制动踏板回位力对制动信号影响分析

赵利伟、汪先东、马瑞

（北京汽车研究总院有限公司 101300)

制动系统是汽车安全行驶的重要保障之一。同样，汽车制动灯在安全行车过程中也起到了不可忽视的作用。汽车制动灯是用在汽车减速行驶或者要停车时，作为汽车制动的报警信号，用以提醒后车驾驶员，应保持一定的距离，以免造成汽车追尾撞车事故[1]。制动信号若出现故障，汽车制动灯便难以正常工作，极易造成交通事故。制动信号由安装于制动踏板上的制动开关提供，制动踏板在未被踩下时，使用回位弹簧维持制动踏板位置，保持制动开关处于关断状态[2]。

1 问题描述

某车型上市后，有顾客反馈在颠簸路面上行驶时，驾驶员并未踩制动踏板，但制动灯却偶尔点亮，对后车驾驶员造成较大困扰。制动灯异常点亮，说明制动信号被误触发，可能装配不良，但由于该车型已经批量上市，且良好公路上行驶没有出现制动灯异常点亮问题，说明装配没有问题，因此要重点检查零部件质量问题[3]。

2 原因分析

制动踏板回位弹簧的作用，是在踏板回程时克服踏板臂自重，将踏板退回到原始位置。制动踏板回位簧一般用优质弹簧钢丝制造，并要求具有可靠耐久性。设计制动踏板回位弹簧时，尤其要考虑车辆运动过程中踏板臂的重力加速度，并且踏板回位力与助力器的始动力、释放力是系统匹配的过程。

制动踏板受力分析如图1所示，A为制动踏板旋转中心到真空助力器安装孔中心的距离，B为制动踏板旋转中心到制动踏板臂的重心G的距离，L为制动踏板旋转中心到驾驶员踩踏点的距离，Fr为踏板臂需要保持在初始位置所需的回位力，因为制动踏板与真空助力器安装孔为间隙配合，该回位力主要依靠回位弹簧1提供。由于汽车设计中多采用吊挂式制动踏板结构，其踏板臂并非完全垂直状态，故制动踏板推动真空助力器的方向与制动踏板臂的重心方向存在夹角θ，踏板臂的重心G沿该方向存在分力G1 。而Fp为制动开关和G1共同产生的沿推动真空助力器的方向的合力。

对于制动踏板杠杆比I，有公式：I=L/A（2-1）。

对于合力Fp，有：Fp=G1XB/L=GsinθxB/L（2-2）。

考虑到恶劣路况行驶情况下，制动踏板仍能可靠停留于初始位置，对于回位力Fr，要求：

Fr＞3xFp=3xGsinθxB/L（2-3）。

对故障车制动踏板进行检测，其回位弹簧产生的回位力Fr为5～6 N.m，对该制动踏板的合力Fp进行计算，该车型制动踏板相关参数分别为：A=82 mm L=332.4 mm B=187 mm sinθ=sin17°=0.26 G=1.5 kg。根据公式(2-2)，计算得Fp=2.2 N.m，按照公式(2-3)，Fr＞3xFp=3x2.2=6.6 N.m，显然，该车制动踏板的回位弹簧产生的回位力不满足公式(2-3)。

3 问题解决方案及改善结果验证

通过调整制动踏板回位弹簧力，将Fr设计值更改为10～15 N.m，在相同路况下进行多次测试，问题没有再现。

4 结束语

制动踏板回位力应保证在任何路况下，制动开关不会误触发制动信号。制动踏板回位力设计的最小值，也应保证大于3倍的制动开关和踏板臂重力共同产生的沿推动真空助力器方向的合力。制动踏板回位力过大，会令驾驶员踩制动费力，尤其是初始踏板感差，影响整车制动踏板感觉，因此应在满足对制动信号的有效触发控制基础上，充分考虑制动踏板感要求，选择合适的制动踏板回位力。

[1]刘惟信.汽车制动系的结构分析与设计计算[M].北京:清华大学出版社,2004.

[2]李雪娟,钟尧尧,谢国文.浅谈制动踏板回位弹簧设计及校核[J].时代汽车,2016,(06):67-68.

[3]李巧燕,赵福全.汽车制动灯、转向灯、尾灯故障检测系统详谈[J].农业装备与车辆工程,2011,(05):25-29.