鼓式制动器、摩托车刹车圈、轮毂刹车圈专业生产厂家无锡九环2020年8月22日讯 在进行某车型制动噪音匹配中，通过引进优化低金属材质的摩擦材料配方体系，代替原有低金属材质。实现制动噪音性能提高，满足整车制动噪音匹配与 NVH 性能要求。

前言

刹车片，最早出现 19 世纪末，随着汽车工业发展与品种增多，人们对刹车片的要求也越来越高。一方面，刹车片需要满足环保要求，即无石棉化及无有害物要求，在摩擦过程中不产生有害健康的物质；另一方面，对刹车片的各项性能要求除了有适宜稳定的摩擦性能，还要求耐磨性能好、强度高、耐腐蚀，不易锈粘着、NVH 性能较好等。本文在某车型后鼓式制动器总成开发匹配过程中，采用特殊的材质与工艺、结合现有制动器的设计结构，经过一系列的试验，对该制动器的 NVH 性能匹配的研究、探讨。

1、制动噪音的类型及原因解析

NVH 性能在现有汽车性能指标中以级为重要。各个主机厂也在做相关的整车 NVH 性能匹配。制动噪音的产生非常复杂，与制动器的设计、制动系统的结构、刹车片配方的匹配都有较大的关系。后鼓式制动器怎样用适宜的刹车片与制动器进行匹配，得到最佳匹配效果是我们研究的重点。

如图 1 所示：为该车型后鼓式制动器。

图 1  后鼓式制动器

1.1 制动噪音的类型

经过长期的研究，鼓式制动器的制动噪音的类型分为以下几种，如表 1 所示。

表 1  鼓式制动器制动噪音类型

 

在实车操作中，鼓式制动器2000-4000HZ 的低频尖叫声发生的概率最高，也是研发过程中主要面对的问题。但在台架表现上，多表现为高频率噪音。

1.2 制动噪音的生产因素

从摩擦材料角度考虑，因素大致有以下几个方面：

1. 刹车片的摩擦系数越高，噪音产生的机率就越大。所以在保证足够安全的制动扭矩下，配方的摩擦系数尽可能低。

2. 刹车片硬度高的产品相对于硬度低的产品产生噪音的机率较大。故在匹配试验时，刹车片的硬度在保证本身强度的前提下，硬度设计适中为最佳。

3. 刹车片在经过高温摩擦制动后，工作表面形成光亮的碳化膜，摩擦时会产生高频振动及噪音。故在配方设计时考虑到有机材料的使用限量及减磨材料的功能。

2、低金属材料台架匹配

项目开发初期，选用低金属配方材料进行该车型后制动器的噪音匹配。

材料配方与摩擦材料常规试验结果如表 2、表 3 所示：

表 2  材料配方表

 

表 3  材料基本性能表

图 2  噪音台架照片

样件按标准 SAE J2521-2013《盘式片与鼓式片尖叫噪音矩阵》，通过 LINK 3900 试验设备完成该样品试验，如图 2 所示。噪音匹配试验结果如图 3、图 4、图 5 所示：

 

图 3  噪音评级

图 4  不同频次噪音出现几率

图 5  制动噪音图谱

通过对图 3、图 4、试验结果分析来看，该车型低金属材质配方匹配的噪音问题呈现在(减速\拖滞)方面，其噪音分贝与频率较高，最高分贝达 110，实际表现为高频尖叫。噪音匹配结果为 24.8%。图 5 为在试验过程中单次制动噪音的分析图谱，突出峰值为制动噪音。

3、优化低金属配方研究

通过之前匹配结果，此低金属配方以不能满足产品开发需要。如采用 NAO 配方可以解决这个问题，但其相对成本较高。我们急需一种材料，价格与低金属结构相似，性能又优于低金属的产品。在这个情况下优化低金属配方就产生了。

低金属材料配方金属含量定义<25%，一般公司低金属材料配方金属含量在<20%。而优化低金属材料配方金属含量在 <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

样件按标准完成噪音匹配，试验结果如图6、图7、图8所示：

 

图 5  噪音评级

通过图 5、图 6 结果分析来看，优化低金属配方匹配在该制动器主要的噪音问题呈现在(前进\后退\拖滞)方面，特别使用高弹石墨做为减磨材料为噪音性能调节剂。图 6 中可以看出噪音情况得到了明显改善。总噪音出现概率为 8.8%＜ 10%。图 7 为实验过程中声音图谱，从图中可以看出声音与图 4 相比更为平稳，无明显峰值。

图 6  不同频次噪音出现几率

图 7  制动噪音图谱

4、结论

目前汽车市场竞争十分激烈，用户对汽车质量的要求不断提高。我们在控制成本的前提下采用优化低金属配方，降低制动噪音概率。通过持续改进、不断提高产品品质，提高汽车品牌价值。

作者：王健1，张宇1，孙金朋2，赵荣2，马健2

单位：

1.华晨汽车工程研究院

2. 河北星月制动元件有限公司