商用汽車制動踏板感覺的測量分析

劉遵勇，王旭東，金鑫

（陜西汽車控股集團有限公司，陜西 西安 710200）

1 引言

在汽車科技飛速進步的今天，人們對汽車功能性的需求逐漸轉變為對產品性能的追求，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品力。以往對汽車制動系統的評價主要體現在制動效能、制動效能的恒定性、制動時方向的穩定性三個方面[1]。隨著人們對汽車舒適性要求的不斷提高，更希望汽車能夠根據制動踏板的感覺得到相應的制動效果。

目前商用汽車的制動踏板的反饋感差異很大，而且普遍存在踏板空行程較小、制動疲軟、制動踏板感覺線性度差等問題，這些差異和問題就是由于不同的踏板感覺設定造成的[2]。在產品開發過程中，對于新開發的制動系統的踏板感覺參數如何通過試驗手段獲取并與設計參數相比較，此類試驗研究開展較少，不能滿足新產品開發需要。

為此，本文結合當前開展的試驗情況，利用現有的試驗資源和人員設備等，給出了測量商用汽車制動踏板感覺的試驗方案，并在實際車型上對此試驗方案進行了應用和驗證。

2 試驗設備及系統組建

2.1 試驗設備

本次試驗所用儀器及設備見表1，主要的設備見圖1、圖2 和圖3。

圖1 陀螺儀

圖2 踏板力計

圖3 數據采集器

表1 試驗儀器設備

2.2 試驗系統的組建

將踏板力傳感器、制動觸發器固定于制動踏板上，利用線卡將位移傳感器一端與制動踏板固定，另一端利用支架固定在駕駛室儀表臺下部或方向盤管柱側部，用于得到制動時的踏板力和踏板位移。將陀螺儀固定于汽車質心位置，用于得到穩定的汽車制動減速度。壓力傳感器分別安裝于需測量的制動回路或制動分泵處，用于得到相應的制動壓力。以上信號通過采集儀傳輸至電腦進行記錄。

3 試驗測量方法及原理

3.1 制動踏板行程試驗

（1）將車輛停至平整試驗場地。

（2）車輛怠速，放松手制動器，模擬車輛行車狀態，為保證安全，應當采取措施避免車輛前后移動。

（3）調整設備零點并記錄。

（4）每次試驗開始時制動儲能裝置的壓力，應大于車輛最大制動壓力的90%。

（5）全行程制動，記錄踏板從初始位置至總程位置的制動踏板全行程d。

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

（7）同一工況測試三組數據，記錄制動踏板行程、制動壓力、制動踏板力。

3.2 有效踏板行程、當前踏板行程、減速度、制動壓力、制動踏板力關系測定試驗

（1）有效踏板行程的計算：

式中：

d ——制動踏板全行程，mm；

d1——制動踏板空行程，mm；

d2——制動踏板有效行程，mm。

（2）當前踏板行程的計算

在制動踏板有效行程內設定n 個測試點，各測試點踏板行程為：

式中：

d3i——第i 個測試點制動踏板行程，mm；

n ——取值原則應當使最終試驗數據可以較為準確的描述有效踏板行程d2、減速度a、制動壓力p 等參數的曲線關系，且便于駕駛員操作。

（3）制動觸發前，樣車應保持至少2s 滑行，車速降至制動初速度，以d3i踏板行程進行制動。制動初速度應確保所有測試點均可獲取穩定時間大于2s 的減速度a。

（4）同一測試點測試三組數據，記錄制動壓力p、減速度a、踏板行程d、制動踏板力f。

（5）重復n 次上文（1）至（4）試驗過程，達到制動踏板全行程或者減速度和制動壓力不再增加。

4 試驗數據處理與應用分析

4.1 試驗數據處理

4.1.1 制動踏板行程試驗數據處理方法

測得的試驗結果的平均值作為制動踏板全行程d、空行程d1 的試驗測定值。

4.1.2 當前踏板行程與減速度、制動壓力、制動踏板力關系測定試驗數據處理方法

測得的各次試驗結果的平均值作為當前踏板行程d3i、減速度a、制動壓力p、制動踏板力f 的試驗測定值，共計n組。

4.1.3 關系曲線繪制

繪制制動踏板全行程與減速度關系曲線、制動踏板全行程與制動壓力關系曲線、減速度與制動壓力關系曲線、制動踏板力與減速度關系曲線。

4.2 試驗應用與分析

該試驗方案得到論證后，在某車型對標試驗項目中，利用本文提出的試驗方案對標桿車的制動踏板感覺進行了測量。

選擇制動初速度為50km/h，每次試驗車速與規定車速之間允許有不超過±2%的偏差[3]。試驗結果見表2 和圖4、圖5、圖6。

圖4 踏板位移與制動距離關系曲線

圖5 踏板位移與MFDD 關系曲線

圖6 踏板位移與踏板力關系曲線

表2 樣車制動踏板感覺試驗數據

從以上數據可以看出，該車型制動踏板位移小于50mm時，踏板位移與制動距離關系成線性關系，制動踏板位移大于60mm 時，制動距離基本保持不變；制動踏板位移小于65mm 時踏板位移與MFDD 成線性關系，制動踏板位移大于60mm 時，MFDD 基本保持不變；而制動踏板位移與踏板力基本成線性關系。

從得到的數據進行分析可見：該車型雖然制動踏板力遠小于國標要求[4]，且制動踏板位移中段與踏板力基本成線性關系，但隨著踏板位移的逐步增加（特別是大于60mm 時），制動效能不再增加。這樣40%的踏板行程是沒有充分利用的，這就造成了60mm 至100mm 的行程中，制動強度并沒有隨著用戶踩下的踏板深度而增加，容易給用戶造成制動行程短、后半程制動力不足的感覺。同時制動踏板空行程約30mm，存在空行程過大問題。這些問題直接影響用戶的制動踏板感覺和行車安全，是制動系統開發中值得關注和重點標定的系統。

5 結論

本文通過分析現有制動踏板感覺存在的問題，給出了一種針對制動踏板感覺測量分析的試驗方案，介紹了試驗所用設備、試驗臺架的組成、測量原理和試驗數據的處理方法。最后，通過對某試驗樣車的實車測量和分析，對該試驗方案進行了驗證和應用分析，結果表明該試驗方案可滿足整車制動踏板感覺測量的要求，為設計參數的驗證和改進提供了準確、可靠的依據。