商用汽車制動(dòng)踏板感覺(jué)的測(cè)量分析

劉遵勇，王旭東，金鑫

（陜西汽車控股集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710200）

1 引言

在汽車科技飛速進(jìn)步的今天，人們對(duì)汽車功能性的需求逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)產(chǎn)品性能的追求，在滿足功能及安全的前提下，性能的好壞直接影響了汽車的產(chǎn)品力。以往對(duì)汽車制動(dòng)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)主要體現(xiàn)在制動(dòng)效能、制動(dòng)效能的恒定性、制動(dòng)時(shí)方向的穩(wěn)定性三個(gè)方面[1]。隨著人們對(duì)汽車舒適性要求的不斷提高，更希望汽車能夠根據(jù)制動(dòng)踏板的感覺(jué)得到相應(yīng)的制動(dòng)效果。

目前商用汽車的制動(dòng)踏板的反饋感差異很大，而且普遍存在踏板空行程較小、制動(dòng)疲軟、制動(dòng)踏板感覺(jué)線性度差等問(wèn)題，這些差異和問(wèn)題就是由于不同的踏板感覺(jué)設(shè)定造成的[2]。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，對(duì)于新開(kāi)發(fā)的制動(dòng)系統(tǒng)的踏板感覺(jué)參數(shù)如何通過(guò)試驗(yàn)手段獲取并與設(shè)計(jì)參數(shù)相比較，此類試驗(yàn)研究開(kāi)展較少，不能滿足新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)需要。

為此，本文結(jié)合當(dāng)前開(kāi)展的試驗(yàn)情況，利用現(xiàn)有的試驗(yàn)資源和人員設(shè)備等，給出了測(cè)量商用汽車制動(dòng)踏板感覺(jué)的試驗(yàn)方案，并在實(shí)際車型上對(duì)此試驗(yàn)方案進(jìn)行了應(yīng)用和驗(yàn)證。

2 試驗(yàn)設(shè)備及系統(tǒng)組建

2.1 試驗(yàn)設(shè)備

本次試驗(yàn)所用儀器及設(shè)備見(jiàn)表1，主要的設(shè)備見(jiàn)圖1、圖2 和圖3。

圖1 陀螺儀

圖2 踏板力計(jì)

圖3 數(shù)據(jù)采集器

表1 試驗(yàn)儀器設(shè)備

2.2 試驗(yàn)系統(tǒng)的組建

將踏板力傳感器、制動(dòng)觸發(fā)器固定于制動(dòng)踏板上，利用線卡將位移傳感器一端與制動(dòng)踏板固定，另一端利用支架固定在駕駛室儀表臺(tái)下部或方向盤管柱側(cè)部，用于得到制動(dòng)時(shí)的踏板力和踏板位移。將陀螺儀固定于汽車質(zhì)心位置，用于得到穩(wěn)定的汽車制動(dòng)減速度。壓力傳感器分別安裝于需測(cè)量的制動(dòng)回路或制動(dòng)分泵處，用于得到相應(yīng)的制動(dòng)壓力。以上信號(hào)通過(guò)采集儀傳輸至電腦進(jìn)行記錄。

3 試驗(yàn)測(cè)量方法及原理

3.1 制動(dòng)踏板行程試驗(yàn)

（1）將車輛停至平整試驗(yàn)場(chǎng)地。

（2）車輛怠速，放松手制動(dòng)器，模擬車輛行車狀態(tài)，為保證安全，應(yīng)當(dāng)采取措施避免車輛前后移動(dòng)。

（3）調(diào)整設(shè)備零點(diǎn)并記錄。

（4）每次試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)制動(dòng)儲(chǔ)能裝置的壓力，應(yīng)大于車輛最大制動(dòng)壓力的90%。

（5）全行程制動(dòng)，記錄踏板從初始位置至總程位置的制動(dòng)踏板全行程d。

（6）緩慢制動(dòng)，觀察踏板行程與前后制動(dòng)回路的壓力，記錄制動(dòng)回路壓力開(kāi)始上升時(shí)的踏板行程，即為踏板的空行程d1。

（7）同一工況測(cè)試三組數(shù)據(jù)，記錄制動(dòng)踏板行程、制動(dòng)壓力、制動(dòng)踏板力。

3.2 有效踏板行程、當(dāng)前踏板行程、減速度、制動(dòng)壓力、制動(dòng)踏板力關(guān)系測(cè)定試驗(yàn)

（1）有效踏板行程的計(jì)算：

式中：

d ——制動(dòng)踏板全行程，mm；

d1——制動(dòng)踏板空行程，mm；

d2——制動(dòng)踏板有效行程，mm。

（2）當(dāng)前踏板行程的計(jì)算

在制動(dòng)踏板有效行程內(nèi)設(shè)定n 個(gè)測(cè)試點(diǎn)，各測(cè)試點(diǎn)踏板行程為：

式中：

d3i——第i 個(gè)測(cè)試點(diǎn)制動(dòng)踏板行程，mm；

n ——取值原則應(yīng)當(dāng)使最終試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以較為準(zhǔn)確的描述有效踏板行程d2、減速度a、制動(dòng)壓力p 等參數(shù)的曲線關(guān)系，且便于駕駛員操作。

（3）制動(dòng)觸發(fā)前，樣車應(yīng)保持至少2s 滑行，車速降至制動(dòng)初速度，以d3i踏板行程進(jìn)行制動(dòng)。制動(dòng)初速度應(yīng)確保所有測(cè)試點(diǎn)均可獲取穩(wěn)定時(shí)間大于2s 的減速度a。

（4）同一測(cè)試點(diǎn)測(cè)試三組數(shù)據(jù)，記錄制動(dòng)壓力p、減速度a、踏板行程d、制動(dòng)踏板力f。

（5）重復(fù)n 次上文（1）至（4）試驗(yàn)過(guò)程，達(dá)到制動(dòng)踏板全行程或者減速度和制動(dòng)壓力不再增加。

4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用分析

4.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

4.1.1 制動(dòng)踏板行程試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法

測(cè)得的試驗(yàn)結(jié)果的平均值作為制動(dòng)踏板全行程d、空行程d1 的試驗(yàn)測(cè)定值。

4.1.2 當(dāng)前踏板行程與減速度、制動(dòng)壓力、制動(dòng)踏板力關(guān)系測(cè)定試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法

測(cè)得的各次試驗(yàn)結(jié)果的平均值作為當(dāng)前踏板行程d3i、減速度a、制動(dòng)壓力p、制動(dòng)踏板力f 的試驗(yàn)測(cè)定值，共計(jì)n組。

4.1.3 關(guān)系曲線繪制

繪制制動(dòng)踏板全行程與減速度關(guān)系曲線、制動(dòng)踏板全行程與制動(dòng)壓力關(guān)系曲線、減速度與制動(dòng)壓力關(guān)系曲線、制動(dòng)踏板力與減速度關(guān)系曲線。

4.2 試驗(yàn)應(yīng)用與分析

該試驗(yàn)方案得到論證后，在某車型對(duì)標(biāo)試驗(yàn)項(xiàng)目中，利用本文提出的試驗(yàn)方案對(duì)標(biāo)桿車的制動(dòng)踏板感覺(jué)進(jìn)行了測(cè)量。

選擇制動(dòng)初速度為50km/h，每次試驗(yàn)車速與規(guī)定車速之間允許有不超過(guò)±2%的偏差[3]。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2 和圖4、圖5、圖6。

圖4 踏板位移與制動(dòng)距離關(guān)系曲線

圖5 踏板位移與MFDD 關(guān)系曲線

圖6 踏板位移與踏板力關(guān)系曲線

表2 樣車制動(dòng)踏板感覺(jué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

從以上數(shù)據(jù)可以看出，該車型制動(dòng)踏板位移小于50mm時(shí)，踏板位移與制動(dòng)距離關(guān)系成線性關(guān)系，制動(dòng)踏板位移大于60mm 時(shí)，制動(dòng)距離基本保持不變；制動(dòng)踏板位移小于65mm 時(shí)踏板位移與MFDD 成線性關(guān)系，制動(dòng)踏板位移大于60mm 時(shí)，MFDD 基本保持不變；而制動(dòng)踏板位移與踏板力基本成線性關(guān)系。

從得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可見(jiàn)：該車型雖然制動(dòng)踏板力遠(yuǎn)小于國(guó)標(biāo)要求[4]，且制動(dòng)踏板位移中段與踏板力基本成線性關(guān)系，但隨著踏板位移的逐步增加（特別是大于60mm 時(shí)），制動(dòng)效能不再增加。這樣40%的踏板行程是沒(méi)有充分利用的，這就造成了60mm 至100mm 的行程中，制動(dòng)強(qiáng)度并沒(méi)有隨著用戶踩下的踏板深度而增加，容易給用戶造成制動(dòng)行程短、后半程制動(dòng)力不足的感覺(jué)。同時(shí)制動(dòng)踏板空行程約30mm，存在空行程過(guò)大問(wèn)題。這些問(wèn)題直接影響用戶的制動(dòng)踏板感覺(jué)和行車安全，是制動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中值得關(guān)注和重點(diǎn)標(biāo)定的系統(tǒng)。

5 結(jié)論

本文通過(guò)分析現(xiàn)有制動(dòng)踏板感覺(jué)存在的問(wèn)題，給出了一種針對(duì)制動(dòng)踏板感覺(jué)測(cè)量分析的試驗(yàn)方案，介紹了試驗(yàn)所用設(shè)備、試驗(yàn)臺(tái)架的組成、測(cè)量原理和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法。最后，通過(guò)對(duì)某試驗(yàn)樣車的實(shí)車測(cè)量和分析，對(duì)該試驗(yàn)方案進(jìn)行了驗(yàn)證和應(yīng)用分析，結(jié)果表明該試驗(yàn)方案可滿足整車制動(dòng)踏板感覺(jué)測(cè)量的要求，為設(shè)計(jì)參數(shù)的驗(yàn)證和改進(jìn)提供了準(zhǔn)確、可靠的依據(jù)。