轿车制动引起方向盘抖振分析与控制技术研究

轿车制动引起方向盘抖振分析与控制技术研究 摘 要 随着我国汽车工业突飞猛进的发展，在09年的产量就突破了千万量。汽车不断的走进千家万户，成为人们代步的工具。这当然会使得人们对汽车的舒适性能提出更高的要求。而汽车舒适性的主要影响因素是振动和噪声等问题。长期以来许多汽车生产厂商致力研究振动噪声问题。轿车制动时导致汽车方向盘抖动会严重影响驾驶员的舒适性，也是的驾驶员会更加容易疲劳，所以研究轿车制动引起方向盘抖振分析与控制技术很有必要。 关键词 轿车制动;方向盘抖振;控制 中图分类号:U463 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2013)11-0000-00 制动抖振现象是指车辆在一定车速范围内实施制动时引起转向盘、制动踏板、车身底板剧烈抖动的现象。制动抖振是汽车制动系统的重要故障，严重影响了车辆的舒适性，增加了驾驶员疲劳和误操作的可能性，同时也会影响到汽车的安全性。 1 制动器的结构、分类和工作原理 制动器可以分为鼓式和盘式制动器，轿车多使用的盘式制动器，而制动抖振主要是用于前制动器来产生振源。因此，下面介绍盘式制动器的结构、分类和工作原理。 盘式制动器可以称作加载制动器，由制动钳、制动盘和摩擦片组成。一类制动盘是指制动盘其中旋转的金属圆盘。制动钳的外形像夹钳形，横跨在制动盘的两侧。制动钳和制动盘摩擦产生制动力矩。另一类制动器中也有这上面那类制动盘，但是其制动力矩的产生方式不同是由摩擦片和制动盘盘面摩擦产生。 其工作原理是通过把制动器安装在转向节上面，通过油管链接制动主缸，用螺钉把制动盘和车轮轮廓链接。当踩制动踏板的时候制动柄会受到外力的，从而推动制动柄使得制动主缸的油压上升，从而油压上升使得制动液流入制动钳体油缸中，进而使得活塞向前移动使制动块夹紧制动盘，产生制动摩擦阻力，从而产生制动力矩。当制动踏板不受力的时候，油压下降，一切恢复，制动消失。 2 制动抖振的影响因素 主要以下因素会影响到制动抖振:制动盘厚度变化、摩擦副特性、制动盘端面跳动、制动子系统等因素。 2.1 制动盘厚度差 制动盘厚度差主要是指在汽车在不断制动的过程当中制动盘厚度会在圆周方向上产生变化，使得有效制动力半径发生很大的变化。通常，当车轮转动的时候，制动盘厚度的变化会使得制动泵的活塞沿着轴转动，最后会使得制动力矩和制动压力波动。实验明，当速度达到一定程度的时候，制动盘厚度的15 um变化会使得驾驶员有制动抖振的感觉。制动盘厚度变化主要是由于下面的原因:1)制动盘在生产和制造过程中由于或者技术的原因大大不到指定的要求精度。2)在汽车不断的制动过程中，会由于磨损等原因使得制动盘厚度产生变化。3)热因素。可能会由于汽车在不断制动过程中由于温度过高使得制动盘翘曲造成制动盘厚度变化。 2.2 摩擦副特性 摩擦副的特性主要是由于制动盘的盘面属性带来的，一些制动盘盘面的氧化膜会直接影响制动盘的摩擦系数，在一些氧化膜比较后区域回避氧化膜薄的区域的摩擦系数大。通常可以根据颜色的深浅来判断氧化膜的厚薄，颜色深的区域氧化膜厚，颜色浅的区域氧化膜薄。这主要是由于下面原因影响氧化膜厚度的:1)当汽车在制动的时候，由于制动盘受端面容易跳动进而造成其几何尺寸会变化，从而导致摩擦不均匀，使氧化膜分布发生变化。2)由于制动会使局部温度过高导致氧化膜分布发生变化。3)如长期受雨水腐蚀和空气抄袭等因素导致制动盘区域被腐蚀，从而形成过厚的氧化膜。 2.3 制动盘断面跳动 制动盘断面跳动时由于制动的时候制动盘盘面的圆周方向上沿半轴轴向存在侧偏或者高低的变化。在制动盘转动的时候，当期制动盘出现侧偏等变化的时候就相当于会使得制动盘的厚度发生变化，从而导致制动抖振。这主要由于下面几种原因造成的:1)制造误差。可能由于制造方面的因素造成制动盘端面跳动。2)安装误差。由于制动盘端面不平，造成制动盘端面侧偏。3)外力作用。可能由于汽车在行驶过程中造成车轮收到外力作用进而出现端面跳动。 2.4 车辆子系统原因 制动抖振传递过程中的子系统也可能会对制动抖振带来影响。具体有:1)悬架系统，由于不同的悬架系统对制动抖振的敏感程度不一样，进而造成制动抖振。2)转向系统，转向系统与制动系统连接传递过程中会对制动抖振带来影响。3)轮胎，好的轮胎对于制动抖振有很好的减振作用。4)是路面和驾驶员的影响。当汽车在颠簸的路上行驶的时候，会使得制动盘的端面跳动至增加，进而使得抖振严重。驾驶员的驾驶习惯也会对制动抖振带来影响，踩制动踏板的水平会直接影响到制动抖振的产生状况。 3 制动抖振控制分析 解决制动引起抖振的方法可以从控制振源和降低传递这两个方面来着手。 3.1 方面 从上面的影响因素可以看出制动系统的各元件形状、形式和材料以及相互的匹配度都会给制动抖动带来影响。制动盘的热容量、热膨胀系数和传导系数以及通风都会给制动盘的热变形带来影响。这可以通过一些特别的设计来使制动盘具有很好的抗翘曲。通过整体的制动盘减少一些组装的环节，从而从这样的设计上面减少制动抖动发生。比如可以通过改变分泵密封圈等结构和浮动钳等的结构设计来减少非制动的磨损。另外，合理的设计车轮和制动器子系统、转向子系统、悬架子系统。来使得整个车辆的合理设计使得制动盘厚薄差不敏感，减少制动抖振。 3.2 加工和装配方面 通过相关研究发现制动盘的初始的厚薄差和端面跳动是整个抖振产生的主要根源。可以通过对这两个地方的严格设计和控制，能够有效的减少和环节制动盘的磨损和阻碍制动抖振的发生。材料的均一性也是非常值得主要的问题，这里可以消除热应力等。另外，除了要控制好制动盘的厚薄差以及端面跳动外，还应该要主要装配，减少装配的误差。不只要求零部件合格，还应该要求零部件的装配也要合格。当装配合格的时候，零配件能够很好的重合，不会出现端面跳动超标。当注意装配的质量的时候，可以很好的减少间隙里面的异物，能够很好的防止端面跳动。 3.3 维修方面 当车辆如果在使用后出现了制动抖振的现象的时候，应该首先去检测浅论左右两侧制动盘在装配状态下的端面跳动和厚薄差，以及轮廓本身的端面跳动，然后根据检测的情况对其进行有必要的更换。更换新元件的时候，不仅要关注元件是否合格，还要检测是否装配合格。另外，如果要对制动盘更换，也应该对其摩擦块进行更换，这样这两者才能搭配。 参考文献 [1]盘王强，齐钢，崔海峰.制动器制动抖振机理和控制研究[M].机械设计与制造，2005(5). [2]黄文兵，刘守银.制动引起的方向盘抖振试验研究[M].现代振动与噪声技术，2010(6):17-19. [3]刘守银，黄文兵，郭春雷，俞方.中卡制动抖振的分析[J].合肥工业大学学报(自然科学版)，2009(32):21-23.