制动抖动的分析及处理

王浩

汽车制动时出现抖动，是较常见的故障之一。制动抖动会严重影响汽车的舒适性和安全性，使客户产生不满，从而给汽车厂商和零部件制造商带来负面影响。对于制动抖动现象，维修人员需要清楚地分辨其故障现象、了解其形成机理并制订正确及时的维修方案。

1.制动抖动的故障现象

制动抖动是指在一定车速范围内进行制动时，车身、仪表台、转向盘及制动踏板等出现振动的现象。按照振动频率的不同，可以将制动抖动分为低频振动、中频颤振和高频啸叫。

低频振动主要是指由制动力矩波动引起的低频强迫振动，振动频率在100Hz以下，通常为10—50Hz，并且与车速呈一定的阶次关系。低频振动一般发生在车辆高速行驶并施加中等强度制动时，当车速下降到一定程度后（一般为50km/h）抖动消失。

中频颤振是由于制动盘和制动摩擦片之间的摩擦特性引起，频率为100—1000Hz，一般发生在较低的车速下（低于10km/h）。

高频啸叫与制动系统元件的模态有关，而与车速无关，频率一般在1000Hz以上。通过空气传播。

2.制动抖动的产生机理

图1展示了制动抖动的发生和传播途径。从激励源方面讲，制动抖动主要是由制动压力波动和制动力矩波动引起的，旋转件不平衡和轴承间隙过大不是主因。因为旋转件不平衡可以通过动平衡消除，轴承间隙过大也很容易发现。

车轮的制动力矩可以表示为T=pAμr。其中，T为制动力矩，p为接触压力，A为接触面积，μ为摩擦系数，r为摩擦力等效作用半径。从上式中可知，只要接触压力、接触面积、摩擦系数和等效作用半径任何一项发生变化，都会导致制动力矩波动。而制动过程是一个复杂的热一机耦合过程，制动过程中上述参数都不同程度地发生变化。

3.制动抖动的原因

（1）制动盘的厚度差

制动盘的厚度差是指制动盘转动1周厚度的变动量（最大厚度一最小厚度）。制动盘厚度的不平均，使制动力和油压产生不均匀变化，因此产生了制动抖动，厚度差与振动幅度的关系见表1。

（2）制动力变动和油压变动

制动力在制动盘厚度最小处会变小，在厚度最大处会变大。而由于车轮转动带动制动盘做圆周运动，因此制动力及油压也是周期性变化的（图2）。制动力变动会影响车轮及悬架，最终使车身和转向盘产生震动（即制动力矩波动）；油压变动通过制动管道传递，会使制动踏板产生振动（即制动压力波动）。

（3）厚度差产生的原因

制动盘产生厚度差的原因包括动盘边缘偏磨、制动盘表面锈蚀以及制动盘受热变形。

①制动盘偏磨

车辆行驶时，制动盘跳动及制动摩擦片拖滞会导致制动盘边缘异常磨损（图3），使得制动摩擦片与制动盘之间既有强烈的点接触也有轻微的点接触，造成磨损不均，最终产生厚度差。

造成制动盘跳动的原因包括其本身的精度以及与轮毂配合的安装精度。为了减轻制动抖动的现象，应将制动盘跳动量尽可能减小。例如知名制动系统零部件制造商雷贝斯托就将制动盘跳动量标准值设定为0.05mm，这一数值在全球范围内也属于高标准。

制动摩擦片拖滞的原因包括制动分泵导向销锈蚀和活塞密封圈失效等。

此外，使用条件和驾驶员的驾驶习惯也是比较重要的影响要素。因此，有的车辆行驶数万公里也没有出现偏磨现象，也有的车辆很快就出现了问题。

③制动盘锈蚀

车辆长时间户外停放会使制动盘表面产生大量的锈蚀，可分别为红锈和黑锈2种。红锈一般在雨后产生，经过若干次制动之后会脱落，与制动抖动没有直接关系。而黑锈即使经过多次制动也无法脱落，这种顽固的黑锈会使制动盘产生厚度差，需要研磨处理（图4）。

③制动盘受热变形

车辆在高速行驶中突然制动，反复如此之后制动盘会因过热而产生塑性变形，从而引起制动抖动，还会在高速制动的情况下产生异响，并在制动盘表面产生烧结点（图5）。

4.制动抖动的对应措施

（1）制动抖动故障的处理流程

制动抖动故障的处理流程如图6所示。

（2）制动抖动的维修

①制动盘跳动量的测量

使用百分表在制动盘边缘距离外侧10mm的位置测量制动盘跳动量（图7），其最大跳动量应小于0.05mm。要注意百分表应安装在减振器上，并且远离轮毂和转速传感器。

②制动盘厚度差的测量

在距制动盘边缘10mm处标记8个点，使用螺旋测微计（千分尺）测量各处厚度，测得的最大值减最小值，即为厚度差（图8）。一般车型的前制动盘标准厚度为28mm，最小厚度为25mm，如果测得厚度小于最小值，则应更换前制动盘。

③制动盘研磨

为防止问题再现，推荐使用就车式研磨机对制动盘进行切削（图9）。由于是在车上作业的，可以将制动盘厚度差及跳动量的加工精度更好地控制在标准值之内。

④更换新制动盘与研磨旧制动盘的效果对比

更换新盘后厚度差变小，制动抖动现象会得到暂时控制。但从长期考虑，还是建议对制动盘进行研磨处理，同时控制轮毂配合精度和轮毂螺栓安装精度，使跳动量尽可能降低。图10为某顾客在制动盘跳动量为0.05mm时进行更换新品与研磨旧品的效果跟踪试验图。