乘用车制动踏板空行程的研究

邝林军　李阳阳　余静远

摘 要：制动踏板感觉是乘用车制动性能开发的一项重要指标，直接影响车辆驾驶的安全性和舒适性，而踏板空行程又直接影响驾驶员对车辆制动踏板感觉的评价。本文通过对影响制动踏板空行程因数的分析，结合实例给出了优化制动踏板空行程的方法，希望能对整车制动性能开发有所帮助。

关键词：制动踏板感觉;空行程;减速度

1 前言

随着汽车在人们生活中的普及，大家对汽车产品性能的要求也越来越高，制动性能作为汽车的重要安全性能越来越受到消费者关注。在制动性能踏板感评价中，踏板空行程作为一项重要的评价指标，直接影响驾驶员对该车制动性能的评价。本文结合实际案例，通过主观驾评、客观测试，对所得的数据进行对比分析，提出了改善整车制动踏板空行程的思路和方法。

2 制动踏板感觉表述方法

制动踏板感觉，简单说就是制动踏板操作（输入）与车辆减速度（输出）之间的关系，是制动系统各零部件装车后，在整车上综合性能的体现。通常认为，制动踏板感觉包括以下几个部分：1）踏板力;2）踏板行程;3）踏板阻尼和回位滞后;4）车辆制动系统响应速度;5）车辆减速度。

本文主要通过制动踏板行程和制动减速度的关系来研究如何优化制动踏板空行程。

3 踏板空行程的影响因素

影响制动踏板空行程的因素有很多，既有在制动系统设计之初系统匹配方面的因素，也有各零部件自身内部结构的因素，同时还有传导路径及传导介质的影响。下面我们针对这些原因一一分析。

3.1 制动系统匹配设计对踏板空行程的影响主要有制动踏板杠杆比、制动主缸的缸径、制动器轮缸的缸径、制动器摩擦副的效能因素，具体影响过程如图1：

3.2 制动系统各零部件装配间隙及零部件自身空行程对踏板空行程的影响主要有：真空助力器带带制动主缸总成的空行程、踏板臂与销轴间隙、制动器的盘片间隙、制动器摩擦片的压缩率。具体影响过程如图2：

3.3 制动液的压缩率与制动软管的膨胀率对踏板空行程的影响。

1）制动液的压缩率主要体现在液体中的残留气体，以及在制动液加注时排气不好，从而导致制动液的高压缩率。此种情况大多出现在人工加注时，但少数设备加注的车辆也会有加注排气不好的情况。笔者在主机厂工作多年，这两种情况均遇到不少案例，特别需要引起重视。

2）制动软管膨胀率主要体现在制动软管的低压膨胀率上，因此设计时尽可能减少制动软管的使用。

4 实例分析

下面结合笔者工作过程中遇到的实际案例来介绍制动踏板空行程的优化方法。

4.1 问题描述

某A0车型主观驾评制动踏板初始空行程偏大，不能接受。为能更准确的研究问题，同时为分析问题和解决问题提供数据支持，在项目组的大力支持下，我们借用相关设备对整车踏板感做了相关数据采集工作。数据采集设备如表1所示。

实车测试踏板行程与减速度的关系如图3所示：

4.2 方案制定

为使此次踏板空行程的优化效果对比更加清晰明确，通过制动小组的讨论评审，最终确定了本项目踏板空行程的优化目标。

优化目标：0.1g减速度时，踏板的行程在13mm-18mm。

因该车处于即将量产阶段，摩擦片已匹配开发完成，且摩擦片压缩率优化空间已很小，同时该车型制动器为前盘后鼓，后鼓式制动器制动分泵缸径较小，蹄片与鼓的间隙已较小，优化空间不大。故本次踏板空行程优化主要从真空助力器带制动主缸总成空行程、前制动器盘片间隙及踏板臂与销轴间隙方面着手。为此做了相关优化方案如表2：

为便于问题分析，同时在方案确定后能锁定最终的参数，我们对关键零部件实验前后的相关参数也进行了测量，优化前后对比数据如表3：

4.3 优化结果

在原驾评车上单独更换优化后的真空助力器带制动主缸总成和前制动器总成，让同一批驾评人员再次试驾该车，主观感受较以前有改善，但还是稍微偏大，要求继续优化。同时客观测试在0.1g时踏板行程较以前短了约3mm左右。

最后验证方案三，同一批驾评人员在驾评了更换方案三的样件后，一致认为方案三的踏板空行程优化效果最明显，这种状态下的空行程踏板空行程能接受。同时为了便于对比分析，我们对方案三的踏板感曲线也实车做了测试。

至此，三种优化方案已驾评测试完毕，我们将原样车踏板感曲线与三种优化方案踏板感曲线放同一坐标下对比分析，得到踏板行程与减速度的关系如图4所示：

通过数据对比不难发现，方案三的踏板空行程优化效果显著，同时主观驾评与客观测试基本相符。取0.1g减速度下的踏板行程对比，方案三的踏板行程在0.1g减速度下时由原来的23.1mm减少到了16.3mm，优化前后两者相差约6.8mm，该测试值与理论计算也基本吻合。

5 总结

通过上面的实际案例不难发现，一套好的制动系统匹配方案踏板空行程的主观驾评，客观测试及理论计算，三者有较好的关联性。通过对此三者的分析，无论是解决现有车型的踏板感問题，还是新开发车型的性能目标，都有重大的参考和指导意义。本文从理论出发，并结合实际案例，对整车踏板空行程进行的优化，希望对我们后续制动系统开发设计及制动性能优化有所帮助。

参考文献：

[1]方泳龙.制动理论与设计[M].北京： 国防工业出版社，2005.

[2]吴勋，汽车制动踏板行程的研究与案例分析[J]，设计研究，2018，（24），199-221.

[3]高鸣晓，乘用车制动踏板感研究[J]，农业装备与车辆工程，2015，（11），53-56.