某SUV 車型前制動異響分析

孫剛，吳昊

（浙江吉利汽車集團浙江路橋公司，浙江 臺州 318050）

1 引言

我國汽車行業飛速發展，汽車已成為人們最主要的交通工具，伴隨著汽車生產產品的日益增多，帶來各種故障維修問題，其中制動系統故障的問題用戶極為在意，探討影響制動異響故障的各種因素，并找到解決方法，具有實際的意義和必要性。

2 問題識別

2018 年冬季，某SUV 車下線車路試總檢，車輛在中等車速快速踩下制動時，左前輪處發出“噠噠”異響，異響頻率與行駛車速成正比，車速越高異響頻次越高，異響發生在制動器上，類似金屬撞擊聲音。

該車型前制動器總成結構為盤式制動器，由制動盤、卡鉗殼體、鉗體支架和一組摩擦片、防濺罩組成。制動盤、前輪轂單元、輪輞三個部件剛性連接；制動卡鉗安裝在轉向節上，轉向節上部羊角與前減振器魚尾板連接，卡鉗殼體通過兩個導柱導套連接在鉗體支架上，制動卡鉗內裝有兩個彈簧片和一組摩擦片，液壓制動時兩個摩擦片將制動盤夾緊，迅速減少車輛動能使車速降低。

現場調研情況如表1 所示：

表1

異響車輛拆解的摩擦片經判定外觀，硬度，壓縮變形值，裝配尺寸均符合圖紙要求，結合臺架驗證結果摩擦片供應商初步推斷異響故障發生源來自材料表面的污染，經過油污檢測化驗，油污結果為陰性（報告見圖1 所示），可能性已排除。

圖1 油污檢測報告

2019 年1 月份下線車異響數量52 起，故障率3700ppm。全部異響發生在左前制動器，右前制動器無異常，故障車通過更換更換、打磨、對換摩擦片可以消除，因此初步判斷摩擦片與制動盤匹配不良，摩擦片不良的可能性更大些。

3 原因分析

通過故障現象和產品全流程可能性分析，識別出以下六個可能導致前制動異響的末端因素，分別是：1）摩擦片表面平面度影響；2）摩擦片燒蝕時間影響；3）制動盤尺寸和形位公差影響；4）制動盤材質性能影響；5）制動盤的加工方法；6）制動盤表面粗糙度影響，下面針對每個末端因素進行驗證確認。

3.1 摩擦片表面平面度影響

對正常無異響車輛內摩擦片表面用砂紙打磨 一邊高一低，目視摩擦片兩端平面度差值約1mm（如圖2 所示），裝車路試驗證，結果故障未再現。

圖2 摩擦片表面平面度改變

驗證結論：摩擦片表面平面度對異響無影響。

3.2 摩擦片初期硬度影響

摩擦片燒蝕工藝時間3min→4min，使摩擦片初期硬度降低，制作樣件裝車驗證（如圖3 所示），結果500 臺份下線車出現5 輛車異響，驗證無效。

圖3 摩擦片燒蝕時間改變

驗證結論：摩擦片初期硬度對異響無影響。

3.3 制動盤跳動、DTV、平面度等影響

對故障車拆下的制動盤分別進行上下面跳動、周向DTV、徑向DTV、平面度、平行度檢測（如圖4 所示）。

圖4 各項形位公差等檢測

驗證結論：檢測結果均滿足圖紙要求。

3.4 制動盤材質性能等影響

對故障車拆下的制動盤進行材質理化性能試驗分析（如圖5 所示）。

圖5 化學成份金相硬度抗拉強度

驗證結論：制動盤材質理化性能對異響無影響。

3.5 制動盤的加工方法

為改變摩擦片和制動盤作用力初始狀態，將制動盤表面車削改為磨削（如圖6 所示），經過1000 臺份磨削制動盤裝車試驗，無一輛異響車輛發生。

圖6 制動盤表面車削改為磨削

驗證結論：制動盤的加工方法對異響有影響。

3.6 制動盤表面粗糙度影響

對異響車拆下的4 只制動盤進行表面質量檢驗，結果粗糙度全部超出圖紙規定Ra 1.6 要求（如圖7 所示）。

圖7 制動盤表面粗糙度

對序號1 制動盤表面狀態做進一步檢測（如表2 所示）。

表2

深度檢測結果多項指標不滿足規定要求，因此判定制動盤粗糙度超差與剎車異響有強相關性。

4 要因分析

4.1 制動盤摩擦面車加工分析

圖8 制動盤車削的螺旋紋路

圖9 左右制動盤螺紋線與車輪旋轉方向

制動盤由內圈向外圈進行車削加工，表面會呈現螺紋線形貌（如圖8 所示），由于左右制動盤為互換件，因此左右制動盤螺旋線的方向相同，從整車側面觀察，左前輪制動盤旋轉方向與螺旋線方向相一致，而右前輪旋轉方向與螺旋線方向相反（圖9 所示）。

4.2 制動時摩擦片與制動盤的作用力分析

一組摩擦片安裝在制動鉗殼體和支架中間，摩擦片和制動鉗殼體及支架之間依靠卡簧片彈性連接，（如圖10），正常工況下彈簧力給摩擦片作用力為f，受力方向指向制動盤圓心。當制動時摩擦片相對靜止不變，而制動盤作旋轉運動。左摩擦片受到螺旋線給的力F 方向背向制動盤圓心。右摩擦片則相反，受力F 指向制動盤圓心[1]（如圖11 所示）。

圖10 制動卡鉗和彈簧片

圖11 摩擦片與制動盤的作用力分析

F 的大小與制動盤表面紋路溝槽深淺和紋路一致性相關:表面紋路溝槽越深越不均勻，F 越大[2]。當前制動盤粗糙度和最大波紋度明顯超標時，導致了F 異常加大，超過了彈簧力值f。

4.3 異響產生的要因

由于制動盤車削加工的粗糙度和波紋度超差，導致F＞f，對于左前輪制動器，F 帶動摩擦片沿摩擦面徑向向外運動，當F 周期性突然變小時，摩擦片則在f 作用下迅速回位，導致摩擦片與制動鉗支架產生有節奏的撞擊聲——“噠噠”異響。

5 改進實施

5.1 對策提出和篩選

前制動器異響機理和要因明確后，順利成章的提出改進對策，可選擇四個改進方向：

（1）制動盤廠家優化生產工藝，改善表面粗糙度，減 小 F 值；

（2）摩擦片目數由60 改80，改善摩擦片表面粗糙度，有利于降低F；

（3）制動盤車削改磨削工藝，顯著降低F 值；

（4）通過改變制動卡鉗彈簧的材料厚度、結構設計等方法來增加彈簧力f 值，使f＞F。

根據六性（重點的3 性）準則對提出對策進行綜合評價、篩選，最終采納前兩項對策，后兩項作為備選方案。

5.2 改進實施

5.2.1 制動盤粗糙度的改進

排查制動盤廠家制造過程，驗證車間現場加工參數及刀具壽命設定，符合要求，分析精車刀具，發現精車外剎車面刀桿角度過大，安裝刀具后傾斜角過大，加工過程中刀尖后部修光刃沒有起到修光作用，導致粗糙度達到上限或超差現象；采取調整盤面精車剎面刀桿的角度，加大刀具圓弧與工件的接觸面，并對刀桿角度固化；兩刀進給精車兩次制動面，第一刀保證制動面兩側余量均勻，第二刀保證粗糙度符合要求（如圖12 所示）。

圖12 兩刀進給精車兩次制動面

5.2.2 摩擦片目數的改進

摩擦片表面打磨目數提升（60 改為80），摩擦片表面打磨目數提高， 提升摩擦片表面光滑度，平行度和平面度。使盤與片的配合得到優化（如圖13 所示）。

圖13 摩擦片打磨目數提升

6 效果評價

上述兩項措施到位后連續跟蹤現場下線車輛一個月，前 制動“噠噠”異響故障再無發生，確認改進有效。

6.1 有形效果

（1）降低0 公里故障件報廢率，按18 年冬季現場均報廢數量77 臺，單價300 元/臺；年節約成本達77*300=23100元。

（2）市場索賠：降低市場索賠額，按零公里和IPTV1索賠20 個，單價600 元/臺；年節約成本20*600=12000 元。

6.2 無形效果

（1）提高產品質量，提高產品市場滿意度；

（2）減少勞動強度，減少下線返修頻次，提高員工滿意度；

（3）提升用戶滿意度，提高IQS 滿意度。

7 結論

車削加工制動盤的表面粗糙度和螺旋線，對摩擦片沿制動盤的徑向受力產生直接影響，左側車輪的制動盤旋轉方向與制動盤螺旋線方向一致，旋轉過程螺旋線給摩擦片徑向向外的作用力，在制動盤的加工粗糙度和最大波紋度有明顯超差情況下，中等車速踩制動時摩擦片在制動鉗支架彈簧卡片中間容易發生竄動，導致制動異響，通過調整精車剎面刀桿的角度，加大刀具圓弧與工件的接觸面，兩刀進給精車兩次制動面的措施，明顯改善制動盤摩擦面的粗糙度，有效地解決了異響故障。