某品牌轿车制动时转向盘振动的原因与检修

何丕东

大连市技师学院 辽宁大连 116100

该品牌轿车为某知名汽车公司生产的第八代轿车。该车自投放市场以来，以其卓越的性能得到客户普遍认可。但有客户抱怨车辆使用中出现了中速或高速制动时转向盘振动的现象，我们对该故障进行了分析和检修。

1 故障现象

对客户抱怨有故障的轿车在正常路面进行路试。我们发现，在行驶速度达到中速（30～70km/h）和高速（大于70km/h）时或由中速加速到高速过程中，分别对车辆进行点制动和正常制动，汽车的转向盘、仪表盘和座椅等会突然出现振动，尤其是转向盘出现了明显的摆振，同时制动踏板也能感到频率相同的脉动。虽然该振动的频率类似于车身摇晃频率，但振动的程度明显加大。这是一种典型的制动振动故障。

2 该轿车底盘的基本结构

该车车身为承载式，发动机前置前轮驱动（FF型）；变速器为5速自动变速器；驱动轴内侧为三销轴式，外侧为十字槽式；前悬架为双横臂式，后悬架为双横臂式结构；转向系的转向机为齿轮齿条式，采用液压动力转向，转向盘上装有主安全气囊，转向盘下部安装有转向线盘，转向柱可伸缩和倾斜，转向柱有撞击缓冲保护装置；制动系的前后轮制动器皆为浮动钳式盘式制动器，采用VSA控制系统[1]。

3 振动的机理

在找出制动振动原因前，首先对一般振动的机理做以简单分析。一种振动的产生必定存在振动源、振动传递系统和振动件。这里我们简单了解一下振动、振动源、振动传递系统和振动件等概念。

3.1 振动的概念

所谓振动实际上是一种压力波动，我们可以通过手、脚或身体感知这种压力波动。振动可以用正弦波形来描述，用频率即每秒的波形数量来表示。由于频率不同，这种压力波动有时被感知为振动，而在其他情况下则为噪声，如图1所示。

图1 振动与频率关系

3.2 振动源

振动源主要为振动力和由于振动导致的共振

（1）振动力：即使有一个能振动的物体，如果没有某种外力，振动是不会发生的。振动力是使振动有效发生的力。

（2）共振：振动力被加到弹簧和刚体上，当所加的频率达到某一频率水平时振动迅速变大。这种现象称为“共振”。

3.3 振动传递系统和振动元件

（1）传递系统：传递振动或噪声的通道叫做“振动传递系统”。

（2）振动元件：振动元件是产生振动或噪声的部分。在汽车中，它们可能是车身、座椅、方向盘、制动踏板和地板镶板等。

3.4 汽车振动的类型

比较典型的汽车振动包括：车身振动、转向盘摆振、转向盘振动、加速踏板振动、离合器踏板振颤、加速振动和制动振动等。汽车产生振动时，为了判定是否为故障，须进行路试，以体验各种不同振动。

这里有必要对转向盘摆振和转向盘振动进行区分。转向盘摆振是指转向盘在左右转动方向摆动5-15次/秒，它通常出现在相对有限的高速行驶中，一般车速在80公里/小时，转向盘出现摆振且频率保持稳定，主要原因为轮胎不平衡性，跳动或不均匀度，也可能轮胎和转向盘之间产生共振；而转向盘振动出现在车速低时；一般在80公里/小时以下车速时出现。主要原因是车轮制动器出现不均匀磨损。

4 轿车制动振动故障产生的原因

在该车制动振动故障中，由于振动产生在制动时，所以振动源应为盘式制动器；振动传递系统应为车轮、转向节、转向横拉杆、转向机、转向柱、传动轴、变速器和车身等；振动元件为转向盘、制动踏板等。本故障为转向盘振动，所以我们必须重点分析振动源——前轮制动器，以便采取正确方法排除故障。

一般情况下，引起盘式制动器振动的原因包括以下两项：①盘式制动器的制动盘跳动过大，一般因轮毂轴承轴向间隙超限所致。②盘式制动器的制动盘圆周厚度不均匀（圆周厚度差异）其中最重要的原因是制动盘的圆周厚度不均匀。制动抖动发生的主要原因是制动力矩波动导致地面制动纵向力波动[2]，引起前轮摆振，该振动通过转向系统及悬架摆臂衬套分别传递给转向盘及前副车架，再由副车架放大后传递给转向盘、车身，引起转向盘抖动、车身地板抖动[3]。简而言之，制动时，制动盘的振动引起制动片的振动，制动片的振动经过液压系统传递，引起制动踏板脉动。同时制动盘的振动，会引起转向节和半轴（或轮毂）垂直振动和前后摇动。半轴振动通过悬架传向车身，引起车身共振，增加振动程度。导致盘式制动器制动盘厚度不均匀的直接原因主要有三个。

（1）制动盘生锈。如果一辆汽车很长时间不使用，那么制动盘表面就会生锈，从而导致生锈部分和未生锈部分的厚度差异。如果汽车长时间停放，重新使用中，锈迹也不可能清除，制动盘厚度差异的产生是必然的。

（2）制动盘轴向跳动超限。如果制动盘发生轴向跳动，即使未制动，制动盘和制动片也会经常接触。如果这种情况持续下去，随着汽车行驶距离的增长（1000公里或更长），与制动片接触的那部分制动盘就会磨损，从而形成制动盘的厚度差异。下列原因能导致制动盘轴向跳动。

①制动盘本身发生偏移（由于制动盘变形）②轮毂轴承磨损。③在安装车轮时，制动盘发生偏移。车轮的加工精度或刚性等也可能引起制动盘偏移；同样，当车轮或轮胎为非合格件，且有一个不同的偏距；或者安装宽轮胎时，轮胎与路面接触时也会发生制动盘偏移。

（3）制动拖滞。当制动卡钳不能平滑移动时，制动盘和制动片会不断产生接触，从而导致制动盘异常磨损而产生厚度差异。

5 制动振动故障的检查与维修

5.1 制动盘厚度差异的检查与维修

在制动系统处于冷态时，检查制动盘厚度差。

（1）测量方法。①取下前轮胎制动卡钳和制动衬片。②清洁制动盘。③使用防水记号笔，画一个距外圆周大约10mm且与外圆周同心的圆。（或将画笔放在距离外圆周约10mm的地方，然后旋转制动盘一周，画出同心圆。）然后将圆周分成8个相等的部分。④使用千分尺在步骤③中的标记处测量厚度，如图2所示。⑤计算厚度差。厚度差（mm）=最大厚度（mm）－最小厚度（mm）。

图2 制动盘厚度测量示意图

（2）结果判定。厚度差也称为制动盘的不平度，标准值应小于0.015mm。如果厚度差大于标准值，则需要对制动盘修理或更换。

（3）修理方法。①使用拆卸或不拆卸型制动盘研磨机来修整制动盘表面。②研磨过程中应参阅维修手册进行，前轮制动盘的厚度极限为26mm。若加工后的制动盘厚度小于极限厚度，应更换制动盘。

5.2 轮毂轴承轴向间隙的检查与维修

（1）测量方法。①取下制动器转子盘。②在轴毂的中心附近安装百分表，并且在轴承轴向检查轴承的摇晃程度。③如果在步骤②中测量结果比标准值（0-0.05mm）大，那么就需要修理。

（2）修理方法。①拧松锁紧螺母。②重新拧紧至329N.m。锁紧螺母须更换新件。③检查车轮轴承松紧度。④如果在步骤③中的测量值比标准值大，那么就要更换车轮轴承，如图3所示。

图3 轮毂轴承轴向间隙测量示意图

5.3 制动盘轴向跳动检查与维修

（1）测量方法。①安装全部的轮胎螺母并拧紧至108NM。②使用百分表，从外周线向内约10mm的位置测量制动盘的跳动，如图4所示。

图4 制动盘轴向跳动量测量示意图

（2）结果判定：轴向跳动量标准值应小于0.04mm，如果实测值超过标准值，则需要重新调准制动盘的位置。即使是在标准范围内，也要把制动盘的位置调到产生最小跳动量的位置。

（3）维修方法。①顺时针转动制动盘一个轮胎螺栓的位置，这样每一个轮毂螺栓就会依次对准下一个轮毂螺栓孔，再把螺栓装上。由于需要把轮毂取下和再装上，所以要确保在安装过程中不会有松动现象，如图5所示。②重新测量制动盘轴向跳动。③按照螺栓孔的数目重复步骤①和②，找出跳动量处在标准值范围内和最小跳动位置。④如果制动盘的轴向跳动量始终超过标准值，则更换制动盘。

图5 制动盘位置调整示意图

5.4 制动拖滞检查与维修

重点进行制动卡钳和制动片检查：

（1）检查。①制动卡钳滑动状态检查。若有卡滞现象，对制动卡钳滑销进行润滑，必要时更换滑销，如图6所示。②制动衬片不均匀磨损检查。③减振垫片的磨损和变形检查。④盘式制动器润滑脂的应用。

图6 制动卡钳滑动状态检查示意图

（2）维修方法。如果出现任何不正常现象，修理或者更换适当的零件。按维修手册内规定的位置涂抹盘式制动器润滑脂。

5.5 造成制动振动故障的根本原因

我们在从事该款轿车维修中发现，造成制动振动的主要原因是制动盘变形导致制动盘厚度差（不平度）超过标准值。产生这种现象的根本原因有以下几点：①制动盘或制动片材质、结构或加工工艺不符合车辆使用要求。②车辆远距离行驶后洗车或遇雨天，制动盘高温涉水，造成制动盘变形。③未按照制造商的要求对车轮和车轮制动器进行定期维护，由于制动盘轴向跳动量超过标准值或长期存在制动拖滞现象，而引起制动盘变形。

6 结语

由此可知，要避免轿车制动振动故障的发生，应采取以下措施：制造商应改善制动盘和制动片的材质，改进结构设计和加工工艺；客户应尽可能避免制动盘高温涉水；客户应按制造商的要求对车辆进行做定期维护；特约店对来店车辆，应按照不同的维护周期，进行规范而全面的作业。