真空伺服气室由前、后壳体和组成,两者之间夹装有伺服气室膜片,将伺服气室分成前、后两腔。前腔经真空单向阀通向发动机进气歧管(即真空源),外界空气经过滤环和毛毡过滤环滤清后进入伺服气室后腔。后腔膜片座的毂筒中装有控制阀。控制阀由空气阀和真空阀组成,其结构图部分放大后,空气阀与控制阀推杆固装在一起,控制阀推杆借调整叉与制动踏板机构连接。伺服气室膜片座上有通道,通道用于连通伺服气室前腔和控制阀,通道用于连通伺服气室后腔和控制阀。真空伺服气室工作时产生的推力,同踏板力一样,直接作用在制动主缸推杆上。
制动时,踩下制动踏板,来自踏板机构的控制力推动控制阀推杆和控制阀柱塞向前移动,在消除柱塞与橡胶反作用盘之间的间隙后,再继续推动制动主缸推杆,主缸内的制动液以一定压力流入制动轮缸,此力为制动踏板机构所给。与此同时,在阀门弹簧的作用下,真空阀 也随之向前移动,直到压靠在膜片座的阀座上,从而使通道隔绝,即伺服气室的前腔和后腔隔绝,进而空气阀离开真空阀而开启,空气经过滤环毛毡过滤环空气阀的开口和通道充入伺服气室后腔。随着空气的充入,在伺服气室膜片的两侧出现压力差而产生推力,此推力通过膜片座、橡胶反作用盘7推动制动主缸推杆向前移动,此力为压力差所给。此时,制动主缸推杆上的作用力为踏板力和伺服气室反作用盘推力的总和,使制动主缸输出的压力成倍增长。
解除制动时,控制阀推杆弹簧使控制阀推杆和空气阀向右移动,真空阀离开膜片座上的阀座而开启。伺服气室的前后两腔相通,且均为真空状态。膜片座和膜片在膜片回位弹簧的作用下回位,制动主缸解除制动作用。
若真空助力器失效或真空管路无真空度时,控制阀推杆将通过空气阀直接推动膜片座和制动主缸推杆移动,使制动主缸产生制动压力,但作用在踏板上的力要增大。
汽车真空助力器的输入输出特性。对应于不同真空度的每根曲线上都有一个拐点,称为最大助力点,即当输入力增加时,作用于伺服膜片上的压力差达到最大时的点。从此点开始,输出力的增加就等于输入力的增加。
按QC/T307-1999《真空助力器技术条件》规定,试验时真空源的真空度为66.7±1.3kPa(500±10mmHg)。设计时真空助力器的输入输出特性通过计算方法初步确定。根据真空助力器的工作原理,可以近似地求出特性曲线上的两个特征参数:与最大助力点对应的输入力和;最大助力点以前的输出力与输入力之比,即助力比。