從頻率的角度來看，制動噪音的頻率非常廣，從小于100 Hz到20 000 Hz都有覆蓋，根據(jù)其音色和頻率，可分成不同的類型,目前行業(yè)內(nèi)通用制動NVH分類如圖1所示。

圖1 制動NVH分類

根據(jù)實踐開發(fā)經(jīng)驗，以下四類制動噪音是最常見最易 引起用戶抱怨的噪音：

①Creep Groan 起步噪音（<500Hz）；

②Squeal 尖叫噪音（1-4kHz/4-16kHz）

③Moan 低頻 Moan 噪音（<1kHz）；

④Rattle 敲擊噪音（<1kHz）。

1.1 Creep Groan 起步噪音（<500Hz）

主要由整個懸架系統(tǒng)的剛度及摩擦材料和制動盤表面相互作用的動-靜摩擦系數(shù)變化引起。一般發(fā)生在自動擋車輛起步或手動及自動擋車輛上下坡時，車輛由靜止轉(zhuǎn)為運動的一剎那，再現(xiàn)率接近 100%。為此，Creep Groan 影響因素包含：

①摩擦材料特性對動-靜摩擦系數(shù)的影響：通過研究發(fā)現(xiàn)，起步噪音的優(yōu)異表現(xiàn)順序一般為 NAO＞Semi Met＞medium friction low-met＞high friction low-met。為此選擇NAO 摩擦片，可以有效降低動-靜摩擦系數(shù)的變化，大幅減小 Creep Groan 噪音。

②離合器的形式，對車輛由靜止轉(zhuǎn)為運動時摩擦片與制動盤是否帶壓力的影響。自動擋液力變矩器變速箱 AQ 和雙離合自動變速器變速箱 DQ 的起步噪音主觀對比，DQ 明顯好于 AQ，這主要與不同結(jié)構(gòu)變速器的半制動時動力輸出相關(guān)。為此，通過雙離合器 DSG 或帶 Standabkoppelung 功能的動力傳遞機構(gòu)可以一定程度消除起步噪音。  

③懸架剛度：提升整個懸架的剛度對起步噪音也有很好的抑制作用，但從整個系統(tǒng)角度考慮，工程上實現(xiàn)難度和成本較高。

   從圖1中可以直觀地看出，制動Groan噪音的頻率在500 Hz以內(nèi)，是一種低頻噪音。從工況上來講，Groan 噪音包括起步 Groan 噪音和剎停 Groan 噪音，摩擦材料和制動盤之間 的粘滯-滑動是主要原因。車輛起步或者車輛剎 停的過程中，制動盤和摩擦片之間的相對狀態(tài)發(fā) 生了變化，摩擦片與制動盤不斷地交替發(fā)生動摩 擦和靜摩擦之間的切換，在這個動靜摩擦之間的 切換過程中，帶來了動靜摩擦力的波動，從而觸 發(fā) Groan 噪音，粘滑過程的機理如圖 2 所示。

圖2 粘滑現(xiàn)象產(chǎn)生機理

起步Groan噪音和剎停Groan噪音產(chǎn)生的具體過程如下：

1）起步 Groan 噪音：當(dāng)車輛由靜止開始起步 時，如果用戶以非常緩慢的速度松開制動踏板，那么這時整車的驅(qū)動力就會和駕駛員踩制動踏板形成的制動力形成一種對抗和平衡，在這種對抗過程中，摩擦片與制動盤之間就會不斷地出現(xiàn)動摩擦和靜摩擦切換，也就是所謂的粘滑現(xiàn)象，進而產(chǎn)生力矩波動，傳遞到周圍零件產(chǎn)生共振，并發(fā)出 Groan 噪音。

2）剎停 Groan 噪音：剎停 Groan 噪音的機理和起步 Groan 噪音相似，出現(xiàn)在車輛低速剎停的瞬間，在摩擦材料和制動盤的動靜轉(zhuǎn)換的瞬間，產(chǎn)生粘滑現(xiàn)象，產(chǎn)生剎停 Groan 噪音。從機理可以看出，粘滑現(xiàn)象是產(chǎn)生 Groan 噪音的根本原因，制動盤和摩擦片之間的動摩擦系數(shù)和靜摩擦系數(shù)之間的差值越大，粘滑現(xiàn)象就越明顯，所產(chǎn)生的動摩擦片力和靜摩擦力波動也越大，也就更易形成Groan噪音。    

1.1.1 Groan 噪音傳遞路徑和影響因素

Groan 噪音傳遞路徑，如圖 3 所示，噪聲源是制動盤和摩擦片之間的粘滑現(xiàn)象和相應(yīng)的振動，但是傳遞路徑有兩條：一條是從制動盤和摩擦片處的振動，從車外直接通過空氣傳遞到人耳；另一條是制動盤和摩擦片處的振動，通過與其相連的轉(zhuǎn)向節(jié)、副車架等機械零件進行傳遞，最終傳遞到車身結(jié)構(gòu)，在車內(nèi)傳遞到人耳。通常車內(nèi)聽到的 Groan 噪音更明顯。

圖3 Groan噪音傳遞路徑

Groan 噪音的大小和摩擦片的摩擦材料類型、周邊環(huán)境件的剛度以及整車的驅(qū)動情況有關(guān)，具體如下：

1）摩擦材料：制動盤的材料一般都是灰鑄鐵，不同類型的制動盤，不會有明顯差異，而摩擦片的構(gòu)成較為復(fù)雜，制動盤和摩擦片之間的摩擦系數(shù)變化，主要取決于摩擦片的材料以及摩擦片的狀態(tài)。從材料類別來看，摩擦片的材料主要包括無石棉有機（None Asbestos Organic, NAO）材料和低金屬兩類，低金屬摩擦材料的摩擦系數(shù)較高，動摩擦系數(shù)和靜摩擦系數(shù)的差值較大，更易于產(chǎn)生 Groan 噪音。摩擦片具體的狀態(tài)，比如硬度、含水量等，也會影響其摩擦系數(shù)，從而間接地影響 Groan 噪音表現(xiàn)。

2）周邊環(huán)境件剛度：周邊環(huán)境件對 Goran 噪音起到一個振動傳遞的作用，也很重要。但是在工程實際中，要優(yōu)化周邊環(huán)境件剛度，會導(dǎo)致周邊環(huán)境件重新進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，代價較大。    

3）整車驅(qū)動情況：從 Groan 噪音的機理中發(fā)現(xiàn)，整車驅(qū)動力和制動力之間的對抗與平衡，是產(chǎn)生起步 Groan 噪音的前提條件，如果整車驅(qū)動力較小，或者整車裝備了 Autohold（自動啟停）功能，那么 Groan 噪音的外部觸發(fā)條件則會明顯改善，從而間接地減少 Groan 噪音。從以上幾個因素看，要從根源上優(yōu)化 Groan噪音，最容易的途徑是從摩擦材料入手，選擇摩擦系數(shù)波動較小的摩擦材料，來改善 Groan 噪音。

1.2 Squeal 低頻和高頻尖叫噪音（1-4kHz）（4-16kHz）

Squeal 尖叫噪音是在整個制動系統(tǒng)的某個或多個固有頻率上發(fā)生的能量異常產(chǎn)生的現(xiàn)象，其激勵作用來自制動對偶件，但會牽涉到整個懸架系統(tǒng)（摩擦片、制動盤、卡鉗、轉(zhuǎn)向節(jié)、減震器、控制臂等）。制動盤在噪音產(chǎn)生的過程中起到“揚聲器”的作用，聲波由制動盤表面輻射而出。

Squeal 多發(fā)生在車輛低速行駛，輕踩制動踏板時。有時和溫度以及濕度有關(guān)，有些極端案例多發(fā)生在早晨、低溫天氣或暴熱天氣、雨天。該類噪音再現(xiàn)率不高，時有時無的情況較常見，但總體抱怨率很高。

Squeal 常見影響因素如圖 2。

針對影響因素常見的解決方案有：

①改制動盤、制動鉗的重量或結(jié)構(gòu)，將易引發(fā)共振的固有頻率段移開；

②對制動鉗支架（或轉(zhuǎn)向節(jié)支架）與摩擦片配合部分的尺寸進行檢查和控制；

③改進摩擦片底料、給摩擦材料開槽、倒角；

④針對特定噪音頻率選擇適用的減震片；

⑤更換摩擦材料的配方。    

下面通過實例來進行介紹：

①通過改變摩擦材料或開槽倒角，再進行模態(tài)分析后，進而改變其固有頻率優(yōu)化噪音。

②制動盤通風(fēng)結(jié)構(gòu)和卡鉗支架結(jié)構(gòu)。將通風(fēng)盤結(jié)構(gòu)和前制動鉗支架增加部分材料（俗稱加肉）可以改變整個前制動的振動特性，這種優(yōu)化方式多用在噪音為 1-4kHz 的 Squeal 噪音，且多發(fā)在低溫、濕度較大的室外條件。

③摩擦阻尼片微調(diào)。

摩擦阻尼片亦稱消音片或減震片，在制動噪音匹配方面占有重要作用，通過不同材料配方的阻尼片進行噪音匹配以消除高頻噪音是比較方便快捷的解決制動噪音措施。

阻尼片改善噪音方式通常有：1）阻尼片開槽，改善制動壓力分布狀態(tài)；2）采用不同配方和厚度的消音片進行多輪匹配優(yōu)化；3）在消音片上再增加一層金屬扣片，以解耦方式改善部分頻段噪音。

1.3 Moan 噪音（＜1kHz）

Moan 噪音特點頻率一般小于 500Hz，常發(fā)生在后橋，扭轉(zhuǎn)梁結(jié)構(gòu)居多，其發(fā)生工況如下：

①低速；

②低壓或者沒有制動壓力；

③帶轉(zhuǎn)向；

④室外或地下車庫隔夜停車，第二天早晨冷啟動時；

⑤洗車后間隔一段時間，或者雨天（部分車型）。

Moan 噪音發(fā)生的原因有：底盤系統(tǒng)剛度較弱和摩擦片和制動盤之間的不穩(wěn)定接觸。通常制動零件的頻率高于600Hz，所以大部分 Moan 噪音都是車輪支架、后橋總成、整車等車橋 、懸掛零件發(fā)生頻率耦合導(dǎo)致的。    

新能源車對制動 NVH 的要求越來越高，但從產(chǎn)品設(shè)計分析，新能源車因從傳統(tǒng)助力器切換到oneBox 系統(tǒng)，更容易促發(fā)制動 Moan 噪音。因為助力器和 oneBox 在建立壓力上有差異，助力器因結(jié)構(gòu)設(shè)計存在跳增值，一開始建立液壓產(chǎn)生的減速度在 0.2 g 左右，而 oneBox 可以線性地建立壓力，更容易控制在一個較小的壓力和減速度狀態(tài)，制動盤片在較小正面壓力下，容易產(chǎn)生不均勻力矩波動引，起制動 Moan 噪音，所以新能源車型對卡鉗支架帶 連接板的扭轉(zhuǎn)模態(tài)和剛度提出了更高的要求。目前 通過實車問題分析，建議扭轉(zhuǎn)模態(tài)在 500 Hz 以上， 剛度在 40 000（N·m）/rad 以上。

制動 Moan 噪聲出現(xiàn)在冷態(tài)低速工況，是因為摩擦片和制動盤滑移速度較低，在低溫或高濕環(huán)境下，制動力矩波動產(chǎn)生的激勵增大。摩擦激勵的不穩(wěn)定性使系統(tǒng)中各部件出現(xiàn)動態(tài)不穩(wěn)定性，產(chǎn)生系統(tǒng)的自激振動，發(fā)出噪聲。后扭力梁對摩擦激勵變化比較敏感，因此在設(shè)計開發(fā)初期需要對系統(tǒng)零部件進行剛度、固有頻率以及耦合模態(tài)進行分析，降低各個工況下系統(tǒng)的自激振動。建議卡鉗支架與連接板連接的 2 階扭轉(zhuǎn)模態(tài) 500 Hz 以上，扭轉(zhuǎn)剛度大于 40 000 (N·m)/rad，卡鉗支架安裝點的變形 0.2 mm以下，并且左右安裝點的變形量盡量一致。通過制動 Moan 噪音的優(yōu)化，提出對扭力梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的一些思路，規(guī)避制動系統(tǒng)的低頻噪音問題，對扭力梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計提出要求，包括懸架硬點的機加要求，扭力梁左、右制動鉗安裝法蘭機加厚度的一致性要求以及對制動鉗安裝法蘭剛度的要求等。

1.4 Rattle 噪音（＜1kHz）

Rattle 噪音是由于制動零件內(nèi)部的空隙較大，在車輛通過特定的壞路面（如面包路面或搓板路面）時，路面引發(fā)了摩擦片和制動盤或者制動鉗之間的共振。Rattle噪音產(chǎn)生時，制動踏板必然松開，無制動壓力，一旦施加制動壓力，摩擦片咬住制動盤，噪音消失。

制動器 Rattle 噪音與制動 Clack 噪音同屬于制動器常見撞擊噪音類型，但基本原理卻具有明顯不同，其根本在于提供撞擊噪音的能量來源不同。它具有瞬時性和間歇性特征，整車表現(xiàn)為車輛以一定速度經(jīng)過顛簸路面（如減速帶、負坎路、比利時路等）非制動工況下制動器內(nèi)零部件間會產(chǎn)生類似“嗒嗒”的金屬撞擊聲。而顛簸路面即為產(chǎn)生該噪音提供低頻隨機輸入和激振能量。汽車在路面上行駛時，摩擦片受到重力及運動載荷因素影響，摩擦片與制動器支架下側(cè)下止點接觸，摩擦片與制動器支架上側(cè)間隙?x 最大。當(dāng)非制動工況車輪受到路面不平激勵時，摩擦片受到支架支撐力影響產(chǎn)生相對運動。當(dāng)摩擦片受到激勵足夠大時，摩擦片上側(cè)與制動器支架上側(cè)發(fā)生相對撞擊，進而產(chǎn)生撞擊噪音。如此往復(fù)，摩擦片與支架上下側(cè)撞擊噪音即為制動 Rattle 噪音。實際上除上述噪音發(fā)生位置以外，因制動器結(jié)構(gòu)設(shè)計差異，在部分項目中制動 Rattle 噪音也發(fā)生在摩擦片與殼體之間，也有少數(shù)在殼體與支架之間。    

解決 Rattle 噪音的主要方法有：

①優(yōu)化制動鉗、摩擦片的尺寸鏈設(shè)計，不要造成過大的間隙。

②在兼顧其他制動性能要求，無法繼續(xù)優(yōu)化尺寸鏈的前提下，可適當(dāng)收緊殼體導(dǎo)銷與支架孔之間的配合間隙。

2.制動NVH整車道路試驗方法

1.試驗路線的選取

黃山地區(qū)內(nèi)的交通路況包括山區(qū)道路、鄉(xiāng)村道路、城市道路及高速公路等，各種道路條件交織；一年四季的季節(jié)分明，溫度和濕度變化范圍較大。圍繞黃山山區(qū)選定的試驗路線具有中國地域特色，符合中國市場大部分使用環(huán)境。因為其路況特別，尤其有長距離的上下山的轉(zhuǎn)彎路況，是考察制動系統(tǒng)綜合性能的良好測試地點，比較適合進行制動噪聲的驗證。同時還可驗證摩擦片和制動盤的磨損狀態(tài)及使用壽命等。目前在黃山地區(qū)設(shè)置試驗駐點或試驗基地的企業(yè)，主要有大眾、上汽、奇瑞及吉利等主機廠與天合、大陸、泛博、伯特利及萬向等制動系統(tǒng)供應(yīng)商，以及一些摩擦片廠家、試驗設(shè)備廠商等。  

表1 黃山道路試驗評價點確認內(nèi)容

3.路試評價

1.客觀評價結(jié)果

客觀評價時，通過計算整個里程的客觀噪聲指數(shù)ONI（Objective Noise Index），作為客觀評價時的量化方法及判定基準。具體的計算方法見式（1）及表2，接受標準可參考表3。

式中 n——實測的制動噪聲強度分貝值出現(xiàn)的次數(shù)；

 IF——相應(yīng)分貝值對應(yīng)的強度因素；

 N——路試總的制動次數(shù)。

以某項目開發(fā)車型為例，路試前，將臺架噪聲匹配完成之后的最優(yōu)方案的摩擦片裝車，進行道路試驗，將采集到的數(shù)據(jù)結(jié)果進行分析處理，驗證實車的噪聲表現(xiàn)。選取里程在3000km左右時的數(shù)據(jù)匯總結(jié)果進行說明。    

表2 客觀評價的聲壓值與強度因素

表3 客觀評價的接受標準

2.主觀評價結(jié)果

主觀評價是整個路試過程中非常重要的一部分，試驗人員的主觀評價直觀反應(yīng)了乘員的主觀感受，而且在突發(fā)試驗設(shè)備故障無法記錄噪聲的情況下，主觀評價也可以作為制動噪聲評估的重要補充。

參照SAE J1060主觀評價方法，將主觀評價的指數(shù)劃分為1～10分共10個等級，不同的分值對應(yīng)的噪聲表現(xiàn)的評分標準見表4。駕駛者在每個循環(huán)及評價點進行主觀評價時，需要注意對比分辨前后左右不同制動角模塊的噪聲表現(xiàn)，填寫主觀打分表，記錄每個循環(huán)開始和結(jié)束時的里程數(shù)、環(huán)境溫濕度等數(shù)據(jù)，整理主觀評價數(shù)據(jù)。

表4 制動噪聲主觀評價的評分標準    

對制動噪聲進行主觀打分時，主要參考因素包括：可復(fù)現(xiàn)程度、噪聲的分貝值、可持續(xù)時間、噪聲頻率、出現(xiàn)制動噪聲時的壓力范圍、盤片溫度、環(huán)境溫濕度、行駛方向（前進或后退）、是否轉(zhuǎn)向制動時的噪聲以及制動噪聲是發(fā)生在平地還是坡道制動等。

若連續(xù)一周的主觀打分的分值低于6分，則認為噪聲表現(xiàn)不合格，需要進行方案優(yōu)化。主觀評價時，通過計算整個里程的主觀噪聲指數(shù)SNI（Subjective Noise Index），作為主觀評價時的量化方法及判定基準。具體的計算方法見式（2）及表5，接受標準可參考表6。

式中 Ni——制動噪聲評價指數(shù)相應(yīng)分值出現(xiàn)的次數(shù)；

 VER——相應(yīng)分值對應(yīng)的權(quán)重；

 N——路試總的制動次數(shù)。

表5 主觀評價的分值與權(quán)重關(guān)系

表6 主觀評價的接受標準