某品牌轎車制動時轉向盤振動的原因與檢修

何丕東

大連市技師學院 遼寧大連 116100

該品牌轎車為某知名汽車公司生產(chǎn)的第八代轎車。該車自投放市場以來，以其卓越的性能得到客戶普遍認可。但有客戶抱怨車輛使用中出現(xiàn)了中速或高速制動時轉向盤振動的現(xiàn)象，我們對該故障進行了分析和檢修。

1 故障現(xiàn)象

對客戶抱怨有故障的轎車在正常路面進行路試。我們發(fā)現(xiàn)，在行駛速度達到中速（30～70km/h）和高速（大于70km/h）時或由中速加速到高速過程中，分別對車輛進行點制動和正常制動，汽車的轉向盤、儀表盤和座椅等會突然出現(xiàn)振動，尤其是轉向盤出現(xiàn)了明顯的擺振，同時制動踏板也能感到頻率相同的脈動。雖然該振動的頻率類似于車身搖晃頻率，但振動的程度明顯加大。這是一種典型的制動振動故障。

2 該轎車底盤的基本結構

該車車身為承載式，發(fā)動機前置前輪驅動（FF型）；變速器為5速自動變速器；驅動軸內側為三銷軸式，外側為十字槽式；前懸架為雙橫臂式，后懸架為雙橫臂式結構；轉向系的轉向機為齒輪齒條式，采用液壓動力轉向，轉向盤上裝有主安全氣囊，轉向盤下部安裝有轉向線盤，轉向柱可伸縮和傾斜，轉向柱有撞擊緩沖保護裝置；制動系的前后輪制動器皆為浮動鉗式盤式制動器，采用VSA控制系統(tǒng)[1]。

3 振動的機理

在找出制動振動原因前，首先對一般振動的機理做以簡單分析。一種振動的產(chǎn)生必定存在振動源、振動傳遞系統(tǒng)和振動件。這里我們簡單了解一下振動、振動源、振動傳遞系統(tǒng)和振動件等概念。

3.1 振動的概念

所謂振動實際上是一種壓力波動，我們可以通過手、腳或身體感知這種壓力波動。振動可以用正弦波形來描述，用頻率即每秒的波形數(shù)量來表示。由于頻率不同，這種壓力波動有時被感知為振動，而在其他情況下則為噪聲，如圖1所示。

圖1 振動與頻率關系

3.2 振動源

振動源主要為振動力和由于振動導致的共振

（1）振動力：即使有一個能振動的物體，如果沒有某種外力，振動是不會發(fā)生的。振動力是使振動有效發(fā)生的力。

（2）共振：振動力被加到彈簧和剛體上，當所加的頻率達到某一頻率水平時振動迅速變大。這種現(xiàn)象稱為“共振”。

3.3 振動傳遞系統(tǒng)和振動元件

（1）傳遞系統(tǒng)：傳遞振動或噪聲的通道叫做“振動傳遞系統(tǒng)”。

（2）振動元件：振動元件是產(chǎn)生振動或噪聲的部分。在汽車中，它們可能是車身、座椅、方向盤、制動踏板和地板鑲板等。

3.4 汽車振動的類型

比較典型的汽車振動包括：車身振動、轉向盤擺振、轉向盤振動、加速踏板振動、離合器踏板振顫、加速振動和制動振動等。汽車產(chǎn)生振動時，為了判定是否為故障，須進行路試，以體驗各種不同振動。

這里有必要對轉向盤擺振和轉向盤振動進行區(qū)分。轉向盤擺振是指轉向盤在左右轉動方向擺動5-15次/秒，它通常出現(xiàn)在相對有限的高速行駛中，一般車速在80公里/小時，轉向盤出現(xiàn)擺振且頻率保持穩(wěn)定，主要原因為輪胎不平衡性，跳動或不均勻度，也可能輪胎和轉向盤之間產(chǎn)生共振；而轉向盤振動出現(xiàn)在車速低時；一般在80公里/小時以下車速時出現(xiàn)。主要原因是車輪制動器出現(xiàn)不均勻磨損。

4 轎車制動振動故障產(chǎn)生的原因

在該車制動振動故障中，由于振動產(chǎn)生在制動時，所以振動源應為盤式制動器；振動傳遞系統(tǒng)應為車輪、轉向節(jié)、轉向橫拉桿、轉向機、轉向柱、傳動軸、變速器和車身等；振動元件為轉向盤、制動踏板等。本故障為轉向盤振動，所以我們必須重點分析振動源——前輪制動器，以便采取正確方法排除故障。

一般情況下，引起盤式制動器振動的原因包括以下兩項：①盤式制動器的制動盤跳動過大，一般因輪轂軸承軸向間隙超限所致。②盤式制動器的制動盤圓周厚度不均勻（圓周厚度差異）其中最重要的原因是制動盤的圓周厚度不均勻。制動抖動發(fā)生的主要原因是制動力矩波動導致地面制動縱向力波動[2]，引起前輪擺振，該振動通過轉向系統(tǒng)及懸架擺臂襯套分別傳遞給轉向盤及前副車架，再由副車架放大后傳遞給轉向盤、車身，引起轉向盤抖動、車身地板抖動[3]。簡而言之，制動時，制動盤的振動引起制動片的振動，制動片的振動經(jīng)過液壓系統(tǒng)傳遞，引起制動踏板脈動。同時制動盤的振動，會引起轉向節(jié)和半軸（或輪轂）垂直振動和前后搖動。半軸振動通過懸架傳向車身，引起車身共振，增加振動程度。導致盤式制動器制動盤厚度不均勻的直接原因主要有三個。

（1）制動盤生銹。如果一輛汽車很長時間不使用，那么制動盤表面就會生銹，從而導致生銹部分和未生銹部分的厚度差異。如果汽車長時間停放，重新使用中，銹跡也不可能清除，制動盤厚度差異的產(chǎn)生是必然的。

（2）制動盤軸向跳動超限。如果制動盤發(fā)生軸向跳動，即使未制動，制動盤和制動片也會經(jīng)常接觸。如果這種情況持續(xù)下去，隨著汽車行駛距離的增長（1000公里或更長），與制動片接觸的那部分制動盤就會磨損，從而形成制動盤的厚度差異。下列原因能導致制動盤軸向跳動。

①制動盤本身發(fā)生偏移（由于制動盤變形）②輪轂軸承磨損。③在安裝車輪時，制動盤發(fā)生偏移。車輪的加工精度或剛性等也可能引起制動盤偏移；同樣，當車輪或輪胎為非合格件，且有一個不同的偏距；或者安裝寬輪胎時，輪胎與路面接觸時也會發(fā)生制動盤偏移。

（3）制動拖滯。當制動卡鉗不能平滑移動時，制動盤和制動片會不斷產(chǎn)生接觸，從而導致制動盤異常磨損而產(chǎn)生厚度差異。

5 制動振動故障的檢查與維修

5.1 制動盤厚度差異的檢查與維修

在制動系統(tǒng)處于冷態(tài)時，檢查制動盤厚度差。

（1）測量方法。①取下前輪胎制動卡鉗和制動襯片。②清潔制動盤。③使用防水記號筆，畫一個距外圓周大約10mm且與外圓周同心的圓。（或將畫筆放在距離外圓周約10mm的地方，然后旋轉制動盤一周，畫出同心圓。）然后將圓周分成8個相等的部分。④使用千分尺在步驟③中的標記處測量厚度，如圖2所示。⑤計算厚度差。厚度差（mm）=最大厚度（mm）－最小厚度（mm）。

圖2 制動盤厚度測量示意圖

（2）結果判定。厚度差也稱為制動盤的不平度，標準值應小于0.015mm。如果厚度差大于標準值，則需要對制動盤修理或更換。

（3）修理方法。①使用拆卸或不拆卸型制動盤研磨機來修整制動盤表面。②研磨過程中應參閱維修手冊進行，前輪制動盤的厚度極限為26mm。若加工后的制動盤厚度小于極限厚度，應更換制動盤。

5.2 輪轂軸承軸向間隙的檢查與維修

（1）測量方法。①取下制動器轉子盤。②在軸轂的中心附近安裝百分表，并且在軸承軸向檢查軸承的搖晃程度。③如果在步驟②中測量結果比標準值（0-0.05mm）大，那么就需要修理。

（2）修理方法。①擰松鎖緊螺母。②重新擰緊至329N.m。鎖緊螺母須更換新件。③檢查車輪軸承松緊度。④如果在步驟③中的測量值比標準值大，那么就要更換車輪軸承，如圖3所示。

圖3 輪轂軸承軸向間隙測量示意圖

5.3 制動盤軸向跳動檢查與維修

（1）測量方法。①安裝全部的輪胎螺母并擰緊至108NM。②使用百分表，從外周線向內約10mm的位置測量制動盤的跳動，如圖4所示。

圖4 制動盤軸向跳動量測量示意圖

（2）結果判定：軸向跳動量標準值應小于0.04mm，如果實測值超過標準值，則需要重新調準制動盤的位置。即使是在標準范圍內，也要把制動盤的位置調到產(chǎn)生最小跳動量的位置。

（3）維修方法。①順時針轉動制動盤一個輪胎螺栓的位置，這樣每一個輪轂螺栓就會依次對準下一個輪轂螺栓孔，再把螺栓裝上。由于需要把輪轂取下和再裝上，所以要確保在安裝過程中不會有松動現(xiàn)象，如圖5所示。②重新測量制動盤軸向跳動。③按照螺栓孔的數(shù)目重復步驟①和②，找出跳動量處在標準值范圍內和最小跳動位置。④如果制動盤的軸向跳動量始終超過標準值，則更換制動盤。

圖5 制動盤位置調整示意圖

5.4 制動拖滯檢查與維修

重點進行制動卡鉗和制動片檢查：

（1）檢查。①制動卡鉗滑動狀態(tài)檢查。若有卡滯現(xiàn)象，對制動卡鉗滑銷進行潤滑，必要時更換滑銷，如圖6所示。②制動襯片不均勻磨損檢查。③減振墊片的磨損和變形檢查。④盤式制動器潤滑脂的應用。

圖6 制動卡鉗滑動狀態(tài)檢查示意圖

（2）維修方法。如果出現(xiàn)任何不正常現(xiàn)象，修理或者更換適當?shù)牧慵?。按維修手冊內規(guī)定的位置涂抹盤式制動器潤滑脂。

5.5 造成制動振動故障的根本原因

我們在從事該款轎車維修中發(fā)現(xiàn)，造成制動振動的主要原因是制動盤變形導致制動盤厚度差（不平度）超過標準值。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的根本原因有以下幾點：①制動盤或制動片材質、結構或加工工藝不符合車輛使用要求。②車輛遠距離行駛后洗車或遇雨天，制動盤高溫涉水，造成制動盤變形。③未按照制造商的要求對車輪和車輪制動器進行定期維護，由于制動盤軸向跳動量超過標準值或長期存在制動拖滯現(xiàn)象，而引起制動盤變形。

6 結語

由此可知，要避免轎車制動振動故障的發(fā)生，應采取以下措施：制造商應改善制動盤和制動片的材質，改進結構設計和加工工藝；客戶應盡可能避免制動盤高溫涉水；客戶應按制造商的要求對車輛進行做定期維護；特約店對來店車輛，應按照不同的維護周期，進行規(guī)范而全面的作業(yè)。