【深度】制动抖动，你了解多少？
引言
制动抖动是汽车制动系统常见故障现象之一，严重影响车辆行驶的舒适性和安全性。针对终端投诉案例的分析，研究发现车辆制动抖动主要与前制动盘耐久后DTV（厚薄差）增长有关，进一步研究发现前制动盘硬度分布不均和制动片材质对制动盘冲击过大是导致耐久后制动盘DTV增长超差的主要原因。
在售后维修领域，修理厂或者经销商往往为节约成本普遍采用光盘的方式，光盘虽然能够暂时缓解制动抖动发生概率，但也会一定程度降低制动盘热容量，给制动系统带来潜在风险，且一定公里数后制动抖动现象会再现甚至加剧。
通过制动盘制造工艺优化及制动片材质变更，可以有效抑制制动盘耐久后DTV增长，为车辆制动抖动相关问题的解决及新车型制动盘设计开发提供了相关经验与参考方案。
作者｜邓海兵
图片｜网 络
1.研究背景
随着汽车行业的快速发展，消费者对汽车品质的要求也越来越苛刻，汽车高速行驶时制动抖动问题也逐渐被人们所重视，制动抖动问题不仅影响车辆行驶的舒适性，同时也会加速车辆相关零部件的疲劳损坏，影响行车安全。由于制动抖动现象的影响因素多、机理复杂，如何有效的避免制动抖动问题一直是困扰汽车行业的一个难题。
制动抖动是车辆在一定车速范围内实施制动时引起的方向盘、制动踏板以及车身地板等出现剧烈抖动的现象，是制动振动中的一种。车辆制动时通常由于制动力矩的波动，通过制动器、支架和转向机传递到方向盘、地板、座椅和制动踏板等被驾驶员所感知，振动频率通常发生在5-100HZ，并随车速的变化而变化。
过往行业内针对制动抖动的研究主要是改善制动盘制造过程中厚薄差（DTV）的波动，以减少制动力矩波动带来的抖动问题。随着制造工艺水平提高，目前制动盘制造过程DTV波动能够控制在合格水平内（小于7μm），但是针对车辆耐久后制动盘DTV超差产生的制动抖动问题行业内研究较少。本文主要针对耐久后制动盘DTV超差产生的制动抖动问题进行研究。
2.制动抖动机理分析
针对市场投诉制动抖动的车辆进行实车路试确认，发现当车速80-120km/h时以较小力度踩刹车时（制动减速度0.3g左右），车辆方向盘有明显抖动，用NVH测试设备测量车辆方向盘振动数据，车辆制动时方向盘存在明显抖动，且方向盘Y向（左右方向）振动最大可达0.5g，更换新的前制动盘后，相同工况试车故障消除，判断方向盘抖动现象主要与车辆前制动盘有关。
制动盘厚薄差（DTV）是指制动盘的厚度沿圆周方向的变化量。DTV会导致制动盘和制动片接触压力分布不均以及制动力有效半径发生变化，同时制动盘的厚度变化也会强制制动卡钳的活塞轴向移动，导致制动压力的波动。研究表明，在一定的车况下，15-20μm的厚薄差，将引起50N·m制动扭矩变化，同时当车辆制动盘DTV大于10μm时有经验的驾驶员高速制动时就会感受到制动抖动，当DTV达到15μm以上时就会产生明显的制动抖动并被大多数驾驶员所感知，DTV越大制动抖动也就越严重。
回收10台市场投诉制动抖动车辆前制动盘，车辆行驶里程均在2.5万公里以上，分别测量其DTV数据，如表1所示。
从表中可以看出，前制动盘左右两侧平均DTV均在10μm以上，最大可达27μm，并且随着车辆行驶里程越多，制动盘DTV就越大，而制动盘出厂DTV标准小于7μm，表明车辆耐久磨损后，前制动盘DTV出现了超差的情况，导致车辆制动过程中制动力矩波动较大，从而产生制动抖动故障。
目前制动盘的制造一般都是采用高精度加工中心，加工尺寸由设备精度加以保证，并且在加工后会设置检查工序，使用带有传感器的设备来检测保证，大部分主流的零部件厂家在此方面保证能力和检出能力都比较高，所以出现制动盘DTV超差，更多的是在制动盘耐久使用后出现的。
3.制动次数对DTV影响分析
制动盘厚薄差（DTV）作为影响制动抖动的重要变量，在车辆使用中并不是保持不变的，而是会随着制动系统的使用情况而变。车辆使用过程中DTV的变化较为复杂，受制动盘和制动片材料配比、材料兼容性等影响。在对产生制动抖动车辆的车主进行售后调查时，相当一部分车主反映在新车阶段车辆并没有产生制动抖动，大约在行驶里程2万公里左右时开始出现制动抖动，继续行驶一段时间后，部分车主反映制动抖动有轻微好转，部分车主反映制动抖动会恶化。
售后调查结果表明制动抖动与制动盘DTV增长存在一定的关系，为了模拟车辆制动过程中前制动盘DTV增长情况，随机选取3个前制动盘，连同卡钳及制动片一起进行台架耐久制动测试，模拟整车正常制动条件下，测量制动盘DTV随着制动次数的增长情况，测试结果显示：当制动次数为6500次左右时三个制动盘DTV均超过15μm，最高可以达20μm，且制动盘DTV随制动次数增加呈交替增减且总体上升的趋势变化，说明在车辆的实际使用寿命内，一定时间内制动盘DTV随着制动次数的增加可能增大，也可能会减小，但总体上会随制动次数的增加而逐渐增大，引起制动抖动的概率也会逐渐增大。
4.制动片材质影响分析
车辆正常制动过程，是依靠制动片与制动盘的摩擦达到减速控制车辆的目的，制动片材料对制动盘的攻击性也是造成制动过程中制动盘DTV增长的重要因素之一。如果制动片所用材料不合适，材质耐高温性能差，车辆踩刹车减速过程中，制动产生的高温使制动片表面较软的缓冲材料烧结，制动片逐渐变的有较强的攻击性，后续制动盘DTV快速恶化，产生制动抖动。
耐高温性能差的制动片一定条件下会对制动盘产生较强的攻击性，因此使用对制动盘攻击性较弱，且在高温下弹性变形小的制动片，可以减少因制动片冲击过大而造成的制动片DTV增长超差。
5.制动盘硬度分布影响分析
针对市场投诉前制动盘，在距离制动盘外圆周内侧5mm位置每隔15度取一个测点，测量刹车盘圆周硬度分布状况，共取24个测量点。结果显示，制动盘DTV随着制动盘硬度的变化而变化，制动盘硬度大的位置磨耗量少，硬度小的地方磨耗量多，由于制动盘的硬度偏差，制动过程中制动盘硬度低的部分更容易被削减，造成制动盘DTV增长超差，产生制动抖动问题。
6.对策研究
制动片材质对制动盘冲击过大与制动盘硬度分布不均是导致耐久后制动盘DTV增长超差的主要原因，因此，可以通过降低制动片对制动盘的过大冲击和提高制动盘硬度均匀分布标准来避免制动盘DTV的增长。
6.1对策制定
（1）制动片材质变更，使用对制动盘攻击性较弱，在高温下弹性变形小的制动片，可以减少制动盘的变形，避免制动片对制动盘过大冲击造成制动盘DTV超差。
（2）制动盘硬度分布改善，针对制动盘硬度分布不均匀，结合实际工程经验，可以从制动盘外周部追加保温工艺、增加外周部肉厚、延长浇道等措施进行优化解决，从而保证制动盘外周制造工艺的稳定性和一致性。
6.2对策效果验证
将对策后的制动片和制动盘部品装机进行台架测试验证，测量制动盘DTV随着制动次数增长情况，测试结果显示：对策后的部品在制动10,000次内制动盘DTV可以控制在7μm以内，相比对策前部品，相同制动次数下可以有效扼制制动盘DTV的增长，从而达到降低制动抖动的目的，判定对策有效。
7.结论
主要研究结论如下：
（1）
车辆耐久后制动盘DTV的增长是导致市场中客户出现制动抖动故障投诉的主要原因；
（2）
光盘虽然能够暂时缓解制动抖动发生概率，但是会一定程度降低制动盘热容量，给制动系统带来潜在风险，且一定公里数后制动抖动现象会再现甚至加剧；
（3）
针对耐久后制动盘DTV的增长可以通过对制动片材质变更及制动盘制造工艺优化，可以有效抑制制动盘耐久后DTV增长，为后续制动抖动问题解决及制动盘设计开发提供相关经验和参考。
作者简介
邓海兵（1982年6月~），男，湖北武汉人，武汉靖信达汽车配件有限公司总经理
2年汽车后市场创业经历、12年汽车主机厂OEM工作经历：
•亚迪汽车有限公司，从事制动系统、底盘系统设计开发工作；
•东风本田，从事产品工程及质量管控工作；
•东风雷诺-日产，从事整车项目管理工作；
•东风集团技术中心，从事智能电动车项目管理工作。
END