CN105015536B - 一种制动液容器容积设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及容器设计技术领域，公开了一种制动液容器容积设计方法，该设计方法首先对制动液容器容积进行物理区域及功能区域划分，所述物理区域包括在容器底部依次并排设置的制动第一腔、制动第二腔及离合腔；所述功能区域紧邻所述物理区域的上方边缘，且由下至上依次包括公共腔、报警范围和损耗腔；然后根据车辆制动、离合等系统的部件参数分别对各个区域容积进行单独计算，从而得到制动液容器的总容积。这种设计方法可以有效的帮助开发人员提升设计的精确度，同时对制动系统的安全性起到了保障作用；另外，也可以规避无效放大制动液容器所带来的制动液浪费，是一种低成本、高可靠性、高经济性的设计方法。

Description

一种制动液容器容积设计方法

技术领域

本发明涉及容器设计技术领域，尤其涉及一种制动液容器容积设计方法。

背景技术

制动液容器一般有制动油壶、离合油壶、制动离合油壶等，是现代汽车和工程车辆、设备上必备的制动液存储设备，其容积的合理设定对系统的正常工作、特殊工况工作、紧急工况工作及工作状态的反馈乃至耗材成本都具有极其重要的影响。对于一个不同车型系统而言，制动液容器因为与之匹配的制动、离合等系统的部件参数差异以及管路布置方式不同而完全不同，但目前现有的已知文献中未对制动液容器容积的设计有全面的描述和定义；一般都是在参考一些对比车型的相关变动部分的系统参数变化比例，辅以一个安全系数后在原型基础上进行容积调整。由于不能从特定车辆设计本身的角度出发对制动液容器进行正向的设计校核，导致制动液容器存在安全风险，使系统内进入空气，致使安全隐患或事故发生。

因此，本领域技术人员亟需发展一种制动液容器容积的设计方法，以解决现有技术中存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制动液容器容积设计设计方法，可根据特定车型上的制动、离合等系统的部件参数对制动液容器容积进行合理的设计，以使得各个车型上的制动液容器均具有可靠的工作性能。

为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：

一种制动液容器容积设计方法，其特征在于，包括以下设计步骤：

S1:对制动液容器容积进行物理区域及功能区域划分，其中，所述物理区域包括在容器底部依次并排设置的制动第一腔、制动第二腔及离合腔；所述功能区域紧邻所述物理区域的上方边缘设置，且由下至上依次包括公共腔、报警范围和损耗腔；

S2：计算制动第一腔容积，采用以下公式(1)获得所述制动第一腔的容积：V_z1＝k₁*D²*π/4*(S₁+△S₁)/1000 (1)

式中：k₁为第一安全系数，其取值为2～3，D为制动主缸主孔直径，S₁为制动主缸第一腔行程，△S₁为制动主缸第一腔行程公差；

S3：计算制动第二腔容积，采用以下公式(2)获得所述制动第二腔的容积：V_z2＝k₂*D²*π/4*(S₂+△S₂)/1000 (2)

式中：k₂为第二安全系数，其取值为2～3，S₂为制动主缸第二腔行程，△S₂为制动主缸第二腔行程公差；

S4：计算离合腔容积，采用以下公式(3)获得所述离合腔的容积：V_l＝k₃*D_lz ²*π/4*(S_lz+△S_1z)/1000 (3)

式中：k₃为第三安全系数，其取值为2～3，D_lz为离合总泵直径，S_lz为离合总泵全行程，△S_lz为离合总泵行程公差；

S5：计算公共腔容积，采用以下公式(4)获得所述公共腔的容积：V_g＝V_z1+V_z2＝D²*π/4*[k₁*(S₁+△S₁)+k₂*(S₂+△S₂)]/1000 (4)

S6：计算损耗腔容积，采用以下公式(5)获得所述损耗腔的容积：V_s＝2*[D₁ ²*n₁*δ₁*(T₁+△₁+M₁)+D₂ ²*n₂*δ₂*(T₂+△₂+M₂)]*π/4/1000 (5)

式中：D₁为前制动器活塞直径，n₁为前制动器活塞数目，T₁前制动器摩擦片厚度，△₁为前制动器摩擦片与前制动盘单侧间隙，M₁为前制动盘单侧允许极限磨损量，δ₁为前制动器计算系数，D₂为后制动器活塞直径，n₂为后制动器活塞数目，T₂后制动器摩擦片厚度，△₂为后制动器摩擦片与后制动盘单侧间隙，M₂为后制动盘单侧允许极限磨损量，δ₂为后制动器计算系数；当为盘式制动器时δ₁和δ₂均取2，当为鼓式制动器时，δ₁和δ₂均取4；

S7：确定报警范围，所述报警范围的容积大于或等于所述损耗腔容积的四分之一，即

V_j≥V_s/4 (6)；

S8：确定制动液容器的最小容积和最大容积，其中最小容积为

V_min＝V_z1+V_z2+V_l+V_g (7)；

最大容积为：

V_max＝V_min+V_s+V_j (8)。

优选地，还包括步骤S9：确定空气腔的容积，所述空气腔属于所述功能区域，紧邻所述损耗腔并位于所述损耗腔的上方，所述空气腔的容积通过以下公式(9)获得：

V_k≥V_max*10％ (9)。

优选地，还包括步骤S10：确定报警刻度线，所述报警刻度线位于所述公共腔的底端与所述报警范围的顶端之间。

优选地，所述报警刻度线的位置根据以下公式(10)确定：

V_bj＝V_min+V_j/2 (10)，

从制动液容器的底面算起，溶液体积达到V_bj时，溶液液面所在刻线即为报警刻度线。

优选地，所述报警范围的容积等于所述损耗腔容积的四分之一。

优选地，所述第一安全系数k₁、所述第二安全系数k₂和所述第三安全系数k₃均为2。

本发明提供的制动液容器容积的设计方法，通过对制动液容积进行物理分区和功能分区，并根据制动、离合等系统的部件参数分别对每个区域的容积进行设计计算，从而得到整个制动液容器的容积。这种设计方法有效的解决了制动液容器容积确定的合理性、安全性和实用性；可以有效的帮助开发人员提升设计的精确度，同时对制动系统的安全性起到了保障作用；另外，也可以规避无效放大制动液容器所带来的制动液浪费，是一种低成本、高可靠性、高经济性的设计方法。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，并将结合附图对本发明的具体实施例作进一步的详细说明，其中

图1为本发明实施例中制动液容器容积区域划分示意图。

其中上述附图中的标号说明如下：

a-制动第一腔，b-制动第二腔，c-离合腔，d-公共腔，e-报警范围，f-损耗腔，g-最小容积刻度线，h-最大容积刻度线，i-空气腔，j-报警位置刻度线，k-容器盖。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合具体实施例对本方案作进一步的详细介绍。

目前，法规要求制动系统制动回路中必须包括至少两个单独的回路，以确保其中一个失效时，另一个回路还具有一定的剩余制动效能，因此，与此对应，本发明实施例在对制动液容器进行设计时，设有分开设置的制动第一腔a和制动第二腔b，参考图1，其中，所述制动第一腔a与制动系统中第一回路连接，所述制动第二腔b与制动系统中第二回路连接，当离合系统与制动系统共用一个制动液容器时，为了规避离合回路失效时对制动带来的影响，制动液容器中还设有单独的离合腔c，所述离合腔c与离合回路相连，上述三个腔体是从物理上分隔开来的。

本发明实施例提供的制动液容器容积设计方法，包括以下步骤，

其中第一步S1即对制动液容器容积进行物理区域及功能区域划分，其中，所述物理区域划分即为对所述制动第一腔、所述制动第二腔及所述离合腔的划分，三个腔体容器底部依次并排设置；除此之外，在本实施例中还对制动液容器进行功能区域划分，所述功能区域是为了方便整个容器容积的设计而人为设定的，在物理空间上并没有隔开，所述功能区域紧邻所述物理区域的上方边缘设置，且由下至上依次包括公共腔d、报警范围e和损耗腔f；其中，所述公共腔d是考虑当离合回路泄露时，可对制动系统的安全需求进行一个短期安全缓冲的容积，所述报警范围e是考虑报警器工作范围、误差及实际使用时存在晃动等，为了报警器能正常工作而划分的，而所述损耗腔f是考虑摩擦片及制动盘(鼓)的磨损造成的容积增量划分的。

S2：计算制动第一腔容积，采用以下公式(1)获得所述制动第一腔的容积：

V_z1＝k₁*D²*π/4*(S₁+△S₁)/1000 (1)

式中：k₁为第一安全系数，其取值为2～3，D为制动主缸主孔直径，S₁为制动主缸第一腔行程，△S₁为制动主缸第一腔行程公差；

通过上述公式(1)获得的制动第一腔的容积，可确保在另一回路失效时，能够满足与所述制动第一腔a连接的回路的制动液补偿需求；在单次制动过程中制动系统会因为间隙、变形、压缩及部件的P-V曲线关系等消耗一定量的制动液，制动第一腔a的作用就是补偿这些消耗的制动液。而实际上在制动主缸的匹配设计过程中已经充分考虑了这些损耗，而且实际使用过程中制动主缸是不会达到全行程的，因此本实施例中设定制动第一腔容积至少满足主缸第一腔全行程所需制动液容积。同时考虑到车辆在坡道上又发生泄漏同时报警也失效的极限工况，设定一个安全系数k₁，k₁一般取2～3，且k₁优选2，此时已经可以覆盖等截面积油壶在45％以下的坡度，可满足车辆正常行驶需求。

S3：计算制动第二腔容积，采用以下公式(2)获得所述制动第二腔的容积：

V_z2＝k₂*D²*π/4*(S₂+△S₂)/1000 (2)

式中：k₂为第二安全系数，其取值为2～3，S₂为制动主缸第二腔行程，△S₂为制动主缸第二腔行程公差；

所述制动第二腔b的容积与所述制动第一腔a的容积设计思想相同，这里不再赘述，其中，第二安全系数k₂一般取2～3，优选为2。

S4：计算离合腔容积，采用以下公式(3)获得所述离合腔的容积：V_l＝k₃*D_lz ²*π/4*(S_lz+△S_1z)/1000 (3)

式中：k₃为第三安全系数，其取值为2～3，D_lz为离合总泵直径，S_lz为离合总泵全行程，△S_lz为离合总泵行程公差；

通过上述公式(3)计算的离合腔容积，可满足离合总泵全行程所需要的制动液。由于车辆离合总泵与分泵的匹配中已经考虑了离合系统中的膨胀量、泄漏量及磨损量，同时离合器整个工作寿命中其工作位置起始点和工作行程并不会发生变化，故采用离合总泵参数进行离合腔容积的计算可满足一般工况下的需求；同时考虑到车辆在坡道上又发生泄漏同时报警也失效的极限工况，设定一个第三安全系数k₃，k₃一般取2～3，优选为2。

S5：计算公共腔容积，采用以下公式(4)获得所述公共腔的容积：

V_g＝V_z1+V_z2＝D²*π/4*[k₁*(S₁+△S₁)+k₂*(S₂+△S₂)]/1000 (4)

通过上述公式(4)获得公共腔容积，可满足制动第一腔容积和制动第二腔容积以及与之相连的制动主缸两腔的全行程所需容积的总和，起到有效的缓冲作用。

S6：计算损耗腔容积，采用以下公式(5)获得所述损耗腔的容积：V_s＝2*[D₁ ²*n₁*δ₁*(T₁+△₁+M₁)+D₂ ²*n₂*δ₂*(T₂+△₂+M₂)]*π/4/1000 (5)

式中：D₁为前制动器活塞直径，n₁为前制动器活塞数目，T₁前制动器摩擦片厚度，△₁为前制动器摩擦片与前制动盘(鼓)单侧间隙，M₁为前制动盘(鼓)单侧允许极限磨损量，δ₁为前制动器计算系数，D₂为后制动器活塞直径，n₂为后制动器活塞数目，T₂后制动器摩擦片厚度，△₂为后制动器摩擦片与后制动盘(鼓)单侧间隙，M₂为后制动盘(鼓)单侧允许极限磨损量，δ₂为后制动器计算系数；当为盘式制动器时δ₁和δ₂均取2，当为鼓式制动器时，δ₁和δ₂均取4；

损耗容积是摩擦片及制动盘(鼓)的磨损造成的容积增量，而这些容积的增量主要体现在制动轮缸的行程和位置增加上，因此，上述公式(5)采用制动器活塞、摩擦片及制动盘(鼓)进行计算，可获得较为精确的损耗容积。

S7：确定报警范围，所述报警范围的容积大于或等于所述损耗腔容积的四分之一，即

V_j≥V_s/4 (6)；

设置报警范围的容积大于或等于所述损耗腔容积的四分之一，可有效保证报警器在不同工况下的正常工作。

另外，所述报警范围的容积优选等于所述损耗腔容积的四分之一，以避免制动液容器容积过大，不方便布置或造成制动液浪费。

S8：根据上述步骤中获得的各个区域的容积，确定制动液容器的最小容积和最大容积，其中最小容积为

V_min＝V_z1+V_z2+V_l+V_g (7)；

最大容积为：

V_max＝V_min+V_s+V_j (8)。

在本实施例中，最小容积是指具有一定安全冗余和工况覆盖的、整个系统需求的最低容积限值，从制动液容器底部算起，当溶液体积达到V_min时，溶液液面为最小容积刻度线g；最大容积是指系统需求的制动液最大的安全容积限值，从制动液容器底部算起，当溶液体积达到V_max时，溶液液面为最大容积刻度线h。

通过上述各个步骤设计的具有上述计算容积的制动液容器，能够满足车辆正常行驶的需求，且在计算过程中，均采用的是车辆制动、离合等系统中零部件的参数，因此，可针对特定车辆相关部件的规格进行特定设计，达到了制动液容器根据车型实现“定制”的需求，提高了制动液容器的精度和工作可靠性。

进一步地，本发明实施例中制动液容器容积设计方法，还包括步骤S9：确定空气腔i的容积，所述空气腔i属于所述功能区域，紧邻所述损耗腔f并位于所述损耗腔的上方，所述空气腔i的容积通过以下公式(9)获得：

V_k≥V_max*10％ (9)。

所述空气腔i的设置是为了防止汽车行驶过程中因坡度、颠簸及驾驶室翻转导致制动液晃动溢出设定的缓冲容积，进一步提高制动液容器的工作性能。在具有所述空气腔i的情况下，制动液容器的总容积为最小容积V_min与空气腔容积V_k之和或最大容积V_max与空气腔容积V_k之和。

另外，本发明实施例中制动液容器容积设计方法，还包括步骤S10：确定报警刻度线j，所述报警刻度线j位于所述公共腔d的底端与所述报警范围e的顶端之间，可本领域技术人员可根据车型或是车辆使用工况对具体位置进行人为设定。

优选地，所述报警刻度线j的位置根据以下公式(10)确定：

V_bj＝V_min+V_j/2 (10)，

从制动液容器的底面算起，溶液体积达到V_bj时，溶液液面所在刻线即为报警刻度线，这样设计，可使得制动液容器具备足够的安全余量，提高安全性能。

通过本发明实施例中的上述方法，可对制动液容器的容积进行“定制式”设计，再设置上容器盖k，即可方便的得到工作性能可靠性的制动液容器。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种制动液容器容积设计方法，其特征在于，包括以下设计步骤：

S1:对制动液容器容积进行物理区域及功能区域划分，其中，所述物理区域包括在容器底部依次并排设置的制动第一腔、制动第二腔及离合腔；所述功能区域紧邻所述物理区域的上方边缘设置，且由下至上依次包括公共腔、报警范围和损耗腔；

S2：计算制动第一腔容积，采用以下公式(1)获得所述制动第一腔的容积：V_z1＝k₁*D²*π/4*(S₁+△S₁)/1000 (1)

式中：k₁为第一安全系数，其取值为2～3，D为制动主缸主孔直径，S₁为制动主缸第一腔行程，△S₁为制动主缸第一腔行程公差；

S3：计算制动第二腔容积，采用以下公式(2)获得所述制动第二腔的容积：V_z2＝k₂*D²*π/4*(S₂+△S₂)/1000 (2)

式中：k₂为第二安全系数，其取值为2～3，S₂为制动主缸第二腔行程，△S₂为制动主缸第二腔行程公差；

S4：计算离合腔容积，采用以下公式(3)获得所述离合腔的容积：V_l＝k₃*D_lz ²*π/4*(S_lz+△S_1z)/1000 (3)

式中：k₃为第三安全系数，其取值为2～3，D_lz为离合总泵直径，S_lz为离合总泵全行程，△S_lz为离合总泵行程公差；

S5：计算公共腔容积，采用以下公式(4)获得所述公共腔的容积：

V_g＝V_z1+V_z2＝D²*π/4*[k₁*(S₁+△S₁)+k₂*(S₂+△S₂)]/1000 (4)

S6：计算损耗腔容积，采用以下公式(5)获得所述损耗腔的容积：V_s＝2*[D₁ ²*n₁*δ₁*(T₁+△₁+M₁)+D₂ ²*n₂*δ₂*(T₂+△₂+M₂)]*π/4/1000 (5)

式中：D₁为前制动器活塞直径，n₁为前制动器活塞数目，T₁前制动器摩擦片厚度，△₁为前制动器摩擦片与前制动盘单侧间隙，M₁为前制动盘单侧允许极限磨损量，δ₁为前制动器计算系数，D₂为后制动器活塞直径，n₂为后制动器活塞数目，T₂为后制动器摩擦片厚度，△₂为后制动器摩擦片与后制动盘单侧间隙，M₂为后制动盘单侧允许极限磨损量，δ₂为后制动器计算系数；当为盘式制动器时δ₁和δ₂均取2，当为鼓式制动器时，δ₁和δ₂均取4；

S7：确定报警范围，所述报警范围的容积大于或等于所述损耗腔容积的四分之一，即

V_j≥V_s/4 (6)；

S8：确定制动液容器的最小容积和最大容积，其中最小容积为

V_min＝V_z1+V_z2+V_l+V_g (7)；

最大容积为：

V_max＝V_min+V_s+V_j (8)。

2.根据权利要求1所述的制动液容器容积设计方法，其特征在于，还包括步骤S9：确定空气腔的容积，所述空气腔属于所述功能区域，紧邻所述损耗腔并位于所述损耗腔的上方，所述空气腔的容积通过以下公式(9)获得：

V_k≥V_max*10％ (9)。

3.根据权利要求2所述的制动液容器容积设计方法，其特征在于，还包括步骤S10：确定报警刻度线，所述报警刻度线位于所述公共腔的底端与所述报警范围的顶端之间。

4.根据权利要求3所述的制动液容器容积设计方法，其特征在于，所述报警刻度线的位置根据以下公式(10)确定：

V_bj＝V_min+V_j/2 (10)，

从制动液容器的底面算起，溶液体积达到V_bj时，溶液液面所在刻线即为报警刻度线。

5.根据权利要求4所述的制动液容器容积设计方法，其特征在于，所述报警范围的容积等于所述损耗腔容积的四分之一。

6.根据权利要求5所述的制动液容器容积设计方法，其特征在于，所述第一安全系数k₁、所述第二安全系数k₂和所述第三安全系数k₃均为2。