制動抖動問題研究

李偉　王喆　王夕銘

摘 要：本文重點對車輛高速制動時引起的方向盤抖動問題進行研究，通過對引起抖動的路徑分析、相關(guān)零部件提升驗證、臺架試驗測試等方式進行論證，輔以實車的測試，在很大程度上減少了問題的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：制動盤；摩擦片；軸套；高速制動；方向盤抖動

中圖分類號： TM35 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）18-192-2

0 引言

隨著當前國內(nèi)乘用車輛的普及，人們對車輛的安全性、可靠性的要求也越來越高。因盤式制動器具有頻繁制動時能保證良好的制動效果，能較快地冷卻，保養(yǎng)和維修方便，徑向尺寸小等特點，已被各大主機廠廣泛采用，但盤式制動器仍然面臨著諸多業(yè)內(nèi)難題需要解決。本文主要研究車輛高速行駛的情況下采取制動后引起的方向盤抖動問題。

1 高速制動抖動

高速制動抖動是指車輛在一定的車速范圍內(nèi)（80-120km/h）施加制動時引起的方向盤劇烈抖動的現(xiàn)象（嚴重時會引起踏板和車身底板的震動），車速低于80 km/h時采取制動不會出現(xiàn)此類現(xiàn)象，問題車輛行駛里程一般大于2萬公里，且隨著行駛里程的增加抖動現(xiàn)象會加劇。

2 機理及失效模式確認

制動抖動的振源是制動器子系統(tǒng)，發(fā)生抖動的原因是制動力矩的波動和制動壓力的波動，通過前懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的傳遞和放大，表現(xiàn)為方向盤圓周方向抖動，嚴重的會引起踏板彈腳和車身的抖動。

某車型售后市場持續(xù)反饋長里程制動抖動問題，通過顧客走訪和實車試驗，發(fā)現(xiàn)車速在120 km/h 時施加中等強度制動，在80 -120 km/h速度區(qū)間制動時方向盤抖動嚴重，速度降到80km/h以下時抖動現(xiàn)象消失；熱車抖動情況較重；用NVH測試設(shè)備采集相關(guān)數(shù)據(jù)，抖動時（13Hz）方向盤Y方向振動最大。（圖1）

3 原因分析

3.1故障再現(xiàn)

測量6例故障（5例）/量產(chǎn)車輛制動盤（2例）DTV數(shù)據(jù)，結(jié)果如表1。

通過表1可知量產(chǎn)產(chǎn)品尺寸均在圖紙要求范圍之內(nèi)，售后產(chǎn)品短里程內(nèi)DTV即出現(xiàn)較大變化，且3#、4#、5#制動盤已經(jīng)超出售后以往經(jīng)驗值更換標準（0.02）。

通過實驗發(fā)現(xiàn)某車型在制動盤DTV達到0.018時即出現(xiàn)抖動現(xiàn)象，而同類型標桿車要到0.025才出現(xiàn)輕微抖動，某車型對DTV敏感性較高。

3.2 產(chǎn)品失效分析

DTV的變化是引起制動力矩波變化的主要因素，是導致抖動問題發(fā)生的根源；車輛連續(xù)多次制動后，制動盤表面溫度升高，制動盤膨脹、翹曲引起DTV進一步增大，導致抖動現(xiàn)象加??；制動力矩波動被懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳遞和放大，導致整車敏感性高。

3.3 DTV產(chǎn)生及變化研究

原始DTV的與機加工能力有關(guān)，而隨著車輛的使用，制動盤的斷面跳動（LRO）會逐步轉(zhuǎn)化為厚度差。通過實驗發(fā)現(xiàn)，在非制動磨損狀態(tài)下，LRO會逐漸減小，而DTV會逐漸增大，LRO會逐漸轉(zhuǎn)化為DTV，轉(zhuǎn)化關(guān)系大約為2：1。

車輪螺栓力矩的擰緊對DTV的形成也有較大影響，試驗時將其中一顆螺栓的力矩較其他螺栓少30N·m，制動盤總成的端跳會增加0.03mm，加速DTV的生成。

摩擦副的攻擊性也是導致DTV快速形成的一個主要原因，用現(xiàn)有摩擦片進行DTV臺架試驗，1024次制動后，DTV增加了0.005mm，制動盤磨損了0.61mm。

3.4 整車敏感性研究

通過對標標桿車及其他車型對DTV變化的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)其他車型的敏感度一般在0.02-0.025的范圍內(nèi)，通過進一步對懸架、轉(zhuǎn)向等傳遞路徑分析，發(fā)現(xiàn)標桿車在前下擺臂大軸套的設(shè)計上更多的考慮了對振動的吸收，其他車型則選擇在懸架或轉(zhuǎn)向系統(tǒng)增加吸能塊的形式降低車輛敏感性。

綜上，控制制動盤DTV的生成是解決抖動問題的根本，同步需要在整車的敏感性上進行提升。

4 對策制定及驗證

4.1 對策制定

提高制動盤出廠LRO及DTV要求（建議LRO≤0.03，DTV≤0.008），對配合件的LRO進行同步優(yōu)化（輪轂法蘭盤端面跳動≤0.01），以提高制動器總成出廠跳動要求（總成端面跳動≤0.06）；規(guī)范車輪螺栓的擰緊力矩控制，采用所有螺栓同時用設(shè)備鎖緊力矩的設(shè)備；對摩擦片的材料進行優(yōu)化，同時對制動鉗的拖滯力矩進行減小，降低對偶件對制動盤的攻擊性，減少DTV產(chǎn)生；對前下擺臂大軸套的相關(guān)結(jié)構(gòu)和參數(shù)進行優(yōu)化，降低整車對DTV的敏感性。（圖2）

4.2 對策驗證

①對單件及總成跳動、DTV改進后的產(chǎn)品進行裝車耐久路試，至4萬公里未出現(xiàn)制動抖動問題，試驗后制動盤DTV測量值為0.02mm；

②采用新材質(zhì)的摩擦片進行DTV臺架試驗，DTV增加了0.004mm，制動盤磨損了0.12mm；

③采用新狀態(tài)大軸套裝車驗證，1#、2#制動盤未抖動，3#制動盤出現(xiàn)輕微抖動，4#、5#明顯抖動、不彈腳，整車對DTV敏感度下降。（13Hz方向盤Y向振動降低。）

通過以上措施的實施，某車型制動抖動問題得到了有效遏制。

5 結(jié)論

解決制動抖動問題主要從振動產(chǎn)生和振動的傳遞路徑兩個方面進行優(yōu)化，在優(yōu)化的同時要兼顧整個制動系統(tǒng)的可靠性提升和NVH匹配，選擇最優(yōu)方案采取措施；其他因為銹蝕、MPU等導致的抖動問題則需要針對具體情況制定相應(yīng)產(chǎn)品改進、售后處置等措施。汽車行業(yè)競爭越來越激烈，在滿足顧客的要求的同時應(yīng)更多的關(guān)注產(chǎn)品的魅力質(zhì)量，給顧客提供最優(yōu)的產(chǎn)品。

參 考 文 獻

[1] 尹東曉，寧國寶，劉敏.制動抖動問題研究實驗報告[R].同濟大學汽車學院，2004.

[2] 寧國寶，張立軍，尹東曉，等.制動引起的方向盤抖動現(xiàn)象試驗研究[J].中國工程機械學報，2004（3）.