電控制動(dòng)助力器異響分析

【摘" 要】基于某純電動(dòng)車在踩下制動(dòng)踏板時(shí)產(chǎn)生異響的問題，通過零件交叉驗(yàn)證、臺架模擬測試、故障零件拆解、零件尺寸測量等分析，發(fā)現(xiàn)造成制動(dòng)異響的零件為電控制動(dòng)助力器，在確認(rèn)電控制動(dòng)助力器異響的原因之后，提供解決該異響問題的改進(jìn)方案，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，改進(jìn)方案有效。

【關(guān)鍵詞】電動(dòng)車；制動(dòng)；異響；電控制動(dòng)助力器

中圖分類號：U469.72" " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " 文章編號：1003-8639（ 2023 ）11-0087-02

Analysis of Abnormal Sound of Electric Brake Booster

HU Junying，ZHANG Xiangkun，GUO Junbo，LI Zexi，YAN Junyi

（Wuhan Branch，SAIC General Motor Co.，Ltd.，Wuhan 430200，China）

【Abstract】This paper focuses on the problem of a pure electric vehicle producing an abnormal sound when the brake pedal is depressed. Through cross validation of parts，bench simulation test，dismantling and analysis of faulty parts and dimensional measurement of parts，it is found that the electric brake booster causes the abnormal sound in the braking. This paper confirms the cause of the abnormal sound in the electric brake booster and effectively solves the problem to improve product quality.

【Key words】electric vehicle；brake；abnormal sound；electric brake booster

1" 研究背景

汽車制動(dòng)系統(tǒng)的主要功能是使行駛中的汽車減速或停車。對于傳統(tǒng)燃油車，制動(dòng)系統(tǒng)主要由制動(dòng)踏板、真空助力器、電子制動(dòng)控制模塊、制動(dòng)管路、制動(dòng)卡鉗等組成。隨著新能源汽車的普及，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)無法向真空助力器提供足夠的真空源，使得真空助力器逐漸被電控制動(dòng)助力器所替代。電控制動(dòng)助力器不僅不依靠真空源提供制動(dòng)助力，還可以實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)等功能，因此越來越受到新能源車型設(shè)計(jì)師的青睞。電控制動(dòng)助力器作為制動(dòng)系統(tǒng)重要組成部分，其性能的好壞不僅關(guān)系整車安全性，更關(guān)乎駕乘人員的生命安全。

2" 電控制動(dòng)助力器工作原理

電控制動(dòng)助力器主要由機(jī)械傳動(dòng)單元和電動(dòng)助力單元組成，其結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。電控制動(dòng)助力器的輸入推桿與制動(dòng)踏板相連，其工作過程為：當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板，輸入推桿向助力器閥體方向移動(dòng)，踏板行程傳感器檢測到輸入推桿行程后，將行程信號發(fā)送至ECU，ECU計(jì)算出電機(jī)需要產(chǎn)生的扭矩，再由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將該扭矩轉(zhuǎn)化為助力器閥體的伺服制動(dòng)力。助力器閥體的輸出力和輸入推桿的輸入力一起作用于主缸，轉(zhuǎn)化為制動(dòng)液壓。

3" "電控制動(dòng)助力器異響分析

3.1" 零件交叉驗(yàn)證

在異響發(fā)生之初，暫不能確定異響源是來自制動(dòng)踏板，還是電控制動(dòng)助力器。因此，對制動(dòng)踏板總成和電控制動(dòng)助力器產(chǎn)生異響的原零件和新零件進(jìn)行零件交叉驗(yàn)證，其驗(yàn)證方案與異響結(jié)果如表1所示。

通過零件交叉驗(yàn)證，初步鎖定異響源為電控制動(dòng)助力器。具體造成異響的原因，還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

3.2" 臺架模擬測試

將產(chǎn)生異響的電控制動(dòng)助力器搭載到制動(dòng)系統(tǒng)NVH臺架上，通過模擬整車產(chǎn)生異響時(shí)的工況，發(fā)現(xiàn)制動(dòng)踏板在踩下及制動(dòng)踏板返回的過程中均有明顯異響，異響發(fā)生頻率較高，但未發(fā)現(xiàn)明顯規(guī)律性。電控制動(dòng)助力器異響臺架模擬數(shù)據(jù)如圖2所示。

根據(jù)圖2臺架復(fù)現(xiàn)的結(jié)果，需要找到異響產(chǎn)生的具體位置。首先嘗試將制動(dòng)踏板與電控制動(dòng)助力器輸入推桿之間的固定螺絲移除，發(fā)現(xiàn)異響稍有減緩，但異響還是明顯，繼續(xù)排查輸入推桿周圍零件。對輸入彈簧尾端和頂端進(jìn)行處理，如圖3所示，觀察異響是否消失。將紙片依次嵌入輸入彈簧尾端羅圈內(nèi)，發(fā)現(xiàn)異響明顯減小，但仍然無法完全消除。由于輸入彈簧頂端空間很小，紙片無法嵌入，改用潤滑脂進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)異響完全消失，初步判斷異響源來自輸入彈簧頂端。

3.3" 零件拆解分析

對產(chǎn)生異響的零件進(jìn)行拆解，拆解情況如圖4所示。

根據(jù)圖4對異響零件拆解的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)輸入彈簧上端存在傾斜的狀況。將輸入彈簧從輸入推桿上拆下，發(fā)現(xiàn)輸入彈簧第4圈位置附近有明顯的劃擦痕跡。輸入推桿外觀在燈光下可以看到輕微的劃擦痕跡。輸入推桿與輸入彈簧之間產(chǎn)生的磨損大概率是導(dǎo)致異響的原因。

3.4" 零件尺寸測量

對輸入彈簧和輸入推桿有劃擦痕跡的地方進(jìn)行尺寸測量，結(jié)果如表2、表3所示。通過對異響件的尺寸測量，發(fā)現(xiàn)輸入彈簧和輸入推桿均符合規(guī)格，未發(fā)現(xiàn)明顯尺寸異常。

3.5" 對比驗(yàn)證

由于異響零件輸入彈簧第4圈位置附近存在明顯劃痕，為了進(jìn)一步確定異響原因，隨機(jī)抽取未使用的零件和使用過的零件與異響零件進(jìn)行對比，3種狀態(tài)的零件對比如圖5所示，結(jié)果顯示抽取的零件輸入彈簧彎曲狀態(tài)明顯優(yōu)于異響零件。對抽取零件和異響零件輸入彈簧第4圈外徑進(jìn)行測量，從表4測量結(jié)果中可以看出，異響零件輸入彈簧第4圈直徑偏小。

通過對比實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步確認(rèn)輸入彈簧經(jīng)過多次下壓產(chǎn)生了彎曲效應(yīng)，再疊加直徑偏小因素，導(dǎo)致輸入彈簧變形，其內(nèi)部與輸入推桿表面干涉，產(chǎn)生異響。

4" 改進(jìn)方案

根據(jù)輸入彈簧和輸入推桿的工作情況可知，要想消除異響，可以通過調(diào)整輸入彈簧和輸入推桿的規(guī)格，并保證其工作范圍內(nèi)的操作環(huán)境符合要求來解決：①保證輸入推桿操作角度不超過3°，其包絡(luò)直徑為8.15mm；②輸入彈簧最后2個(gè)線圈高度范圍3mm±0.2mm，其線圈內(nèi)徑范圍13.25mm±0.05mm；③輸入彈簧在經(jīng)歷壓縮試驗(yàn)后，需保持良好的對稱性，且沒有明顯壓彎現(xiàn)象；④輸入彈簧從第2.5圈到最后一圈，在兩圈之間5°傾斜角的操作范圍內(nèi)，保證包絡(luò)無干涉或噪聲干擾。

5" 方案驗(yàn)證

對輸入推桿和輸入彈簧改進(jìn)后，進(jìn)行臺架耐久測試，結(jié)果顯示電控制動(dòng)助力器無異響，輸入推桿和輸入彈簧未發(fā)現(xiàn)明顯劃擦痕跡。改進(jìn)后的電控制動(dòng)助力器在異響表現(xiàn)上得到明顯改善。

6" 結(jié)論

本文對產(chǎn)生異響的電控制動(dòng)助力器進(jìn)行分析，確定輸入推桿和輸入彈簧的干涉點(diǎn)，找出異響原因，提出改進(jìn)方案，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，方案有效，解決了該異響問題，為后續(xù)整車解決制動(dòng)異響問題提供了一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 朱玙熹，崔海峰，馬加奇. 新能源車再生制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)踏板感覺研究[J]. 汽車零部件，2020（4）：42-46.

[2] 楊春偉，崔海峰，王苓玉. 一種電控助力器的硬件在環(huán)測試系統(tǒng)[J]. 上海汽車，2021（9）：44-47，52.

[3] 周高翔，何自璋. 乘用車制動(dòng)踏板總成異響的分析[J].機(jī)械制造，2018，56（9）：27-29，49.

[4] 高健茗. 真空助力器漏氣異響問題分析[J]. 裝備制造技術(shù)，2015（6）：90-91，116.

[5] 廉晶晶，張杰，楊柳青，等. 電動(dòng)車制動(dòng)真空泵對車內(nèi)噪聲影響機(jī)制分析[J]. 噪聲與振動(dòng)控制，2019，39（2）：114-117.

（編輯" 凌" 波）

作者簡介

胡君穎（1992—），女，工程師，碩士，主要從事汽車制動(dòng)控制系統(tǒng)的研究工作。