阻尼式汽車油門加速踏板正常回位改進的研究

陳起東，黃有華，賴　云

（1.中交（廈門）投資有限公司，福建廈門361015；2.江西機電職業技術學院，江西南昌330013；3.恒天動力有限公司，江西南昌330013）

阻尼式汽車油門加速踏板正常回位改進的研究

陳起東1，黃有華2，賴云3

（1.中交（廈門）投資有限公司，福建廈門361015；2.江西機電職業技術學院，江西南昌330013；3.恒天動力有限公司，江西南昌330013）

以一款汽車油門加速踏板為例，介紹了如何改進阻尼式汽車加速踏板正常回位的方法。通過改變彈簧力著力點位置及改變零部件相關角度，改進阻尼式汽車加速踏板正常回位。所述方法經驗證切實可靠，大大降低了生產成本低。

汽車加速踏板；阻尼；正常回位

在阻尼式汽車油門加速踏板的生產過程中，有時發現踏板回位緩慢，甚至是卡死的現象。若是該類產品流入到市場，不良后果非常嚴重。2009年豐田汽車加速踏板故障而意外加速就是一次深刻教訓。本文結合筆者的實際工作，就如何改進阻尼式加速踏板正常回位進行詳細探討。

1　阻尼式汽車加速踏板工作的力學原理

汽車加速踏板在汽車不加油時處于怠速位置，若踩踏到底，汽車加速踏板則處于滿檔位置，汽車處于最大加油狀態。汽車加速踏板位置示意，如圖1所示。

圖1　汽車加速踏板位置示意圖

由于汽車加速踏板內部裝有復位彈簧。因此在汽車的加油過程中，加速踏板從怠速位置逐漸旋轉到滿檔位置，駕駛員會感覺到腳部用力逐漸加大。停止踩踏，加速踏板從滿檔位置自動回到怠速位置。阻尼式汽車加速踏板是在加速踏板內部加裝阻尼。加速踏板從怠速位置旋轉到滿檔位置的過程（稱之為正程）中，阻尼會產生阻力，駕駛員會因此感覺踩踏力更大；加速踏板從滿檔位置回到怠速位置的過程（稱之為回程）中，阻尼同樣會產生阻力，駕駛員因此而感覺踩踏力沒有那么大。監測加速踏板踩踏點處相對于旋轉角度的踏板力，踏板力-角度特性曲線圖如圖2圖3所示。

圖2　踏板力-角度特性曲線圖

圖3　踏板力-角度特性曲線圖

在汽車行業標準中規定，在回程過程中的1°左右的位置，踏板力必須>5 N.

若阻尼產生的阻力過大，則在回程過程中，加速踏板因此不能及時回位，或是加速踏板卡死在加油位置。這樣，汽車在不應該加速時仍然加速，隨之可能會產生嚴重后果。

監測踏板力，踏板力-角度特性曲線圖如圖3所示。可見，在回程中的6°左右，踏板力接近于0 N.即踏板幾乎卡滯。2009年豐田汽車加速踏板故障而意外加速就由于這個原因造成的。

若不裝阻尼，駕駛員會感覺到正程與基本回程踩踏力一樣。裝配此類加速踏板，踩踏加速踏板的舒適性較裝配阻尼式加速踏板車輛差。其踏板力-角度特性曲線圖如4圖所示（注：理論上，無阻尼加速踏板，正程與回程的踏板力曲線是重合的。實際上，零件之間的摩擦力總是存在，所以正程和回程力學曲線實際上總是不重合）。本文就如何通過改進加速踏板部分零部件結構從而實現有效控制阻尼阻力展開討論。

圖4　踏板力-角度特性曲線圖

2　阻尼式加速踏板內部的力學分析

在汽車踏板加速回程階段，只有當彈簧推力相對于轉軸的力矩大于阻尼片等摩擦力產生的力矩，汽車加速踏板才能回到怠速點。如圖5所示為加速踏板內部結構，取與踏板運動相關部分進行力學分析。

圖5　加速踏板內部結構

力學分析如圖6所示。只有當滿足關系式（1）時，加速踏板才能正常回位。即

另外，f=μ×N·sin（A），因此可得關系式（2）：

式中，F為彈簧力；f為阻尼片的摩擦力；N為壓力；μ為摩擦系數。

圖6　力學分析圖

從關系式（2），可以推論：在彈簧力一定時，相對于L2，L1越大，關系式（2）越容易滿足；角度A越小，關系式（2）越容易滿足。

3　保證加速踏板正常回位的具體措施

通過前面的分析，采取以下措施，可以改進加速踏板的正常回位：

（1）使彈簧著力點向阻尼方向移動。如圖7所示，將彈簧安裝位置向阻尼片方向移一定距離。圖8是彈簧安裝位置移位1.5 mm后的踏板力-角度特性曲線圖。可以看出，在回程中1°的位置，踏板力達到7 N.

圖7　彈簧安裝位置移位示意圖

圖8　踏板力-角度特性曲線圖

（2）使零件的角度A變小。如圖9所示，角度A變小為B，則傳遞給阻尼片的壓力相應變小。因此，阻尼片與底座的摩擦力亦相應變小。故在彈簧結構不變的情況下，更容易滿足關系式（2）。監測踏板力，所得結果同措施（1）。

圖9　角度變化前后力學對比

4　結束語

綜上分析，得出：

（1）當彈簧安裝位置移位較少時，安裝彈簧的另一端不需相應移位。若過大，則要求做相應移位。否則彈簧的安裝穩度會減小。

（2）由于注塑工藝的特點及零部件的特定形狀，塑膠零部件注塑冷卻后會相應收縮變形，此點也會影響油門踏板的正常回位。注塑生產過程要注意溫度，時工藝間及壓力等參數。

［1］成大先.機械設計手冊［M］.第3卷.北京：化學工業出版社，2008.

［2］洪慎章.實用注塑成型及模具設計［M］.北京：機械工業出版社，2014.

Study on the Im provementof Quick Return for the Accelerator PedalModelW ith Dam ping

CHEN Qi-Dong1，HUANG You-hua2，LAI-Yun3
（1.Xiamen Investment Co.，Ltd.，Xiamen Fujian 3610152，China；2.JiangxiMechanical and Electrical Engineering，Career Technical College，Nanchang Jiangxi 330013，China；3.Heng Tian Power Co.，Ltd.，Nanchang Jiangxi 330013，China）

With one existing APM in themarket，the article introduces themethods to improve the quick return for the APM（Accelerator pedal Model）with damping，which are through changing the locating positions of the springs and changing the angle of the correlative part.The methods are reliable and economical.

automobile accelerator pedal；damping；normal return

U464

B

1672-545X（2016）05-0162-03

2016-02-02

陳起東（1972-），男，江西樟樹人，工學碩士，工程師，長期從事機械設計與制造及機械裝配與安裝工作。