阻尼式汽车油门加速踏板正常回位改进的研究

陈起东，黄有华，赖　云

（1.中交（厦门）投资有限公司，福建厦门361015；2.江西机电职业技术学院，江西南昌330013；3.恒天动力有限公司，江西南昌330013）

阻尼式汽车油门加速踏板正常回位改进的研究

陈起东1，黄有华2，赖云3

（1.中交（厦门）投资有限公司，福建厦门361015；2.江西机电职业技术学院，江西南昌330013；3.恒天动力有限公司，江西南昌330013）

以一款汽车油门加速踏板为例，介绍了如何改进阻尼式汽车加速踏板正常回位的方法。通过改变弹簧力着力点位置及改变零部件相关角度，改进阻尼式汽车加速踏板正常回位。所述方法经验证切实可靠，大大降低了生产成本低。

汽车加速踏板；阻尼；正常回位

在阻尼式汽车油门加速踏板的生产过程中，有时发现踏板回位缓慢，甚至是卡死的现象。若是该类产品流入到市场，不良后果非常严重。2009年丰田汽车加速踏板故障而意外加速就是一次深刻教训。本文结合笔者的实际工作，就如何改进阻尼式加速踏板正常回位进行详细探讨。

1　阻尼式汽车加速踏板工作的力学原理

汽车加速踏板在汽车不加油时处于怠速位置，若踩踏到底，汽车加速踏板则处于满档位置，汽车处于最大加油状态。汽车加速踏板位置示意，如图1所示。

图1　汽车加速踏板位置示意图

由于汽车加速踏板内部装有复位弹簧。因此在汽车的加油过程中，加速踏板从怠速位置逐渐旋转到满档位置，驾驶员会感觉到脚部用力逐渐加大。停止踩踏，加速踏板从满档位置自动回到怠速位置。阻尼式汽车加速踏板是在加速踏板内部加装阻尼。加速踏板从怠速位置旋转到满档位置的过程（称之为正程）中，阻尼会产生阻力，驾驶员会因此感觉踩踏力更大；加速踏板从满档位置回到怠速位置的过程（称之为回程）中，阻尼同样会产生阻力，驾驶员因此而感觉踩踏力没有那么大。监测加速踏板踩踏点处相对于旋转角度的踏板力，踏板力-角度特性曲线图如图2图3所示。

图2　踏板力-角度特性曲线图

图3　踏板力-角度特性曲线图

在汽车行业标准中规定，在回程过程中的1°左右的位置，踏板力必须>5 N.

若阻尼产生的阻力过大，则在回程过程中，加速踏板因此不能及时回位，或是加速踏板卡死在加油位置。这样，汽车在不应该加速时仍然加速，随之可能会产生严重后果。

监测踏板力，踏板力-角度特性曲线图如图3所示。可见，在回程中的6°左右，踏板力接近于0 N.即踏板几乎卡滞。2009年丰田汽车加速踏板故障而意外加速就由于这个原因造成的。

若不装阻尼，驾驶员会感觉到正程与基本回程踩踏力一样。装配此类加速踏板，踩踏加速踏板的舒适性较装配阻尼式加速踏板车辆差。其踏板力-角度特性曲线图如4图所示（注：理论上，无阻尼加速踏板，正程与回程的踏板力曲线是重合的。实际上，零件之间的摩擦力总是存在，所以正程和回程力学曲线实际上总是不重合）。本文就如何通过改进加速踏板部分零部件结构从而实现有效控制阻尼阻力展开讨论。

图4　踏板力-角度特性曲线图

2　阻尼式加速踏板内部的力学分析

在汽车踏板加速回程阶段，只有当弹簧推力相对于转轴的力矩大于阻尼片等摩擦力产生的力矩，汽车加速踏板才能回到怠速点。如图5所示为加速踏板内部结构，取与踏板运动相关部分进行力学分析。

图5　加速踏板内部结构

力学分析如图6所示。只有当满足关系式（1）时，加速踏板才能正常回位。即

另外，f=μ×N·sin（A），因此可得关系式（2）：

式中，F为弹簧力；f为阻尼片的摩擦力；N为压力；μ为摩擦系数。

图6　力学分析图

从关系式（2），可以推论：在弹簧力一定时，相对于L2，L1越大，关系式（2）越容易满足；角度A越小，关系式（2）越容易满足。

3　保证加速踏板正常回位的具体措施

通过前面的分析，采取以下措施，可以改进加速踏板的正常回位：

（1）使弹簧着力点向阻尼方向移动。如图7所示，将弹簧安装位置向阻尼片方向移一定距离。图8是弹簧安装位置移位1.5 mm后的踏板力-角度特性曲线图。可以看出，在回程中1°的位置，踏板力达到7 N.

图7　弹簧安装位置移位示意图

图8　踏板力-角度特性曲线图

（2）使零件的角度A变小。如图9所示，角度A变小为B，则传递给阻尼片的压力相应变小。因此，阻尼片与底座的摩擦力亦相应变小。故在弹簧结构不变的情况下，更容易满足关系式（2）。监测踏板力，所得结果同措施（1）。

图9　角度变化前后力学对比

4　结束语

综上分析，得出：

（1）当弹簧安装位置移位较少时，安装弹簧的另一端不需相应移位。若过大，则要求做相应移位。否则弹簧的安装稳度会减小。

（2）由于注塑工艺的特点及零部件的特定形状，塑胶零部件注塑冷却后会相应收缩变形，此点也会影响油门踏板的正常回位。注塑生产过程要注意温度，时工艺间及压力等参数。

［1］成大先.机械设计手册［M］.第3卷.北京：化学工业出版社，2008.

［2］洪慎章.实用注塑成型及模具设计［M］.北京：机械工业出版社，2014.

Study on the Im provementof Quick Return for the Accelerator PedalModelW ith Dam ping

CHEN Qi-Dong1，HUANG You-hua2，LAI-Yun3
（1.Xiamen Investment Co.，Ltd.，Xiamen Fujian 3610152，China；2.JiangxiMechanical and Electrical Engineering，Career Technical College，Nanchang Jiangxi 330013，China；3.Heng Tian Power Co.，Ltd.，Nanchang Jiangxi 330013，China）

With one existing APM in themarket，the article introduces themethods to improve the quick return for the APM（Accelerator pedal Model）with damping，which are through changing the locating positions of the springs and changing the angle of the correlative part.The methods are reliable and economical.

automobile accelerator pedal；damping；normal return

U464

B

1672-545X（2016）05-0162-03

2016-02-02

陈起东（1972-），男，江西樟树人，工学硕士，工程师，长期从事机械设计与制造及机械装配与安装工作。