乘用車制動踏板空行程的研究

鄺林軍　李陽陽　余靜遠(yuǎn)

摘 要：制動踏板感覺是乘用車制動性能開發(fā)的一項重要指標(biāo)，直接影響車輛駕駛的安全性和舒適性，而踏板空行程又直接影響駕駛員對車輛制動踏板感覺的評價。本文通過對影響制動踏板空行程因數(shù)的分析，結(jié)合實例給出了優(yōu)化制動踏板空行程的方法，希望能對整車制動性能開發(fā)有所幫助。

關(guān)鍵詞：制動踏板感覺;空行程;減速度

1 前言

隨著汽車在人們生活中的普及，大家對汽車產(chǎn)品性能的要求也越來越高，制動性能作為汽車的重要安全性能越來越受到消費(fèi)者關(guān)注。在制動性能踏板感評價中，踏板空行程作為一項重要的評價指標(biāo)，直接影響駕駛員對該車制動性能的評價。本文結(jié)合實際案例，通過主觀駕評、客觀測試，對所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，提出了改善整車制動踏板空行程的思路和方法。

2 制動踏板感覺表述方法

制動踏板感覺，簡單說就是制動踏板操作（輸入）與車輛減速度（輸出）之間的關(guān)系，是制動系統(tǒng)各零部件裝車后，在整車上綜合性能的體現(xiàn)。通常認(rèn)為，制動踏板感覺包括以下幾個部分：1）踏板力;2）踏板行程;3）踏板阻尼和回位滯后;4）車輛制動系統(tǒng)響應(yīng)速度;5）車輛減速度。

本文主要通過制動踏板行程和制動減速度的關(guān)系來研究如何優(yōu)化制動踏板空行程。

3 踏板空行程的影響因素

影響制動踏板空行程的因素有很多，既有在制動系統(tǒng)設(shè)計之初系統(tǒng)匹配方面的因素，也有各零部件自身內(nèi)部結(jié)構(gòu)的因素，同時還有傳導(dǎo)路徑及傳導(dǎo)介質(zhì)的影響。下面我們針對這些原因一一分析。

3.1 制動系統(tǒng)匹配設(shè)計對踏板空行程的影響主要有制動踏板杠桿比、制動主缸的缸徑、制動器輪缸的缸徑、制動器摩擦副的效能因素，具體影響過程如圖1：

3.2 制動系統(tǒng)各零部件裝配間隙及零部件自身空行程對踏板空行程的影響主要有：真空助力器帶帶制動主缸總成的空行程、踏板臂與銷軸間隙、制動器的盤片間隙、制動器摩擦片的壓縮率。具體影響過程如圖2：

3.3 制動液的壓縮率與制動軟管的膨脹率對踏板空行程的影響。

1）制動液的壓縮率主要體現(xiàn)在液體中的殘留氣體，以及在制動液加注時排氣不好，從而導(dǎo)致制動液的高壓縮率。此種情況大多出現(xiàn)在人工加注時，但少數(shù)設(shè)備加注的車輛也會有加注排氣不好的情況。筆者在主機(jī)廠工作多年，這兩種情況均遇到不少案例，特別需要引起重視。

2）制動軟管膨脹率主要體現(xiàn)在制動軟管的低壓膨脹率上，因此設(shè)計時盡可能減少制動軟管的使用。

4 實例分析

下面結(jié)合筆者工作過程中遇到的實際案例來介紹制動踏板空行程的優(yōu)化方法。

4.1 問題描述

某A0車型主觀駕評制動踏板初始空行程偏大，不能接受。為能更準(zhǔn)確的研究問題，同時為分析問題和解決問題提供數(shù)據(jù)支持，在項目組的大力支持下，我們借用相關(guān)設(shè)備對整車踏板感做了相關(guān)數(shù)據(jù)采集工作。數(shù)據(jù)采集設(shè)備如表1所示。

實車測試踏板行程與減速度的關(guān)系如圖3所示：

4.2 方案制定

為使此次踏板空行程的優(yōu)化效果對比更加清晰明確，通過制動小組的討論評審，最終確定了本項目踏板空行程的優(yōu)化目標(biāo)。

優(yōu)化目標(biāo)：0.1g減速度時，踏板的行程在13mm-18mm。

因該車處于即將量產(chǎn)階段，摩擦片已匹配開發(fā)完成，且摩擦片壓縮率優(yōu)化空間已很小，同時該車型制動器為前盤后鼓，后鼓式制動器制動分泵缸徑較小，蹄片與鼓的間隙已較小，優(yōu)化空間不大。故本次踏板空行程優(yōu)化主要從真空助力器帶制動主缸總成空行程、前制動器盤片間隙及踏板臂與銷軸間隙方面著手。為此做了相關(guān)優(yōu)化方案如表2：

為便于問題分析，同時在方案確定后能鎖定最終的參數(shù)，我們對關(guān)鍵零部件實驗前后的相關(guān)參數(shù)也進(jìn)行了測量，優(yōu)化前后對比數(shù)據(jù)如表3：

4.3 優(yōu)化結(jié)果

在原駕評車上單獨(dú)更換優(yōu)化后的真空助力器帶制動主缸總成和前制動器總成，讓同一批駕評人員再次試駕該車，主觀感受較以前有改善，但還是稍微偏大，要求繼續(xù)優(yōu)化。同時客觀測試在0.1g時踏板行程較以前短了約3mm左右。

最后驗證方案三，同一批駕評人員在駕評了更換方案三的樣件后，一致認(rèn)為方案三的踏板空行程優(yōu)化效果最明顯，這種狀態(tài)下的空行程踏板空行程能接受。同時為了便于對比分析，我們對方案三的踏板感曲線也實車做了測試。

至此，三種優(yōu)化方案已駕評測試完畢，我們將原樣車踏板感曲線與三種優(yōu)化方案踏板感曲線放同一坐標(biāo)下對比分析，得到踏板行程與減速度的關(guān)系如圖4所示：

通過數(shù)據(jù)對比不難發(fā)現(xiàn)，方案三的踏板空行程優(yōu)化效果顯著，同時主觀駕評與客觀測試基本相符。取0.1g減速度下的踏板行程對比，方案三的踏板行程在0.1g減速度下時由原來的23.1mm減少到了16.3mm，優(yōu)化前后兩者相差約6.8mm，該測試值與理論計算也基本吻合。

5 總結(jié)

通過上面的實際案例不難發(fā)現(xiàn)，一套好的制動系統(tǒng)匹配方案踏板空行程的主觀駕評，客觀測試及理論計算，三者有較好的關(guān)聯(lián)性。通過對此三者的分析，無論是解決現(xiàn)有車型的踏板感問題，還是新開發(fā)車型的性能目標(biāo)，都有重大的參考和指導(dǎo)意義。本文從理論出發(fā)，并結(jié)合實際案例，對整車踏板空行程進(jìn)行的優(yōu)化，希望對我們后續(xù)制動系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計及制動性能優(yōu)化有所幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]方泳龍.制動理論與設(shè)計[M].北京： 國防工業(yè)出版社，2005.

[2]吳勛，汽車制動踏板行程的研究與案例分析[J]，設(shè)計研究，2018，（24），199-221.

[3]高鳴曉，乘用車制動踏板感研究[J]，農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2015，（11），53-56.