和，即 。由于核心尺寸链是间隙配合，此差值使得反作用盘在助力器降 压过程中需要更大隆起高度来实现平衡。真空阀口开启后,助力器的真空、应用气室相通,应用气室 的真空度将下降,伺服力减小,活塞体后移。在连续的降压过程中，控制阀的空气阀口处始终有形变 ，而控制阀的真空阀口一直处于无形变（即若即若离的状态）。直到反作用盘的主面作用力接近为 零。此时，助力器达到了最后的平衡位置。如果控制阀推杆继续后退，助力器的平衡被打破，恢复 到初始的状态。
• 真空助力器的工作过程是一个动平衡的过程。
真空助力器工作原理
三、真空助力器结构与工作原理 • 真空助力器工作过程（4）
内外腔气室相通
真空阀门A开启
外界空气
空气阀门B关闭
松开制动状态
真空助力器工作原理
• 松开踏板，在阀圈弹簧的作用下，操纵杆带动止动底座向后
运动，首先关闭空气阀口B，继续的运动将开启真空阀口A， 助力器前后腔连通，真空重新建立。与此同时，在回位弹簧 的作用下，膜片 + 膜板 + 活塞外壳组件回到初始位置。
真空助力器工作原理
• 真空助力器异响
• 不良的助力器会发生异响，有的是“卡嗒”一声，有的是“朴朴”声 ，异响一般不影响刹车性能，但属于噪声，明显的异响可更换助力器 ，但不必更换制动总泵。
• 当出现下列故障现象时，可判断为真空助力器故障：
故障现象 故障类别 判定方法
刹车性能差或 无刹车
1、静密封漏
打开发动机数分钟后关闭，不踩踏板能 够听到明显的漏气声 打开发动机数分钟后，踩下制动踏板并 在中途停止，脚底能够明显感到踏板有 向上的顶力
真空阀门A开启
空气阀门B关闭
自然状态
真空助力器工作原理
• 自然状态时，在阀圈弹簧和支撑弹簧的共同作用下，真空阀口A处于开启
状态，而空气阀口B处于关闭状态，所以，真空助力器的前后腔是连通的 ，同时它们又是与大气隔绝的。
– 真空阀口A：阀圈底面与活塞外壳之间的间隙
作用：连通前后腔 – 空气阀口B：阀圈底面与止动底座之间的间隙 作用：连通后腔与大气
–助力器输入力 F1 = F2 / R / n1 = 1378N –踏板力 FP = F1 / i = 344.5N < 500N
真空助力器工作原理
三、真空助力器结构与工作原理 • 真空助力器结构
真空助力器结构图
真空助力器工作原理
三、真空助力器结构与工作原理 • 真空助力器工作过程（1）
内外腔气室相通
真空助力器工作原理
• 补偿孔式主缸工作过程（1）:
自由（非工作）状态： 主皮碗位于补偿孔和供油 孔之间，压力腔和供油腔 通过这两个孔相连，主缸 没有油压输出。
源自文库自然状态
真空助力器工作原理
• 补偿孔式主缸工作过程（3）:
建压状态： 第一阶段：来自第一活塞的推力推动第一 、二活塞组件向前运动，主皮碗唇边将两 个补偿孔封闭。
真空助力器工作原理
五、真空助力器常见故障及检测方式
• 真空助力器漏气 • 方式一：打开发动机，运行1～2分钟后关闭，然后分三次踩踏板。
正常工作的真空助力器踩第一脚时，由于真空助力器存在足够真空， 其踏板行程正常；第二脚，由于助力器内已损失一些真空，所以踏板 行程会减小很多；待踏第三脚时，真空助力器内真空已很少，所以踏 板行程也很少，再踏下去就踏不动了。以上即所谓“一脚比一脚高” 。这证明助力器无漏气，工作正常。如果每一脚踏板行程都很小，且 行程都不变，即所谓的“脚特别硬”，则说明助力器漏气失效。漏气 严重的，可听到漏气声音。对于漏气的助力器需予以更换。
真空助力器工作原理
四、制动主缸结构与工作原理 • 补偿孔式主缸结构
真空助力器工作原理
• 主缸死行程定义（补偿孔式）:
真空助力器工作原理
• 主缸第一活塞组件结构:
• 第一活塞限位底座与调节螺杆之间可以相对运动，第一活塞在推力的 作用下，压缩回位弹簧向前运动，调节螺杆起辅助导向作用 • 第一活塞组件的高度直接影响第二腔的死行程。
第二阶段：继续推动活塞，因第二回位弹 簧抗力小于第一回位弹簧，故先被压缩， 第二压力腔先建压。此时第一压力腔内的 制动液未被压缩，故第一腔没有液压。
第三阶段：继续推动活塞，来自第二压力 腔的液压作用到第二活塞上产生的反作用 力加上逐渐增大的第二回位弹簧抗力之和 大于第一回位弹簧的抗力，使第一回位弹 簧被压缩，第一腔也开始建压。
工作状态
真空助力器工作原理
• 补偿孔式主缸工作过程（3）:
泄压状态：当制动踏板 松开后，在两个回位弹 簧的作用下，活塞迅速 回退，这时在压力腔容 易形成真空。为了消除 真空，必须让供油腔内 的制动液快速地补充到 压力腔。这时通过活塞 上的过油孔制动液由供 油腔进入到压力腔，使 制动回路压力降低。
泄压状态
2、动密封漏
真空助力器工作原理
• 制动总泵漏油 制动总泵漏油有二种，内漏及外漏。
1、外漏：从外表面可以看见漏油处，其种类有三种：
a、制动总泵与助力器连接处漏油。
b、活塞限位螺钉处漏油。 c、缸体有气孔造成渗漏。
对于限位螺钉处漏油，可用扳手拧紧即可，对于另外两种须更换制动总泵
，但不必更换助力器。 2、内漏：此种情况踏板可踏到底或逐渐沉到底，但仍刹车不良或失效，
• 若发动机正在工作，由真空泵产生的真空会将真空助力器的真空阀（通 常为单向阀）吸开，此时前后腔都处于真空状态。
真空助力器工作原理
三、真空助力器结构与工作原理 • 真空助力器工作过程（2）
内外腔气室隔开
真空阀门A关闭
外界空气 空气阀门B开启
中间工作状态
真空助力器工作原理
• 中间工作状态时，来自制动踏板的力推动操纵杆向前运动，止动底座也 随之运动，使真空阀口A关闭，将前后腔隔离，接着空气阀口B开启，大 气进入后腔，由此产生的前后腔压差推动膜片、膜板带着活塞外壳向前 运动，此时，装配在推杆组件里的反馈板同时受到止动底座和活塞外壳 的推力作用，再通过推杆组件施加在主缸第一活塞上，主缸内产生的油
真空助力器工作原理
• 真空助力器漏气 • 方式二：关闭发动机，踩踏板数次，将真空助力器内真空“放掉”。
然后踩住踏板，打开发动机，此时踏板应随着发动机抽真空而自动下
降，待下降到正常位置后，关闭发动机，1分钟内踏板的脚应无反弹感
觉。若踩踏板脚逐渐被抬起，说明助力器漏气，应予以更换。 • 注意：对于正常的助力器，如果用正常踏板力踩踏板并使踏板停在某
总结为一句：将机械力转化为液压力
真空助力器工作原理
• 举例： –已知条件： 制动液压P为9MPa 主缸缸径D为23.81；主缸的效率n2为0.95； 助力器助力比R为3.4；助力器的效率n1为0.9； 制动踏板杠杆比i为4 –计算：踏板力
–主缸输入力 F = P×(D2×π/4) / n2 = 4218N