某轻型卡车制动踏板力问题浅析

刘云飞

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某轻型卡车制动踏板力问题浅析

刘云飞

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

针对制动踏板力问题进行研究，并结合实际车型制动踏板力大的问题进行分析解决，提高制动舒适性。关键词：制动踏板感；制动踏板力；制动踏板行程；制动减速度

CLC NO.: U463.5 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)03--

引言

制动感觉较多地影响了人们对汽车制动系统的评估。建立在大量试验数据统计基础上的制动感觉指数评价体系，通过对各阶段的制动踏板行程、制动踏板力及相应的制动减速度的测量，能很好地反映、评估制动感觉。运用实例可知，这种主观评估客观试验化的方法，相对简化、易操作，并在保证正确性的同时，使相关的工程开发改进的人员、时间、成本得以有效降低。

1、研究踏效感的目的和意义

制动系统的操作作为汽车用户日常驾驶中最重要的交互界面之一。制动系统的表现除了我们平时常见的制动距离等硬指标外，制动感觉也是制动系统性能评估中不可或缺的重要组成部分。通常说的刹车“软”、“硬”，其实就是对制动感觉的部分简单描述。就人体感知而言，制动感觉较之制动距离更易被察觉。这也意味着制动感觉较多地影响了人们对于所驾车辆制动系统的评价。

2、制动感觉指数试验评估体系介绍

当下，关于制动感觉，各大厂商、机构通常以主观评估为主，辅之以各类系统特性曲线来作为设计或改进最后审评的依据。这就需要拥有一批专业的评估人员来进行相当数量的评估工作，而且主观评估会受到各种外界因素的干涉，科学、可靠性有所欠缺。有鉴于此，建立一个基于客观的、能正确反映主观感受的试验评估体系是解决问题的有效方法一。自上世纪90年代初以来，通用的研发人员通过对大量试验数据的统计分析后，建立了制动感觉指数(BFI)试验评估体系。期望能正确、可靠地反映制动系统的踏板感觉，且试验过程相对简单易行、具有可重复性。

踏板预置力是指驾驶员在踩制动踏板时，在制动力矩尚未施加于轮边前的踏板力的反应。通过踏板力与行程的关系可知，这个踏板力的初始起跳点就是踏板预置力，如图1所示。通常计算时，我们把踏板力对行程的2次微分值大于6 mm／N2时的踏板力作为踏板预置力。这个力的存在，是由于现代轿车大多使用真空助力器作为伺服源。除去踏板机构本身的机械阻尼，踏板预置力的大小主要取决于助力器的输出特性。

驾驶员在实际驾驶中的制动操作一般都是带档制动。随着制动踏板的踩下，在经过初始的踏板运动后，制动总阀（主缸）将制动力施加于制动蹄片和制动盘，由此产生的制动力矩作用于车轮，使得车速降低并伴之制动减速度的产生。在常用的制动操作时，减速度一般小于0.6 g。极限减速度小于1 g。通常情况下，若减速度大于0.7 g，ABS就有可能作用。而此时制动效能较之制动踏板感觉将更多被人们关注。有鉴于此，如图2所示，我们将制动前的减速度加上0.05时的A点作为制动的初始点，即正常制动的实际零点位置。设置这样一个零点充分考虑了因车型及制动系统的不同所造成的制动前的行车阻力、制动力的传递迟滞等因素的影响，使得我们对研究真实的制动过程有了相同的参考基点。B点，即在历经制动初始点后0.5 g处作为制动的正常作用点。在这一点前的制动减速度、制动力、行程通常呈线性关系。而之后的制动历程中，如图2所示C点之后，由于ABS的介入，这样的线性关系将不再呈现。

我们还选用了下列6个参数作为评价制动感觉的重要组成部分。

·制动初始点踏板力。

·制动初始点踏板行程。

·正常制动至0．5 g时的踏板力。

·正常制动至0．5 g时的踏板行程。

·踏板力的线性度指数。指在制动初始点到正常制动的区域内，制动踏板力相对于制动减速度的线性度指数。若该值接近于1，则表明踏板的输入与输出的制动减速度是完全的线性关系。这将是一个理想的制动踏板关系状态。

·满载最大制动减速度时之踏板力。这里的最大制动减速度是指ABS尚未起作用的制动阶段所能获得的最大制动减速度，此时的制动效率也最高。这时的踏板力大小直接影响着人们对制动性能表现之安全感的多少。

表1 两种不同踏板的试验数据

3、某轻卡制动踏板感分析

3.1 问题现象描述

制动踏板感觉初始阶段‘重’。

3.2 试验数据输入（同一总阀，不同行程踏板）

通过数据与曲线可以直观的看出，初始阶段，短行程制动踏板力增加较快。当人体适应初始阶段后，后续感觉就不明显，表现出来的主观感觉就是初始时期制动踏板‘硬’。

3.3 问题原因分析

由于气压制动系统踏效感评价零部件主要参考制动总阀及踏板参数，因此我们这里针对制动总阀特性曲线及制动踏板杠杆比进行分析。在一款车型选定制动总阀的条件下，制动总阀的输出气压值与制动总阀推杆的行程及推力就已经根据制动总阀特性曲线确定下来了。制动总阀通过制动踏板再反馈至驾驶员，驾驶员从制动踏板获取直观感受。

制动踏板行程由制动总阀推杆行程以及各零部件间空行程等组成，制动踏板力由制动总阀推杆力以及各零部件间阻尼力等组成。最终总行程及总的力通过杠杆比反馈至驾驶员。

与同系列车型对比：在采用同一制动总阀条件下，在相同减速度时，踏板行程短的，踏板力偏大。

综上，我们暂总结造成制动踏板偏重的原因有以下几个：（1）该车型踏板杠杆比偏小；

（2）该车型力的传递效率偏低；

针对以上分析的原因，我们查找两种不同制动踏板的图纸，如下图所示。

两种制动踏板尽管结构不相同，但是杠杆比分别为6.8与6.7，极为接近，对制动力的影响可以忽略。

短行程制动踏板的力传递效率较差是产生该问题的主要原因。

4、总结

尽管驾驶者应该是汽车系统品质的最终评价者，但是通过试验及其后数据的分析，觉得这种结合了主观评估理念的客观试验方法，在正确反映系统表现时，又能做到评估过程相对简化、易操作，具有可重复再现性。相对于依赖昂贵的试车员来做主观评估，这种方法无疑是一种进步。在工程开发周期日益缩短的当下，这种方法或理念也越来越多得到重视，具有良好的应用价值。

[1] 王霄锋.汽车底盘设计.北京：清华大学出版社.2010.

[2] 江淮汽车集团研发中心.江淮轻型卡车设计规范.第一版,合肥∶ 江淮汽车股份有限公司,2006年6月.

[3] 汽车制动系统的结构分析与设计计算.北京：清华大学出版社.2004.

Simulation for brake pedal force problem of a light truck

Liu yunfei
(Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601)

Study on brake pedal force problem, and combining with the actual vehicle brake pedal force heavy problem solving for analysis, enhance the brake comfort.

brake pedal feeling；brake pedal force；brake pedal stroke；The braking deceleration

U463.5

A

1671-7988(2015)03--

刘云飞，就职于江淮汽车技术中心商用车研究院。