某車型鼓式制動器噪音匹配研究

王健，張宇，孫金朋，趙榮，馬健

（1.華晨汽車工程研究院底盤部，遼寧 沈陽 110141；2. 河北星月制動元件有限公司，河北 故城 253800）

某車型鼓式制動器噪音匹配研究

王健1，張宇1，孫金朋2，趙榮2，馬健2

（1.華晨汽車工程研究院底盤部，遼寧 沈陽 110141；2. 河北星月制動元件有限公司，河北 故城 253800）

在進行某車型制動噪音匹配中，通過引進優(yōu)化低金屬材質(zhì)的摩擦材料配方體系，代替原有低金屬材質(zhì)。實現(xiàn)制動噪音性能提高，滿足整車制動噪音匹配與NVH性能要求。

低金屬；配方體系；噪音匹配

CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)05-88-03

前言

剎車片，最早出現(xiàn)19世紀(jì)末，隨著汽車工業(yè)發(fā)展與品種增多，人們對剎車片的要求也越來越高。一方面，剎車片需要滿足環(huán)保要求，即無石棉化及無有害物要求，在摩擦過程中不產(chǎn)生有害健康的物質(zhì)；另一方面，對剎車片的各項性能要求除了有適宜穩(wěn)定的摩擦性能，還要求耐磨性能好、強度高、耐腐蝕，不易銹粘著、NVH性能較好等。本文在某車型后鼓式制動器總成開發(fā)匹配過程中，采用特殊的材質(zhì)與工藝、結(jié)合現(xiàn)有制動器的設(shè)計結(jié)構(gòu)，經(jīng)過一系列的試驗，對該制動器的NVH性能匹配的研究、探討。

1、制動噪音的類型及原因解析

NVH性能在現(xiàn)有汽車性能指標(biāo)中以級為重要。各個主機廠也在做相關(guān)的整車NVH性能匹配。制動噪音的產(chǎn)生非常復(fù)雜，與制動器的設(shè)計、制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、剎車片配方的匹配都有較大的關(guān)系。后鼓式制動器怎樣用適宜的剎車片與制動器進行匹配，得到最佳匹配效果是我們研究的重點。

如圖1所示：為該車型后鼓式制動器。

圖1 后鼓式制動器

1.1 制動噪音的類型

經(jīng)過長期的研究，鼓式制動器的制動噪音的類型分為以下幾種，如表1所示。

表1 鼓式制動器制動噪音類型

在實車操作中，鼓式制動器2000-4000HZ的低頻尖叫聲發(fā)生的概率最高，也是研發(fā)過程中主要面對的問題。但在臺架表現(xiàn)上，多表現(xiàn)為高頻率噪音。

1.2 制動噪音的生產(chǎn)因素

從摩擦材料角度考慮，因素大致有以下幾個方面：

（1）剎車片的摩擦系數(shù)越高，噪音產(chǎn)生的機率就越大。所以在保證足夠安全的制動扭矩下，配方的摩擦系數(shù)盡可能低。

（2）剎車片硬度高的產(chǎn)品相對于硬度低的產(chǎn)品產(chǎn)生噪音的機率較大。故在匹配試驗時，剎車片的硬度在保證本身強度的前提下，硬度設(shè)計適中為最佳。

（3）剎車片在經(jīng)過高溫摩擦制動后，工作表面形成光亮的碳化膜，摩擦?xí)r會產(chǎn)生高頻振動及噪音。故在配方設(shè)計時考慮到有機材料的使用限量及減磨材料的功能。

2、低金屬材料臺架匹配

項目開發(fā)初期，選用低金屬配方材料進行該車型后制動器的噪音匹配。

材料配方與摩擦材料常規(guī)試驗結(jié)果如表2、表3所示：

表2 材料配方表

表3 材料基本性能表

圖2 噪音臺架照片

樣件按標(biāo)準(zhǔn)SAE J2521-2013《盤式片與鼓式片尖叫噪音矩陣》，通過LINK 3900試驗設(shè)備完成該樣品試驗，如圖2所示。噪音匹配試驗結(jié)果如圖3、圖4、圖5所示：

圖3 噪音評級

圖4 不同頻次噪音出現(xiàn)幾率

圖5 制動噪音圖譜

通過對圖3、圖4、試驗結(jié)果分析來看，該車型低金屬材質(zhì)配方匹配的噪音問題呈現(xiàn)在(減速拖滯)方面，其噪音分貝與頻率較高，最高分貝達(dá)110，實際表現(xiàn)為高頻尖叫。噪音匹配結(jié)果為24.8%。圖5為在試驗過程中單次制動噪音的分析圖譜，突出峰值為制動噪音。

3、優(yōu)化低金屬配方研究

通過之前匹配結(jié)果，此低金屬配方以不能滿足產(chǎn)品開發(fā)需要。如采用NAO配方可以解決這個問題，但其相對成本較高。我們急需一種材料，價格與低金屬結(jié)構(gòu)相似，性能又優(yōu)于低金屬的產(chǎn)品。在這個情況下優(yōu)化低金屬配方就產(chǎn)生了。

低金屬材料配方金屬含量定義＜25%，一般公司低金屬材料配方金屬含量在＜20%。而優(yōu)化低金屬材料配方金屬含量在＜10%，其主要材料配方如表4所示，材料的基本性能如表5所示：

表4 材料配方表

表5 材料基本性能表

樣件按標(biāo)準(zhǔn)完成噪音匹配，試驗結(jié)果如圖6、圖7、圖8所示：

圖5 噪音評級

通過圖5、圖6結(jié)果分析來看，優(yōu)化低金屬配方匹配在該制動器主要的噪音問題呈現(xiàn)在(前進后退拖滯)方面，特別使用高彈石墨做為減磨材料為噪音性能調(diào)節(jié)劑。圖6中可以看出噪音情況得到了明顯改善。總噪音出現(xiàn)概率為8.8%＜10%。圖7為實驗過程中聲音圖譜，從圖中可以看出聲音與圖4相比更為平穩(wěn)，無明顯峰值。

圖6 不同頻次噪音出現(xiàn)幾率

圖7 制動噪音圖譜

4、結(jié)論

目前汽車市場競爭十分激烈，用戶對汽車質(zhì)量的要求不斷提高。我們在控制成本的前提下采用優(yōu)化低金屬配方，降低制動噪音概率。通過持續(xù)改進、不斷提高產(chǎn)品品質(zhì)，提高汽車品牌價值。

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Research of some drum brake noise matching

Wang Jian1, Zhang Yu1, Sun Jinpeng2, Zhao Rong2, Ma Jian2
( 1.Brilliance Auto R&D Center (BARC) Chassis Component Section, Liaoning Shenyang 110141; 2.HEBEI XINGYUE braking element CO., LTD., Hebei Gucheng 253800 )

In theprocess of matching some vehicle brake noise, by bringing in optimized low metal friction material formula system, the primary material is substituted. The improvement of brake noise performance is achieved, and the vehicle brake noise matching and NVH performance requirements is reached.

low metal; formula system; noise matching

U462.1

A

1671-7988 (2017)05-88-03

王健，現(xiàn)就職于華晨汽車工程研究院底盤部件工程室，主要從事汽車底盤部件設(shè)計開發(fā)工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.05.029