张鹏
北京汽车集团越野车有限公司101300
摘要
制动系统是汽车主动安全系统中最终要的保障，其可靠性直接影响车辆行驶安全，某车型在试验开发过程中，制动系统满足整车可靠性要求，但从售后市场反馈与试验结果存在较大差异。
主要原因包括结构强度验证不充分，导致结构上出现故障；零部件环境适应性试验条件不充分，导致极限低温条件下材料耐久性差，试验工况中对于制动摩擦片的温度、海拔原因等考虑不充分。
通过对用户的使用工况进行调查和采集，与试验过程中的使用工况对比，建立有效的试验方案。
关键词：制动系统；用户调查；可靠性试验。
绪论
汽车制动系统是汽车安全的重要保障，车辆在行驶过程中要频繁进行制动操作，由于制动性能的好坏直接关系到交通和人身安全，日常使用中，除了正常的维护、保养，制动系统必须时刻保持着它的性能。
我国地形辽阔，气候丰富，这也给汽车设计带来极大的挑战，由于设计能力和制造工艺的不断提高，汽车厂商也在不断追求汽车的性能，汽车动力性越来越好，操控越来越灵活，对制动系统的要求也越来越高。
某车型在设计开发过程中，对制动系统进行了严格的整车可靠性试验，但从售后数据中，仍未达到设计要求。
本论文以此车型为例，通过采集开发试验和用户工况下的制动系统使用情况，分析制动系统寿命，优化开发试验方案。
1 制动系统可靠性概述
1.1可靠性目标
把制动系统分解成各个零部件，制动系统中零部件的可靠性如下：
易损件：包括制动液、制动盘、制动片，对于这些样件厂家规定了保养规范，制动液因具有较强的吸水性，一般保养周期为24个月，制动盘、制动片需定期检查，根据其厚度情况判断是否需要更换，制动盘、制动片寿命不低于30000km。
重要件：除易损件定期保养外，在使用过程中如出现故障，会直接导致制动系统失效，影响行车安全，如制动管路漏油、制动主缸损坏、制动轮缸损坏、真空助力器失效等等，系统验证/确认试验在60000公里时和给定置信度C50，可靠度不低于R98。
1.2制动系统可靠性试验方法
对于制动系统整车试验主要包括：制动热试验、极寒环境试验、高原环境试验，最大制动力试验、山路试验、结构强度加速试验，各试验按一定比例组合进行。
制动热衰退试验：通过连续制动，使制动片温度达到400℃-500℃，验证制动摩擦片、摩擦盘在极限使用温度下，其保持不变形、不开裂，并能提供一制动力的能力。
极寒环境试验：主要验证各橡胶件、管路、主缸及轮缸的密封圈等，在极寒环境下是否出现变形、不回位、渗漏、失效等故障。
高原环境试验：在大气压力低、路面海拔落差大的环境下，验证真空助力器、制动摩擦盘（片）的可靠性。
最大制动力试验：验证制动踏板、真空助力器、制动主缸、制动管路、制动轮缸等，在最大允许制动力条件下的结构强度。
山路试验：模拟用户使用过程中较大的使用强度，验证此工况下的制动摩擦片、摩擦盘的寿命。
结构强度加速试验：通过大载荷、冲击等工况，验证制动系统各零部件的可靠性，以及与制动系统周边相关零部件的可靠性，如真空助力器固定点是否会出现变形、开裂，制动管路是否会因车身扭曲导致渗漏等。
1.3制动系统故障树
根据制动系统的结构，制动系统可能存在的故障模式见图1.1。
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2 某车型制动系统表现
2.1用户使用过程中的可靠性情况
按车型销量区域分布比例，调查100位用户在使用过程中的故障情况，如表2.1
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在经过可靠性试验验证合格的制动系统，在用户的实际使用过程中，并不满足设计的可靠性目标。
要保证系统的可靠度＞98%，必须减少表2.1中所列零部件的失效数量。
2.2用户使用工况
通过对上述车辆使用工况跟踪，漏油问题全部出现在非铺装路使用工况占比较高地区，其使用工况分布如表2.2
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制动片异常磨损全部分布在青藏高原地区，路况畅通，海拔较高，空气压力较低，且路况中山路、长坡较多。车速较高，制动使用频率高，制动摩擦片工作温度较高。
2.3故障原因初步分析
根据用户使用工况及产生问题的类型，初步分析故障原因如表2.3。
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3 试验工况与用户工况对比分析
3.1结构强度损伤分析
调查车辆开发过程中结构强度加速试验主要在定远试验场强化路9000km（含石块路、扭曲路等特征路面）、越野路3000km进行。
通过采集用户使用工况下各车辆轴头Z向加速度，选取最恶劣工况下的值与试验场工况进行对比，对比结果如表3.2。
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按对比数据计算，定远试验场结构强度相对于用户强度为32879km，与用户的使用情况相当，不满足车型的设计要求。
3.2制动摩擦片磨损试验
3.3.1 用户工况和试验工况中制动片寿命分析
本车型开发试验过程中的制动片磨损量专项试验方案为密云山路行驶5000km，按道路规定车速上限进行驾驶，测量制动摩擦片磨损量，推算其使用寿命。
试验过程采集制动使用情况及制动摩擦片寿命信息如表3.3。
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3.3.1 使用工况采集
制动使用强度，见表3.5
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通过对用户数据的采集，用户的对制动的使用强度，和制动片的温度，均高于开发试验，开发试验无法涵盖用户的使用工况。
4 试验方案优化
对于结构强度，根据表3.2，试验场强化路面的强化系数为1.7，越野路的强化系数为5.84，得出下式：
强化路里程*1.7+越野路里程*5.84 =60000km
根据用户使用情况，及实际开发过程中的可行性，得出强化路里程为12000km，越野路里程为6000km。
对于制动摩擦片、摩擦盘等易损件，其损耗可按一定的比例进行线性计算，由3.3和表3.4的磨损量比例分析，用户在使用过程中的磨损量约为试验过程中相同里程磨损量的2.5倍，维持现有的试验方案，但实际寿命按比例重新计算。
总结
本文通过总结市场调查和各使用工况对制动系统的损伤，建立用户工况和试验场工况的比例，通过更全面的载荷输入和加速试验方法的修订，提升产品可靠性。
通过以下方式对试验方案优化：
1、按车型销售区域抽样，通过售后反馈，对用户的使用情况调查，采集制动系统故障发生的环境、使用强度等。
2、采集开发过程中制动系统的使用验证强度。
3、通过用户使用强度和试验强度进行对比，优化开发过程中的整车可靠性试验方法。
参考文献
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