李偉　王喆　王夕銘

摘 要：本文重點(diǎn)對(duì)車輛高速制動(dòng)時(shí)引起的方向盤抖動(dòng)問題進(jìn)行研究，通過對(duì)引起抖動(dòng)的路徑分析、相關(guān)零部件提升驗(yàn)證、臺(tái)架試驗(yàn)測(cè)試等方式進(jìn)行論證，輔以實(shí)車的測(cè)試，在很大程度上減少了問題的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：制動(dòng)盤；摩擦片；軸套；高速制動(dòng)；方向盤抖動(dòng)

中圖分類號(hào)： TM35 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）18-192-2

0 引言

隨著當(dāng)前國(guó)內(nèi)乘用車輛的普及，人們對(duì)車輛的安全性、可靠性的要求也越來越高。因盤式制動(dòng)器具有頻繁制動(dòng)時(shí)能保證良好的制動(dòng)效果，能較快地冷卻，保養(yǎng)和維修方便，徑向尺寸小等特點(diǎn)，已被各大主機(jī)廠廣泛采用，但盤式制動(dòng)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(dòng)后引起的方向盤抖動(dòng)問題。

1 高速制動(dòng)抖動(dòng)

高速制動(dòng)抖動(dòng)是指車輛在一定的車速范圍內(nèi)（80-120km/h）施加制動(dòng)時(shí)引起的方向盤劇烈抖動(dòng)的現(xiàn)象（嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起踏板和車身底板的震動(dòng)），車速低于80 km/h時(shí)采取制動(dòng)不會(huì)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(dòng)現(xiàn)象會(huì)加劇。

2 機(jī)理及失效模式確認(rèn)

制動(dòng)抖動(dòng)的振源是制動(dòng)器子系統(tǒng)，發(fā)生抖動(dòng)的原因是制動(dòng)力矩的波動(dòng)和制動(dòng)壓力的波動(dòng)，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(dòng)，嚴(yán)重的會(huì)引起踏板彈腳和車身的抖動(dòng)。

某車型售后市場(chǎng)持續(xù)反饋長(zhǎng)里程制動(dòng)抖動(dòng)問題，通過顧客走訪和實(shí)車試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)車速在120 km/h 時(shí)施加中等強(qiáng)度制動(dòng)，在80 -120 km/h速度區(qū)間制動(dòng)時(shí)方向盤抖動(dòng)嚴(yán)重，速度降到80km/h以下時(shí)抖動(dòng)現(xiàn)象消失；熱車抖動(dòng)情況較重；用NVH測(cè)試設(shè)備采集相關(guān)數(shù)據(jù)，抖動(dòng)時(shí)（13Hz）方向盤Y方向振動(dòng)最大。（圖1）

3 原因分析

3.1故障再現(xiàn)

測(cè)量6例故障（5例）/量產(chǎn)車輛制動(dòng)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(dòng)盤已經(jīng)超出售后以往經(jīng)驗(yàn)值更換標(biāo)準(zhǔn)（0.02）。

通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)某車型在制動(dòng)盤DTV達(dá)到0.018時(shí)即出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象，而同類型標(biāo)桿車要到0.025才出現(xiàn)輕微抖動(dòng)，某車型對(duì)DTV敏感性較高。

3.2 產(chǎn)品失效分析

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

3.3 DTV產(chǎn)生及變化研究

原始DTV的與機(jī)加工能力有關(guān)，而隨著車輛的使用，制動(dòng)盤的斷面跳動(dòng)（LRO）會(huì)逐步轉(zhuǎn)化為厚度差。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在非制動(dòng)磨損狀態(tài)下，LRO會(huì)逐漸減小，而DTV會(huì)逐漸增大，LRO會(huì)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(duì)DTV的形成也有較大影響，試驗(yàn)時(shí)將其中一顆螺栓的力矩較其他螺栓少30N·m，制動(dòng)盤總成的端跳會(huì)增加0.03mm，加速DTV的生成。

摩擦副的攻擊性也是導(dǎo)致DTV快速形成的一個(gè)主要原因，用現(xiàn)有摩擦片進(jìn)行DTV臺(tái)架試驗(yàn)，1024次制動(dòng)后，DTV增加了0.005mm，制動(dòng)盤磨損了0.61mm。

3.4 整車敏感性研究

通過對(duì)標(biāo)標(biāo)桿車及其他車型對(duì)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(jìn)一步對(duì)懸架、轉(zhuǎn)向等傳遞路徑分析，發(fā)現(xiàn)標(biāo)桿車在前下擺臂大軸套的設(shè)計(jì)上更多的考慮了對(duì)振動(dòng)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(dòng)盤DTV的生成是解決抖動(dòng)問題的根本，同步需要在整車的敏感性上進(jìn)行提升。

4 對(duì)策制定及驗(yàn)證

4.1 對(duì)策制定

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

4.2 對(duì)策驗(yàn)證

①對(duì)單件及總成跳動(dòng)、DTV改進(jìn)后的產(chǎn)品進(jìn)行裝車耐久路試，至4萬公里未出現(xiàn)制動(dòng)抖動(dòng)問題，試驗(yàn)后制動(dòng)盤DTV測(cè)量值為0.02mm；

②采用新材質(zhì)的摩擦片進(jìn)行DTV臺(tái)架試驗(yàn)，DTV增加了0.004mm，制動(dòng)盤磨損了0.12mm；

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

通過以上措施的實(shí)施，某車型制動(dòng)抖動(dòng)問題得到了有效遏制。

5 結(jié)論

解決制動(dòng)抖動(dòng)問題主要從振動(dòng)產(chǎn)生和振動(dòng)的傳遞路徑兩個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化，在優(yōu)化的同時(shí)要兼顧整個(gè)制動(dòng)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?yàn)殇P蝕、MPU等導(dǎo)致的抖動(dòng)問題則需要針對(duì)具體情況制定相應(yīng)產(chǎn)品改進(jìn)、售后處置等措施。汽車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，在滿足顧客的要求的同時(shí)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(xiàn)

[1] 尹東曉，寧國(guó)寶，劉敏.制動(dòng)抖動(dòng)問題研究實(shí)驗(yàn)報(bào)告[R].同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院，2004.

[2] 寧國(guó)寶，張立軍，尹東曉，等.制動(dòng)引起的方向盤抖動(dòng)現(xiàn)象試驗(yàn)研究[J].中國(guó)工程機(jī)械學(xué)報(bào)，2004（3）.