制動踏板回位力對制動信號影響分析

趙利偉、汪先東、馬瑞

（北京汽車研究總院有限公司 101300)

制動系統(tǒng)是汽車安全行駛的重要保障之一。同樣，汽車制動燈在安全行車過程中也起到了不可忽視的作用。汽車制動燈是用在汽車減速行駛或者要停車時，作為汽車制動的報警信號，用以提醒后車駕駛員，應保持一定的距離，以免造成汽車追尾撞車事故[1]。制動信號若出現(xiàn)故障，汽車制動燈便難以正常工作，極易造成交通事故。制動信號由安裝于制動踏板上的制動開關提供，制動踏板在未被踩下時，使用回位彈簧維持制動踏板位置，保持制動開關處于關斷狀態(tài)[2]。

1 問題描述

某車型上市后，有顧客反饋在顛簸路面上行駛時，駕駛員并未踩制動踏板，但制動燈卻偶爾點亮，對后車駕駛員造成較大困擾。制動燈異常點亮，說明制動信號被誤觸發(fā)，可能裝配不良，但由于該車型已經(jīng)批量上市，且良好公路上行駛沒有出現(xiàn)制動燈異常點亮問題，說明裝配沒有問題，因此要重點檢查零部件質(zhì)量問題[3]。

2 原因分析

制動踏板回位彈簧的作用，是在踏板回程時克服踏板臂自重，將踏板退回到原始位置。制動踏板回位簧一般用優(yōu)質(zhì)彈簧鋼絲制造，并要求具有可靠耐久性。設計制動踏板回位彈簧時，尤其要考慮車輛運動過程中踏板臂的重力加速度，并且踏板回位力與助力器的始動力、釋放力是系統(tǒng)匹配的過程。

制動踏板受力分析如圖1所示，A為制動踏板旋轉(zhuǎn)中心到真空助力器安裝孔中心的距離，B為制動踏板旋轉(zhuǎn)中心到制動踏板臂的重心G的距離，L為制動踏板旋轉(zhuǎn)中心到駕駛員踩踏點的距離，F(xiàn)r為踏板臂需要保持在初始位置所需的回位力，因為制動踏板與真空助力器安裝孔為間隙配合，該回位力主要依靠回位彈簧1提供。由于汽車設計中多采用吊掛式制動踏板結(jié)構(gòu)，其踏板臂并非完全垂直狀態(tài)，故制動踏板推動真空助力器的方向與制動踏板臂的重心方向存在夾角θ，踏板臂的重心G沿該方向存在分力G1 。而Fp為制動開關和G1共同產(chǎn)生的沿推動真空助力器的方向的合力。

對于制動踏板杠桿比I，有公式：I=L/A（2-1）。

對于合力Fp，有：Fp=G1XB/L=GsinθxB/L（2-2）。

考慮到惡劣路況行駛情況下，制動踏板仍能可靠停留于初始位置，對于回位力Fr，要求：

Fr＞3xFp=3xGsinθxB/L（2-3）。

對故障車制動踏板進行檢測，其回位彈簧產(chǎn)生的回位力Fr為5～6 N.m，對該制動踏板的合力Fp進行計算，該車型制動踏板相關參數(shù)分別為：A=82 mm L=332.4 mm B=187 mm sinθ=sin17°=0.26 G=1.5 kg。根據(jù)公式(2-2)，計算得Fp=2.2 N.m，按照公式(2-3)，F(xiàn)r＞3xFp=3x2.2=6.6 N.m，顯然，該車制動踏板的回位彈簧產(chǎn)生的回位力不滿足公式(2-3)。

3 問題解決方案及改善結(jié)果驗證

通過調(diào)整制動踏板回位彈簧力，將Fr設計值更改為10～15 N.m，在相同路況下進行多次測試，問題沒有再現(xiàn)。

4 結(jié)束語

制動踏板回位力應保證在任何路況下，制動開關不會誤觸發(fā)制動信號。制動踏板回位力設計的最小值，也應保證大于3倍的制動開關和踏板臂重力共同產(chǎn)生的沿推動真空助力器方向的合力。制動踏板回位力過大，會令駕駛員踩制動費力，尤其是初始踏板感差，影響整車制動踏板感覺，因此應在滿足對制動信號的有效觸發(fā)控制基礎上，充分考慮制動踏板感要求，選擇合適的制動踏板回位力。

[1]劉惟信.汽車制動系的結(jié)構(gòu)分析與設計計算[M].北京:清華大學出版社,2004.

[2]李雪娟,鐘堯堯,謝國文.淺談制動踏板回位彈簧設計及校核[J].時代汽車,2016,(06):67-68.

[3]李巧燕,趙福全.汽車制動燈、轉(zhuǎn)向燈、尾燈故障檢測系統(tǒng)詳談[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程,2011,(05):25-29.