制動(dòng)卡鉗活塞漏油改善研究

汪方俊 吳海軍 辛慶鋒 呂波濤 李航 胡勇俊

摘 要：某車型在結(jié)構(gòu)耐久試驗(yàn)過程中出現(xiàn)了后制動(dòng)卡鉗活塞防塵罩處滲油。制動(dòng)卡鉗在生命周期內(nèi)是不允許有漏油發(fā)生的。本文針對上述故障產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析排查出活塞漏油的原因，并通過設(shè)計(jì)和工藝優(yōu)化，對該問題進(jìn)行了改善。

關(guān)鍵詞：卡鉗活塞 漏油 分析研究

Abstract：Oil leakage occurred in the dust cover of the piston of rear brake caliper during the structural endurance test of a car type. The brake calipers are not allowed to leak oil during their life cycle. In this paper， the causes of the above failures were analyzed and the causes of piston oil leakage were found out， and through design and process optimization， the problem was improved.

Key words：piston calipers，oil leakage，analytical investigation

1 前言

為滿足制動(dòng)性能要求，制動(dòng)卡鉗在使用周期內(nèi)不允許有漏油的故障。因?yàn)橹苿?dòng)液密封性不足，會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)壓力下降，引起制動(dòng)能力降低，嚴(yán)重時(shí)無制動(dòng)效果。故障發(fā)生后，設(shè)計(jì)人員前往試驗(yàn)現(xiàn)場進(jìn)行了檢測，進(jìn)一步排查是活塞小孔的尺寸等存在制造偏差。為此進(jìn)行了系列改善工作。

2 卡鉗活塞漏油故障描述

某車型在鹽城試驗(yàn)場進(jìn)行結(jié)構(gòu)耐久試驗(yàn)，路試?yán)锍?200公里時(shí)出現(xiàn)了后制動(dòng)卡鉗滲油現(xiàn)象，經(jīng)工作人員查看漏油處為卡鉗活塞防塵罩處，同時(shí)活塞防塵罩存在鼓包現(xiàn)象，故障漏油圖片件圖1。故障件帶回進(jìn)行了高、低密封性檢測，檢測結(jié)果顯示在中、高氣壓下制動(dòng)卡鉗無保壓效果，直接泄露。具體結(jié)果見表1。

3 卡鉗活塞密封及制動(dòng)液漏油機(jī)理

制動(dòng)卡鉗密封結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)桿、卡鉗、O型密封圈、活塞、防塵罩等部件組成，O型密封圈將活塞總成與卡鉗組成密封空間，活塞排氣小孔連通活塞與外界大氣，保證在制動(dòng)時(shí)腔內(nèi)空氣能排出，使性能良好的展現(xiàn)。當(dāng)密封圈與各零件配合不良時(shí)，活塞內(nèi)的制動(dòng)壓力將制動(dòng)液壓出密封空間，通過活塞小孔堆積至防塵罩處，產(chǎn)生漏油現(xiàn)象[1]。

4 卡鉗活塞漏油原因分析

密封性測試結(jié)果顯示卡鉗的已無密封效果，經(jīng)外觀檢測，總成表面無任何外力造成的損壞，拆解后發(fā)現(xiàn)活塞和防塵罩完好無破損;但O形圈表面嚴(yán)重破損，如圖2所示。確定是O型圈破損導(dǎo)致制動(dòng)液滲漏到卡鉗外，如不加以處理，則會(huì)造成較嚴(yán)重的后果。故障機(jī)理已經(jīng)排查清楚，導(dǎo)致該故障的原因需進(jìn)一步排查，以期找出根本原因，達(dá)到治本的效果。本文從人、機(jī)、料等因素進(jìn)行了排查工作。

4.1 設(shè)備與人員因素對O型圈破損的影響

作業(yè)員操作不當(dāng)和O型圈在裝配后未按要求檢查是否到位，是可能存在的因素，同時(shí)螺桿總成放置不到位、氣密性泄漏檢測設(shè)備不能滿足檢測要求，未檢出不合格件也同樣存在可能性。本文對上述因素逐一排查，經(jīng)確認(rèn)作業(yè)員的操作和設(shè)備的精度均能滿足要求，故不是造成密封圈破損的原因。

4.2 O型圈尺寸鏈設(shè)計(jì)符合性對破損的影響

活塞小孔受工藝限制需從活塞徑向從外往內(nèi)鉆孔，內(nèi)孔會(huì)產(chǎn)生毛刺難以去除，如與O型圈接觸，在油壓的擠壓下，O型圈容易摩擦受損，造成密封性不足。該件的尺寸鏈合理設(shè)計(jì)是O型圈與活塞小孔的配合在極限尺寸、環(huán)境狀態(tài)下均有距離間隙，保證O型圈在受油壓變形狀態(tài)下不與小孔邊沿接觸。該尺寸鏈的組成是活塞小孔直徑、活塞口部至螺桿O型圈槽距離、活塞小孔位置等。尺寸鏈復(fù)核結(jié)果顯示在設(shè)計(jì)狀態(tài)下O型圈槽與活塞小孔有間隙。該因素不是O型圈破損原因。

尺寸鏈復(fù)核：

1）活塞口部至螺桿O型圈槽尺寸：32.6（±0.1）+5.4 （±0.1）=38 （±0.2）;

2）活塞小孔位置尺寸： 39.5（±0.1）-0.8（±0.05）=38.7（±0.15）;

3）活塞小孔距O型圈槽最小極限尺寸：（38.7-0.2）-（38+0.15）=0.35;

4）活塞小孔距O型圈槽最大極限尺寸：（38.7+0.2）-（38-0.15）=1.05;

設(shè)計(jì)狀態(tài)的極限配合公差：活塞小孔距O型圈槽最小距離0.35mm，滿足要求。

4.3 樣件的尺寸符合性對O型圈密破損的影響

本文對能引起O型圈破損的主要關(guān)聯(lián)部件和尺寸進(jìn)行了排查，包括O型圈的硬度、直徑等。測量結(jié)果統(tǒng)計(jì)顯示，活塞小孔位置尺寸超差。導(dǎo)致在制動(dòng)時(shí)由于油壓的往復(fù)作用，O型圈與小孔邊沿毛刺摩擦破損而出現(xiàn)密封性不足故障。

5 故障復(fù)現(xiàn)與改善

為驗(yàn)證分析的合理性，對O型圈破損故障進(jìn)行了故障復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)，僅更換O型圈，首先進(jìn)行密封性測試，測試結(jié)果合格。再進(jìn)行駐車耐久試驗(yàn)，在進(jìn)行了5213次后出現(xiàn)制動(dòng)液漏油現(xiàn)象，故障可復(fù)現(xiàn)。拆解檢測與試驗(yàn)場的故障現(xiàn)象一致，因?yàn)槊芊馊ζ茡p。

進(jìn)一步排查活塞小孔的鉆孔無定位工裝，加工精度難以保證。同時(shí)該尺寸未列入特性清單中，管控手段不足，來料僅檢測3件/批。為確保后續(xù)樣件不再出現(xiàn)類似問題，首先對活塞小孔的鉆孔工藝進(jìn)行了優(yōu)化，增加鉆孔定位工裝，保證孔位尺寸的穩(wěn)定性。改善后的產(chǎn)品進(jìn)行了相同的駐車耐久和實(shí)車更換測試，均未出現(xiàn)異常，證明改善措施有效。

6 結(jié)論

卡鉗活塞小孔加工工藝的不合理導(dǎo)致其尺寸穩(wěn)定性差，在路試過程中出現(xiàn)磨損密封圈的故障。通過工藝改善，增加鉆孔定位工裝，確保了孔位的穩(wěn)定性。同時(shí)實(shí)車和零部件耐久驗(yàn)證改善的有效性。問題已經(jīng)得到了解決。解決問題過程中積累的經(jīng)驗(yàn)為下一項(xiàng)目提供了技術(shù)支撐！

參考文獻(xiàn)：

[1]何云峰.汽車制動(dòng)卡鉗活塞缸孔異常磨損檢測與淺析.長春：汽車世界，2010.