制動(dòng)踏板回位力對(duì)制動(dòng)信號(hào)影響分析

趙利偉、汪先東、馬瑞

（北京汽車研究總院有限公司 101300)

制動(dòng)系統(tǒng)是汽車安全行駛的重要保障之一。同樣，汽車制動(dòng)燈在安全行車過程中也起到了不可忽視的作用。汽車制動(dòng)燈是用在汽車減速行駛或者要停車時(shí)，作為汽車制動(dòng)的報(bào)警信號(hào)，用以提醒后車駕駛員，應(yīng)保持一定的距離，以免造成汽車追尾撞車事故[1]。制動(dòng)信號(hào)若出現(xiàn)故障，汽車制動(dòng)燈便難以正常工作，極易造成交通事故。制動(dòng)信號(hào)由安裝于制動(dòng)踏板上的制動(dòng)開關(guān)提供，制動(dòng)踏板在未被踩下時(shí)，使用回位彈簧維持制動(dòng)踏板位置，保持制動(dòng)開關(guān)處于關(guān)斷狀態(tài)[2]。

1 問題描述

某車型上市后，有顧客反饋在顛簸路面上行駛時(shí)，駕駛員并未踩制動(dòng)踏板，但制動(dòng)燈卻偶爾點(diǎn)亮，對(duì)后車駕駛員造成較大困擾。制動(dòng)燈異常點(diǎn)亮，說明制動(dòng)信號(hào)被誤觸發(fā)，可能裝配不良，但由于該車型已經(jīng)批量上市，且良好公路上行駛沒有出現(xiàn)制動(dòng)燈異常點(diǎn)亮問題，說明裝配沒有問題，因此要重點(diǎn)檢查零部件質(zhì)量問題[3]。

2 原因分析

制動(dòng)踏板回位彈簧的作用，是在踏板回程時(shí)克服踏板臂自重，將踏板退回到原始位置。制動(dòng)踏板回位簧一般用優(yōu)質(zhì)彈簧鋼絲制造，并要求具有可靠耐久性。設(shè)計(jì)制動(dòng)踏板回位彈簧時(shí)，尤其要考慮車輛運(yùn)動(dòng)過程中踏板臂的重力加速度，并且踏板回位力與助力器的始動(dòng)力、釋放力是系統(tǒng)匹配的過程。

制動(dòng)踏板受力分析如圖1所示，A為制動(dòng)踏板旋轉(zhuǎn)中心到真空助力器安裝孔中心的距離，B為制動(dòng)踏板旋轉(zhuǎn)中心到制動(dòng)踏板臂的重心G的距離，L為制動(dòng)踏板旋轉(zhuǎn)中心到駕駛員踩踏點(diǎn)的距離，F(xiàn)r為踏板臂需要保持在初始位置所需的回位力，因?yàn)橹苿?dòng)踏板與真空助力器安裝孔為間隙配合，該回位力主要依靠回位彈簧1提供。由于汽車設(shè)計(jì)中多采用吊掛式制動(dòng)踏板結(jié)構(gòu)，其踏板臂并非完全垂直狀態(tài)，故制動(dòng)踏板推動(dòng)真空助力器的方向與制動(dòng)踏板臂的重心方向存在夾角θ，踏板臂的重心G沿該方向存在分力G1 。而Fp為制動(dòng)開關(guān)和G1共同產(chǎn)生的沿推動(dòng)真空助力器的方向的合力。

對(duì)于制動(dòng)踏板杠桿比I，有公式：I=L/A（2-1）。

對(duì)于合力Fp，有：Fp=G1XB/L=GsinθxB/L（2-2）。

考慮到惡劣路況行駛情況下，制動(dòng)踏板仍能可靠停留于初始位置，對(duì)于回位力Fr，要求：

Fr＞3xFp=3xGsinθxB/L（2-3）。

對(duì)故障車制動(dòng)踏板進(jìn)行檢測，其回位彈簧產(chǎn)生的回位力Fr為5～6 N.m，對(duì)該制動(dòng)踏板的合力Fp進(jìn)行計(jì)算，該車型制動(dòng)踏板相關(guān)參數(shù)分別為：A=82 mm L=332.4 mm B=187 mm sinθ=sin17°=0.26 G=1.5 kg。根據(jù)公式(2-2)，計(jì)算得Fp=2.2 N.m，按照公式(2-3)，F(xiàn)r＞3xFp=3x2.2=6.6 N.m，顯然，該車制動(dòng)踏板的回位彈簧產(chǎn)生的回位力不滿足公式(2-3)。

3 問題解決方案及改善結(jié)果驗(yàn)證

通過調(diào)整制動(dòng)踏板回位彈簧力，將Fr設(shè)計(jì)值更改為10～15 N.m，在相同路況下進(jìn)行多次測試，問題沒有再現(xiàn)。

4 結(jié)束語

制動(dòng)踏板回位力應(yīng)保證在任何路況下，制動(dòng)開關(guān)不會(huì)誤觸發(fā)制動(dòng)信號(hào)。制動(dòng)踏板回位力設(shè)計(jì)的最小值，也應(yīng)保證大于3倍的制動(dòng)開關(guān)和踏板臂重力共同產(chǎn)生的沿推動(dòng)真空助力器方向的合力。制動(dòng)踏板回位力過大，會(huì)令駕駛員踩制動(dòng)費(fèi)力，尤其是初始踏板感差，影響整車制動(dòng)踏板感覺，因此應(yīng)在滿足對(duì)制動(dòng)信號(hào)的有效觸發(fā)控制基礎(chǔ)上，充分考慮制動(dòng)踏板感要求，選擇合適的制動(dòng)踏板回位力。

[1]劉惟信.汽車制動(dòng)系的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)計(jì)算[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004.

[2]李雪娟,鐘堯堯,謝國文.淺談制動(dòng)踏板回位彈簧設(shè)計(jì)及校核[J].時(shí)代汽車,2016,(06):67-68.

[3]李巧燕,趙福全.汽車制動(dòng)燈、轉(zhuǎn)向燈、尾燈故障檢測系統(tǒng)詳談[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程,2011,(05):25-29.