制动卡钳活塞漏油改善研究

邢开走 2023-04-11 发布于上海

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摘要：某车型在结构耐久试验过程中出现了后制动卡钳活塞防尘罩处渗油。制动卡钳在生命周期内是不允许有漏油发生的。本文针对上述故障产生的原因进行了分析排查出活塞漏油的原因，并通过设计和工艺优化，对该问题进行了改善。

1 前言

为满足制动性能要求，制动卡钳在使用周期内不允许有漏油的故障。因为制动液密封性不足，会导致制动压力下降，引起制动能力降低，严重时无制动效果。故障发生后，设计人员前往试验现场进行了检测，进一步排查是活塞小孔的尺寸等存在制造偏差。为此进行了系列改善工作。

2 卡钳活塞漏油故障描述

某车型在盐城试验场进行结构耐久试验，路试里程2200 公里时出现了后制动卡钳渗油现象，经工作人员查看漏油处为卡钳活塞防尘罩处，同时活塞防尘罩存在鼓包现象，故障漏油图片件图1。故障件带回进行了高、低密封性检测，检测结果显示在中、高气压下制动卡钳无保压效果，直接泄露。具体结果见表1。

表1 卡钳密封性测试结果

图1 制动卡钳活塞漏油图片

3 卡钳活塞密封及制动液漏油机理

制动卡钳密封结构包括导杆、卡钳、O型密封圈、活塞、防尘罩等部件组成，O 型密封圈将活塞总成与卡钳组成密封空间，活塞排气小孔连通活塞与外界大气，保证在制动时腔内空气能排出，使性能良好的展现。当密封圈与各零件配合不良时，活塞内的制动压力将制动液压出密封空间，通过活塞小孔堆积至防尘罩处，产生漏油现象。

4 卡钳活塞漏油原因分析

密封性测试结果显示卡钳的已无密封效果，经外观检测，总成表面无任何外力造成的损坏，拆解后发现活塞和防尘罩完好无破损；但O 形圈表面严重破损，如图2 所示。确定是O型圈破损导致制动液渗漏到卡钳外，如不加以处理，则会造成较严重的后果。故障机理已经排查清楚，导致该故障的原因需进一步排查，以期找出根本原因，达到治本的效果。本文从人、机、料等因素进行了排查工作。

图2 后制动卡钳结构图

图3 导杆总成密封圈破损图片

4.1 设备与人员因素对O 型圈破损的影响

作业员操作不当和O 型圈在装配后未按要求检查是否到位，是可能存在的因素，同时螺杆总成放置不到位、气密性泄漏检测设备不能满足检测要求，未检出不合格件也同样存在可能性。本文对上述因素逐一排查，经确认作业员的操作和设备的精度均能满足要求，故不是造成密封圈破损的原因。

4.2 O 型圈尺寸链设计符合性对破损的影响

活塞小孔受工艺限制需从活塞径向从外往内钻孔，内孔会产生毛刺难以去除，如与O 型圈接触，在油压的挤压下，O 型圈容易摩擦受损，造成密封性不足。该件的尺寸链合理设计是O 型圈与活塞小孔的配合在极限尺寸、环境状态下均有距离间隙，保证O 型圈在受油压变形状态下不与小孔边沿接触。该尺寸链的组成是活塞小孔直径、活塞口部至螺杆O 型圈槽距离、活塞小孔位置等。尺寸链复核结果显示在设计状态下O 型圈槽与活塞小孔有间隙。该因素不是O 型圈破损原因。

图4 活塞总成配合尺寸示意

尺寸链复核：

1）活塞口部至螺杆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 型圈槽最小极限尺寸：（38.7-0.2）-（38+0.15）=0.35；

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

设计状态的极限配合公差：活塞小孔距O 型圈槽最小距离0.35mm，满足要求。

4.3 样件的尺寸符合性对O 型圈密破损的影响

本文对能引起O 型圈破损的主要关联部件和尺寸进行了排查，包括O 型圈的硬度、直径等。测量结果统计显示，活塞小孔位置尺寸超差。导致在制动时由于油压的往复作用，O 型圈与小孔边沿毛刺摩擦破损而出现密封性不足故障。

表2 样件尺寸复测结果

图5 故障件活塞小孔与O 型圈位置示意

5 故障复现与改善

为验证分析的合理性，对O 型圈破损故障进行了故障复现试验，仅更换O 型圈，首先进行密封性测试，测试结果合格。再进行驻车耐久试验，在进行了5213 次后出现制动液漏油现象，故障可复现。拆解检测与试验场的故障现象一致，因为密封圈破损。

进一步排查活塞小孔的钻孔无定位工装，加工精度难以保证。同时该尺寸未列入特性清单中，管控手段不足，来料仅检测3件/批。为确保后续样件不再出现类似问题，首先对活塞小孔的钻孔工艺进行了优化，增加钻孔定位工装，保证孔位尺寸的稳定性。改善后的产品进行了相同的驻车耐久和实车更换测试，均未出现异常，证明改善措施有效。