帶輔助回位機(jī)構(gòu)制動(dòng)鉗總成技術(shù)問(wèn)題解析

李杰　馮曉虹　凌利峰

摘 要：本文主要研究的目的是比較全面的分析帶輔助回位機(jī)構(gòu)的制動(dòng)鉗總成運(yùn)動(dòng)關(guān)系，以及分析在設(shè)計(jì)和耐久后的受力偏差等對(duì)產(chǎn)品性能的影響，并提出控制方法。

關(guān)鍵詞：輔助回位機(jī)構(gòu) 制動(dòng)鉗總成 原理 受力分析 問(wèn)題解析

Analysis on Technical Problems of Brake Caliper Assembly with Auxiliary Return Mechanism

Li Jie Feng Xiaohong Ling Lifeng

Abstract：In this paper， the purpose of the study was to comprehensively analyze the relationship of the auxiliary return mechanism of the brake caliper assembly， and the design and durable deviation effect on the performance of products， and put forward the control method.

Key words：auxiliary return institutions， brake caliper assembly， principle， force analysis， problem analysis

1 緒論

1.1 問(wèn)題的提出

從2019年開始，汽車尾氣國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)已在全國(guó)陸續(xù)實(shí)施，提出低排放低能耗要求，在此大環(huán)境下，整車廠對(duì)制動(dòng)鉗總成的低拖滯力矩的要求越來(lái)越高，各制動(dòng)鉗供應(yīng)商都在積極的研發(fā)新的結(jié)構(gòu)型式來(lái)降低拖滯力矩，達(dá)到低排放低能耗的政策要求;本論文探討的目的是以我司目前現(xiàn)有的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)帶輔助回位機(jī)構(gòu)制動(dòng)鉗總成在設(shè)計(jì)和試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行原因分析，并提出控制方法。

1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前市場(chǎng)上專門應(yīng)對(duì)低拖滯而增加的輔助機(jī)構(gòu)較少，主要是以如何輔助制動(dòng)塊順利回位為主。

主要的輔助回位設(shè)計(jì)類別有以下三種：

1.3 本文研究的主要內(nèi)容、目標(biāo)與方法

本文研究的主要內(nèi)容是：回位機(jī)構(gòu)工作原理簡(jiǎn)介、輔助回位機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)受力分析、彈力變化分析、常見問(wèn)題解析;目標(biāo)是分析出目前輔助回位機(jī)構(gòu)如何設(shè)計(jì)，提出如何控制來(lái)避免相關(guān)問(wèn)題的出現(xiàn)。

2 運(yùn)動(dòng)分析和彈力變化分析

2.1 制動(dòng)鉗總成帶輔助回位機(jī)構(gòu)的工作原理簡(jiǎn)介

工作原理：制動(dòng)時(shí)，活塞推動(dòng)內(nèi)側(cè)制動(dòng)塊總成（4）及外側(cè)制動(dòng)塊總成（2）貼向制動(dòng)盤，產(chǎn)生制動(dòng)力矩，車輛停止;當(dāng)制動(dòng)解除時(shí)，活塞回位，內(nèi)側(cè)制動(dòng)塊總成（4）在輔助回位機(jī)構(gòu)（內(nèi)側(cè)）（5）彈力及制動(dòng)盤的離心力共同作用下，克服制動(dòng)塊的滑動(dòng)阻力，脫離制動(dòng)盤;外側(cè)制動(dòng)塊總成（2）在輔助回位機(jī)構(gòu)（外側(cè)）（1）彈力及制動(dòng)盤的離心力共同作用下，脫離制動(dòng)盤，達(dá)到拖滯力矩降低的目的。

2.2 運(yùn)動(dòng)受力分析

首先，簡(jiǎn)單介紹下拖滯力矩產(chǎn)生的原因;

Drag=u*Fnorm.*Reff.

Drag代表拖滯力矩，u代表摩擦系數(shù)，F(xiàn)norm.代表盤片殘余正壓力;Reff.代表制動(dòng)半徑。

由于Reff.和u一旦制動(dòng)系統(tǒng)確定，即很難優(yōu)化變更，所以一般從Fnorm.方面入手進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，來(lái)降低Drag值。

輔助回位機(jī)構(gòu)對(duì)制動(dòng)鉗總成靜態(tài)拖滯力矩的影響，從以下幾個(gè)力學(xué)因子進(jìn)行解析描述：

①Fa：外側(cè)輔助回位機(jī)構(gòu)彈簧力;②Fb：內(nèi)側(cè)輔助回位機(jī)構(gòu)彈簧力;③Fc：鉗體滑動(dòng)阻力

④Fd：外側(cè)制動(dòng)塊滑動(dòng)阻力;⑤Fe：內(nèi)側(cè)制動(dòng)塊滑動(dòng)阻力

需要達(dá)到的平衡關(guān)系

外側(cè)回位機(jī)構(gòu)的力平衡公式

Fa>Fd? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（一）

內(nèi)側(cè)回位機(jī)構(gòu)的力平衡公式

Fb

總成受力平衡公式

（Fa-Fd）<（Fb+Fc）? ? ? ? ? ? ? （三）

從受力角度分析，輔助回位機(jī)構(gòu)的彈力是需要達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài);通過(guò)DOE內(nèi)/外側(cè)回位機(jī)構(gòu)彈力設(shè)計(jì)驗(yàn)證，確定外側(cè)回位機(jī)構(gòu)彈力Fa=12N;內(nèi)側(cè)回位機(jī)構(gòu)彈力Fb=4N;

*基于不同產(chǎn)品的鉗體滑動(dòng)阻力、制動(dòng)塊滑動(dòng)阻力、內(nèi)/外側(cè)回位機(jī)構(gòu)彈力可以調(diào)整。

2.3 輔助回位機(jī)構(gòu)的彈力變化分析

對(duì)于輔助回位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，通過(guò)臺(tái)架耐久，實(shí)車耐久進(jìn)行驗(yàn)證。

以下是我司某款車型產(chǎn)品的臺(tái)架驗(yàn)證結(jié)果。*振動(dòng)耐久按照QC/T 592規(guī)范進(jìn)行[4]。

從以上的臺(tái)架和實(shí)車驗(yàn)證結(jié)果來(lái)看，輔助回位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在該款產(chǎn)品上是可行的，震動(dòng)耐久前、后，路試耐久前、后，性能雖然有所下降，但表現(xiàn)優(yōu)秀，輔助回位機(jī)構(gòu)的增加，使得制動(dòng)鉗總成整體靜態(tài)拖滯力矩有明顯改善。

3 問(wèn)題的解析

3.1 常見問(wèn)題1解析

問(wèn)題點(diǎn)：輔助回位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)角度不合理，引起彈簧力不能均勻的拉回制動(dòng)塊，制動(dòng)塊上下方向擺偏，最終引起拖滯力矩改善效果降低，同時(shí)，引起制動(dòng)塊上下方向偏磨損。

產(chǎn)生該問(wèn)題的原因分析如下：

1.未進(jìn)行合理的CAE分析;2.支架上無(wú)合適的平面空間，回位彈簧無(wú)合適的著力點(diǎn);3.制動(dòng)塊和制動(dòng)塊卡簧片的滑動(dòng)阻力均衡點(diǎn)未找到（誤導(dǎo)回位機(jī)構(gòu)彈力設(shè)計(jì)）;

解決措施是，在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行CAE受力分析（支架上預(yù)留合理的著力平面），并且盡量使彈簧力作用在制動(dòng)塊的中心弧線上。

3.2 常見問(wèn)題2解析

問(wèn)題點(diǎn)：運(yùn)輸或者整車使用后輔助回位機(jī)構(gòu)的彈簧力失效，引起制動(dòng)塊偏磨，拖滯力矩增加等。

產(chǎn)生該問(wèn)題的原因分析如下：

1.設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理，輔助回位機(jī)構(gòu)和制動(dòng)塊鉚接凸釘配合間隙過(guò)大;2.鉚接凸釘高度不夠，鉚接余量預(yù)留不足;3.鉚接工藝不合理，未完全鉚接到位，輔助回位機(jī)構(gòu)有浮動(dòng)空間;4.輔助回位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，彈力損失明顯，變形量過(guò)大;5.輔助回位機(jī)構(gòu)折彎有缺損，耐久后斷裂，引起彈力損失;6.包裝發(fā)運(yùn)過(guò)程中回位機(jī)構(gòu)變形損壞;

解決措施是，輔助回位機(jī)構(gòu)的鉚接工藝保證，增加拉脫試驗(yàn)，合理的包裝方案，以及取件操作規(guī)范指導(dǎo)書，振動(dòng)耐久及路試耐久驗(yàn)證，保證運(yùn)輸后和耐久后鉚接牢固穩(wěn)定以及彈力損失的可接受范圍;

4 結(jié)論

從以上分析能得到如下結(jié)論：（1）制動(dòng)塊輔助回位機(jī)構(gòu)的增加對(duì)拖滯力矩是有明顯改善的;（2）輔助回位機(jī)構(gòu)的彈力值設(shè)定需要結(jié)合制動(dòng)鉗特性參數(shù)設(shè)計(jì);（3）合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能保證耐久前后拖滯力矩性能;（4）合理的工藝、包裝和操作規(guī)范能避免回位機(jī)構(gòu)的失效。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱龍根主編.簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè).第2版.北京. 機(jī)械工業(yè)出版社，2005.6? 256.

[2]日信工業(yè)株式會(huì)社? 車輛盤式制動(dòng)器 發(fā)明專利 專利號(hào) 201511035916.1.

[3]浙江亞太機(jī)電股份有限公司? 一種浮動(dòng)式制動(dòng)鉗總成中制動(dòng)塊的輔助回位結(jié)構(gòu) 實(shí)用新型專利 專利號(hào)ZL 201605233270.1.

[4]國(guó)家機(jī)械工業(yè)局? 轎車制動(dòng)鉗總成性能要求及臺(tái)架試驗(yàn)方法 QC/T 592 2013版.