CN107525679A - 用于机动车的制动抖动评价的试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于机动车的制动抖动评价的试验方法，包括：1）车辆加速到第一速度，然后在发动机接合的状态下并且不使用制动器使车速降到第二速度；2）车辆从所述第二速度加速到第三速度，然后在发动机接合的状态下并且使用制动器使车速降到第四速度，其中所述第三速度小于所述第一速度，所述第四速度小于所述第二速度；3）车辆从所述第四速度加速到所述第三速度，然后以与上述步骤2）相同的方式再次制动到所述第四速度，并且重复此制动过程；其中，在所述车辆上设置多种传感器，在上述步骤1）至步骤3）中，所述多种传感器至少分别记录所述车辆的速度、减速度、温度以及加速度信号，并对这些信号进行处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的制动抖动评价的试验方法。
背景技术
制动器作为机动车重要的安全部件，在机动车的行驶和停止中起到十分重要的作用。近年来由于人们对于乘用车舒适性的要求越来越高，使得车辆制动抖动现象也逐渐得到重视，轻微的制动抖动现象会被细心的驾驶员所感知，影响舒适性，严重的会造成车辆失去控制，造成安全事故。目前国外针对制动抖动现象的研究主要集中于产生机理以及传递的路径并且已经取得了一些成果，主要包括建立了定子-转子以及整车数学模型对制动抖动现象进行理论阐述与分析。分析结果显示制动抖动现象的产生是多方面因素的综合作用，目前认为主要的因素包括：一是制动盘的设计制造过程中的厚薄差和安装误差使得制动盘在非制动状态下的产生端面跳动，在制动过程中，端面跳动使得蹄片与盘片的接触面积不均匀，造成制动力矩的波动，进而产生制动抖动现象，二是由于制动盘在连续制动过程中温度上升，而整个盘面的温度分布不均匀，局部热变形量不相同引起的制动盘厚度变化导致制动抖动发生。三是制动器在长时间的使用过程中受到化学物质的侵入使盘面摩擦和阻尼系数的分布不均匀，在制动过程中引起力矩的波动而产生制动抖动现象。制动抖动的传递主要包括以下三条路径：一是通过制动角、悬挂系统传递到车身地板上；二是抖动通过制动管路、制动主缸进而传递到制动踏板；三是振动通过转向横拉杆、转向器进而传递到方向盘上。进一步的研究发现制动抖动的频率主要集中于100HZ以下并且与车辆的车速也即车轮的转速、减速度的大小紧密相关。
国内城市道路状况复杂拥挤，频繁的使用制动使制动器温度升高引起不可恢复热扭曲变形会产生制动抖动，同样在山区行驶的车辆也会因为连续长时间的制动而存在制动器温度过高引起抖动的问题。目前国家标准GB21670-2008《乘用车制动系统技术要求及试验方法》中对机动车的制动性能试验以及评价做出了详尽的规定，但针对制动抖动的试验和评价方法却没有提及，而国内车辆在使用过程中的制动抖动现象是客观存在的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于机动车的制动抖动评价的试验方法。所述试验方法包括：
1）车辆加速到第一速度，然后在发动机接合的状态下并且不使用制动器使车速降到第二速度；
2）车辆从所述第二速度加速到第三速度，然后在发动机接合的状态下并且使用制动器使车速降到第四速度，其中所述第三速度小于所述第一速度，所述第四速度小于所述第二速度；
3）车辆从所述第四速度加速到所述第三速度，然后以与上述步骤2）相同的方式再次制动到所述第四速度，并且重复此加速制动过程；
其中，在所述车辆上设置多种传感器，在上述步骤1）至步骤3）中，所述多种传感器至少分别记录所述车辆的速度、减速度、温度以及加速度信号，并对这些信号进行处理。
在上述试验方法中，所述步骤1）中，所述车辆通过滑行从所述第一速度降到所述第二速度；或者在所述第一速度和所述第二速度的范围内以等差间隔分成多段，以各段的目标车速稳速行驶来从所述第一速度降到所述第二速度。
在上述试验方法中，所述第一速度为140±3km/h，所述第二速度为40±3km/h，所述间隔为10km/h。
在上述试验方法中，所述第三速度为120±3km/h，所述第四速度为30±3km/h，所述车辆通过踩制动踏板以2.5±0.5m/s2范围的减速度从所述第三速度降到所述第四速度，当最后一次车速降到所述第四速度时，所述制动器的旋转元件的温度上升到预期温度。
在上述试验方法中，所述第三速度为120±3km/h，所述第四速度为30±3km/h，所述车辆通过踩制动踏板以2.5±0.5m/s2范围的减速度从所述第三速度降到所述第四速度，共重复6次制动过程。
在上述试验方法中，所述多种传感器包括温度器、减速度传感器、速度传感器、管路压力传感器、安装在方向盘上的侧向和纵向加速度传感器、制动踏板加速度传感器和座椅导轨纵向、侧向和垂直加速度传感器。
在上述试验方法中，信号处理至少包括对加速度信号进行时域分析和频域分析处理，以及作出所述加速度信号的阶次图。
在上述试验方法中，所述加速度信号时域分析和频域分析至少包括对所述加速度信号按一定时间长度分段求出均方根值以及按照一定数量的所述加速度信号进行傅立叶和短时傅立叶变换。
在上述试验方法中，根据所述车辆的车速以及滚动半径确定所处理信号的阶次。
本试验方法基于数据客观分析的必要，试验的过程涵盖了制动抖动发生的各种因素，试验操作相对容易。数据处理方式包含了时域频域两个方面，能够很好的评估机动车的制动抖动现象。
具体实施方式
本发明涉及的用于机动车的制动抖动评价的试验方法如以下方式进行：
1.1、本试验方法所采用的试验仪器包括各种传感器，其至少包括但不限于温度器、减速度、速度、管路压力传感器，安装在方向盘上的侧向和纵向加速度、制动踏板加速度以及座椅导轨纵向、侧向和垂直加速度，另外还包括数据采集和调理设备，能够实时记录各种信号并按要求显示速度和减速度。
确认在制动蹄片或者制动盘上安装热电偶，在靠近中控台的驾驶员座椅导轨上安装减速度传感器，选取VBOX或者SPEEDBOX作为速度传感器，在制动角安装管路压力传感器，安装方向盘的侧向和纵向加速度传感器、制动踏板加速度传感器以及座椅导轨纵向、侧向和垂直加速度传感器，数据采集的频率设定为1000HZ并连接必要的信号调理设备，在前仪表台上固定显示器，能够实时显示车辆的速度和减速度。
1.2、试验车辆在测试之前应完成车轮的动平衡测试，测量并记录车辆（包括驾驶员、必要的仪器设备）的轮荷，至少记录车辆的轴荷。
1.3、试验操作
1.3.1、驾驶车辆到指定的试验地点，在此行驶过程，尽可能的减少使用制动踏板，推荐使用降低挡位和发动机拖拽来减速。
1.3.2、到达试验地点，打开采集设备，热机10分钟左右，检查数据采集频率、各通道信号是否正常并且准备开始存储数据。
1.3.3、存储数据开始，加速车辆到140±3km/h,松开油门踏板，在发动机接合的状态下，直到车速降到40±3km/h。可以进行多次，以评估滑行状态下车辆抖动的现象。也可以将车速以10km/h间隔分成各段，以各段的目标车速稳速行驶，评估各个速度点的行驶抖动现象。
1.3.4、车辆加速到120±3km/h,松开油门踏板，在发动机接合的状态下，踩住制动踏板使机动车以2.5±0.5m/s2的减速度减速，直到车速降到30±3km/h，立刻全油门加速到120±3km/h，再次制动到30±3km/h，共执行6次制动操作。当第六次制动操作完成时，制动盘的温升能达到预期温度。
1.3.5、在第6次操作完成后，停止数据采集工作，将车辆驶回安全的地点，下载记录的数据。
2、数据处理分析
2.1、采集到的数据拷贝到电脑中，检查各通道信号是否正常。
2.2、时域分析
将采集到的时间和加速度信号滤波后，每隔一定的时间（长度）对加速度和时间信号进行均方根值（RMS）计算，建立起RMS与时间的关系；同样的处理方式得到RMS与车速的关系图。
对信号使用RMS的方法分段进行处理是为了减少振动信号的波动。其中均方根值算法是对一组数组中的每个数值的平方和除以数组的个数并开方所得的结果。
2.3、频率分析
选取一定数量的加速度信号进行快速傅里叶变换或者短时傅里叶变换（STFT）后进行平均得到RMS与频率的关系图，根据轮胎的滚动半径、轮速等确定阶次输入，车速按照一定长度递增，截取一定长度的加速度信号进行傅里叶变换，建立Z轴为RMS，Y轴为频率，X轴为车速的阶次能量图。
由于采集到的加速度信号频率是随时间变化的，传统的傅里叶变换缺乏时域定位的功能。而本申请需要在振动信号的分析中既得到频谱信息，同时获得不同频率出现的时间。因此，在傅里叶变换的同时采用短时傅里叶变换（STFT）的方法测量信号的频率定位。这样经过必要的变换就可以得到信号的能量分布，同时考虑车辆的滚动半径就可以得到车辆的振动与阶次的关系。
虽然已详细地示出并描述了本发明的具体实施例以说明本发明的原理，但应理解的是，本发明可以其它方式实施而不脱离这样的原理。
Claims (10)
1.一种用于机动车的制动抖动评价的试验方法，其特征是包括：
1）车辆加速到第一速度，然后在发动机接合的状态下并且不使用制动器使车速降到第二速度；
2）车辆从所述第二速度加速到第三速度，然后在发动机接合的状态下并且使用制动器使车速降到第四速度，其中所述第三速度小于所述第一速度，所述第四速度小于所述第二速度；
3）车辆从所述第四速度加速到所述第三速度，然后以与上述步骤2）相同的方式再次制动到所述第四速度，并且重复此加速制动过程；
其中，在所述车辆上设置多种传感器，在上述步骤1）至步骤3）中，所述多种传感器至少分别记录所述车辆的速度、减速度、温度以及加速度信号，并对这些信号进行处理。
2.根据权利要求1所述的用于机动车的制动抖动评价的试验方法，其特征是：所述步骤1）中，所述车辆通过滑行从所述第一速度降到所述第二速度；或者在所述第一速度和所述第二速度的范围内以等差间隔分成多段，以各段的目标车速稳速行驶来从所述第一速度降到所述第二速度。
3.根据权利要求2所述的用于机动车的制动抖动评价的试验方法，其特征是：所述第一速度为140±3km/h，所述第二速度为40±3km/h，所述间隔为10km/h。
4.根据权利要求1所述的用于机动车的制动抖动评价的试验方法，其特征是：所述第三速度为120±3km/h，所述第四速度为30±3km/h，所述车辆通过踩制动踏板以2.5±0.5m/s2范围的减速度从所述第三速度降到所述第四速度，当最后一次车速降到所述第四速度时，所述制动器的旋转元件的温度上升到预期温度。
5.根据权利要求4所述的用于机动车的制动抖动评价的试验方法，其特征是：所述制动器的旋转元件为制动盘。
6.根据权利要求1所述的用于机动车的制动抖动评价的试验方法，其特征是：所述第三速度为120±3km/h，所述第四速度为30±3km/h，所述车辆通过踩制动踏板以2.5±0.5m/s2范围的减速度从所述第三速度降到所述第四速度，共重复6次加速制动过程。
7.根据权利要求1所述的用于机动车的制动抖动评价的试验方法，其特征是：所述多种传感器包括温度器、减速度传感器、速度传感器、管路压力传感器、安装在方向盘上的侧向和纵向加速度传感器、制动踏板加速度传感器和座椅导轨纵向、侧向和垂直加速度传感器。
8.根据权利要求1所述的用于机动车的制动抖动评价的试验方法，其特征是：信号处理至少包括对加速度信号进行时域分析和频域分析处理，以及作出所述加速度信号的阶次图。
9.根据权利要求8所述的用于机动车的制动抖动评价的试验方法，其特征是：所述加速度信号时域分析和频域分析至少包括对所述加速度信号按一定时间长度分段求出均方根值以及按照一定数量的所述加速度信号进行傅立叶和短时傅立叶变换。
10.根据权利要求8所述的用于机动车的制动抖动评价的试验方法，其特征是：根据所述车辆的车速以及滚动半径确定所处理信号的阶次。
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