何丕東

大連市技師學(xué)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(chǎng)以來(lái)，以其卓越的性能得到客戶普遍認(rèn)可。但有客戶抱怨車輛使用中出現(xiàn)了中速或高速制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向盤振動(dòng)的現(xiàn)象，我們對(duì)該故障進(jìn)行了分析和檢修。

1 故障現(xiàn)象

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

2 該轎車底盤的基本結(jié)構(gòu)

該車車身為承載式，發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)（FF型）；變速器為5速自動(dòng)變速器；驅(qū)動(dòng)軸內(nèi)側(cè)為三銷軸式，外側(cè)為十字槽式；前懸架為雙橫臂式，后懸架為雙橫臂式結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)向系的轉(zhuǎn)向機(jī)為齒輪齒條式，采用液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向盤上裝有主安全氣囊，轉(zhuǎn)向盤下部安裝有轉(zhuǎn)向線盤，轉(zhuǎn)向柱可伸縮和傾斜，轉(zhuǎn)向柱有撞擊緩沖保護(hù)裝置；制動(dòng)系的前后輪制動(dòng)器皆為浮動(dòng)鉗式盤式制動(dòng)器，采用VSA控制系統(tǒng)[1]。

3 振動(dòng)的機(jī)理

在找出制動(dòng)振動(dòng)原因前，首先對(duì)一般振動(dòng)的機(jī)理做以簡(jiǎn)單分析。一種振動(dòng)的產(chǎn)生必定存在振動(dòng)源、振動(dòng)傳遞系統(tǒng)和振動(dòng)件。這里我們簡(jiǎn)單了解一下振動(dòng)、振動(dòng)源、振動(dòng)傳遞系統(tǒng)和振動(dòng)件等概念。

3.1 振動(dòng)的概念

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

圖1 振動(dòng)與頻率關(guān)系

3.2 振動(dòng)源

振動(dòng)源主要為振動(dòng)力和由于振動(dòng)導(dǎo)致的共振

（1）振動(dòng)力：即使有一個(gè)能振動(dòng)的物體，如果沒有某種外力，振動(dòng)是不會(huì)發(fā)生的。振動(dòng)力是使振動(dòng)有效發(fā)生的力。

（2）共振：振動(dòng)力被加到彈簧和剛體上，當(dāng)所加的頻率達(dá)到某一頻率水平時(shí)振動(dòng)迅速變大。這種現(xiàn)象稱為“共振”。

3.3 振動(dòng)傳遞系統(tǒng)和振動(dòng)元件

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

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

3.4 汽車振動(dòng)的類型

比較典型的汽車振動(dòng)包括：車身振動(dòng)、轉(zhuǎn)向盤擺振、轉(zhuǎn)向盤振動(dòng)、加速踏板振動(dòng)、離合器踏板振顫、加速振動(dòng)和制動(dòng)振動(dòng)等。汽車產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，為了判定是否為故障，須進(jìn)行路試，以體驗(yàn)各種不同振動(dòng)。

這里有必要對(duì)轉(zhuǎn)向盤擺振和轉(zhuǎn)向盤振動(dòng)進(jìn)行區(qū)分。轉(zhuǎn)向盤擺振是指轉(zhuǎn)向盤在左右轉(zhuǎn)動(dòng)方向擺動(dòng)5-15次/秒，它通常出現(xiàn)在相對(duì)有限的高速行駛中，一般車速在80公里/小時(shí)，轉(zhuǎn)向盤出現(xiàn)擺振且頻率保持穩(wěn)定，主要原因?yàn)檩喬ゲ黄胶庑?，跳?dòng)或不均勻度，也可能輪胎和轉(zhuǎn)向盤之間產(chǎn)生共振；而轉(zhuǎn)向盤振動(dòng)出現(xiàn)在車速低時(shí)；一般在80公里/小時(shí)以下車速時(shí)出現(xiàn)。主要原因是車輪制動(dòng)器出現(xiàn)不均勻磨損。

4 轎車制動(dòng)振動(dòng)故障產(chǎn)生的原因

在該車制動(dòng)振動(dòng)故障中，由于振動(dòng)產(chǎn)生在制動(dòng)時(shí)，所以振動(dòng)源應(yīng)為盤式制動(dòng)器；振動(dòng)傳遞系統(tǒng)應(yīng)為車輪、轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向橫拉桿、轉(zhuǎn)向機(jī)、轉(zhuǎn)向柱、傳動(dòng)軸、變速器和車身等；振動(dòng)元件為轉(zhuǎn)向盤、制動(dòng)踏板等。本故障為轉(zhuǎn)向盤振動(dòng)，所以我們必須重點(diǎn)分析振動(dòng)源——前輪制動(dòng)器，以便采取正確方法排除故障。

一般情況下，引起盤式制動(dòng)器振動(dòng)的原因包括以下兩項(xiàng)：①盤式制動(dòng)器的制動(dòng)盤跳動(dòng)過大，一般因輪轂軸承軸向間隙超限所致。②盤式制動(dòng)器的制動(dòng)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(dòng)盤的圓周厚度不均勻。制動(dòng)抖動(dòng)發(fā)生的主要原因是制動(dòng)力矩波動(dòng)導(dǎo)致地面制動(dòng)縱向力波動(dòng)[2]，引起前輪擺振，該振動(dòng)通過轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及懸架擺臂襯套分別傳遞給轉(zhuǎn)向盤及前副車架，再由副車架放大后傳遞給轉(zhuǎn)向盤、車身，引起轉(zhuǎn)向盤抖動(dòng)、車身地板抖動(dòng)[3]。簡(jiǎn)而言之，制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)盤的振動(dòng)引起制動(dòng)片的振動(dòng)，制動(dòng)片的振動(dòng)經(jīng)過液壓系統(tǒng)傳遞，引起制動(dòng)踏板脈動(dòng)。同時(shí)制動(dòng)盤的振動(dòng)，會(huì)引起轉(zhuǎn)向節(jié)和半軸（或輪轂）垂直振動(dòng)和前后搖動(dòng)。半軸振動(dòng)通過懸架傳向車身，引起車身共振，增加振動(dòng)程度。導(dǎo)致盤式制動(dòng)器制動(dòng)盤厚度不均勻的直接原因主要有三個(gè)。

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

（2）制動(dòng)盤軸向跳動(dòng)超限。如果制動(dòng)盤發(fā)生軸向跳動(dòng)，即使未制動(dòng)，制動(dòng)盤和制動(dòng)片也會(huì)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(zhǎng)（1000公里或更長(zhǎng)），與制動(dòng)片接觸的那部分制動(dòng)盤就會(huì)磨損，從而形成制動(dòng)盤的厚度差異。下列原因能導(dǎo)致制動(dòng)盤軸向跳動(dòng)。

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

（3）制動(dòng)拖滯。當(dāng)制動(dòng)卡鉗不能平滑移動(dòng)時(shí)，制動(dòng)盤和制動(dòng)片會(huì)不斷產(chǎn)生接觸，從而導(dǎo)致制動(dòng)盤異常磨損而產(chǎn)生厚度差異。

5 制動(dòng)振動(dòng)故障的檢查與維修

5.1 制動(dòng)盤厚度差異的檢查與維修

在制動(dòng)系統(tǒng)處于冷態(tài)時(shí)，檢查制動(dòng)盤厚度差。

（1）測(cè)量方法。①取下前輪胎制動(dòng)卡鉗和制動(dòng)襯片。②清潔制動(dòng)盤。③使用防水記號(hào)筆，畫一個(gè)距外圓周大約10mm且與外圓周同心的圓。（或?qū)嫻P放在距離外圓周約10mm的地方，然后旋轉(zhuǎn)制動(dòng)盤一周，畫出同心圓。）然后將圓周分成8個(gè)相等的部分。④使用千分尺在步驟③中的標(biāo)記處測(cè)量厚度，如圖2所示。⑤計(jì)算厚度差。厚度差（mm）=最大厚度（mm）－最小厚度（mm）。

圖2 制動(dòng)盤厚度測(cè)量示意圖

（2）結(jié)果判定。厚度差也稱為制動(dòng)盤的不平度，標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)小于0.015mm。如果厚度差大于標(biāo)準(zhǔn)值，則需要對(duì)制動(dòng)盤修理或更換。

（3）修理方法。①使用拆卸或不拆卸型制動(dòng)盤研磨機(jī)來(lái)修整制動(dòng)盤表面。②研磨過程中應(yīng)參閱維修手冊(cè)進(jìn)行，前輪制動(dòng)盤的厚度極限為26mm。若加工后的制動(dòng)盤厚度小于極限厚度，應(yīng)更換制動(dòng)盤。

5.2 輪轂軸承軸向間隙的檢查與維修

（1）測(cè)量方法。①取下制動(dòng)器轉(zhuǎn)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(cè)量結(jié)果比標(biāo)準(zhǔn)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(cè)量值比標(biāo)準(zhǔn)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(cè)量示意圖

5.3 制動(dòng)盤軸向跳動(dòng)檢查與維修

（1）測(cè)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(nèi)約10mm的位置測(cè)量制動(dòng)盤的跳動(dòng)，如圖4所示。

圖4 制動(dòng)盤軸向跳動(dòng)量測(cè)量示意圖

（2）結(jié)果判定：軸向跳動(dòng)量標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)小于0.04mm，如果實(shí)測(cè)值超過標(biāo)準(zhǔn)值，則需要重新調(diào)準(zhǔn)制動(dòng)盤的位置。即使是在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，也要把制動(dòng)盤的位置調(diào)到產(chǎn)生最小跳動(dòng)量的位置。

（3）維修方法。①順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)制動(dòng)盤一個(gè)輪胎螺栓的位置，這樣每一個(gè)輪轂螺栓就會(huì)依次對(duì)準(zhǔn)下一個(gè)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(huì)有松動(dòng)現(xiàn)象，如圖5所示。②重新測(cè)量制動(dòng)盤軸向跳動(dòng)。③按照螺栓孔的數(shù)目重復(fù)步驟①和②，找出跳動(dòng)量處在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)和最小跳動(dòng)位置。④如果制動(dòng)盤的軸向跳動(dòng)量始終超過標(biāo)準(zhǔn)值，則更換制動(dòng)盤。

圖5 制動(dòng)盤位置調(diào)整示意圖

5.4 制動(dòng)拖滯檢查與維修

重點(diǎn)進(jìn)行制動(dòng)卡鉗和制動(dòng)片檢查：

（1）檢查。①制動(dòng)卡鉗滑動(dòng)狀態(tài)檢查。若有卡滯現(xiàn)象，對(duì)制動(dòng)卡鉗滑銷進(jìn)行潤(rùn)滑，必要時(shí)更換滑銷，如圖6所示。②制動(dòng)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(dòng)器潤(rùn)滑脂的應(yīng)用。

圖6 制動(dòng)卡鉗滑動(dòng)狀態(tài)檢查示意圖

（2）維修方法。如果出現(xiàn)任何不正?，F(xiàn)象，修理或者更換適當(dāng)?shù)牧慵?。按維修手冊(cè)內(nèi)規(guī)定的位置涂抹盤式制動(dòng)器潤(rùn)滑脂。

5.5 造成制動(dòng)振動(dòng)故障的根本原因

我們?cè)趶氖略摽钷I車維修中發(fā)現(xiàn)，造成制動(dòng)振動(dòng)的主要原因是制動(dòng)盤變形導(dǎo)致制動(dòng)盤厚度差（不平度）超過標(biāo)準(zhǔn)值。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的根本原因有以下幾點(diǎn)：①制動(dòng)盤或制動(dòng)片材質(zhì)、結(jié)構(gòu)或加工工藝不符合車輛使用要求。②車輛遠(yuǎn)距離行駛后洗車或遇雨天，制動(dòng)盤高溫涉水，造成制動(dòng)盤變形。③未按照制造商的要求對(duì)車輪和車輪制動(dòng)器進(jìn)行定期維護(hù)，由于制動(dòng)盤軸向跳動(dòng)量超過標(biāo)準(zhǔn)值或長(zhǎng)期存在制動(dòng)拖滯現(xiàn)象，而引起制動(dòng)盤變形。

6 結(jié)語(yǔ)

由此可知，要避免轎車制動(dòng)振動(dòng)故障的發(fā)生，應(yīng)采取以下措施：制造商應(yīng)改善制動(dòng)盤和制動(dòng)片的材質(zhì)，改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工工藝；客戶應(yīng)盡可能避免制動(dòng)盤高溫涉水；客戶應(yīng)按制造商的要求對(duì)車輛進(jìn)行做定期維護(hù)；特約店對(duì)來(lái)店車輛，應(yīng)按照不同的維護(hù)周期，進(jìn)行規(guī)范而全面的作業(yè)。