某車型擋泥板結(jié)構(gòu)優(yōu)化對制動散熱影響的研究

葛飛，陳杰

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某車型擋泥板結(jié)構(gòu)優(yōu)化對制動散熱影響的研究

葛飛，陳杰

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章介紹了某車型制動器擋泥板，以及擋泥板對制動器散熱的影響，并實(shí)車測試、對比擋泥板結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后制動器溫度，驗(yàn)證了擋泥板對制動器散熱影響問題的研究。

擋泥板；制動器；整車

CLC NO.: U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)10-143-03

引言

汽車制動器一般分為盤式制動器和鼓式制動器兩種，而對于盤式制動器結(jié)構(gòu)，都會有制動器擋泥板，用以防止石子等雜物飛濺到制動盤上，導(dǎo)致制動盤被劃，進(jìn)而影響制動效果，甚者會導(dǎo)致制動失效。

表1

在制動系統(tǒng)中，由于制動器屬于底盤件，工作環(huán)境比較惡劣，經(jīng)常接觸到路面石子等雜物。故需要增加制動器擋泥板保護(hù)制動器不受雜物的影響。傳統(tǒng)的擋泥板一般是根據(jù)制動盤的大小直接確定擋泥板的形狀及尺寸，擋泥板面積較大，不僅成本高，關(guān)鍵是阻礙了連續(xù)制動時制動器產(chǎn)生的熱量無法快速有效的散發(fā)，使制動由于熱衰退而效果變差。

1、某車型制動器擋泥板結(jié)構(gòu)

1.1 概述

某輕卡車型整車制動器為前盤式后鼓式制動器，該車型在進(jìn)行山路試驗(yàn)時，拆解制動器時發(fā)現(xiàn)：前制動盤溫度超過400℃，拆檢前制動發(fā)現(xiàn)，前制動軸承潤滑脂呈液態(tài)，且已變質(zhì)；前制動盤顏色呈磚紅色。同時摩擦片加速磨損，消音片脫落。制動器溫度統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1。

如果此故障在客戶使用過程中出現(xiàn)，因?yàn)橹苿有Ч儾罨蛘呤В瑫?dǎo)致嚴(yán)重的交通事故和人身財(cái)產(chǎn)損失。

產(chǎn)生原理：駕駛員在制動時摩擦片和制動盤之間摩擦，使運(yùn)動能量轉(zhuǎn)化為熱能讓運(yùn)動減弱、停止，制動時產(chǎn)生熱量是散熱量與其本身吸收熱量之和（制動器吸收熱量即制動器溫度），即制動時摩擦片與制動盤之間摩擦產(chǎn)生制動總熱量；通過風(fēng)冷等方式散去部分熱量，其余熱量被制動器吸收，就是制動器溫度。主要的三大因數(shù)為：1.制動器產(chǎn)生總熱量；2.制動器散熱量；3.制動器吸收熱量。本文僅針對擋泥板對制動器散熱的影響進(jìn)行研究分析。

為了制動器溫度高問題，擋泥板對制動器溫度高產(chǎn)生的相關(guān)影響進(jìn)行測試、分析。并最終確認(rèn)對制動器擋泥板結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以降低在連續(xù)制動或者山路制動等情況下產(chǎn)生的高溫，從而避免制動性能的下降帶來的危險(xiǎn)及交通事故。

1.2 原始方案

擋泥板安裝在轉(zhuǎn)向節(jié)總成上，覆蓋整個制動盤表面，以保護(hù)車輛行駛過程中，石子、污泥甩到制動盤上，從而影響制動器的正常工作，導(dǎo)致制動性能下降。

圖1

但是由于制動盤整個斷面都被制動盤覆蓋，行車制動時制動卡鉗與制動盤相互摩擦產(chǎn)生的熱量會分布在制動盤和制動卡鉗上，而制動盤承受了大部分的熱量，制動盤外端面及周邊受車輛輪輞遮擋，熱量無法快速散出。

圖2

通過實(shí)車拆除擋泥板和帶擋泥板進(jìn)行山路溫度測試對比測試，最終確認(rèn)擋泥板對于制動器溫度的影響如下圖表：

表2

實(shí)車測試結(jié)果表明，制動盤內(nèi)端面的擋泥板對制動盤的散熱影響至關(guān)重要。若要降低制動器溫度，需要拆解制動器擋泥板或者進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化減小擋泥板面積。

1.3 性能目標(biāo)設(shè)定

通過對擋泥板結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化或者去除擋泥板，保證在連續(xù)制動時或者山路試驗(yàn)時，整車連續(xù)制動時制動器的溫度小于設(shè)計(jì)之初確定的330℃的目標(biāo)，以熱衰退時的制動性能滿足相關(guān)性能指標(biāo)及法規(guī)要求。（N1類汽車，性能試驗(yàn)溫度測試方法（GB 12676）是：車輛80km/h通過剎車降到40km/h，連續(xù)15次后測試制動器。小卡制動器溫度≤330℃）。

1.4 結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)擋泥板的安裝及在整車中的功能，分析拆除擋泥板、減小擋泥板面對散熱、整車的影響考慮：

圖3

根據(jù)以上分析，考慮到制動器散熱效果、對制動結(jié)構(gòu)以及成本的綜合考慮，對比表列出兩者對比。

表3

根據(jù)對比結(jié)果，拆除擋泥板和減小擋泥板面積都可以達(dá)到降低制動器溫度的影響，且從成本及散熱效果上考慮，拆除擋泥板效果會更好。但是，考慮到整車布置，以及零部件間隙：1.下擺臂防塵罩與制動器最小距離12mm，防塵罩需要隔熱；2.轉(zhuǎn)向橫拉桿球銷防塵罩與制動器最小距離8.5mm，防塵罩需要隔熱；3.下擺臂與制動器最小距離4.3mm，制動盤需要防護(hù)；因此，1.為保證下擺臂及轉(zhuǎn)向橫拉桿上橡膠件防塵罩不會因?yàn)楦邷禺a(chǎn)生的熱害，同時保護(hù)制動盤不被擦傷。2.擋泥板可以阻擋灰塵、石子等雜物進(jìn)入輪轂總成，影響軸承正常工作，甚至損壞。如下圖所示：

圖4

由上述分析可知，擋泥板不可以直接拆除。需要對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。

1.5 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

根據(jù)制動器、擋泥板以及周邊零部件情況，對擋泥板結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化；將擋泥板可以切除部分盡量切除，需要保留部分為下圖中紅色圈內(nèi)有熱害風(fēng)險(xiǎn)處，下擺臂與制動盤間隙較小的地方，紅色圈內(nèi)為擋泥板保留處，其余部分切除。

圖5

制動器擋泥板優(yōu)化結(jié)構(gòu)后對比：結(jié)構(gòu)整改優(yōu)化前擋泥板面積：0.0375m2，結(jié)構(gòu)整改優(yōu)化后擋泥板面積：0.0238m2，擋泥板面積減少36.6%。

1.6 實(shí)車驗(yàn)證

某輕卡車型在帶上整改優(yōu)化結(jié)構(gòu)后擋泥板，進(jìn)行實(shí)車測試。測試制動器溫度均滿足≤330℃的要求。并對比帶原未整改擋泥板、拆解擋泥板后測試的制動器溫度，繪制相關(guān)對比曲線圖。經(jīng)過實(shí)車測試證明此方案，即當(dāng)版本結(jié)構(gòu)優(yōu)化后在實(shí)車上驗(yàn)證可行。

圖6

表4

實(shí)車擋泥板結(jié)構(gòu)整改優(yōu)化后同時通過山路驗(yàn)證也都滿足設(shè)定目標(biāo)（制動器溫度≤330℃），即擋泥板結(jié)構(gòu)優(yōu)化面積減小了36.6%，測試結(jié)果實(shí)現(xiàn)降低制動器溫度的目標(biāo)（約降低37.5%），同時滿足整車布置要求和制動盤防護(hù)要求，并節(jié)約材料、降低成本，達(dá)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最佳狀態(tài)。

2、總結(jié)

本文通過理論與實(shí)際相結(jié)合，以理論設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，通過理論分析對比，整車試驗(yàn)測試，最終確認(rèn)擋泥板的結(jié)構(gòu)優(yōu)化狀態(tài)，以及擋泥板對制動器散熱的影響。由此證明擋泥板的面積大小，以及覆蓋制動盤的面積對制動器溫度影響較大，在一定范圍內(nèi)，成正比例關(guān)系。

在設(shè)計(jì)制動器擋泥板時，既要考慮到擋泥板結(jié)構(gòu)的可行性，同時又要考慮其自身功能和可靠性。當(dāng)理論分析與實(shí)際測試結(jié)果達(dá)成一致時，即表明此方案可行。此方法同樣適用于其它類型擋泥板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

在本次產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，理論設(shè)計(jì)借助了應(yīng)用軟件CATIA、OFFICE。

[1] 王望予. 汽車設(shè)計(jì)(第3版)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

[2] 余志生．汽車?yán)碚?第5版)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20l0.

[3] GB 12676-2014 商用車輛和掛車制動系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法.

The study of the effect of braking effect on the structure of the fender structure of a certain car was optimized

Ge Fei, Chen Jie
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

The article introduce a Brake dust cover of the Vehicle, and the influence of Brake dust cover for Brake heat dissipation, Also testing and contrasting the heat of Brake on the Vehicle before and after Brake dust cover structure optimization, so that proving the influence of Brake dust cover for Brake heat dissipation problem on Vehicle.

Brake dust cover; brake; Vehicle

U467.3

A

1671-7988 (2017)10-143-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.10.050

葛飛，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。