在汽车制动系统中,后卡钳是非常关键的制动装置,对汽车制动起到关键作用。在后卡钳使用过程中,卡钳中的制动液脏或机械部件运动磨损会产生卡死,其后果轻则影响制动系统的制动效果,重则导致汽车制动系统抱死,汽车停止运动,无法前行,产生安全隐患。因此,解决后卡钳的卡死问题,成为设计及制造后卡钳时应着重考虑的问题。
后卡钳卡死的实例
后卡钳目前有两种结构:凸轮顶杆结构和压盘凹坑结构。
实例1,某汽车厂,退回一只后卡钳(为压盘凹坑结构),使用一年多行驶了五万多公里,制动系统卡死不回位,拆开后发现螺套在活塞中不能转动。原因分析认为,由于制动系统行驶一年多,后卡钳中的螺套在活塞中随着摩擦片的磨损,自调过程中出现了转动,活塞或螺套局部失圆,同轴度超差,引起卡死。摩擦片在再次使用过程中磨损,不能自调。
实例2,在我公司为一汽轿车有限公司生产的FC01后卡钳(为凸轮顶杆结构,见附图)退货中发现,个别卡钳存在以下问题:转臂不回位;当转臂转动时,顶杆推动活塞运动,但转臂回位了,活塞回位间隙小。原因分析:主要是由于凸轮轴的凹坑边没有圆角R,另外钳体与螺套设计间隙过大。
一般情况下,钳体与螺套的最小间隙是根据螺杆、螺套的最大径向间隙计算得出的,此时螺杆、螺套的工作点是基于螺套位于钳体中心状态的。但如果工作在极限状态,由于螺套在钳体中存在微动,钳体与螺套的间隙过大,便会出现上述问题。另外,由于后卡钳装配过程中或凸轮轴转动过程中,凸轮轴凹坑与凸轮轴存在3mm的偏心,凸轮轴与针轴承存在间隙。凸轮轴凹坑易产生毛刺、凸点,在凸轮轴转动过程中掉下,卡住滚针轴承,是后卡钳卡死的原因之一。同时,螺杆、螺套受力变形、运动不灵活,也是后卡钳容易卡死的原因。
后卡钳卡死的集中情况
⑴ 后卡钳钳体与螺套设计间隙太大,结果使螺套在运动过程中移位,螺杆与螺套卡死,后卡钳容易卡死。
⑵ 凸轮轴角度偏差,拉线的调节不到位,使拉线回到位而转臂回不到位,从而造成活塞回位小,发生卡死。
⑶ 制动系统不清洁,由于脏物卡在螺杆与螺套之间,使螺杆螺套运动不灵活而造成卡死。
⑷ 凸轮轴凹坑运动过程中产生毛刺,由于凸轮轴与滚针轴承存在间隙,加之转臂簧没有压住凸轮轴存在轴向窜动,毛刺掉落或产生凸点,产生凸轮轴卡死,以致转臂不回位,导致后卡钳卡死。
后卡钳扣死的原因
1.设计方面的错误
⑴ 后卡钳钳体与螺套间隙设计的间隙过大,螺套在运动过程中移位,螺杆、螺套卡死。这些因素都会导致后卡钳卡死。
⑵ 凸轮轴的选材或热处理不好,严重影响凸轮轴的磨损,磨损掉下的杂质,造成凸轮轴与针轴承转动的不灵活,从而导致后卡钳的卡死。
⑶ 目前通常采用螺杆、螺套轴向间隙的方法控制螺杆、螺套的径向间隙,但当螺杆、螺套的径向间隙过大时,齿高小,齿受力面积小,由于螺杆、螺套在制动过程中受力、易变形,影响螺杆、螺套运动和回位的灵活性,从而使卡钳卡死。
2. 制造方面的错误
表现为转臂的装配顺序不规范,以及没有设防错装置。因转臂与凸轮轴存在过盈,会使用限位螺母压装转臂,转臂带着凸轮轴一起转动,会造成顶杆与凸轮轴凹坑长边碰撞,产生毛刺和凸点,掉下的毛刺和凸点磨损物防碍了凸轮轴在针轴承中的转动。因此凸轮轴护罩槽的表面粗糙度必须保证,一旦从此处进入泥沙或零件没有清洗千净,凸轮轴、螺套、螺杆容易卡死。
防止后卡钳卡死的改进措施
⑴ 设计后卡钳缸孔与螺套处轴直径时,在满足钳体螺套间隙不小于螺杆与螺套间隙的情况下,间隙应在0.5mm左右,减少螺套在缸体中的位置偏差。
⑵ 设计凸轮轴时,凸轮轴角度、深度、偏心综合误差累计体现在顶杆深度行程上应控制在0.3mm以内,若所需的行程加大,应运用拉臂装配拉线时的单独调节。
⑶ 凸轮轴凹坑周边增加圆角R,并提高凹坑的表面质量。
⑷ 转臂装配时,应先装转臂,再拧限位螺母,并在装转臂夹具上设防错装置防止凸轮轴与转臂一起转动,另应控制装配和使用过程制动系统油路的清洁度。
⑸ 螺杆、螺套的齿高应设置在1.1mm以上,减少螺套、螺杆的径向间隙。
⑹ 凸轮轴热处理,采用渗碳+回火处理保护,使凸轮轴渗碳后淬火材料心部硬度高,采用回火降低了心部硬度、细化组织又得到较高的表面硬度,防止凸轮轴磨损。
⑺ 改进凸轮轴的材料和制动钳的结构设计,使回位弹簧既不与限位螺母干涉又能压住转臂。
此种后卡钳的结构可以参考马白达6。具体结构为凸轮轴顶杆式,并在装配过程中控制限位销高度和弹簧与转臂间隙,利用加压后自调原理来控制摩擦片磨损后的间隙。
结语
综上所述,只要我们在设计、制造、管理上采取切实可行的办法,解决后卡钳在使用过程中卡死、不回位故障将不是一个难题。