商用汽车制动踏板感觉的测量分析

刘遵勇，王旭东，金鑫

（陕西汽车控股集团有限公司，陕西 西安 710200）

1 引言

在汽车科技飞速进步的今天，人们对汽车功能性的需求逐渐转变为对产品性能的追求，在满足功能及安全的前提下，性能的好坏直接影响了汽车的产品力。以往对汽车制动系统的评价主要体现在制动效能、制动效能的恒定性、制动时方向的稳定性三个方面[1]。随着人们对汽车舒适性要求的不断提高，更希望汽车能够根据制动踏板的感觉得到相应的制动效果。

目前商用汽车的制动踏板的反馈感差异很大，而且普遍存在踏板空行程较小、制动疲软、制动踏板感觉线性度差等问题，这些差异和问题就是由于不同的踏板感觉设定造成的[2]。在产品开发过程中，对于新开发的制动系统的踏板感觉参数如何通过试验手段获取并与设计参数相比较，此类试验研究开展较少，不能满足新产品开发需要。

为此，本文结合当前开展的试验情况，利用现有的试验资源和人员设备等，给出了测量商用汽车制动踏板感觉的试验方案，并在实际车型上对此试验方案进行了应用和验证。

2 试验设备及系统组建

2.1 试验设备

本次试验所用仪器及设备见表1，主要的设备见图1、图2 和图3。

图1 陀螺仪

图2 踏板力计

图3 数据采集器

表1 试验仪器设备

2.2 试验系统的组建

将踏板力传感器、制动触发器固定于制动踏板上，利用线卡将位移传感器一端与制动踏板固定，另一端利用支架固定在驾驶室仪表台下部或方向盘管柱侧部，用于得到制动时的踏板力和踏板位移。将陀螺仪固定于汽车质心位置，用于得到稳定的汽车制动减速度。压力传感器分别安装于需测量的制动回路或制动分泵处，用于得到相应的制动压力。以上信号通过采集仪传输至电脑进行记录。

3 试验测量方法及原理

3.1 制动踏板行程试验

（1）将车辆停至平整试验场地。

（2）车辆怠速，放松手制动器，模拟车辆行车状态，为保证安全，应当采取措施避免车辆前后移动。

（3）调整设备零点并记录。

（4）每次试验开始时制动储能装置的压力，应大于车辆最大制动压力的90%。

（5）全行程制动，记录踏板从初始位置至总程位置的制动踏板全行程d。

（6）缓慢制动，观察踏板行程与前后制动回路的压力，记录制动回路压力开始上升时的踏板行程，即为踏板的空行程d1。

（7）同一工况测试三组数据，记录制动踏板行程、制动压力、制动踏板力。

3.2 有效踏板行程、当前踏板行程、减速度、制动压力、制动踏板力关系测定试验

（1）有效踏板行程的计算：

式中：

d ——制动踏板全行程，mm；

d1——制动踏板空行程，mm；

d2——制动踏板有效行程，mm。

（2）当前踏板行程的计算

在制动踏板有效行程内设定n 个测试点，各测试点踏板行程为：

式中：

d3i——第i 个测试点制动踏板行程，mm；

n ——取值原则应当使最终试验数据可以较为准确的描述有效踏板行程d2、减速度a、制动压力p 等参数的曲线关系，且便于驾驶员操作。

（3）制动触发前，样车应保持至少2s 滑行，车速降至制动初速度，以d3i踏板行程进行制动。制动初速度应确保所有测试点均可获取稳定时间大于2s 的减速度a。

（4）同一测试点测试三组数据，记录制动压力p、减速度a、踏板行程d、制动踏板力f。

（5）重复n 次上文（1）至（4）试验过程，达到制动踏板全行程或者减速度和制动压力不再增加。

4 试验数据处理与应用分析

4.1 试验数据处理

4.1.1 制动踏板行程试验数据处理方法

测得的试验结果的平均值作为制动踏板全行程d、空行程d1 的试验测定值。

4.1.2 当前踏板行程与减速度、制动压力、制动踏板力关系测定试验数据处理方法

测得的各次试验结果的平均值作为当前踏板行程d3i、减速度a、制动压力p、制动踏板力f 的试验测定值，共计n组。

4.1.3 关系曲线绘制

绘制制动踏板全行程与减速度关系曲线、制动踏板全行程与制动压力关系曲线、减速度与制动压力关系曲线、制动踏板力与减速度关系曲线。

4.2 试验应用与分析

该试验方案得到论证后，在某车型对标试验项目中，利用本文提出的试验方案对标杆车的制动踏板感觉进行了测量。

选择制动初速度为50km/h，每次试验车速与规定车速之间允许有不超过±2%的偏差[3]。试验结果见表2 和图4、图5、图6。

图4 踏板位移与制动距离关系曲线

图5 踏板位移与MFDD 关系曲线

图6 踏板位移与踏板力关系曲线

表2 样车制动踏板感觉试验数据

从以上数据可以看出，该车型制动踏板位移小于50mm时，踏板位移与制动距离关系成线性关系，制动踏板位移大于60mm 时，制动距离基本保持不变；制动踏板位移小于65mm 时踏板位移与MFDD 成线性关系，制动踏板位移大于60mm 时，MFDD 基本保持不变；而制动踏板位移与踏板力基本成线性关系。

从得到的数据进行分析可见：该车型虽然制动踏板力远小于国标要求[4]，且制动踏板位移中段与踏板力基本成线性关系，但随着踏板位移的逐步增加（特别是大于60mm 时），制动效能不再增加。这样40%的踏板行程是没有充分利用的，这就造成了60mm 至100mm 的行程中，制动强度并没有随着用户踩下的踏板深度而增加，容易给用户造成制动行程短、后半程制动力不足的感觉。同时制动踏板空行程约30mm，存在空行程过大问题。这些问题直接影响用户的制动踏板感觉和行车安全，是制动系统开发中值得关注和重点标定的系统。

5 结论

本文通过分析现有制动踏板感觉存在的问题，给出了一种针对制动踏板感觉测量分析的试验方案，介绍了试验所用设备、试验台架的组成、测量原理和试验数据的处理方法。最后，通过对某试验样车的实车测量和分析，对该试验方案进行了验证和应用分析，结果表明该试验方案可满足整车制动踏板感觉测量的要求，为设计参数的验证和改进提供了准确、可靠的依据。