某車型潮濕環(huán)境下制動抱死問題整改研究

羅 溶

（江鈴汽車股份有限公司，江西 南昌 330052）

引言

某車型在潮濕環(huán)境下剛啟動時制動靈敏、易抱死故障在該車型售后問題抱怨排名第 2，如該問題不解決，嚴(yán)重影響到品牌滿意度，從而影響該車型的銷量。

1 制動抱死表現(xiàn)及可能原因

1.1 問題表現(xiàn)

在汽車剛開始行駛時（冷啟動，尤其每天早晨），只要輕點制動踏板，就會導(dǎo)致后輪制動靈敏、甚至抱死，多發(fā)生在下雨天，但如果像上述一樣制動了大約3～5次后，該故障消失，全天都可能不再發(fā)生。前輪未發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象。

1.2 可能原因

結(jié)合實車問題表現(xiàn)及鼓式制動器結(jié)構(gòu)，利用頭腦風(fēng)暴法，分析問題原因主要是如下三個變差因素：

1）鼓式制動器摩擦片材料摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性；

2）制動器與制動鼓之間間隙；

3）制動鼓與制動底板間隙。

1.3 針對三個變差因素進(jìn)行分析

1.3.1 摩擦片摩擦系數(shù)穩(wěn)定性

通過潮濕環(huán)境下摩擦片的制動效能試驗來判斷摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性。

摩擦系數(shù)是評價摩擦材料的一個重要的性能指標(biāo)，好的摩擦片材料其摩擦系數(shù)必須在各種條件下保持穩(wěn)定[1]。而摩擦系數(shù)最直接影響到制動扭矩大小[2]，因此采用以下試驗方法來驗證摩擦系數(shù)是否穩(wěn)定。

試驗條件及方法：

1）將摩擦片磨合 200次，在濕度大于 80%的環(huán)境下，施加1000N駐車?yán)髁?，放?小時以上；

2）初速度為10km/h，初溫度為25°，制動壓力為0.8MPa，連續(xù)制動20次；

3）記錄0.8MPa壓力下連續(xù)制動20次對應(yīng)地輸出扭矩。

圖1 潮濕環(huán)境下摩擦片制動效能

結(jié)論：通過該臺架試驗結(jié)果可知，在潮濕環(huán)境下制動，前10次的制動扭矩是后續(xù)10次制動扭矩的3倍，可反映出摩擦材料摩擦系數(shù)在潮濕環(huán)境下是不穩(wěn)定的。

1.3.2 制動鼓和制動器之間間隙能力分析

踩制動踏板時，制動器活塞推動制動蹄片張開與制動鼓摩擦面進(jìn)行接觸，從而產(chǎn)生摩擦力達(dá)到制動作用。兩者之間間隙的大小，直接影響到制動的靈敏性，如果間隙過小，當(dāng)踩踏板時，制動蹄片立即張開與鼓接觸，反應(yīng)時間很短，很容易導(dǎo)致制動抱死[3]。

該初始間隙為制動鼓內(nèi)徑與制動器直徑之差（制動鼓內(nèi)徑為280+0.05/-0.08；制動器直徑為278.6～279，該單邊間隙規(guī)范為0.45～0.65）。隨機抽取30輛車，測量制動鼓和制動器之間間隙，進(jìn)行過程能力分析。

結(jié)論：從過程能力數(shù)據(jù)來看，CPK為 1.1，意味著過程波動比較穩(wěn)定。

1.3.3 制動鼓和制動底板之間間隙能力分析（制動底板和制動鼓間隙設(shè)計值為8.5～11.5mm）

制動鼓和制動底板間隙影響到的是制動器內(nèi)潮濕環(huán)境，間隙過大，雨水容易流入制動器內(nèi)，導(dǎo)致摩擦片銹蝕，與制動鼓接觸時，摩擦力加大，制動力增加從而導(dǎo)致制動靈敏，甚至抱死。

結(jié)論：從過程能力數(shù)據(jù)來看，CPK為1.58，該間隙過程能力可以接受。

1.3.4 總結(jié)

通過以上分析可知，制動鼓和制動器之間間隙以及鼓和制動底板之間間隙生產(chǎn)過程能力比較穩(wěn)定，可排除這兩個因素對該問題的影響。因此摩擦片材料摩擦系數(shù)穩(wěn)定性是導(dǎo)致該問題的可能主要原因。

2 根本原因分析

摩擦片的材料配方?jīng)Q定了摩擦系數(shù)，系數(shù)的穩(wěn)定性由配方中的各種材質(zhì)決定[2]，由于摩擦片的材料配方是各個材料生產(chǎn)商的最大秘密，我們無法獲得材質(zhì)信息，為進(jìn)一步驗證摩擦材料對該問題的影響，只能通過以下一些試驗進(jìn)行驗證：

2.1 摩擦片摩擦系數(shù)受濕度的影響

試驗條件及方法：室溫下將三種摩擦片磨合200次，將其放置在濕度變化的環(huán)境下進(jìn)行制動效能試驗。藍(lán)色為進(jìn)口摩擦片，黃色為正開發(fā)車型的摩擦片，紅色為該車型摩擦片。

圖2 摩擦片系數(shù)受濕度影響圖

結(jié)論：通過上圖可以看出開發(fā)車型的摩擦片及該車型現(xiàn)用摩擦片摩擦系數(shù)受濕度影響很大，進(jìn)口摩擦片比較平穩(wěn)。

2.2 潮濕環(huán)境下制動效能試驗

驗證不同摩擦片在相同潮濕環(huán)境下制動效能的波動：

試驗條件及方法同1.3.1。

圖3 潮濕環(huán)境下制動效能對比圖

結(jié)論：從上圖可以看出，進(jìn)口摩擦片（藍(lán)色）制動扭矩比較平穩(wěn)，而黃色和粉色標(biāo)記的摩擦片前面 3次制動扭矩較大。粉色為公司現(xiàn)開發(fā)車型用摩擦片，黃色為該車型用摩擦片。

2.3 銹粘著試驗

驗證摩擦片和對手件的銹粘著情況，如果分開摩擦片和對手件的分離力越大，則其銹粘著情況越嚴(yán)重[4]：

試驗條件及方法：

（1）將鑄鐵板加工面用溶劑進(jìn)行脫脂處理；

（2）試驗?zāi)Σ疗谡麴s水中浸泡15分鐘，除去附著在摩擦片表面的氣泡；

（3）將濕潤的摩擦片放置在鑄鐵板的加工面上，用5kgf/cm2（0.49Mpa）的壓力加壓；

（4）室內(nèi)放置72小時；

（5）除掉壓力，將鑄鐵板固定在適當(dāng)?shù)膴A具上，用壓縮或拉伸試驗機，在與接觸面平行的方向上，壓或拉試驗 片使其與鑄鐵板分開，測此時的分離力[4]。

結(jié)果如圖4所示：

圖4 銹粘著試驗結(jié)果

結(jié)論：現(xiàn)用摩擦片銹粘著需要的分離力較進(jìn)口摩擦片大，是進(jìn)口摩擦片的3倍。

2.4 結(jié)論

通過以上對摩擦片材料的試驗驗證，可知現(xiàn)用摩擦片中含有易生銹的金屬成分，在潮濕環(huán)境下與對手件的粘著比較嚴(yán)重；現(xiàn)用摩擦片摩擦系數(shù)受濕度影響很大；進(jìn)口摩擦片在潮濕環(huán)境下低速效能比較穩(wěn)定，而現(xiàn)用摩擦片在潮濕環(huán)境下低速效能在前5次制動時更容易導(dǎo)致制動靈敏，甚至抱死；該進(jìn)口摩擦片在歐洲同款車型上使用時其引起的制動抱死千臺故障率為4.5‰，而目前現(xiàn)用摩擦片在該車型上引起的制動抱死千臺故障率達(dá)到11‰。通過試驗結(jié)果及售后故障數(shù)據(jù)對比，可知摩擦片材料是導(dǎo)致潮濕環(huán)境下制動抱死的根本原因。

3 改進(jìn)方案

通過上述對比試驗，可知現(xiàn)用的摩擦片比進(jìn)口摩擦片在潮濕環(huán)境下更容易銹蝕、且容易粘接；制動效能不穩(wěn)定，可知現(xiàn)用的國產(chǎn)化摩擦片和進(jìn)口摩擦片相比易生銹的金屬元素含量較多，增加了浸水后的銹蝕率，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行摩擦片材料的改進(jìn)。

圖5 摩擦片配方改進(jìn)后與進(jìn)口摩擦片制動效能對比試驗

提高摩擦片的pH值，從9.5提高到10.5，增加少量堿性物質(zhì)同時減少基礎(chǔ)配方中鐵元素的含量。將改進(jìn)后的摩擦片與進(jìn)口摩擦片進(jìn)行制動效能對比試驗。

結(jié)論：從上述對比可以看出，制動摩擦片配方改進(jìn)后的制動效能與進(jìn)口摩擦片比較接近。進(jìn)口摩擦片在該車型上的潮濕環(huán)境制動抱死抱怨基本沒有，在國產(chǎn)化后該問題大幅增加。國產(chǎn)化摩擦片配方改進(jìn)后經(jīng)過海南道路試驗和市場驗證，該問題得以解決。

4 總結(jié)

該項目的改進(jìn)過程為其他車型類似產(chǎn)品問題的整改以及新品開發(fā)提供了寶貴的經(jīng)驗。公司在現(xiàn)階段開發(fā)的某車型的同類產(chǎn)品也存在此類問題，借用該項目的經(jīng)驗成功解決該問題，縮短新車型的開發(fā)周期，使之順利上市；目前在國內(nèi)同行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，對此類產(chǎn)品的類似問題都具有很大的借鑒與幫助作用。