轎車制動踏板感影響因素分析及優化措施

肖鵬 羅紅杰 俱偉濤

摘要：伴隨著我國經濟迅猛發展，人們對汽車的需求量越來越多，而且對汽車駕駛的舒適性、安全性要求很高。而汽車的制動系統是保證汽車平穩、安全行駛的基礎，制動系統中的制動踏板感覺也緊密關系著汽車駕駛的舒適性，基于此，本文針對轎車制動踏板感的影響因素進行了研究，并提出了改善方法，以供參考。

關鍵詞：轎車;制動踏板感;影響因素;優化

引言

通過對轎車發動機真空度、踏板與防火墻的剛度等措施，可以很好地改善轎車的制動踏板感，但是其雖然有優化作用，但是其在轎車車輛磨損等方面的功能還有待提升，所以在實行優化方案時，應從整體性方面進行綜合考慮，從而最大程度提升汽車駕駛性能。

1轎車踏板感的幾個影響因素

1.1轎車制動踏板感簡介

轎車的制動系統是剎車踏板通過杠桿機構與真空助力器及制動主缸連接在一起而構成的。轎車制動時，車輛駕駛員踩下制動踏板，在此過程中，在克服制動踏板機構間隙和阻力的同時，還可帶動真空助力器，從而控制制動主缸，使得管路油壓升高推動制動分泵，之后摩擦片與制動盤間會產生制動力矩，從而增大輪胎、路面間摩擦力，增大進而實現轎車的減速。在這一整套的制動控制中，駕駛員踩踏轎車制動踏板時所獲得車制動踏板位移和踏板力所形成的感覺再加上轎車在制動的過程中車輛的制動減速、車輛的運行動態等共同構成了轎車制動踏板感覺。

1.2影響轎車制動踏板感的因素分析

1.2.1制動系統的效能

踏板的工作情況是影響踏板感的根本因素，而制動系統的效能各不相同，這就需要駕駛員用不同力度操作踏板。

制動系統的效能由多個因素決定，以卡鉗的制動有效半徑為例，當該參數偏小時，駕駛員應用更大的力踩踏板，才能讓車輛達到有效制動狀態，這說明此時的制動效果較差，踏板感很差。

1.2.2整車真空度

踩下制動踏板時，整車提供的真空會通過真空助力器對制動系統進行輔助，從而降低駕駛員對踏板操作的困難程度。整車的真空度不足會影響真空助力器的輸出特性曲線，車輛的表現為達到同一減速度需要更大的踏板力。另外，當車輛行駛到高原地區時，更低的大氣壓力使得整車真空度更小，會導致乘用車制動效果下降。解決真空度問題的傳統解決方案是在制動系統中應用機械或電動真空泵。

1.2.3踏板的行程

踏板的行程包括兩個方面：空行程情況和踏板行程的變化量。當空行程過大時，駕駛員若想減速，要踩下更大的踏板行程，踏板感覺質量差。對于踏板行程的變化量，包括摩擦片壓縮和制動管路變形等，當這些零部件的變形量過大時，會導致制動過程中產生更大的踏板變形量，降低踏板感覺。另外，各零部件，如制動踏板、制動主缸、制動管路等在一定壓力下的剛性，也會影響踏板行程。

除此之外，增加制動踏板杠桿比可減小踏板力，但是會增加踏板行程，也是影響踏板感的一個因素。

2優化制動感覺的方法

2.1提高制動效能優化制動踏板感覺

通過測試競品車可以獲得車輛的踏板力與實車減速度的關系曲線，此曲線是評價踏板感覺的一個重要評價指標。在踏板力與減速度的曲線優化中，主要考慮的因素包括以下幾點：摩擦片的摩擦系數、卡鉗的缸徑及制動有效半徑等。例如在某SUV的踏板感覺優化過程中，大多數主觀評價人員反映此轎車的踏板感較差，需要的踏板力過大。經商討后，采用了如下的優化方法：車輛的前卡鉗缸徑從54mm提升至57mm，后卡鉗缸徑從32mm提升至38mm。前卡鉗的制動有效半徑115mm提高到123mm，后卡鉗的制動有效半徑120mm提高到130mm，摩擦系數也由前0.38后0.32提高到前0.4后0.34。經過此方案進行調整后，車輛的制動踏板感得到了良好改善。

2.2優化助力器特性

2.2.1調整真空助力器的助力比

如圖1所示，在保持輸入力不變的基礎上，要想提高轎車的踏板感，可以通過提高助力器的助力比，使得輸出壓力增大，即可在踏板力不變的情況下提高制動系統管路壓力，進而增大制動減速度。實際上，在保證拐點壓力的前提下，只要保證助力器的能力足夠，助力比越大越能提高制動踏板感，從而保證駕駛安全。

2.2.2調整真空助力器的始動力和跳躍值

調整真空助力器的始動力和跳躍值，可以調整初始的踏板感覺，提高初期制動反應速度，并能降低初期踏板力。然后，通過降低始動力可以降低初期的踏板力，從而提升制動初始踏板感，為后期的良好踏板感奠定基礎。一般情況下，結合目前的助力器的制造能力，始動力最好控制在40～70N之間。另外，通過提高跳躍值可以提高初始的管路壓力，從而為初始的制動減速度提供良好的基礎，最終提高踏板感。當然，跳躍值不要過高，否則很容易產生制動兩段感，使前期的踏板減速度過高，從而產生較差的制動踏板感。

2.3調整制動踏板杠桿比

一般情況下，不會通過增加制動踏板杠桿比來減小踏板力;相反，在制動系統匹配過程中，通常會選擇較小的制動踏板杠桿比控制踏板行程。一般，制動踏板杠桿比定義為3.2～4.0較好。

2.4其他優化制動踏板感覺方法

除了提高制動系統的效能、優化助力器特性外，還可以通過提高發動機真空度、改善踏板與防火墻的剛度、減少踏板與助力器連接的間隙、提高助力器的剛度、減少軟管的膨脹量、減少系統空行程與間隙等方法來優化制動踏板感覺。但是這些方法也存在一定弊端，比如：加速磨損、提高成本等，所以，在優化踏板感的過程中需要多方面權衡，擇優選取。

結束語

綜上所述，制動踏板感直接影響駕駛員的制動操作以及駕駛信心，從而影響駕駛舒適性和安全性。整車真空度、制動系統效能等都會影響汽車的制動踏板感，所以若想提高制動踏板感應從這幾方面入手進行調整，使車輛更適合市場的需求和用戶的需求。

參考文獻：

[1]程海波.基于某種車型的制動踏板感覺特性分析與優化研究[D].吉林大學.

[2]童成前，鄭素云，王華拓.汽車制動系統踏板感優化分析[J].北京汽車，219（06）：5-8.

[3]繆佳宇，姚明，陳浩杰，etal.基于電磁鐵的線控制動踏板模擬器及其“制動感覺”研究[J].重慶理工大學學報（自然科學），2019（11）.

[4]陳秋琳，馮永明，林小慰.制動踏板回位扭簧斷裂分析及改善[J].內燃機與配件，2019（13）.

[5]李善緣，謝海波，徐仁春.制動踏板輕量化技術應用[J].輕型汽車技術，2019（Z3）.