乘用車制動踏板總成異響的分析*

江鈴控股有限公司 南昌 330052

1 制動踏板概述

正在快速崛起的我國汽車產業，因其在鋼鐵、有色金屬、橡膠、塑料、玻璃、涂料等原材料工業，鑄、鍛、機加工、熱、焊、沖壓、油漆、電鍍、試驗、檢測等設備制造業，機械、電子、電器、化工、建材、輕工、紡織等配套產品和零部件，以及交通運輸業、能源工業、服務業等方面有巨大需求，推動了這些產業的快速發展[1]。汽車產業的振興能帶動諸多相關產業的飛速發展，而諸多相關產業的飛速發展又支撐著汽車產業的振興。隨著我國經濟及現代汽車工業的快速發展，市場乘用車的保有量也在不斷攀升，許多用戶開始對車輛的行駛可靠性及駕駛舒適性提出了越來越高的要求[2]。保證車輛減速、停靠及上下坡時速度穩定性的制動系統，受到了高度重視[3-4]，作為制動系統的重要組成部分及主要的乘用車安全件，制動踏板總成受到用戶格外關注[5-6]。文獻[7-8]指出，制動踏板是司機與車輛之間的主要交互零件，制動踏板總成的優劣不僅決定了車輛的安全性，而且關系到用戶的生命安全[9-10]。

筆者以產生異響的制動踏板總成為研究對象，針對售后返回的故障件進行了全面分析，找出了制動踏板總成異響的根本原因，并針對這一原因制訂了相應的改進措施，從而徹底解決了制動踏板總成的異響問題。此舉不僅為企業創造了利益，而且為乘車人員提供了一份安全保障。

2 制動踏板總成異響分析

2.1 故障件拆解分析

對售后返回的制動踏板總成異響故障件進行了拆解分析，如圖1所示。

根據圖1的拆解情況，發現制動踏板總成內部的彈簧和軸套管皆存在不同程度的磨損，很有可能是導致制動踏板總成異響的原因，需要進一步確認。

2.2 零件尺寸測量

對兩組制動踏板總成故障件的零件進行全尺寸檢測，檢測設備均為三坐標儀，具體見表1～表3。

對可能導致制動踏板總成異響的裝配點及零件——支架、彈簧與臂合件進行了全尺寸檢測，確認售后返回的故障件尺寸均符合圖紙設計要求。

表1 支架全尺寸檢測情況 mm

表2 彈簧全尺寸檢測情況 mm

表3 臂合件全尺寸檢測情況 mm

2.3 試驗驗證

為了進一步驗證制動踏板總成異響的原因，從庫存中隨機抽取兩件合格的制動踏板總成進行臺架耐久試驗，結果如圖2所示。

由圖2可知，合格的制動踏板總成在經歷約30萬次的臺架耐久試驗后拆解，確認彈簧和軸套管也存在磨損情況，且與售后故障件拆解時的故障現象幾乎一致。

2.4 受力分析

制動踏板總成中彈簧受力分析如圖3所示。

由圖3可知，制動踏板臂轉動時，彈簧A端受 力 為Fa，B 端 受 力 為Fb，由于彈簧A端與軸套管有相對運動，彈簧B端與軸套管無相對運動，因此導致C端產生磨損。磨損處有一個指向軸套管軸心的力Fc，根據摩擦力F與壓力FN的關系， 有 F=μFN， 其中 FN=Fc，μ 為摩擦因數。

綜上分析，制動踏板總成異響的原因有兩點：

（1）彈簧結構會導致彈簧與軸套管產生摩擦，如潤滑不夠，會造成彈簧與軸套管發生干磨并產生異響。

（2）由于彈簧A端力臂較短，因此施加在這端的力較大，經過長時間的擠壓，就會造成彈簧磨損嚴重，甚至斷裂。

3 改進方案

根據制動踏板總成中彈簧受力分析結果可知，要想消除制動踏板總成異響及彈簧斷裂的風險，可通過調整彈簧兩端的受力方向來減小彈簧兩端作用在軸套管上的力，具體做法為更改彈簧力臂和更改彈簧安裝位置。

3.1 更改彈簧力臂

將彈簧力臂由原13 mm更改為35 mm，同時優化彈簧安裝角度，由180°改為267°，制動踏板彈簧力臂優化前后對比如圖4所示。

3.2 更改彈簧安裝位置

更改彈簧在制動踏板支架上的安裝位置，如圖5所示。

4 改進方案驗證

改進并裝配后，進行臺架耐久試驗50萬次，試驗結果顯示制動踏板總成無異響，拆解后發現彈簧及軸套管處磨損較輕微，與改進前相比有明顯改善。改進前后彈簧及軸套管耐久試驗狀態對比如圖6所示。

▲圖1 制動踏板總成故障件拆解

▲圖2 制動踏板總成臺架耐久試驗

▲圖3 彈簧受力分析

▲圖4 制動踏板彈簧力臂優化前后對比

▲圖5 踏板彈簧安裝位置

5 結論

筆者對產生異響的售后返回制動踏板總成故障件進行了拆解分析，找出了彈簧與軸套管的具體磨損位置點，同時通過合格制動踏板總成試驗驗證，使故障再現，為其它車型制動踏板總成異響提供了分析方向。

▲圖6 改進前后彈簧及軸套管耐久試驗狀態對比

通過對制動踏板總成中彈簧的受力分析，找出了導致制動踏板總成異響的具體原因，并針對這一原因制訂了相應的改進方案。經過試驗驗證，彈簧及軸套管的磨損有了較明顯改善，同時制動踏板總成異響的問題也得到了徹底解決。

筆者對制動踏板總成異響問題的分析，在一定程度上可以為后續制動踏板設計規避類似缺陷提供思路，從而達到為企業節省成本的目的。