電子駐車(chē)系統(tǒng)與傳統(tǒng)手動(dòng)駐車(chē)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同，駐車(chē)力更大，使用過(guò)程中更容易出現(xiàn)因制動(dòng)間隙過(guò)小而導(dǎo)致的行車(chē)異響問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)增加整車(chē)油耗。本文概括了電子駐車(chē)系統(tǒng)因制動(dòng)間隙小導(dǎo)致行車(chē)異響的發(fā)生機(jī)理及改善措施，提升車(chē)輛的使用經(jīng)濟(jì)性和舒適性。

隨著汽車(chē)行業(yè)不斷向智能化、電動(dòng)化方向的發(fā)展，電子駐車(chē)系統(tǒng)（EPB）正逐步成為當(dāng)前最為流行的駐車(chē)制動(dòng)方式。同時(shí)電子駐車(chē)與手動(dòng)駐車(chē)系統(tǒng)相比，能提供更大的駐車(chē)夾緊力，也更為可靠，但在市場(chǎng)上使用過(guò)程中也更容易出現(xiàn)因制動(dòng)間隙過(guò)小而導(dǎo)致的行車(chē)異響問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)增加整車(chē)油耗，造成了顧客使用過(guò)程中的強(qiáng)烈抱怨。因此非常有必要進(jìn)行研究分析，并提出改善措施，提升乘坐舒適性。

本文結(jié)合電子駐車(chē)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，對(duì)使用時(shí)矩形密封圈及活塞受力分析，全面地分析了制動(dòng)間隙過(guò)小的原因，并結(jié)合產(chǎn)生原理，提出了改善方向。

電子駐車(chē)系統(tǒng)行車(chē)異響分析

1. 電子駐車(chē)系統(tǒng)工作過(guò)程

圖1所示為一款電子駐車(chē)系統(tǒng)中制動(dòng)鉗結(jié)構(gòu)示意圖。


圖1 制動(dòng)鉗結(jié)構(gòu)示意
1.制動(dòng)盤(pán) 2.摩擦片 3.鉗體4.進(jìn)油口 5.螺桿螺套組件6.矩形密封圈 7.活塞

制動(dòng)鉗夾緊時(shí)，制動(dòng)液由進(jìn)油口進(jìn)入鉗體缸體內(nèi)，推動(dòng)活塞向摩擦片靠近，當(dāng)內(nèi)摩擦片貼緊制動(dòng)盤(pán)后，鉗體反向移動(dòng)，鉗體勾爪貼近外摩擦片并推動(dòng)其向制動(dòng)盤(pán)靠近，完成液壓制動(dòng)動(dòng)作。之后駕駛者拉起EPB開(kāi)關(guān)，通過(guò)電子控制單元控制執(zhí)行器電動(dòng)機(jī)工作，并通過(guò)齒輪減速機(jī)構(gòu)、螺桿螺套推動(dòng)活塞繼續(xù)前行，進(jìn)一步夾緊制動(dòng)盤(pán)；最后釋放踏板，解除液壓，完成駐車(chē)夾緊操作。

釋放時(shí)，駕駛者釋放EPB開(kāi)關(guān)，通過(guò)電子控制單元控制執(zhí)行器電動(dòng)機(jī)工作，并通過(guò)齒輪減速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)螺桿螺套回退，矩形密封圈恢復(fù)形變帶動(dòng)活塞回退，摩擦片與制動(dòng)盤(pán)分離，完成釋放。

2. 制動(dòng)間隙分析

目前市場(chǎng)上電子駐車(chē)系統(tǒng)均采用鉗盤(pán)式制動(dòng)鉗，鉗盤(pán)式制動(dòng)鉗制動(dòng)過(guò)程中的制動(dòng)間隙是實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整的，調(diào)整原理如圖2所示。


圖2 制動(dòng)鉗夾緊狀態(tài)

液壓（一般采用7MPa液壓進(jìn)行試驗(yàn)）推動(dòng)活塞帶動(dòng)矩形密封圈向外移動(dòng)，矩形密封圈彈性變形至極限，活塞克服與矩形密封圈摩擦力繼續(xù)向外移動(dòng)，推動(dòng)摩擦片夾緊制動(dòng)盤(pán)，摩擦片壓縮變形（記做L c1，一般為0.07mm），鉗體剛性變形（記做Ld1，一般為0.08mm）；釋放液壓后鉗體、摩擦片恢復(fù)形變，同時(shí)矩形密封圈恢復(fù)彈性變形，拖動(dòng)活塞向內(nèi)移動(dòng)（即為活塞回位量，記做Lb1，一般為0.35mm），制動(dòng)間隙（記做La1）一般為：

La1=Lb1-2Lc1-Ld1=0.35-2×0.07-0.08=0.13mm （1）

由式（1）可以發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)狀態(tài)下制動(dòng)間隙能維持在0.13mm左右，通過(guò)軛簧、導(dǎo)銷(xiāo)等可保證制動(dòng)解除后摩擦片與制動(dòng)盤(pán)完全分離，避免行車(chē)異響的發(fā)生。

電子駐車(chē)系統(tǒng)由于駐車(chē)功能集成在傳統(tǒng)鉗盤(pán)式制動(dòng)鉗上，與行車(chē)制動(dòng)鉗使用同一副摩擦片，駐車(chē)解除時(shí)制動(dòng)間隙與傳統(tǒng)鉗盤(pán)式有所不同，其制動(dòng)間隙分析如下：

摩擦片壓縮變形記做Lc2，一般為0.07mm，鉗體剛性變形記做Ld2，一般為0.08mm。

拉起EPB開(kāi)關(guān)后，通過(guò)電子控制單元控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)繼續(xù)夾緊至額定夾緊力（一般為15kN，換算成液壓大約為13MPa），活塞繼續(xù)外移，摩擦片進(jìn)一步壓縮變形（記做Lc2’，一般為0.07mm），鉗體進(jìn)一步剛性變形（記做Ld2’，一般為0.07mm）；釋放EPB后鉗體、摩擦片恢復(fù)形變，同時(shí)矩形密封圈恢復(fù)彈性變形，拖動(dòng)活塞向內(nèi)移動(dòng)（即為活塞回位量，記做Lb1，一般為
0.35mm），制動(dòng)間隙記做L a2，一般為：

L a2=L b2-2（L c2+L 2’）-（L d2+L d2’）=0.35-2×（0.07+0.07）-（0.08+0.07）=-0.08mm （2）由式（2）可以發(fā)現(xiàn)，電子駐車(chē)釋放后制動(dòng)間隙約為-0.1mm，制動(dòng)盤(pán)與摩擦片不能完全分離，需要通過(guò)液壓補(bǔ)償來(lái)使制動(dòng)盤(pán)、摩擦片分離，由于行駛中摩擦片受到制動(dòng)盤(pán)震蕩沖擊，容易引發(fā)行車(chē)噪聲，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)造成起步困難，增加整車(chē)油耗等問(wèn)題。

改善措施

通過(guò)制動(dòng)間隙分析可知，其影響因素與活塞回位量、鉗體剛度、摩擦片總成壓縮量有關(guān)，下面針對(duì)以上三點(diǎn)提出優(yōu)化方案。

1.活塞回位量

活塞回位量一般可通過(guò)調(diào)整活塞、矩形密封圈、矩形密封槽三個(gè)方面進(jìn)行調(diào)整。其中最為有效的方法是改善矩形密封圈材質(zhì)與調(diào)整矩形密封槽尺寸。矩形密封圈材質(zhì)直接關(guān)系著其彈性形變的性能，對(duì)比不同材質(zhì)、不同工藝的矩形密封圈，7MPa液壓下活塞回位量范圍在0.35～0.45mm之間，相差有0.1mm；另外，適當(dāng)加大矩形密封圈硬度及表面粗糙度也可增加活塞回位量。

如圖3放大圖所示，矩形密封槽尺寸也對(duì)活塞回位量存在關(guān)鍵影響。適當(dāng)增大尺寸L或減小角度α可以增大活塞回位量，對(duì)比不同尺寸（L1=0.9，α 1=45°；L2=0.95，α 2=30°）下矩形密封圈改善后活塞回位量（7MPa液壓下）可提高0.1mm以上。

除上述方案外，提高活塞垂直度、適當(dāng)增大活塞與鉗體缸孔的間隙，也可以增加活塞回位量但需同時(shí)驗(yàn)證是否會(huì)產(chǎn)生活塞與缸孔的撞擊異響。

2. 鉗體剛性

鉗體剛性主要受鉗體材料與鉗體結(jié)構(gòu)影響，通過(guò)Solidworks對(duì)鉗體建模并進(jìn)行仿真分析（見(jiàn)圖3）。相同結(jié)構(gòu)，7MPa液壓下QT550-5材質(zhì)鉗體變形量，為0.1382mm，更換為ZALSi7MgA-T6材質(zhì)鉗體變形量為0.2378mm。相同材質(zhì)時(shí)，不同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)鉗體變形量也不一致，總體而言，鉗體背部和勾爪設(shè)計(jì)尺寸越厚越寬，缸孔中心線與鉗體勾爪越靠近鉗體背部時(shí)，鉗體變形量越小。


圖3 仿真分析

3. 摩擦片總成壓縮量

摩擦片總成壓縮量越大，制動(dòng)解除后制動(dòng)間隙越小，適當(dāng)減小摩擦片總成壓縮量可以增加制動(dòng)間隙。一般摩擦片總成壓縮量包括摩擦材料壓縮量與消聲片壓縮量，摩擦材料壓縮量可通過(guò)改善配方中纖維材料或增加摩擦材料壓制時(shí)的壓力與放氣次數(shù)來(lái)減??；消聲片壓縮量可通過(guò)減小橡膠層厚度和涂膠層厚度來(lái)減小。

此外，加嚴(yán)控制摩擦片平行度與表面平面度、制動(dòng)盤(pán)平面度等也可以改善制動(dòng)盤(pán)與摩擦片接觸面壓力分布，減小制動(dòng)間隙。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上分析，得知電子駐車(chē)系統(tǒng)制動(dòng)鉗相較于傳統(tǒng)鉗盤(pán)式制動(dòng)鉗制動(dòng)間隙更小，需要改善活塞回位量、鉗體剛性及摩擦片總成壓縮量來(lái)合理設(shè)計(jì)制動(dòng)間隙。但活塞回位量增大會(huì)增加制動(dòng)鉗所需液量，造成踏板行程增大，因此改善同時(shí)需驗(yàn)證對(duì)踏板行程、踏板力與減速度的影響；摩擦片總成壓縮量減小影響到硬度、阻尼效果等，改善同時(shí)需驗(yàn)證對(duì)MPU、DTV、BTV和NVH等的影響。