汽車制動踏板感匹配方法探討

童成前， 鄭素云， 王華拓

(北京汽車集團 越野車有限公司， 北京 101300)

隨著汽車技術的發(fā)展及對生活品質(zhì)的追求，人們對制動系統(tǒng)不僅追求更短的制動距離，而且對制動踏板感這種舒適性能也提出了更高的要求。近年來對制動踏板感匹配方法的研究逐漸增多，如文獻[2]針對液壓制動踏板感影響因素進行了分析；文獻[3]提出采用制動踏板感覺指數(shù)來比較不同車型或相同車型不同設計方案的制動踏板感，但比較抽象；文獻[4-6]對制動踏板感的表述方法進行了探討，但不夠全面。該文在分析踏板力、踏板行程與減速度關系曲線的基礎上，對制動踏板感匹配方法及匹配要點進行探討。

1 制動踏板感定義

駕駛員踩下制動踏板，在克服制動踏板機構間隙和阻力的同時通過真空助力器推動制動主缸活塞，制動主缸產(chǎn)生的高壓油通過制動管路推動前、后制動器，制動摩擦片與制動盤之間產(chǎn)生力矩，使輪胎與路面之間產(chǎn)生摩擦力而實現(xiàn)車輛的減速。制動過程中，駕駛員腳上的感覺，如踏板力大小、踏板行程長短及車輛反饋給駕駛員的整體制動感覺即為制動踏板感。

制動踏板感是駕駛員在車輛制動工況下身體感官上的綜合感覺，由制動系統(tǒng)零部件及制動系統(tǒng)與整車的匹配所決定。根據(jù)經(jīng)驗，踏板力與減速度關系曲線、踏板行程與減速度關系曲線是表述和匹配制動踏板感的有效方法，一些汽車企業(yè)也大都采用這兩種關系曲線進行制動踏板感匹配，并在進行大量對標測試和分析的基礎上定義了各自的踏板力與減速度關系曲線、踏板行程與減速度關系曲線的匹配范圍。

2 制動踏板感匹配方法探討

2.1 踏板力與減速度關系曲線

圖1為踏板力與減速度關系曲線。從圖1可以看出：踏板力與減速度關系曲線定義為一個范圍，規(guī)定了同一減速度下踏板力的上限和下限值。制動踏板感的計算誤差、測量誤差及客戶使用的主觀性等因素決定了踏板力與減速度關系曲線需定義在一個范圍內(nèi)。

圖1 踏板力與減速度關系曲線

2.2 踏板行程與減速度關系曲線

圖2為踏板行程與減速度關系曲線。從圖2可看出：與踏板力的定義一樣，踏板行程與減速度關系曲線也定義為一個范圍，規(guī)定了同一減速度下踏板行程的上限和下限值。

圖2 踏板行程與減速度關系曲線

2.3 踏板力與踏板行程關系曲線

僅以踏板力與減速度關系曲線、踏板行程與減速度關系曲線來表述和匹配制動踏板感存在一些缺陷，如圖3、圖4所示，車型A、B、C、D的踏板力及踏板行程實測值均滿足圖1、圖2中的標準范圍，但制動踏板感主觀評價(采用10分制)得分(見表1)卻差別較大。

圖3 踏板力與減速度實測值

圖4 踏板行程與減速度實測值

表1 制動踏板感主觀評價結果

為弄清楚主觀評價的差異性，結合圖3、圖4，得出踏板力與踏板行程關系曲線(見圖5)。從圖5可看出：車型A、B、C、D的曲線走向差別較大，得分較高的車型A、D的曲線基本趨勢一致，且踏板行程隨踏板力的變化趨勢相對于車型B、C較緩；車型B、C在制動后段線性較差，且踏板力的變化率相比踏板行程的大，表明制動踏板不輕便、線性差，與主觀評價結果一致。

圖5 踏板力與踏板行程關系曲線

綜上，踏板力與踏板行程關系曲線在制動踏板感匹配和分析中起到非常重要的參考作用。因此，踏板力與踏板行程關系曲線應與踏板力與減速度關系曲線、踏板行程與減速度關系曲線一起作為制動踏板感匹配的表述方式。

3 制動踏板感匹配要點

對于制動踏板感匹配的常見影響因素，文獻[1]、[8]、[10-11]中都有詳細闡述，在此不再贅述，僅針對易被忽略的問題提出制動踏板感匹配要點。

(1) 對于容易產(chǎn)生制動點頭現(xiàn)象的車輛，可將初始減速度設置得略低一些，以減小不舒適感。

(2) 為實現(xiàn)制動踏板感的輕便性，踏板力需匹配略小些，但也不是越小越好，過小的踏板力會使駕駛者的腳部反饋感變差，建議越野車車型的初始踏板力不低于18 N。另外，踏板力應與踏板行程有較好的匹配關系。如圖6、圖7所示，某B80A車型的踏板力和踏板行程都接近標準值，但主觀評價得分較高，為7.5分；如圖8所示，該車型的踏板力與踏板行程關系曲線與車型A、D趨勢基本一致，即踏板力與踏板行程關系實現(xiàn)了較好的匹配，可獲得較高分值。

(3) 制動踏板感的線性感很重要，而線性感需要各關鍵零部件如真空助力器、制動鉗、軟管總成、制動踏板等的剛性來保證。實踐證明，貫穿式真空助力器的剛性比非貫穿式真空助力器的好，固定式制動鉗的整體剛性比浮動式制動鉗的好。

圖6 某B80A車型的踏板力與減速度關系曲線

圖7 某B80A車型的踏板行程與減速度關系曲線

圖8 某B80A車型的踏板力與踏板行程關系曲線

(4) 注重采用主觀評價方式，有時從客觀測試的數(shù)據(jù)看都能滿足設定的目標，但主觀評價得分卻不高，如初速度100 km/h下輕踩制動踏板的減速感評價需采用主觀評價方式進行。

(5) 車輛怠速行駛時，輪邊驅動力對制動踏板感的影響較大，在制動踏板感匹配時要充分考慮該因素，否則可能出現(xiàn)低速制動力沉或低速制動竄車問題。如圖9所示，相對于車型2，車型1的輪邊驅動力大很多，但車型1在評價過程中出現(xiàn)了低速制動竄車問題。

圖9 輪邊驅動力隨車速的變化

4 結語

針對僅以踏板力與減速度關系曲線、踏板行程與減速度關系曲線來表述和匹配制動踏板感存在的缺陷，提出將踏板力與踏板行程關系曲線作為對制動踏板感匹配方法的補充，并對一些容易被忽略的問題提出制動踏板感匹配建議，為制動踏板感匹配設計提供參考。