CN111027022B - 一种刹车片的寿命的评估方法 - Google Patents

一种刹车片的寿命的评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种刹车片的寿命的评估方法，包括步骤：获取待测刹车片配方的磨损量的回归方程，利用所述回归方程，获取所述待测刹车片配方在需要匹配的车辆型号上的磨损量；以所述磨损量为依据，获取所述待测刹车片在需要匹配的车辆型号上的使用寿命的评估值。它旨在解决售后市场的刹车片在各车型中的寿命评估的问题，从而解决售后市场的刹车片与各车型是否匹配的问题。

Description

一种刹车片的寿命的评估方法
技术领域
本发明涉及汽车配件领域，尤其涉及一种刹车片的寿命的评估方法。
背景技术
刹车片是汽车制动系统中极为重要的零部件，汽车的制动过程是利用刹车片与刹车盘的摩擦产生摩擦力提供制动力矩。刹车片寿命是衡量刹车片质量好坏的一个指标，刹车片寿命过短会造成频繁更换或者刹车片更换不及时造成刹车性能降低，严重时造成行车安全。
售后市场车型多种多样，刹车片制造商无法像OEM供应商一个车型研发一种刹车片摩擦材料配方，只能研发多种配方来适应市场上所有车型，由于车辆的车型、重量、刹车片尺寸各不相同，一种刹车片的寿命在多种车辆上的表现也各不相同。那么，评估某刹车片摩擦材料在某个车型的寿命是刹车片生产厂商的重要工作；通过评估刹车片摩擦材料在某车型的寿命，可以判定此摩擦材料在此车型的适用性，从而更好的为市场众多车型匹配合适的刹车片摩擦材料配方。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的至少在于提供一种刹车片的寿命的评估方法，旨在解决售后市场的刹车片在各车型中的寿命评估的问题，避免出现摩擦材料配方与车型在寿命方面不匹配的情况。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明的一个实施方式提供一种刹车片的寿命的评估方法，包括步骤：
获取待测刹车片配方的磨损量的回归方程，
利用所述回归方程，获取所述待测刹车片配方在需要匹配的车辆型号上的磨损量；
以所述磨损量为依据，获取所述待测刹车片在需要匹配的车辆型号上的使用寿命的评估值。
可选地，所述的利用所述回归方程，获取所述待测刹车片在需要匹配的车辆型号上的磨损量的步骤包括：
获取所述待测刹车片需要匹配的车辆型号的车辆惯量，所述待测刹车片的摩擦材料的面积；
将所述车辆惯量及所述摩擦材料的面积代入所述回归方程，得出所述待测刹车片配方在需要匹配的车辆型号上的磨损量。
可选地，所述的以所述磨损量为依据，获取所述待测刹车片在需要匹配的车辆型号上的使用寿命的评估值的步骤，包括：
获取参考值R；
求取所述待测刹车片配方的磨损量与所述待测刹车片的摩擦材料总厚度的比值L；
将L代入寿命评估公式，得到所述待测刹车片在所述车辆型号上的使用寿命的评估值。
可选地，所述寿命评估公式为：
其中，F：所评估摩擦材料的寿命，M：所述待测刹车片需要匹配的车辆型号对应的OE刹车片的寿命。
可选地，所述获取参考值R，包括步骤：
统计多个车型的OE刹车片运行SAE J2707台架实验的磨损量W与其对应的摩擦材料总厚度比值百分比的平均值，所述平均值即为参考值R。
可选地，所述的待测刹车片配方的磨损量的回归方程的确定步骤包括：
设计DOE实验；
获取在上述DOE实验的条件下待测刹车片配方的磨损量；
根据所述磨损量及所述DOE实验的设定条件，获取关于待测刹车片配方的磨损量，惯量及待测刹车片的摩擦材料面积的回归方程。
可选地，所述的设计DOE实验，包括步骤：
使用2水平2因子进行所述DOE实验设计。
可选地，所述2因子包括惯量及摩擦材料的面积。
可选地，进行所述DOE实验设计包括步骤：
确定所述惯量及所述摩擦材料的面积的具体数值；
通过更换惯性台架获取不同的惯量，以满足所述DOE实验中的惯量设定；
通过去除摩擦材料获取不同的摩擦材料的面积，以满足所述DOE实验中的摩擦材料的面积设定。
可选地，所述的获取在上述DOE实验的条件下待测刹车片配方的磨损量，包括步骤：
在所述DOE实验的条件下，通过惯性制动台架运行SAE J2707实验，得出所述待测刹车片配方的磨损量。
可选地，所述根据所述磨损量及所述DOE实验的设定条件，获取关于待测刹车片配方的磨损量，惯量及待测刹车片的摩擦材料面积的回归方程，包括步骤：
初始方程为：W＝C+α*I-β*A
将所述待测刹车片配方的磨损量及所述DOE实验的设定条件带入所述初始方程，求取常系数参数C，α，β；
得到所述关于待测刹车片配方的磨损量，惯量及待测刹车片的摩擦材料面积的回归方程。
本发明实施方式提供的上述技术方案，以待测刹车片需要匹配的车辆型号的惯量和待测刹车片的摩擦面积作为影响刹车片寿命的两大因素，并根据DOE设计得到两个因素对磨损量的影响程度，从而得到磨损量与惯量和刹车片摩擦面积的回归方程，根据得出的回归方程计算目标刹车片摩擦材料在各个车型的磨损量，使用摩擦材料在各个车型上的磨损量W与摩擦材料总厚度H比值L，与OE产品的R作为标杆，并利用寿命评估公式进行评估此摩擦材料在特定车型上的寿命。本发明可预测刹车片摩擦材料配方在不同车型的寿命，可明确刹车片摩擦材料的适用范围，避免出现摩擦材料配方与车型在寿命方面不匹配的情况。
附图说明
图1显示为本发明一实施例所述的一种刹车片的寿命的评估方法的流程图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
如图1所示，一种刹车片的寿命的评估方法，用于评估售后市场刹车片在其需要匹配的车辆型号上的使用寿命，包括步骤：
获取待测刹车片配方的磨损量的回归方程，
利用所述回归方程，获取所述待测刹车片配方在需要匹配的车辆型号上的磨损量；
以所述待测刹车片配方在需要匹配的车辆型号上的磨损量为依据，获取所述待测刹车片在需要匹配的车辆型号上的使用寿命的评估值。
上述的待测刹车片的回归方程是整个方法实施的关键，该回归方程的确定过程为：
设计DOE实验；
获取在上述DOE实验的条件下待测刹车片配方的磨损量；
根据所述磨损量及所述DOE实验的设定条件，获取关于待测刹车片配方的磨损量，惯量及待测刹车片的摩擦材料面积的回归方程。
在某一实施方式中，设计DOE实验，包括步骤：
使用2水平2因子进行所述DOE实验设计。
在某一实施方式中，如表1所示，所述2因子包括惯量及摩擦材料的面积。
表1
因子 高水平 中间点 低水平
惯量(kg·m2) I1 I2 I3
面积(cm2) A1 A2 A3
在某一实施方式中，进行所述DOE实验设计包括步骤：
确定所述惯量及所述摩擦材料的面积的具体数值；
通过更换惯性台架获取不同的惯量，以满足所述DOE实验中的惯量设定；
通过去除摩擦材料获取不同的摩擦材料的面积，以满足所述DOE实验中的摩擦材料的面积设定。
在某一实施方式中，所述的获取在上述DOE实验的条件下待测刹车片配方的磨损量，包括步骤：
在所述DOE实验的条件下，通过惯性制动台架运行SAE J2707实验，得出所述待测刹车片配方的磨损量。
在某一实施方式中，所述根据所述磨损量及所述DOE实验的设定条件，获取关于待测刹车片配方的磨损量，惯量及待测刹车片的摩擦材料面积的回归方程，包括步骤：
初始方程为：W＝C+α×I-β×A
将所述待测刹车片配方的磨损量及所述DOE实验的设定条件带入所述初始方程，求取常系数参数C，α，β；
得到所述关于待测刹车片配方的磨损量，惯量及待测刹车片的摩擦材料面积的回归方程。
上述实施步骤的理论依据为：根据能量磨损理论：摩擦过程中所做的功部分以摩擦热的形式散失，部分以势能的形式存储在摩擦材料中，当一定体积的摩擦材料累积的能量达到临界数值时，便以磨屑形式从表面脱落，以单位面积的制动能量Q来衡量刹车片摩擦材料的寿命，单位面积的制动能量Q与摩擦材料的寿命负相关。
其中：E制动过程中的制动能量；
A制动过程中接触面积；
其中：E制动过程中的制动能量；
M制动轮载；
V1制动初速度；
V2制动末速度；
K制动所分配能量的比例；
r滚动半径
ω旋转角速度
其中：G制动惯量
在相同的制动工况下，从公式3中可以看出，单位面积制动能量与车辆的惯量G和制动片摩擦材料的面积A有关，与惯量成正比，与摩擦材料面积成反比，然而，寿命则与惯量负相关，与摩擦材料正相关。
磨损量是衡量刹车片寿命的直接物理量，已经确定了磨损量与车辆的惯量、刹车片摩擦材料面积有关，需确认两个量对磨损量的影响程度，并列出磨损量与两个物理量的回归方程。
使用惯性制动台架运行SAE J2707实验程序得出刹车片配方的磨损量，选用车型Z，使用2水平2因子的DOE实验设计，不同的面积使用去除材料的方法实现，不同惯量使用更换惯性台架的惯量来实现。
表1、DOE实验设计
因子 高水平 中间点 低水平
惯量(kg·m2) I1 I2 I3
面积(cm2) A1 A2 A3
回归方程的初始方程为：
W＝C+α*I-β*A
其中：W:磨损量(mm)I：惯量(kg·m2)A：单侧接触面积(cm2)；
C，α，β：待求常系数。
求出常系数参数C，α，β后，得出待测刹车片配方的磨损量的回归方程，值得说明的是，待测刹车片配方的磨损量的回归方程是针对待测刹车片的，而不是针对车辆型号的，也就是说回归方程一经确定便适用于该待测刹车片配方在多种车辆型号中的磨损量的求取，即只要知道了需要匹配车量型号的惯量、待测刹车片的摩擦材料的面积，通过回归方程，便能计算出待测刹车片在需要匹配的车辆型号中该惯量下的磨损量。
所述的利用所述回归方程，获取所述待测刹车片配方在需要匹配的车辆型号上的磨损量的步骤包括：
获取所述待测刹车片需要匹配的车辆型号的车辆惯量，所述待测刹车片的摩擦材料的面积；
将所述车辆惯量及所述摩擦材料的面积代入所述回归方程，得出所述待测刹车片配方在需要匹配的车辆型号上的磨损量。
在某一实施方式中，以所述磨损量为依据，获取所述待测刹车片在需要匹配的车辆型号上的使用寿命的评估值，包括步骤：
获取参考值R；
求取所述待测刹车片配方的磨损量与所述待测刹车片的摩擦材料总厚度的比值L；
将L代入寿命评估公式，得到所述待测刹车片在所述车辆型号上的使用寿命的评估值。
在某一实施方式中，所述寿命评估公式为：
其中，F：所评估摩擦材料的寿命，M：所述待测刹车片需要匹配的车辆型号对应的OE刹车片的寿命。
在某一实施方式中，所述获取参考值R，包括步骤：
统计多个车型的OE(Original Equipment，原始设备，可以理解为原装设备)刹车片运行SAE J2707台架实验的磨损量W与其对应的摩擦材料总厚度比值百分比的平均值，所述平均值即为参考值R。此处具体统计车型的数量可以根据需求自行设定。
寿命的评估方法的基本原理为：通过统计多个车型OE配方运行SAE J2707台架程序后的磨损量W与摩擦材料总厚度H的比值百分比的平均值R，以R作为标杆，待测刹车片需要匹配的车辆型号的OE刹车片的寿命为M万公里，所需要评估的摩擦材料运行SAE J2707台架程序后的磨损量W摩擦材料总厚度H比值L，所以得出所需评估的摩擦材料的寿命为：
其中：F：所评估摩擦材料的寿命
R：多辆车型OE运行SAE J2707B台架程序后的磨损量W与摩擦材料总厚度H的比值百分比的平均值，某一实施方式中，上述车型的辆数可以是100。
L：所需要评估的摩擦材料运行SAE J2707B台架程序后的磨损量W摩擦材料总厚度H比值
M：待测刹车片需要匹配的车辆型号的OE刹车片的寿命
本发明所述技术方案的基本原理是：由根据公式3得出寿命与车辆的惯量和摩擦材料的接触面积有关。再进行DOE设计得出磨损量与惯量和面积的回归方程，通过统计多个车型OE配方运行SAE J2707台架程序后的磨损量W与摩擦材料总厚度H的比值平均值R，需要评估的刹车片配方运行SAE J2707台架程序后的磨损量W摩擦材料总厚度H比值L，根据公式4判定摩擦材料相对于OE的寿命。
为了更好的理解本发明所述的技术方案，下面以待测刹车片B，其需要匹配的车辆型号A为例子，即评估待测刹车片B在车辆型号Z中的使用寿命，具体的实施过程为：
使用惯性制动台架运行SAE J2707实验程序得出刹车片配方的磨损量，选用车型Z，选用摩擦材料配方B(即待测刹车片B)，使用2水平2因子的DOE实验设计，不同的面积使用去除材料的方法实现，不同惯量使用更换惯性台架的惯量来实现。
表2、DOE实验设计
因子 高水平 中间点 低水平
惯量(kg·m2) 67.38 43.69 20
面积(cm2) 58.8 49.98 41.16
表3、DOE实验结果
磨损量与惯量和面积的回归方程为：
W＝-0.011+0.07516*I-0.0252*A
统计20个车型的OE刹车片运行SAE J2707台架程序后的磨损量W与摩擦材料总厚度H的比值百分比的平均值R为0.256.
以车型Z为例，车型Z的惯量为：67.38kg·m2摩擦材料面积为：58.8cm2带入回归方程磨损量W为：3.57mm摩擦材料总厚度H：13.3mm。所以L为：0.268。摩擦材料B在车型Z的寿命为0.955M万公里，所以摩擦材料B在车型Z上的寿命接近于OE。
需要说明的是，本申请中所涉及到的刹车片的寿命的概念是以万公里数为单位的，而不是传统上的时间单位，这是基于行业需求的设定。
本发明所述技术方案能够有效解决了售后市场的刹车片在各车型中的寿命评估的问题，并明确刹车片摩擦材料的适用范围，避免出现摩擦材料配方与车型在寿命方面不匹配的情况。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种刹车片的寿命的评估方法，其特征在于，包括步骤：
获取待测刹车片配方的磨损量的回归方程；
获取所述待测刹车片需要匹配的车辆型号的车辆惯量，所述待测刹车片的摩擦材料的面积；
将所述车辆惯量及所述摩擦材料的面积代入所述回归方程，得出所述待测刹车片配方在需要匹配的车辆型号上的磨损量；其中，所述回归方程由初始方程W＝C+α*I-β*A，求出常系数参数C，α，β后得到，其中：W：磨损量(mm)、I：惯量(kg·m2)、A：单侧接触面积(cm2)；
获取参考值R；
求取所述待测刹车片配方的磨损量与所述待测刹车片的摩擦材料总厚度的比值L；
将L代入寿命评估公式，得到所述待测刹车片在所述车辆型号上的使用寿命的评估值；所述寿命评估公式为：其中，F：所评估摩擦材料的寿命，M：所述待测刹车片需要匹配的车辆型号对应的OE刹车片的寿命。
2.根据权利要求1所述的一种刹车片的寿命的评估方法，其特征在于，所述获取参考值R，包括步骤：
统计多个车型的OE刹车片运行SAE J2707台架实验的磨损量W与其对应的摩擦材料总厚度比值百分比的平均值，所述平均值即为参考值R。
3.根据权利要求1所述的一种刹车片的寿命的评估方法，其特征在于，所述的待测刹车片配方的磨损量的回归方程的确定步骤包括：
设计DOE实验；
获取在上述DOE实验的条件下待测刹车片配方的磨损量；
根据所述磨损量及所述DOE实验的设定条件，获取关于待测刹车片配方的磨损量，惯量及待测刹车片的摩擦材料面积的回归方程。
4.根据权利要求3所述的一种刹车片的寿命的评估方法，其特征在于，所述的设计DOE实验，包括步骤：
使用2水平2因子进行所述DOE实验设计。
5.根据权利要求4所述的一种刹车片的寿命的评估方法，其特征在于，所述2因子包括惯量及摩擦材料的面积。
6.根据权利要求5所述的一种刹车片的寿命的评估方法，其特征在于，进行所述DOE实验设计包括步骤：
确定所述惯量及所述摩擦材料的面积的具体数值；
通过更换惯性台架获取不同的惯量，以满足所述DOE实验中的惯量设定；
通过去除摩擦材料获取不同的摩擦材料的面积，以满足所述DOE实验中的摩擦材料的面积设定。
7.根据权利要求4所述的一种刹车片的寿命的评估方法，其特征在于，所述的获取在上述DOE实验的条件下待测刹车片配方的磨损量，包括步骤：
在所述DOE实验的条件下，通过惯性制动台架运行SAE J2707实验，得出所述待测刹车片配方的磨损量。
8.根据权利要求7所述的一种刹车片的寿命的评估方法，其特征在于，所述根据所述磨损量及所述DOE实验的设定条件，获取关于待测刹车片配方的磨损量，惯量及待测刹车片的摩擦材料面积的回归方程，包括步骤：
将所述待测刹车片配方的磨损量及所述DOE实验的设定条件带入所述初始方程，求取所述常系数参数C，α，β；
得到所述关于待测刹车片配方的磨损量，惯量及待测刹车片的摩擦材料面积的回归方程。
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