某車型潮濕環境下制動抱死問題整改研究

羅 溶

（江鈴汽車股份有限公司，江西 南昌 330052）

引言

某車型在潮濕環境下剛啟動時制動靈敏、易抱死故障在該車型售后問題抱怨排名第 2，如該問題不解決，嚴重影響到品牌滿意度，從而影響該車型的銷量。

1 制動抱死表現及可能原因

1.1 問題表現

在汽車剛開始行駛時（冷啟動，尤其每天早晨），只要輕點制動踏板，就會導致后輪制動靈敏、甚至抱死，多發生在下雨天，但如果像上述一樣制動了大約3～5次后，該故障消失，全天都可能不再發生。前輪未發現此現象。

1.2 可能原因

結合實車問題表現及鼓式制動器結構，利用頭腦風暴法，分析問題原因主要是如下三個變差因素：

1）鼓式制動器摩擦片材料摩擦系數的穩定性；

2）制動器與制動鼓之間間隙；

3）制動鼓與制動底板間隙。

1.3 針對三個變差因素進行分析

1.3.1 摩擦片摩擦系數穩定性

通過潮濕環境下摩擦片的制動效能試驗來判斷摩擦系數的穩定性。

摩擦系數是評價摩擦材料的一個重要的性能指標，好的摩擦片材料其摩擦系數必須在各種條件下保持穩定[1]。而摩擦系數最直接影響到制動扭矩大小[2]，因此采用以下試驗方法來驗證摩擦系數是否穩定。

試驗條件及方法：

1）將摩擦片磨合 200次，在濕度大于 80%的環境下，施加1000N駐車拉索力，放置6小時以上；

2）初速度為10km/h，初溫度為25°，制動壓力為0.8MPa，連續制動20次；

3）記錄0.8MPa壓力下連續制動20次對應地輸出扭矩。

圖1 潮濕環境下摩擦片制動效能

結論：通過該臺架試驗結果可知，在潮濕環境下制動，前10次的制動扭矩是后續10次制動扭矩的3倍，可反映出摩擦材料摩擦系數在潮濕環境下是不穩定的。

1.3.2 制動鼓和制動器之間間隙能力分析

踩制動踏板時，制動器活塞推動制動蹄片張開與制動鼓摩擦面進行接觸，從而產生摩擦力達到制動作用。兩者之間間隙的大小，直接影響到制動的靈敏性，如果間隙過小，當踩踏板時，制動蹄片立即張開與鼓接觸，反應時間很短，很容易導致制動抱死[3]。

該初始間隙為制動鼓內徑與制動器直徑之差（制動鼓內徑為280+0.05/-0.08；制動器直徑為278.6～279，該單邊間隙規范為0.45～0.65）。隨機抽取30輛車，測量制動鼓和制動器之間間隙，進行過程能力分析。

結論：從過程能力數據來看，CPK為 1.1，意味著過程波動比較穩定。

1.3.3 制動鼓和制動底板之間間隙能力分析（制動底板和制動鼓間隙設計值為8.5～11.5mm）

制動鼓和制動底板間隙影響到的是制動器內潮濕環境，間隙過大，雨水容易流入制動器內，導致摩擦片銹蝕，與制動鼓接觸時，摩擦力加大，制動力增加從而導致制動靈敏，甚至抱死。

結論：從過程能力數據來看，CPK為1.58，該間隙過程能力可以接受。

1.3.4 總結

通過以上分析可知，制動鼓和制動器之間間隙以及鼓和制動底板之間間隙生產過程能力比較穩定，可排除這兩個因素對該問題的影響。因此摩擦片材料摩擦系數穩定性是導致該問題的可能主要原因。

2 根本原因分析

摩擦片的材料配方決定了摩擦系數，系數的穩定性由配方中的各種材質決定[2]，由于摩擦片的材料配方是各個材料生產商的最大秘密，我們無法獲得材質信息，為進一步驗證摩擦材料對該問題的影響，只能通過以下一些試驗進行驗證：

2.1 摩擦片摩擦系數受濕度的影響

試驗條件及方法：室溫下將三種摩擦片磨合200次，將其放置在濕度變化的環境下進行制動效能試驗。藍色為進口摩擦片，黃色為正開發車型的摩擦片，紅色為該車型摩擦片。

圖2 摩擦片系數受濕度影響圖

結論：通過上圖可以看出開發車型的摩擦片及該車型現用摩擦片摩擦系數受濕度影響很大，進口摩擦片比較平穩。

2.2 潮濕環境下制動效能試驗

驗證不同摩擦片在相同潮濕環境下制動效能的波動：

試驗條件及方法同1.3.1。

圖3 潮濕環境下制動效能對比圖

結論：從上圖可以看出，進口摩擦片（藍色）制動扭矩比較平穩，而黃色和粉色標記的摩擦片前面 3次制動扭矩較大。粉色為公司現開發車型用摩擦片，黃色為該車型用摩擦片。

2.3 銹粘著試驗

驗證摩擦片和對手件的銹粘著情況，如果分開摩擦片和對手件的分離力越大，則其銹粘著情況越嚴重[4]：

試驗條件及方法：

（1）將鑄鐵板加工面用溶劑進行脫脂處理；

（2）試驗摩擦片在蒸餾水中浸泡15分鐘，除去附著在摩擦片表面的氣泡；

（3）將濕潤的摩擦片放置在鑄鐵板的加工面上，用5kgf/cm2（0.49Mpa）的壓力加壓；

（4）室內放置72小時；

（5）除掉壓力，將鑄鐵板固定在適當的夾具上，用壓縮或拉伸試驗機，在與接觸面平行的方向上，壓或拉試驗 片使其與鑄鐵板分開，測此時的分離力[4]。

結果如圖4所示：

圖4 銹粘著試驗結果

結論：現用摩擦片銹粘著需要的分離力較進口摩擦片大，是進口摩擦片的3倍。

2.4 結論

通過以上對摩擦片材料的試驗驗證，可知現用摩擦片中含有易生銹的金屬成分，在潮濕環境下與對手件的粘著比較嚴重；現用摩擦片摩擦系數受濕度影響很大；進口摩擦片在潮濕環境下低速效能比較穩定，而現用摩擦片在潮濕環境下低速效能在前5次制動時更容易導致制動靈敏，甚至抱死；該進口摩擦片在歐洲同款車型上使用時其引起的制動抱死千臺故障率為4.5‰，而目前現用摩擦片在該車型上引起的制動抱死千臺故障率達到11‰。通過試驗結果及售后故障數據對比，可知摩擦片材料是導致潮濕環境下制動抱死的根本原因。

3 改進方案

通過上述對比試驗，可知現用的摩擦片比進口摩擦片在潮濕環境下更容易銹蝕、且容易粘接；制動效能不穩定，可知現用的國產化摩擦片和進口摩擦片相比易生銹的金屬元素含量較多，增加了浸水后的銹蝕率，在此基礎上進行摩擦片材料的改進。

圖5 摩擦片配方改進后與進口摩擦片制動效能對比試驗

提高摩擦片的pH值，從9.5提高到10.5，增加少量堿性物質同時減少基礎配方中鐵元素的含量。將改進后的摩擦片與進口摩擦片進行制動效能對比試驗。

結論：從上述對比可以看出，制動摩擦片配方改進后的制動效能與進口摩擦片比較接近。進口摩擦片在該車型上的潮濕環境制動抱死抱怨基本沒有，在國產化后該問題大幅增加。國產化摩擦片配方改進后經過海南道路試驗和市場驗證，該問題得以解決。

4 總結

該項目的改進過程為其他車型類似產品問題的整改以及新品開發提供了寶貴的經驗。公司在現階段開發的某車型的同類產品也存在此類問題，借用該項目的經驗成功解決該問題，縮短新車型的開發周期，使之順利上市；目前在國內同行業領域內，對此類產品的類似問題都具有很大的借鑒與幫助作用。