The Effect of Vibration Transmission on Brake Judder Reduction

近年來由於人們對於乘車舒適性的要求越來越高，使得車廠對於煞車抖振的現象也逐漸重視；煞車抖振一般認為是因為碟盤厚度的變化所造成，因此常見的處理方式多為更新碟盤或研磨碟盤表面。然而此兩種方法會在一段時間的使用之後，重覆發生煞車抖振的現象而無法完全根治。基於以上的問題，本研究嘗試運用動態模擬分析軟體來建構完整的煞車振動傳導路徑模型，並利用理論方程式與實車測試數據加以檢驗，再藉由校正後的電腦模型進行轉向與懸吊系統關鍵參數之敏感度分析，透過在傳導路徑中系統參數特性之改良，尋求煞車抖振現象可行的改善方案。由分析成果得知，煞車碟盤厚度變化會造成煞車扭力之起伏，而左右輪煞車扭力起伏之相位差與下控臂前後方向運動的共振放大現象，為方向盤圓周方向振動的主要成因；此外，增加前懸吊下控臂後襯套的剛性係數、阻尼係數與方向盤的轉動慣量，均可有效減少因煞車抖振所導致的方向盤振動。Owing to the higher standard of driving comfort, brake judder has become an important issue in automotive design. It is, in general, caused by the variation of braking disk thickness (DTV). In tradition, the problem was solved by replacing or regrinding the disks, which can only have a temporary effect and will re-happen again after a period of use. Therefore, this research attempts to establish a model for brake judder transmission by virtual prototyping technique. Validated by theoretical equations of motion and field tests, sensitive analyses of key parameters in steering and suspension are performed and the measure for brake judder reduction is approached. It is found that DTV will induce the variation of braking torque. The phase difference between right and left front wheel torque variation and the resonance of lower control arm bushings are the main reasons of steering shimmy. Moreover, increasing the stiffness and damping of lower control arm rear bushing and the steering column inertia can effectively reduce the shimmy caused by brake judder.口試委員會審定書 i 誌謝 ii 中文摘要 iii 英文摘要 iv 目錄 v 第一章 緒論 1 1.1研究背景與動機 1 1.2文獻回顧 3 1.2.1成因分析 3 1.2.2影響分析 5 1.2.3轉向系統之研究 6 1.3研究方法與流程 7 1.4論文架構 8 表格 10 圖例 11 第二章 研究方法 15 2.1前言 15 2.2運動方程式之建構 15 2.2.1運動方程式建構原理 15 2.2.2轉向系統運動方程式 16 2.3虛擬原型之應用 20 2.4隨機振動理論 21 2.5相關性統計分析 22 圖例 24 第三章 實車測試分析 26 3.1前言 26 3.2測試車系統構造簡介 26 3.2.1懸吊系統 26 3.2.2轉向系統 27 3.3煞車抖振實驗 28 3.3.1實驗架構 28 3.3.2實驗流程 29 3.4實車行為反應 30 3.4.1煞車抖振之客觀量測分析 30 3.4.2煞車抖振之主觀評估分析 32 3.4.3主觀評估與客觀量測相關性分析 33 表格 35 圖例 38 第四章 虛擬原型與要因分析 48 4.1前言 48 4.2虛擬原型之建構 48 4.3模擬結果比對 49 4.3.1虛擬原型與數值模型 49 4.3.2虛擬原型與實驗數據 50 4.4參數敏感度分析 51 4.4.1分析參數設定 51 4.4.2轉向系統參數 52 4.4.3懸吊系統參數 53 4.5煞車抖振之要因與特性討論 54 表格 58 圖例 60 第五章 結論及建議 70 5.1結論 70 5.2建議與未來展望 71 參考文獻 73 附錄 測試車之車體參數 7