摘 要：文章介紹了常見的制動(dòng)噪音的類型，以及LMS系統(tǒng)在制動(dòng)噪音排查上的應(yīng)用 。并通過介紹某一新能源車型開發(fā)過程中Moan噪音的解決，詳細(xì)介紹LMS設(shè)備在制動(dòng)噪音上的排查過程和導(dǎo)致噪音的原因，改善了車輛的制動(dòng)NVH性能，提高了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

關(guān)鍵詞：制動(dòng)噪音 倒車異響 LMS設(shè)備 Moan噪音

0 前言

隨著近年來中國汽車工業(yè)的高速發(fā)展，國內(nèi)汽車的制造水平得到顯著提高，消費(fèi)者對(duì)于汽車產(chǎn)品的要求也越來越高。之前消費(fèi)者更多地關(guān)注于汽車的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、通過性等，如今對(duì)于舒適性的要求隨之提高，其中整車NVH性能對(duì)于舒適性的影響極為重要，而汽車制動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的噪音容易被消費(fèi)者察覺，大部分噪音對(duì)于整車的舒適性影響極大。汽車制動(dòng)系統(tǒng)的開發(fā)過程中，合理地規(guī)避制動(dòng)噪音以及遇到制動(dòng)噪音時(shí)快速、準(zhǔn)確的找到噪音來源、分析原因可以節(jié)約汽車制動(dòng)系統(tǒng)的開發(fā)時(shí)間以及減少開發(fā)成本。本文主要介紹某新能源車型在開發(fā)過程中利用LMS設(shè)備的輔助，對(duì)噪音進(jìn)行分析，確認(rèn)噪音產(chǎn)生原因，對(duì)問題進(jìn)行改善。

1 制動(dòng)噪音的分類

對(duì)于制動(dòng)噪音的分類，主要根據(jù)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生噪音的頻率對(duì)其進(jìn)行區(qū)分，頻率在1000Hz以下，200Hz以上的稱為低頻噪音；頻率在1000Hz以上的稱為中高頻噪音。按照不同噪音自身產(chǎn)生的原因?qū)ζ溥M(jìn)行命名，以下四種制動(dòng)噪音是最為常見，也是消費(fèi)者反饋?zhàn)疃嗟脑胍鬧1]：

1.1 Squeal尖叫噪音

Squeal噪音消費(fèi)者的投訴率較高，但時(shí)有時(shí)無，并不會(huì)經(jīng)常復(fù)現(xiàn)，出現(xiàn)Squeal噪音的環(huán)境條件主要為凌晨低溫、高溫天氣以及雨天等，多發(fā)生在車輛行駛速度低、輕踩制動(dòng)時(shí)。

造成Squeal的原因一般是制動(dòng)盤與摩擦片摩擦作為激勵(lì)源，從而引起底盤結(jié)構(gòu)件（摩擦片、制動(dòng)盤、卡鉗、轉(zhuǎn)向節(jié)、減震器、控制臂等）固有頻率相同導(dǎo)致的共振。在Squeal噪音的產(chǎn)生過程中，制動(dòng)盤起到了一個(gè)“擴(kuò)聲器”的作用，聲波從制動(dòng)盤表面?zhèn)魉统鋈ァ?/p>

Squeal噪音的影響因素如圖2所示，針對(duì)圖中的影響因素常見的解決方案有：

①通過修改制動(dòng)盤與卡鉗的重量或者結(jié)構(gòu)，將制動(dòng)盤與卡鉗的固有頻率避開容易發(fā)生振動(dòng)的固有頻率段；將卡鉗支架與后橋連接板或者轉(zhuǎn)向節(jié)安裝點(diǎn)處的位置加厚，這種措施可以避免在低溫、高濕度的室外條件，頻率1-4kHz的Squeal噪音；②確認(rèn)卡鉗支架與摩擦片之間的配合尺寸，對(duì)這一部分進(jìn)行檢查和精度控制；③修改摩擦片配方與結(jié)構(gòu)形式，如微調(diào)消音片；消音片也被稱為摩擦阻尼片或減震片，在摩擦片選型工作中，通過改變消音片的配方及結(jié)構(gòu)形式等方式能夠改善高頻噪音；如在阻尼片開槽，可以優(yōu)化制動(dòng)壓力的分布狀態(tài)或者在消音片上額外再添加一個(gè)金屬片，以解耦方式改善部分高頻噪音；對(duì)于摩擦材料，可以通過選取不同的配方或者對(duì)摩擦片材料進(jìn)行開槽倒角，完成后進(jìn)行模態(tài)仿真分析，優(yōu)化固有頻率來改善噪音。

1.2 Creep Groan起步噪音

主要有摩擦片與制動(dòng)盤表面的動(dòng)-靜摩擦系數(shù)的變化以及整車懸架系統(tǒng)的剛度引起，在車輛起步，車輛由靜止轉(zhuǎn)換為運(yùn)動(dòng)的瞬間，發(fā)生Creep Groan噪音的概率接近100%。

Creep Groan 噪音的影響因素如圖3所示，主要有3個(gè)因素會(huì)對(duì)Creep Groan噪音產(chǎn)生影響：

①摩擦材料特性對(duì)動(dòng)-靜摩擦系數(shù)的影響：根據(jù)現(xiàn)在所采用的摩擦材料，對(duì)于起步噪音這一類別的噪音，表現(xiàn)優(yōu)異的順序一般為NAO＞Semi Met＞medium friction low-met＞high friction low-met。因此，選取NAO作為摩擦材料，能夠有效降低動(dòng)-靜摩擦系數(shù)變化對(duì)于起步噪音的影響，大幅減小Creep Groan噪音；

②離合器形式的影響：對(duì)于車輛由靜止?fàn)顟B(tài)變換為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，摩擦片與制動(dòng)盤之間是否會(huì)有壓力會(huì)對(duì)Creep Groan噪音產(chǎn)生影響。雙離合結(jié)構(gòu)的自動(dòng)變速箱起步噪音效果要好于液力變矩器形式變速箱，這主要與變速器半制動(dòng)時(shí)的動(dòng)力輸出有關(guān)。對(duì)此，采用雙離合形式變速器的車輛可以在一定程度上消除起步噪音。但對(duì)于新能源汽車來說，車上沒有配備離合器，可忽略變速箱的影響；

③懸架剛度：提高懸架的剛度對(duì)于Creep Groan有很好的抑制作用，但從整車開發(fā)角度考慮，提高懸架的剛度工程上實(shí)現(xiàn)的難度很高并且會(huì)相應(yīng)的增加很高的一部分成本。

1.3 Rattle噪音

制動(dòng)系統(tǒng)的零件內(nèi)部的配合空襲比較大，當(dāng)車輛行駛通過某些通過條件較差的路面時(shí)（如搓衣板路面），會(huì)引起摩擦片和制動(dòng)盤或者卡鉗之間的共振，即產(chǎn)生Rattle噪音。只要在制動(dòng)踏板松開時(shí)，Rattle才會(huì)產(chǎn)生，若踩下制動(dòng)踏板，產(chǎn)生制動(dòng)壓力時(shí)，此時(shí)摩擦片與制動(dòng)盤接觸，噪音消失。

1.4 Moan噪音

Moan噪音通常出現(xiàn)在扭力梁配置的車型上，一般頻率＜500Hz，出現(xiàn)Moan噪音的工況如下：

①低速；②無制動(dòng)力或低制動(dòng)壓力；③行駛時(shí)帶轉(zhuǎn)向；④濕度高，如洗車后或者雨天；⑤室外停車第二天冷啟動(dòng)。

Moan噪音一般由懸架系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)的低頻共振導(dǎo)致，這類噪音也是本文的主要討論分析的對(duì)象。Moan 噪音的產(chǎn)生原因主要是駕駛員輕踩剎車或者卡鉗發(fā)生拖磨現(xiàn)象從而產(chǎn)生激勵(lì)源，如果底盤部分結(jié)構(gòu)件的模態(tài)參數(shù)匹配不當(dāng)，會(huì)相應(yīng)激勵(lì)源，產(chǎn)生共振，從而產(chǎn)生Moan噪音。

2 噪音的發(fā)現(xiàn)與排查經(jīng)過

2023年秋，某車型試驗(yàn)車在進(jìn)行客戶耐久試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)車輛在雨后倒車產(chǎn)生低頻異響且聲音較大，后經(jīng)研發(fā)人員對(duì)噪音確認(rèn)，試驗(yàn)車出現(xiàn)的噪音符合Moan噪音的特征。同時(shí)，為了鎖定噪音的來源，并且確定噪音是否為偶發(fā)，選擇3輛同型號(hào)同配置的試驗(yàn)車進(jìn)行噪音排查試驗(yàn)。

2.1 Moan噪音的排查試驗(yàn)方法

在Moan噪音評(píng)價(jià)試驗(yàn)開始前，需要在外界環(huán)境溫度低于25℃的戶外夜間，對(duì)前后制動(dòng)器進(jìn)行噴水后靜置8小時(shí)以上，通常為試驗(yàn)前一夜進(jìn)行潑水，第二天早晨進(jìn)行噪音評(píng)價(jià)。從車位出發(fā)，提速至10km/h，車輛出車位擺正后做10km/h空擋滑行制動(dòng)，有制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)減速度為0.07g，制動(dòng)盤溫度＜40℃。以后制動(dòng)工況一致，后續(xù)工況分別對(duì)應(yīng)直行、倒車直行、倒車入庫、倒車出庫、倒車直行、前進(jìn)直行、前進(jìn)入庫8中工況。整個(gè)試驗(yàn)過程中一共停車制動(dòng)16次。

2.2 Moan噪音復(fù)現(xiàn)結(jié)果

噪音復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)共對(duì)3臺(tái)車進(jìn)行復(fù)現(xiàn)，3臺(tái)車均成功復(fù)現(xiàn)噪音，同時(shí)在噪音的復(fù)現(xiàn)過程中發(fā)現(xiàn)車輛在前進(jìn)過程中并未復(fù)現(xiàn)噪音，噪音只有在倒車過程中能夠復(fù)現(xiàn)，其中，左轉(zhuǎn)向倒車入庫出現(xiàn)Moan噪音的概率為10%，倒車直行出現(xiàn)Moan噪音的概率為40%，又轉(zhuǎn)向倒車入庫出現(xiàn)Moan噪音的概率為80%，復(fù)現(xiàn)頻率最高，并且3臺(tái)試驗(yàn)車出現(xiàn)噪音的位置為均左后制動(dòng)器處。

2.3 排查初步結(jié)論

該車型后橋?yàn)榕ちα航Y(jié)構(gòu)，左右結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱，而根據(jù)噪音復(fù)現(xiàn)的結(jié)果來看，右轉(zhuǎn)向倒車入庫出現(xiàn)噪音的概率遠(yuǎn)大于左轉(zhuǎn)向倒車入庫，且噪音的來源為左后制動(dòng)器位置，基于上述試驗(yàn)的現(xiàn)象，懸架系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)出現(xiàn)問題的可能性不大，后橋與制動(dòng)器連接處的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)以及加工精度是否需要改善以及提高，是后續(xù)工作的主要方向。

3 利用LMS系統(tǒng)進(jìn)行排查

3.1 LMS系統(tǒng)介紹

LMS系統(tǒng)主要用于工程領(lǐng)域，包括汽車、航空航天、鐵路、能源等行業(yè)，用于進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、測(cè)試、仿真和驗(yàn)證。本次主要利用LMS設(shè)備對(duì)車輛的機(jī)械振動(dòng)和噪聲的特性進(jìn)行測(cè)量，測(cè)試設(shè)備主要有聲音傳感器、振動(dòng)傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和LMS分析軟件。對(duì)于需要測(cè)量和分析的部位進(jìn)行布置聲音傳感器和振動(dòng)傳感器能夠得到需要的噪聲信號(hào)和振動(dòng)信號(hào)，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和LMS分析系統(tǒng)能夠?qū)⒉杉降脑肼曅盘?hào)和振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，然后通過分析軟件對(duì)收集到的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理與信號(hào)分析。

3.2 噪聲信號(hào)的收集與分析

根據(jù)噪音復(fù)現(xiàn)的結(jié)果與初步結(jié)論，在試驗(yàn)車的扭力梁、左后卡鉗支架、左后擋泥板、左后卡鉗鉗體上布置了傳感器。

在上述位置布置好傳感器后，按照Moan噪音的排查方法進(jìn)行右轉(zhuǎn)向倒車，收集各個(gè)位置產(chǎn)生噪音時(shí)的噪聲信號(hào)和振動(dòng)信號(hào)并在LMS系統(tǒng)中對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，經(jīng)處理和分析后發(fā)現(xiàn)，卡鉗安裝支架螺栓和扭力梁中間位置的振動(dòng)頻率與噪聲頻率接近，均在450Hz左右，且振動(dòng)最為明顯的時(shí)間與車輛產(chǎn)生Moan噪音的時(shí)間重合。（圖8、圖9）

結(jié)合噪音復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)的試驗(yàn)現(xiàn)象與利用LMS設(shè)備對(duì)各個(gè)位置噪聲信號(hào)與振動(dòng)信號(hào)的分析來看，噪音的激勵(lì)源來自于卡鉗，通過卡鉗支架與扭力梁連接板傳遞至扭力梁上，從而在扭力梁中部位置將噪聲放大，出現(xiàn)噪音。

4 噪音產(chǎn)生原因的分析與解決

如上節(jié)所分析，噪聲的來源為摩擦片與制動(dòng)盤接觸時(shí)產(chǎn)生，通過卡鉗支架與后橋左側(cè)連接板接合處傳遞至后橋中間，對(duì)于噪音產(chǎn)生的具體原因分析如下：

（1）在輕踩制動(dòng)（One-Box主缸壓力在0-1bar）主缸壓力加大后，便不會(huì)出現(xiàn)噪音，考慮是否為One-Box制動(dòng)力輸出較為線性，而傳動(dòng)真空助力器結(jié)構(gòu)的制動(dòng)控制結(jié)構(gòu)存在制動(dòng)力輸入的階越值，從而避開會(huì)產(chǎn)生Moan噪音的制動(dòng)壓力范圍。該車型還有配備真空助力器的配置，為此，將發(fā)生Moan噪音的問題車整個(gè)后橋與未發(fā)生過噪音且配備真空助力器配置的試驗(yàn)車整個(gè)后橋進(jìn)行對(duì)調(diào)對(duì)比試驗(yàn)。對(duì)調(diào)后發(fā)現(xiàn)，噪聲跟隨著后橋發(fā)生轉(zhuǎn)移，真空助力器配置的試驗(yàn)車搭載原先進(jìn)行噪音復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)的試驗(yàn)車后橋依舊出現(xiàn)Moan噪音，從而排除了One-Box制動(dòng)力輸出過于線性導(dǎo)致出現(xiàn)Moan噪音這一假設(shè)。

（2）在噪音復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)過程中，無制動(dòng)的情況下也會(huì)出現(xiàn)Moan噪音，同時(shí)發(fā)現(xiàn)左后制動(dòng)盤拖磨嚴(yán)重，右后制動(dòng)盤則無拖磨情況，制動(dòng)盤拖磨也是Moan噪音產(chǎn)生的原因之一，若該車型的Moan噪音問題是由拖磨導(dǎo)致，那么解決掉拖磨的問題，從而可以解決Moan噪音問題。首先測(cè)試左后制動(dòng)盤的端跳是否符合要求，經(jīng)檢驗(yàn)，制動(dòng)盤的端跳符合要求，其次，檢測(cè)卡鉗支架與后橋連接板的平面度與平行度是否符合要求，若平面度與平行度不一致，會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)盤與摩擦片發(fā)生斜磨，出現(xiàn)異常磨損。為此，對(duì)卡鉗支架與后橋連接的尺寸進(jìn)行檢測(cè)。

經(jīng)過三坐標(biāo)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，后橋右側(cè)上下安裝點(diǎn)與軸承安裝面，實(shí)物坐標(biāo)與3D數(shù)據(jù)坐標(biāo)基本相同，差值在0.1mm以內(nèi)；左側(cè)軸承安裝面與上安裝點(diǎn)，差值在0.1mm以內(nèi)，但與下安裝點(diǎn)，差值在0.6mm左右。根據(jù)上述測(cè)試結(jié)果可以的處結(jié)論：左側(cè)制動(dòng)盤實(shí)物在3D數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)位置，但卡鉗由于下安裝點(diǎn)偏向內(nèi)側(cè)，導(dǎo)致卡鉗支架是歪的，盤片總的間隙減小0.6mm，從而導(dǎo)致制動(dòng)盤出現(xiàn)拖磨。在挑選一個(gè)后橋加工合格的后橋換到原先出現(xiàn)Moan噪音的試驗(yàn)車上，發(fā)現(xiàn)制動(dòng)盤拖滯現(xiàn)象消失，同時(shí)進(jìn)行Moan噪音評(píng)價(jià)試驗(yàn)，Moan噪音在各個(gè)工況下均未出現(xiàn)。

5 展望

制動(dòng)噪音會(huì)降低司乘的駕乘感受，尤其是Moan噪音這類低頻、高分貝的噪音。隨著技術(shù)的發(fā)展，在整車的開發(fā)過程中，LMS設(shè)備在節(jié)約研發(fā)人員解決問題時(shí)間的同時(shí)還能夠幫助研發(fā)人員更加準(zhǔn)確地判斷和鎖定噪音的來源和傳遞過程以及確定噪聲的頻率。

本次利用LMS設(shè)備對(duì)制動(dòng)Moan噪音進(jìn)行排查和解決無論是對(duì)于設(shè)備使用熟練度的提升還是解決制動(dòng)噪音問題經(jīng)驗(yàn)的豐富，都是給我們提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)其他車型的開發(fā)提供了寶貴的技術(shù)支持！

參考文獻(xiàn)

[1]黃炎清.制動(dòng)噪音研究及實(shí)例分析[A]汽車實(shí)用技術(shù)，2023.