某輕型卡車制動(dòng)踏板力問題淺析

劉云飛

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某輕型卡車制動(dòng)踏板力問題淺析

劉云飛

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

針對(duì)制動(dòng)踏板力問題進(jìn)行研究，并結(jié)合實(shí)際車型制動(dòng)踏板力大的問題進(jìn)行分析解決，提高制動(dòng)舒適性。關(guān)鍵詞：制動(dòng)踏板感；制動(dòng)踏板力；制動(dòng)踏板行程；制動(dòng)減速度

CLC NO.: U463.5 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)03--

引言

制動(dòng)感覺較多地影響了人們對(duì)汽車制動(dòng)系統(tǒng)的評(píng)估。建立在大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上的制動(dòng)感覺指數(shù)評(píng)價(jià)體系，通過對(duì)各階段的制動(dòng)踏板行程、制動(dòng)踏板力及相應(yīng)的制動(dòng)減速度的測(cè)量，能很好地反映、評(píng)估制動(dòng)感覺。運(yùn)用實(shí)例可知，這種主觀評(píng)估客觀試驗(yàn)化的方法，相對(duì)簡(jiǎn)化、易操作，并在保證正確性的同時(shí)，使相關(guān)的工程開發(fā)改進(jìn)的人員、時(shí)間、成本得以有效降低。

1、研究踏效感的目的和意義

制動(dòng)系統(tǒng)的操作作為汽車用戶日常駕駛中最重要的交互界面之一。制動(dòng)系統(tǒng)的表現(xiàn)除了我們平時(shí)常見的制動(dòng)距離等硬指標(biāo)外，制動(dòng)感覺也是制動(dòng)系統(tǒng)性能評(píng)估中不可或缺的重要組成部分。通常說的剎車“軟”、“硬”，其實(shí)就是對(duì)制動(dòng)感覺的部分簡(jiǎn)單描述。就人體感知而言，制動(dòng)感覺較之制動(dòng)距離更易被察覺。這也意味著制動(dòng)感覺較多地影響了人們對(duì)于所駕車輛制動(dòng)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。

2、制動(dòng)感覺指數(shù)試驗(yàn)評(píng)估體系介紹

當(dāng)下，關(guān)于制動(dòng)感覺，各大廠商、機(jī)構(gòu)通常以主觀評(píng)估為主，輔之以各類系統(tǒng)特性曲線來作為設(shè)計(jì)或改進(jìn)最后審評(píng)的依據(jù)。這就需要擁有一批專業(yè)的評(píng)估人員來進(jìn)行相當(dāng)數(shù)量的評(píng)估工作，而且主觀評(píng)估會(huì)受到各種外界因素的干涉，科學(xué)、可靠性有所欠缺。有鑒于此，建立一個(gè)基于客觀的、能正確反映主觀感受的試驗(yàn)評(píng)估體系是解決問題的有效方法一。自上世紀(jì)90年代初以來，通用的研發(fā)人員通過對(duì)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析后，建立了制動(dòng)感覺指數(shù)(BFI)試驗(yàn)評(píng)估體系。期望能正確、可靠地反映制動(dòng)系統(tǒng)的踏板感覺，且試驗(yàn)過程相對(duì)簡(jiǎn)單易行、具有可重復(fù)性。

踏板預(yù)置力是指駕駛員在踩制動(dòng)踏板時(shí)，在制動(dòng)力矩尚未施加于輪邊前的踏板力的反應(yīng)。通過踏板力與行程的關(guān)系可知，這個(gè)踏板力的初始起跳點(diǎn)就是踏板預(yù)置力，如圖1所示。通常計(jì)算時(shí)，我們把踏板力對(duì)行程的2次微分值大于6 mm／N2時(shí)的踏板力作為踏板預(yù)置力。這個(gè)力的存在，是由于現(xiàn)代轎車大多使用真空助力器作為伺服源。除去踏板機(jī)構(gòu)本身的機(jī)械阻尼，踏板預(yù)置力的大小主要取決于助力器的輸出特性。

駕駛員在實(shí)際駕駛中的制動(dòng)操作一般都是帶檔制動(dòng)。隨著制動(dòng)踏板的踩下，在經(jīng)過初始的踏板運(yùn)動(dòng)后，制動(dòng)總閥（主缸）將制動(dòng)力施加于制動(dòng)蹄片和制動(dòng)盤，由此產(chǎn)生的制動(dòng)力矩作用于車輪，使得車速降低并伴之制動(dòng)減速度的產(chǎn)生。在常用的制動(dòng)操作時(shí)，減速度一般小于0.6 g。極限減速度小于1 g。通常情況下，若減速度大于0.7 g，ABS就有可能作用。而此時(shí)制動(dòng)效能較之制動(dòng)踏板感覺將更多被人們關(guān)注。有鑒于此，如圖2所示，我們將制動(dòng)前的減速度加上0.05時(shí)的A點(diǎn)作為制動(dòng)的初始點(diǎn)，即正常制動(dòng)的實(shí)際零點(diǎn)位置。設(shè)置這樣一個(gè)零點(diǎn)充分考慮了因車型及制動(dòng)系統(tǒng)的不同所造成的制動(dòng)前的行車阻力、制動(dòng)力的傳遞遲滯等因素的影響，使得我們對(duì)研究真實(shí)的制動(dòng)過程有了相同的參考基點(diǎn)。B點(diǎn)，即在歷經(jīng)制動(dòng)初始點(diǎn)后0.5 g處作為制動(dòng)的正常作用點(diǎn)。在這一點(diǎn)前的制動(dòng)減速度、制動(dòng)力、行程通常呈線性關(guān)系。而之后的制動(dòng)歷程中，如圖2所示C點(diǎn)之后，由于ABS的介入，這樣的線性關(guān)系將不再呈現(xiàn)。

我們還選用了下列6個(gè)參數(shù)作為評(píng)價(jià)制動(dòng)感覺的重要組成部分。

·制動(dòng)初始點(diǎn)踏板力。

·制動(dòng)初始點(diǎn)踏板行程。

·正常制動(dòng)至0．5 g時(shí)的踏板力。

·正常制動(dòng)至0．5 g時(shí)的踏板行程。

·踏板力的線性度指數(shù)。指在制動(dòng)初始點(diǎn)到正常制動(dòng)的區(qū)域內(nèi)，制動(dòng)踏板力相對(duì)于制動(dòng)減速度的線性度指數(shù)。若該值接近于1，則表明踏板的輸入與輸出的制動(dòng)減速度是完全的線性關(guān)系。這將是一個(gè)理想的制動(dòng)踏板關(guān)系狀態(tài)。

·滿載最大制動(dòng)減速度時(shí)之踏板力。這里的最大制動(dòng)減速度是指ABS尚未起作用的制動(dòng)階段所能獲得的最大制動(dòng)減速度，此時(shí)的制動(dòng)效率也最高。這時(shí)的踏板力大小直接影響著人們對(duì)制動(dòng)性能表現(xiàn)之安全感的多少。

表1 兩種不同踏板的試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3、某輕卡制動(dòng)踏板感分析

3.1 問題現(xiàn)象描述

制動(dòng)踏板感覺初始階段‘重’。

3.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入（同一總閥，不同行程踏板）

通過數(shù)據(jù)與曲線可以直觀的看出，初始階段，短行程制動(dòng)踏板力增加較快。當(dāng)人體適應(yīng)初始階段后，后續(xù)感覺就不明顯，表現(xiàn)出來的主觀感覺就是初始時(shí)期制動(dòng)踏板‘硬’。

3.3 問題原因分析

由于氣壓制動(dòng)系統(tǒng)踏效感評(píng)價(jià)零部件主要參考制動(dòng)總閥及踏板參數(shù)，因此我們這里針對(duì)制動(dòng)總閥特性曲線及制動(dòng)踏板杠桿比進(jìn)行分析。在一款車型選定制動(dòng)總閥的條件下，制動(dòng)總閥的輸出氣壓值與制動(dòng)總閥推桿的行程及推力就已經(jīng)根據(jù)制動(dòng)總閥特性曲線確定下來了。制動(dòng)總閥通過制動(dòng)踏板再反饋至駕駛員，駕駛員從制動(dòng)踏板獲取直觀感受。

制動(dòng)踏板行程由制動(dòng)總閥推桿行程以及各零部件間空行程等組成，制動(dòng)踏板力由制動(dòng)總閥推桿力以及各零部件間阻尼力等組成。最終總行程及總的力通過杠桿比反饋至駕駛員。

與同系列車型對(duì)比：在采用同一制動(dòng)總閥條件下，在相同減速度時(shí)，踏板行程短的，踏板力偏大。

綜上，我們暫總結(jié)造成制動(dòng)踏板偏重的原因有以下幾個(gè)：（1）該車型踏板杠桿比偏?。?/p>

（2）該車型力的傳遞效率偏低；

針對(duì)以上分析的原因，我們查找兩種不同制動(dòng)踏板的圖紙，如下圖所示。

兩種制動(dòng)踏板盡管結(jié)構(gòu)不相同，但是杠桿比分別為6.8與6.7，極為接近，對(duì)制動(dòng)力的影響可以忽略。

短行程制動(dòng)踏板的力傳遞效率較差是產(chǎn)生該問題的主要原因。

4、總結(jié)

盡管駕駛者應(yīng)該是汽車系統(tǒng)品質(zhì)的最終評(píng)價(jià)者，但是通過試驗(yàn)及其后數(shù)據(jù)的分析，覺得這種結(jié)合了主觀評(píng)估理念的客觀試驗(yàn)方法，在正確反映系統(tǒng)表現(xiàn)時(shí)，又能做到評(píng)估過程相對(duì)簡(jiǎn)化、易操作，具有可重復(fù)再現(xiàn)性。相對(duì)于依賴昂貴的試車員來做主觀評(píng)估，這種方法無疑是一種進(jìn)步。在工程開發(fā)周期日益縮短的當(dāng)下，這種方法或理念也越來越多得到重視，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

[1] 王霄鋒.汽車底盤設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社.2010.

[2] 江淮汽車集團(tuán)研發(fā)中心.江淮輕型卡車設(shè)計(jì)規(guī)范.第一版,合肥∶ 江淮汽車股份有限公司,2006年6月.

[3] 汽車制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)計(jì)算.北京：清華大學(xué)出版社.2004.

Simulation for brake pedal force problem of a light truck

Liu yunfei
(Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601)

Study on brake pedal force problem, and combining with the actual vehicle brake pedal force heavy problem solving for analysis, enhance the brake comfort.

brake pedal feeling；brake pedal force；brake pedal stroke；The braking deceleration

U463.5

A

1671-7988(2015)03--

劉云飛，就職于江淮汽車技術(shù)中心商用車研究院。