制动抖动分析

吴天玉

摘 要：在整车制动时，制动抖动是无法避免的，产生制动抖动的因素很多，可以通过对振源、传递路径进行分析，抑制制动抖动。

关键词：制动盘薄厚差；制动盘热效应；摩擦系數

引言：汽车抖动影响着整车驾驶的舒适性，其中制动抖动是各大汽车厂科研难题，制动抖动是指车辆在制动时引起方向盘、制动踏板、车身底板和座椅剧烈振动的现象，目前制动引起的抖动分为3类：低频抖动、中频颤动和高频尖叫。低频抖动主要是由制动力矩波动（BTV）引起的低频强迫抖动， 制动抖动一般是制动时形成低阶扰动，通过不断放大，最终形成抖动，制动抖动的频率与车速呈一定的阶次关系， 其频率为5-100Hz，制动抖动又分为制动热抖动和制动冷抖动，一般发生在连续多次制动中，制动盘温度过高，引起制动盘变形，形成制动热抖动，随着制动盘的温度降低，制动热抖动消失 ，车辆冷车制动时引起的抖动成为制动冷抖动，主要跟制动盘加工精度、装配精度等有关，中频颤振是由于制动盘和摩擦片的摩擦特性引起的，主要是因摩擦系数过高，在制动时引起摩擦系数变化幅度过大，引起中频颤振，其频率为100-1000Hz，高频尖叫为制动系统各个部件模态耦合，与车速无关，制动尖叫频率一般在1000Hz以上，可以通过优化制动系统结构或增加吸振块来避免制动尖叫。

1制动盘薄厚差（DTV）与制动盘端面跳动（SRO）

制动盘薄厚差（DTV）是指制动盘的厚度沿着圆周方向发生变化，制动盘端面跳动（SRO）是指制动盘摩擦面旋转一周跳动量，制动盘薄厚差（DTV）、制动盘端面跳动（SRO）会使制动盘与摩擦片接触压力分布不均匀和制动等效半径瞬时变动引起制动力矩波动（BTV）和制动压力波动（BPV），试验表明在一定工况下较小的薄厚差会使驾驶员相对减少感觉到制动抖动，制动盘薄厚差（DTV）国标要求值0.01mm，现在大部分汽车厂家要求较为严格，为了提高整车驾驶乐趣，前制动盘薄厚差（DTV）设定在0.004-0.006mm，后制动盘薄厚差（DTV）设定在0.006-0.008mm，通过控制制动盘的精度，尽量消除激励源。汽车在非制动情况下，由于制动轮缸活塞的不完全回位，引起制动拖滞力矩，较长时间的摩擦也会产生DTV变化，制动压力波动通过液压系统传到制动踏板，表现为制动踏板抖动。制动力矩波动（BTV）导致地面制动力的波动，引起悬架的摆振，制动力矩波动引起的低频振动通过悬架系统和转向系统的传递并进行放大，从而是转向盘左右摆振，悬架系统的振动传递到副车架，引起车身地板的抖动，在车辆车轮转弯半径过大或车轮上下跳动过大，引起制动盘与摩擦片相互搓动，也会可以引起制动力矩波动（BTV），簧下质量不同，引起的波动也不同，非承载式车身对制动抖动更为敏感，由于制动抖动为低频振动，频率在100HZ以下，麦弗逊式悬架频率为40-60HZ，转向系统的固有频率为10-20HZ，当制动抖动的频率与悬架系统或转向系统的固有频率接近时，易引起共振，产生制动抖动现象，而当频率相差较大时，抖动被相互衰减和吸收。

1.2热效应引起的制动抖动

车辆在高速行驶制动或连续制动时过由于制动盘温度升高会致使制动盘翘曲变形，这就是制动盘热效应，热效应导致制动盘变形，使制动盘变形量与制动盘薄厚差（DTV）进行叠加，形成制动热抖动，或者相互抵消，制动热效应为制动盘外圈相对速度大于内圈速度，在长时间制动时会在制动盘的外圈产生一个热环，形成制动盘的温差会导致制动盘发生翘曲变形（图一），从而使制动压力产生波动，为了避免形成制动热效应，提高制动盘的热容量，并对制动盘热变形进行分析，保证其在一定范围内，或更改制动盘的结构，由实心制动盘改为通风制动盘，并优化制动盘的散热筋。

1.3摩擦系数的不稳定性引起的制动抖动

在制动过程中摩擦系数是不稳定的，静摩擦系数大于动摩擦系数，在静摩擦与动摩擦相互转换时和温度升高材料的表面硬度降低，都会引起摩擦系数产生变化，而制动时的相对速度和温度都处于非线性变化，导致了摩擦系数的不稳定性，引起制动力矩波动和制动压力波动，形成制动抖动，在匹配摩擦系数时，系数尽量在0.38左右，并使用摩擦系数变化较为稳定的材料。

2 结束语

优化制动抖动的方法，包括抑制振源和优化传递路径，抑制振源包括提高制动盘加工精度、增加摩擦片压缩量、优化浮动钳导向销、合理匹配摩擦系数、提高装配精度等，优化底盘传递路径，使整车对制动盘厚薄差不太敏感，减弱由此引起的制动抖动，不管通过上诉那种方法进行优化制动抖动，影响制动抖动因素过多，很难彻底解决，现在各大汽车厂抑制制动抖动主要为优化抖动传递路径，可以在整车设计过程中对传递路径中各个部件进行CAE分析，避免模态耦合，从而大大减少制动抖动，同时进行大量试验验证，因在不同的环境下，如湿度、温度、路况，也可能引起制动抖动，制动抖动为制动系统较为难解决的问题，还需要进行大量研究。

参考文献：

[1]《盘式制动器制动抖动问题概述》 余卓平， 尹东晓， 张立军， 宁国宝

[2]《摩擦片压缩比对低频制动抖动的影响》 王亚南 王冬成 齐智国 刘全林 李 明

[3]《汽车制动器摩擦颤振综述》 张立军 郑一兵 孟德建 张频捷endprint