轎車制動器制動撞擊噪音影響因素簡析

李華儒 郝二超

摘 要：文章對撞擊噪音發生的機理和工況做了介紹，該噪音主要發生在低溫高濕且冷車時由前進切換成倒車時制動而產生的撞擊聲;一方面對產生噪音的多種可能影響因素進行了理論分析和闡述，通過整車試驗和臺架試驗相結合的方式對主要影響因素進行了驗證;另一方面探究噪音出現的外部條件即低溫高濕所產生的影響，進一步研究了摩擦材料在不同環境條件下的差異性，從而突破性的發現和證實了結構設計影響之外的摩擦材料的影響。

關鍵詞：制動器;撞擊噪音;摩擦片

汽車制動器的撞擊噪音是汽車行業內長期存在的熱點和難點問題，各主機廠和制動器供應商對于此種噪音通常通過在實車上嘗試不同的解決方案，而類似嘗試不能系統和充分的分析和解決這一問題;在嘗試中主要方案為調整制動器的結構設計，特別是各個相關零件之間的間隙配合。而這只是導致和解決噪音的部分因素。

1 制動撞擊噪音簡介

1.1 發生機理和工況

以制動器安裝于軸前為例，汽車前進方向行進時制動，摩擦片向下運動，A處間隙為0mm，B處間隙最大。當車輛轉換成倒車制動時，摩擦片會隨著制動盤向上運動，B處間隙變為0;在此過程中，摩擦片背板撞擊轉向節（根據制動器結構不同，可能是制動器固定支架，下面統一簡稱轉向節），產生撞擊噪聲。由于制動器安裝于軸前，在倒車切換為前進方向時，受重力作用，制動器會有微小的自由向下運動，使得A處間隙在制動前就減小，從而前進制動時的該種噪音發生概率很小。

在實際使用中，制動撞擊噪聲多發生在冷車時，特別是在早晨 – 溫度低而且濕度大的時候。在經過幾次制動后，噪聲就會減少，減輕甚至消失。這在整車試驗時也得到了驗證。

1.2 制動撞擊噪音的影響因素

撞擊聲音來源于摩擦片背板和轉向節的接觸間隙處，由于轉向節為固定件，聲音是在摩擦片背板運動而撞擊在轉向節時產生的。以活塞側摩擦片為例進行力學分析。外側摩擦片的受力和速度模型相近，不同的制動器設計，其相應模型可能略有不同。

2 制動撞擊噪音試驗與分析

2.1 制動撞擊噪音試驗與分析

針對某一出現制動撞擊噪音的車型進行整車和臺架試驗，來研究和驗證不同影響因素對解決撞擊噪音的優化效果。

2.2 摩擦材料的對比分析

考慮制動撞擊噪聲多發生在特定的環境條件-低溫度和高濕度，對兩類摩擦材料在這種特定的條件下進行摩擦系數的對比。對比發現，在相對低溫的相同條件下，低金屬摩擦材料在不同濕度條件下，摩擦系數基本穩定;而陶瓷摩擦材料在高濕度下的摩擦系數比名義摩擦系數增大很多。

從幾個不同供應商的不同陶瓷材料的臺架對比試驗，可以得到相近的變化趨勢。由此證明在特定的環境-低溫度和高濕度，陶瓷摩擦材料的摩擦系數相對相同溫度下低濕度的摩擦系數有顯著增加。在整車上經歷多次制動后，由于制動盤和摩擦片的溫度升高，摩擦片的摩擦系數趨于穩定即降低為名義摩擦系數的水平，噪音不再發生。

發現陶瓷摩擦材料的這一特性，既能合理的解釋為什么部分制動器在低溫度且高濕度的環境下出現制動撞擊噪音，這也為解決這一噪音奠定了有利的基礎。

3 結論

影響汽車制動撞擊噪音的影響因素有多種，經過理論分析和試驗驗證，本文得到的結論如下：

（1）但是受整車系統布局，功能要求和制造可行性的限制，可以用于改善制動撞擊噪音的有效參數有限，包括摩擦片背板與轉向節間的接觸間隙，摩擦片減振片和活塞或制動器殼體接觸面的粗糙度或黏著度，以及摩擦片的名義摩擦系數;

（2）摩擦片的摩擦系數對制動撞擊噪音的影響很大，特別是在低溫度高濕度的條件下;

（3）陶瓷摩擦材料在低溫度條件下，摩擦系數在高濕度時明顯高于低濕度時，而這一差異在倒車工況更為明顯;低金屬摩擦材料沒有這一特征;因此對于低溫度高濕度下發生的制動撞擊噪音，如何選擇摩擦材料類型和如何保證摩擦片在該特定條件下的摩擦系數不會偏離名義摩擦系數太多，是解決問題的關鍵。

4 結語

汽車制動器的撞擊噪音是汽車行業內長期存在的熱點和難點問題，它不僅會對汽車舒適性造成影響，而且會損害產品的市場聲譽，有時甚至導致巨額損失。行業內常見的解決制動撞擊噪音的方法是利用不同的方式減小相關零部件間的間隙，或者通過具有減震效果的隔離材料緩沖撞擊來減小或抑制噪音的發生。上文基于某品牌車型在開發中遇到的制動撞擊噪音，通過系統性的從理論角度分析所有影響因素，再結合整車和臺架試驗，以全面驗證確認不同因素的影響。在分析和不斷深入的驗證中，除了確定不同因素的影響大小外，還逐漸發現，摩擦片摩擦系數的影響也起至關重要的作用，而關鍵點在于其影響是隨著環境條件的變化而產生和變化的。

參考文獻：

[1]張立軍，刁坤，孟德建等.摩擦引起的振動和噪聲的研究現狀與展望[J].同濟大學學報（自然科學版），2013（05）：765-772.

[2]譚苗.制動器噪音分析研究[J].汽車實用技術，2017（01）：196-198.

[3]吳天玉.制動噪音分析研究[J].南方農機，2017（07）：195.

[4]劉鳳麗.淺析汽車制動噪聲的控制措施[J].中國高新技術企業， 2017（09）：119-120.

[5]崔艷芹，劉學慶.汽車制動摩擦材料的性能要求及影響因素[J].材料導報，2014（S1）：424-427.

[6]陳雄勝.車輛制動系統低頻異響的相關研究與解決[J].2017年第七屆全國地方機械工程學會學術年會暨海峽兩岸機械科技學術論壇， 2017：359-365.