塑料離合器總泵性能要求及系統結構設計論文
1、離合器總泵的用途和功能
離合器總泵是將離合器踏板力轉換成液壓輸出到離合器分泵，離合器分泵將液壓轉換成推力，推動離合器分離軸承從而使離合器實現分離。駕駛員踩下離合器踏板時，推桿推動總泵活塞使離合器總泵輸出制動液，制動液通過油管進入分泵，由于離合器總、分泵系統是一個密封的型腔，隨著總泵容積的壓縮，總泵輸出制動液給分泵，迫使分泵活塞推桿推動分離叉，將分離軸承推向前或直接推動分離軸承向前，與此同時隨著駕駛員繼續加力到踏板，離合器膜片彈簧傳遞到分泵上的負載力也增加，離合器總泵工作腔的液壓也隨之上升，最終使離合器分離；當駕駛員松開離合器踏板時，液壓解除，分離軸承在離合器膜片彈簧力作用下逐漸退回原位，離合器又處在接合狀態。由離合器踏板、離合器總泵，儲存制動液的油壺、連接總泵分泵的油管、離合器分泵、離合器等組成的離合系統結構見下圖 1。
圖 1
2、離合器總泵的工作原理
離合器總泵是一個單腔的柱塞泵，結構上也有高壓腔（工作腔）和常壓腔（通油杯），主要由活塞、推桿、缸體、主皮碗和副皮碗等配件組成。駕駛員的踏板力經過推桿做用在活塞上，活塞向前運動，制動液從出油孔排出，通過油管連接供給離合器分泵，離合器分泵是一個密閉腔，隨著總泵輸出排量的增加以及離合器膜片彈簧的反力從而產生液壓。離合器總泵一個工作循環包括活塞的前進和后退兩個動作，活塞前進過程關閉補償孔后開始產生液壓，活塞后退過程中輸入力撤掉，液壓回零。同時隨著活塞返回時高壓腔容積變化形成負壓，利用大氣壓原理，制動液從油壺補到高壓腔。活塞完全回位后，通往分泵管路中的制動液陸續返回，此時補油通道也完全打開，把多余的制動液返回到油杯。到此制動液充滿整個高壓腔，為下一個工作循環做好了準備。
圖 2
離合器總泵和分泵的活塞截面積不同，結構上離合器總泵的活塞直徑比離合器分泵的活塞直徑小，利用制動液做為介質，實現輸出力的放大功能，同時輸出行程變小。
3、塑料離合器總泵的特點
塑料離合器總泵由于工程塑料及其注塑等工藝的應用，首先大大降低了離合器總泵的重量，這一點符合汽車輕量化的發展理念。汽車輕量化是發展方向，塑料應用是實現汽車輕量化的重要途徑之一。每輛汽車塑料的用量是衡量汽車生產技術水平的標志之一。其次，塑料件采購注塑工藝生產，生產效率高。第三，減少了配件，降低了成本。第四，使用壽命長。塑料結構的離合器總泵可以更方便的'實驗固定皮圈式結構設計，皮圈內圈與活塞表面滑動密封，皮圈潤滑條件好，不容易磨損，產品使用壽命更長。
4、性能參數及系統結構設計
4.1、最高工作壓力
塑料離合器總泵的應用之所以越來越廣泛，最主要的原因就是離合器總泵的最高工作壓力較低，通常不大于2.8MPa。
4.2、補油通道的設計
之所以稱為泵，首要任務是完成整個系統制動液的供給，同時又能補充制動液的損失。補油的原理如圖 3，活塞的運動使工作腔的容積變化，在主皮碗的幫助下產生負壓，同時主皮碗的外側唇口又設計了均布的導油槽，外側的的唇口在-10～30Kpa 反向吸力作用下變形，打開補油通道。
圖 3
當活塞完全回位后，回油通道打開，多余的制動液返回到油壺?；钊斑M，直到關閉回油通道的這段行程叫空行程。通常設計為 1.5±0.5mm。
4.3、主皮圈和副皮圈的設計
由于要實現補油的功能，所以主皮圈除了需要設計足夠的過盈量外還需要兼顧反向補油壓力，以利于實現補充制動液工作腔。主皮圈內圈的單側過盈量 0.6mm，或者根據皮圈結構兼顧平滑性推薦 0.25～7mm 的參考范圍。內圈大孔與活塞桿的單側間隙為 1mm。主皮圈外圈的端徑與缸體安裝孔的直徑一致或單側小 0.15mm，外圈單側過盈量 0.5mm。主皮圈與活塞的配合如圖 3.4。
圖 4
完美的副皮圈特性與主皮圈不同，要求能保持住 200KPa的反向壓力，以保證在真空加注制動液的過程能順便完成，同時能防止工作過程中空氣的進入而導致的滲油。外圈的端徑同安裝孔尺寸一致，或單側比孔大 0.2Max，內圈的底孔直徑比活塞桿大 1mm（可以根據借用件的大孔尺寸設計外圈端徑處的過盈量），內圈與活塞的單側過盈量 0.5～0.7mm，外圈的單側過盈量 0.5～0.7mm。設計時根據缸孔與活塞的配合間隙，皮圈結構等調整。副皮圈與活塞的配合如圖 4。最終滿足了以上條件，還要校核皮圈內唇口與活塞接觸點到皮圈溝槽底部的懸臂尺寸，些尺寸對皮圈抵抗反向壓力力的能力影響較大。主皮圈和副皮圈內主皮圈內唇口與活塞的接觸面寬度 0.8～1.5mm 比較理想。主要為了保證活塞運動平滑性和皮圈耐磨性。
4.4、超聲波焊接機的選用和焊線的設計
塑料離合器總泵通常采用超聲波焊接結構，工作時焊接面承受 2KN 的力，同時要保證焊接面不漏油。焊接機可以選用 3.2KW 20KHz，行程 150mm 以上就能滿足常規產品的生產需要。實際應用中剪切面寬度為 0.6mm，深度為 1.5mm，拉力測試可以達到 4KN 以上。理想的焊線設計如圖 5。
圖 5
5、塑料離合器總泵的性能要求和檢測
5.1、常溫低壓狀態密封性實驗
試驗裝置如圖 6，總泵加制動液，排盡空氣，推動活塞在液壓腔建立 0.8MPa±0.2MPa 液壓，推桿 5 鎖死，保持 30S±5S，讀取壓表 1 的液壓值。液壓降不超過 0.07MPa。
圖 6
5.2、常溫高壓狀態密封性實驗
試驗裝置如圖 5.2.1，總泵加制動液，排盡空氣，推動活塞在液壓腔建立 7MPa±0.3MPa 液壓，推桿 5 鎖死，保持 30S±5S，讀取壓表 1 的液壓值。液壓降不超過 0.3MPa。
5.3、工作耐久性
1）工作耐久性試驗包括常溫耐久性試驗、高溫耐久性試驗和低溫耐久性試驗。試驗依次按常溫—高溫—低溫順序循環。試驗共 3 個循環。
2）調整測試裝置，滿足活塞動作程行程大于總泵行程的80%，工作腔內建立起 2.8MPa±0.3MPa 液壓。保壓時間不少于 0.60S。
3）試驗其它要求及條件見下表。
表 1 工作耐久性實驗要求和條件
參考文獻
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[2]《汽車制動系的結構分析與設計計算》 劉惟信 清華大學出版社;第 1 版 2006.7.1.
[3]汽車維修實訓教程整車實訓 譚本忠主編 電子工業出版社 2015-10-1.
[4]汽車底盤設計 王霄鋒 清華大學出版社 2010-10-1.
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