阻尼式汽車(chē)油門(mén)加速踏板正常回位改進(jìn)的研究

陳起東，黃有華，賴　云

（1.中交（廈門(mén)）投資有限公司，福建廈門(mén)361015；2.江西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西南昌330013；3.恒天動(dòng)力有限公司，江西南昌330013）

阻尼式汽車(chē)油門(mén)加速踏板正?；匚桓倪M(jìn)的研究

陳起東1，黃有華2，賴云3

（1.中交（廈門(mén)）投資有限公司，福建廈門(mén)361015；2.江西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西南昌330013；3.恒天動(dòng)力有限公司，江西南昌330013）

以一款汽車(chē)油門(mén)加速踏板為例，介紹了如何改進(jìn)阻尼式汽車(chē)加速踏板正?；匚坏姆椒?。通過(guò)改變彈簧力著力點(diǎn)位置及改變零部件相關(guān)角度，改進(jìn)阻尼式汽車(chē)加速踏板正常回位。所述方法經(jīng)驗(yàn)證切實(shí)可靠，大大降低了生產(chǎn)成本低。

汽車(chē)加速踏板；阻尼；正?；匚?/p>

在阻尼式汽車(chē)油門(mén)加速踏板的生產(chǎn)過(guò)程中，有時(shí)發(fā)現(xiàn)踏板回位緩慢，甚至是卡死的現(xiàn)象。若是該類(lèi)產(chǎn)品流入到市場(chǎng)，不良后果非常嚴(yán)重。2009年豐田汽車(chē)加速踏板故障而意外加速就是一次深刻教訓(xùn)。本文結(jié)合筆者的實(shí)際工作，就如何改進(jìn)阻尼式加速踏板正常回位進(jìn)行詳細(xì)探討。

1　阻尼式汽車(chē)加速踏板工作的力學(xué)原理

汽車(chē)加速踏板在汽車(chē)不加油時(shí)處于怠速位置，若踩踏到底，汽車(chē)加速踏板則處于滿檔位置，汽車(chē)處于最大加油狀態(tài)。汽車(chē)加速踏板位置示意，如圖1所示。

圖1　汽車(chē)加速踏板位置示意圖

由于汽車(chē)加速踏板內(nèi)部裝有復(fù)位彈簧。因此在汽車(chē)的加油過(guò)程中，加速踏板從怠速位置逐漸旋轉(zhuǎn)到滿檔位置，駕駛員會(huì)感覺(jué)到腳部用力逐漸加大。停止踩踏，加速踏板從滿檔位置自動(dòng)回到怠速位置。阻尼式汽車(chē)加速踏板是在加速踏板內(nèi)部加裝阻尼。加速踏板從怠速位置旋轉(zhuǎn)到滿檔位置的過(guò)程（稱(chēng)之為正程）中，阻尼會(huì)產(chǎn)生阻力，駕駛員會(huì)因此感覺(jué)踩踏力更大；加速踏板從滿檔位置回到怠速位置的過(guò)程（稱(chēng)之為回程）中，阻尼同樣會(huì)產(chǎn)生阻力，駕駛員因此而感覺(jué)踩踏力沒(méi)有那么大。監(jiān)測(cè)加速踏板踩踏點(diǎn)處相對(duì)于旋轉(zhuǎn)角度的踏板力，踏板力-角度特性曲線圖如圖2圖3所示。

圖2　踏板力-角度特性曲線圖

圖3　踏板力-角度特性曲線圖

在汽車(chē)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，在回程過(guò)程中的1°左右的位置，踏板力必須>5 N.

若阻尼產(chǎn)生的阻力過(guò)大，則在回程過(guò)程中，加速踏板因此不能及時(shí)回位，或是加速踏板卡死在加油位置。這樣，汽車(chē)在不應(yīng)該加速時(shí)仍然加速，隨之可能會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果。

監(jiān)測(cè)踏板力，踏板力-角度特性曲線圖如圖3所示?？梢?jiàn)，在回程中的6°左右，踏板力接近于0 N.即踏板幾乎卡滯。2009年豐田汽車(chē)加速踏板故障而意外加速就由于這個(gè)原因造成的。

若不裝阻尼，駕駛員會(huì)感覺(jué)到正程與基本回程踩踏力一樣。裝配此類(lèi)加速踏板，踩踏加速踏板的舒適性較裝配阻尼式加速踏板車(chē)輛差。其踏板力-角度特性曲線圖如4圖所示（注：理論上，無(wú)阻尼加速踏板，正程與回程的踏板力曲線是重合的。實(shí)際上，零件之間的摩擦力總是存在，所以正程和回程力學(xué)曲線實(shí)際上總是不重合）。本文就如何通過(guò)改進(jìn)加速踏板部分零部件結(jié)構(gòu)從而實(shí)現(xiàn)有效控制阻尼阻力展開(kāi)討論。

圖4　踏板力-角度特性曲線圖

2　阻尼式加速踏板內(nèi)部的力學(xué)分析

在汽車(chē)踏板加速回程階段，只有當(dāng)彈簧推力相對(duì)于轉(zhuǎn)軸的力矩大于阻尼片等摩擦力產(chǎn)生的力矩，汽車(chē)加速踏板才能回到怠速點(diǎn)。如圖5所示為加速踏板內(nèi)部結(jié)構(gòu)，取與踏板運(yùn)動(dòng)相關(guān)部分進(jìn)行力學(xué)分析。

圖5　加速踏板內(nèi)部結(jié)構(gòu)

力學(xué)分析如圖6所示。只有當(dāng)滿足關(guān)系式（1）時(shí)，加速踏板才能正?；匚弧＜?/p>

另外，f=μ×N·sin（A），因此可得關(guān)系式（2）：

式中，F(xiàn)為彈簧力；f為阻尼片的摩擦力；N為壓力；μ為摩擦系數(shù)。

圖6　力學(xué)分析圖

從關(guān)系式（2），可以推論：在彈簧力一定時(shí)，相對(duì)于L2，L1越大，關(guān)系式（2）越容易滿足；角度A越小，關(guān)系式（2）越容易滿足。

3　保證加速踏板正常回位的具體措施

通過(guò)前面的分析，采取以下措施，可以改進(jìn)加速踏板的正常回位：

（1）使彈簧著力點(diǎn)向阻尼方向移動(dòng)。如圖7所示，將彈簧安裝位置向阻尼片方向移一定距離。圖8是彈簧安裝位置移位1.5 mm后的踏板力-角度特性曲線圖?？梢钥闯?，在回程中1°的位置，踏板力達(dá)到7 N.

圖7　彈簧安裝位置移位示意圖

圖8　踏板力-角度特性曲線圖

（2）使零件的角度A變小。如圖9所示，角度A變小為B，則傳遞給阻尼片的壓力相應(yīng)變小。因此，阻尼片與底座的摩擦力亦相應(yīng)變小。故在彈簧結(jié)構(gòu)不變的情況下，更容易滿足關(guān)系式（2）。監(jiān)測(cè)踏板力，所得結(jié)果同措施（1）。

圖9　角度變化前后力學(xué)對(duì)比

4　結(jié)束語(yǔ)

綜上分析，得出：

（1）當(dāng)彈簧安裝位置移位較少時(shí)，安裝彈簧的另一端不需相應(yīng)移位。若過(guò)大，則要求做相應(yīng)移位。否則彈簧的安裝穩(wěn)度會(huì)減小。

（2）由于注塑工藝的特點(diǎn)及零部件的特定形狀，塑膠零部件注塑冷卻后會(huì)相應(yīng)收縮變形，此點(diǎn)也會(huì)影響油門(mén)踏板的正?；匚?。注塑生產(chǎn)過(guò)程要注意溫度，時(shí)工藝間及壓力等參數(shù)。

［1］成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.第3卷.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

［2］洪慎章.實(shí)用注塑成型及模具設(shè)計(jì)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)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

陳起東（1972-），男，江西樟樹(shù)人，工學(xué)碩士，工程師，長(zhǎng)期從事機(jī)械設(shè)計(jì)與制造及機(jī)械裝配與安裝工作。