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汽车制动抖动主要原因-汽车NVH性能开发

时间:2023-10-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:图9.5.4 制动盘热变形模式在上述两种热变形模式中,引起性能衰退抖动的主要原因是扭曲变形引起的“拖曳现象”及“制动盘面摆增大现象”。拖曳量的大小在制动盘旋转一周内产生变动,内摩擦面上出现的振幅最大的部分,可以认为是拖曳量最大处。制动时,由于热膨胀的作用,制动盘整体的厚度是增加的。从这个结果可以得知,为了控制制动抖动而对制动盘的热特性要求,就是“扭曲变形小”。

汽车制动抖动主要原因-汽车NVH性能开发

从上述得知,制动盘热变形形态通常包括两种复合类型。一种是厚度变化(热胀冷缩),另外一种是扭曲变形(coning,钵状变形)。每种变形模式的变形前(点划线)和变形后(实线)形状如图9.5.4所示。

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图9.5.4 制动盘热变形模式

在上述两种热变形模式中,引起性能衰退抖动的主要原因是扭曲变形引起的“拖曳现象”及“制动盘面摆(振幅Run-out,以下称为R/O)增大现象”。接下来对这些现象加以详细说明。

1.拖曳现象

图9.5.5中显示了图9.5.3中内表面外周(b)处在本次的一系列实验中出现的衬块(Inner Pad)位置,即显示了制动盘内侧摩擦面和衬块的接触状态。

如果考虑到上述的扭曲现象,可以根据图9.5.5中的①~⑥过程来推测接触状态。每个过程的接触状态如下所述。

①制动开始后:由于制动液压系统开始工作,衬块被推到制动盘内侧摩擦面上,衬块与制动盘接触。

②制动结束前:由于制动过程中扭曲现象加剧,内侧摩擦面向外侧产生变形,随之衬块也向外侧移动。

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图9.5.5 制动盘与内衬块间的接触

③制动结束后:液压解除,在活塞的收缩作用下,衬块从内侧摩擦面离开。此时在衬块和内侧摩擦面之间形成的间隙,与制动中的扭曲量相比很小,因此,衬块返回不到①的位置。

④~⑥空转中:制动盘的冷却系统持续工作,扭曲变形恢复,制动盘与衬块接近。接下来热变形复位,内摩擦面和衬块开始接触,发生拖曳现象。拖曳量的大小在制动盘旋转一周内产生变动,内摩擦面上出现的振幅最大的部分,可以认为是拖曳量最大处。在该拖曳摩擦力的作用下,DTV增大。

2.R/O增大现象

首先对R/O增大现象的概要加以说明,然后在实验结果的基础上进行详细论述。(www.xing528.com)

图9.5.6的上图中,显示的是热变形前的制动盘形状,由于偏磨耗使得DTV出现恶化。此时,制动盘的偏磨耗和制动盘面摆之间的相位关系,呈现出制动盘内侧振动部分(f)的磨耗较多,与其相对的外侧振动部分(e)的磨耗较少的倾向。

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图9.5.6 R/O变形现象

像这样在制动盘偏磨耗状态下,如果开始制动,如同在后面的实验中得到了证实那样,由于黏滑作用,使得制动盘的较厚(磨耗少)部分(e)出现热量过度集中,该部分的温度比厚度小(磨耗大)的部分(f)要高。

从日常经验中可以知道,温度和扭曲量几乎成比例关系,因此,扭曲量在热量集中的较厚部分多,较薄的部分少。

通过以上分析得知,热变形后的制动盘形状如图9.5.5的下图所示,与热变形之前相比,R/O增大了。R/O增大进一步引起DTV增加,出现“DTV增加→R/O增大→DTV增加”的恶性循环。

接下来,使用实验测试得到的数据对上述R/O增大现象加以说明。图9.5.7中,是和时效老化制动抖动实验中的图9.5.3及图9.5.5不同的时刻,按照表9.5.1的行驶条件,采取第15次制动时内侧外周(b)和外侧外周(d)的制动盘面摆及厚度变化的时域结果曲线。

在三个波形当中,首先观察最下面的制动盘厚度波形。摆动的上端与最厚的部分(图9.5.6中的e)相当,下端与最薄的部分(图9.5.6中的f)相当。制动时,由于热膨胀的作用,制动盘整体的厚度是增加的。

接下来仔细观察的话,可以了解到厚的部分(e)的厚度增加量比薄的部分要大。由此,制动时厚度大的部分出现热量集中,与厚度薄的部分相比温度变得更高。

其次,对制动盘的面摆波形加以分析。内侧外周(b)、外侧外周(d)处于摆动上端的是外侧部位的振动部分,而且与厚度大的部分(图9.5.6中的e)相当。另一方面,下端则是内侧摆动部分,而且与厚度薄的部分(图9.5.6中的f)相当。内侧外周(b)、外侧外周(d)在制动时,其摆动上端的变形量比下端要大,厚的部分的扭曲量比薄的部分要大。

其结果是,制动前的R/O约为25~30μm,但是在制动之后则增大到45~75μm.因此,制动结束后在短暂的时间内处于R/O持续增大状态,很容易出现DTV增加现象。

3.制动盘热变形引起的制动抖动的发生过程总结

通过上述介绍,可以了解到制动盘热变形引起的时效老化制动抖动的产生过程,如图9.5.8所示。

从这个结果可以得知,为了控制制动抖动而对制动盘的热特性要求,就是“扭曲变形小”。

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