制动抖动问题研究

李伟　王喆　王夕铭

摘 要：本文重点对车辆高速制动时引起的方向盘抖动问题进行研究，通过对引起抖动的路径分析、相关零部件提升验证、台架试验测试等方式进行论证，辅以实车的测试，在很大程度上减少了问题的发生。

关键词：制动盘；摩擦片；轴套；高速制动；方向盘抖动

中图分类号： TM35 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）18-192-2

0 引言

随着当前国内乘用车辆的普及，人们对车辆的安全性、可靠性的要求也越来越高。因盘式制动器具有频繁制动时能保证良好的制动效果，能较快地冷却，保养和维修方便，径向尺寸小等特点，已被各大主机厂广泛采用，但盘式制动器仍然面临着诸多业内难题需要解决。本文主要研究车辆高速行驶的情况下采取制动后引起的方向盘抖动问题。

1 高速制动抖动

高速制动抖动是指车辆在一定的车速范围内（80-120km/h）施加制动时引起的方向盘剧烈抖动的现象（严重时会引起踏板和车身底板的震动），车速低于80 km/h时采取制动不会出现此类现象，问题车辆行驶里程一般大于2万公里，且随着行驶里程的增加抖动现象会加剧。

2 机理及失效模式确认

制动抖动的振源是制动器子系统，发生抖动的原因是制动力矩的波动和制动压力的波动，通过前悬架和转向系统的传递和放大，表现为方向盘圆周方向抖动，严重的会引起踏板弹脚和车身的抖动。

某车型售后市场持续反馈长里程制动抖动问题，通过顾客走访和实车试验，发现车速在120 km/h 时施加中等强度制动，在80 -120 km/h速度区间制动时方向盘抖动严重，速度降到80km/h以下时抖动现象消失；热车抖动情况较重；用NVH测试设备采集相关数据，抖动时（13Hz）方向盘Y方向振动最大。（图1）

3 原因分析

3.1故障再现

测量6例故障（5例）/量产车辆制动盘（2例）DTV数据，结果如表1。

通过表1可知量产产品尺寸均在图纸要求范围之内，售后产品短里程内DTV即出现较大变化，且3#、4#、5#制动盘已经超出售后以往经验值更换标准（0.02）。

通过实验发现某车型在制动盘DTV达到0.018时即出现抖动现象，而同类型标杆车要到0.025才出现轻微抖动，某车型对DTV敏感性较高。

3.2 产品失效分析

DTV的变化是引起制动力矩波变化的主要因素，是导致抖动问题发生的根源；车辆连续多次制动后，制动盘表面温度升高，制动盘膨胀、翘曲引起DTV进一步增大，导致抖动现象加剧；制动力矩波动被悬架和转向系统传递和放大，导致整车敏感性高。

3.3 DTV产生及变化研究

原始DTV的与机加工能力有关，而随着车辆的使用，制动盘的断面跳动（LRO）会逐步转化为厚度差。通过实验发现，在非制动磨损状态下，LRO会逐渐减小，而DTV会逐渐增大，LRO会逐渐转化为DTV，转化关系大约为2：1。

车轮螺栓力矩的拧紧对DTV的形成也有较大影响，试验时将其中一颗螺栓的力矩较其他螺栓少30N·m，制动盘总成的端跳会增加0.03mm，加速DTV的生成。

摩擦副的攻击性也是导致DTV快速形成的一个主要原因，用现有摩擦片进行DTV台架试验，1024次制动后，DTV增加了0.005mm，制动盘磨损了0.61mm。

3.4 整车敏感性研究

通过对标标杆车及其他车型对DTV变化的反应，发现其他车型的敏感度一般在0.02-0.025的范围内，通过进一步对悬架、转向等传递路径分析，发现标杆车在前下摆臂大轴套的设计上更多的考虑了对振动的吸收，其他车型则选择在悬架或转向系统增加吸能块的形式降低车辆敏感性。

综上，控制制动盘DTV的生成是解决抖动问题的根本，同步需要在整车的敏感性上进行提升。

4 对策制定及验证

4.1 对策制定

提高制动盘出厂LRO及DTV要求（建议LRO≤0.03，DTV≤0.008），对配合件的LRO进行同步优化（轮毂法兰盘端面跳动≤0.01），以提高制动器总成出厂跳动要求（总成端面跳动≤0.06）；规范车轮螺栓的拧紧力矩控制，采用所有螺栓同时用设备锁紧力矩的设备；对摩擦片的材料进行优化，同时对制动钳的拖滞力矩进行减小，降低对偶件对制动盘的攻击性，减少DTV产生；对前下摆臂大轴套的相关结构和参数进行优化，降低整车对DTV的敏感性。（图2）

4.2 对策验证

①对单件及总成跳动、DTV改进后的产品进行装车耐久路试，至4万公里未出现制动抖动问题，试验后制动盘DTV测量值为0.02mm；

②采用新材质的摩擦片进行DTV台架试验，DTV增加了0.004mm，制动盘磨损了0.12mm；

③采用新状态大轴套装车验证，1#、2#制动盘未抖动，3#制动盘出现轻微抖动，4#、5#明显抖動、不弹脚，整车对DTV敏感度下降。（13Hz方向盘Y向振动降低。）

通过以上措施的实施，某车型制动抖动问题得到了有效遏制。

5 结论

解决制动抖动问题主要从振动产生和振动的传递路径两个方面进行优化，在优化的同时要兼顾整个制动系统的可靠性提升和NVH匹配，选择最优方案采取措施；其他因为锈蚀、MPU等导致的抖动问题则需要针对具体情况制定相应产品改进、售后处置等措施。汽车行业竞争越来越激烈，在满足顾客的要求的同时应更多的关注产品的魅力质量，给顾客提供最优的产品。

参 考 文 献

[1] 尹东晓，宁国宝，刘敏.制动抖动问题研究实验报告[R].同济大学汽车学院，2004.

[2] 宁国宝，张立军，尹东晓，等.制动引起的方向盘抖动现象试验研究[J].中国工程机械学报，2004（3）.