陳 龍

（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司 汽車工程研究院，廣東 廣州 511434）

制動踏板是駕駛員與車輛制動系統(tǒng)最重要的交互渠道，也是駕駛員控制和保障車輛行車制動安全的重要依靠標(biāo)準(zhǔn)。裝備鉗盤式制動器的車輛是通過卡鉗活塞作用摩擦片和制動盤摩擦產(chǎn)生減速度從而制動車輛，在完成制動后，活塞和摩擦片分別依靠矩形密封圈的彈力和回位彈簧的彈力回位，使摩擦片與制動盤之間保持適當(dāng)?shù)拈g距。

日常駕駛時，當(dāng)車輛駛出彎道或進(jìn)行變道后，往往容易感覺到踩踏制動踏板時出現(xiàn)不同程度變軟。在正常行車過程中，制動踏板感覺的突然變化，容易造成駕駛員誤判，既影響駕駛體驗，也危害行車安全。

由于制動踏板感的重要性和特殊性，各大車企對其進(jìn)行了大量的研究。而正因制動踏板感的影響因素是多維度且復(fù)雜的，我們在研究和評價制動踏板感的時候往往都會固化某些因素，以近理想化的條件去研究某一個或某一些變量帶來的影響。

通用汽車提出“制動感覺指數(shù)”的評價方法，對制動踏板感主觀評價作了較為詳細(xì)的研究。而廣州汽車集團(tuán)股份有限公司工程研究院谷建東等在此基礎(chǔ)上，把對制動踏板感的主觀評價轉(zhuǎn)換為可量化的客觀物理數(shù)據(jù)，將客戶語言轉(zhuǎn)化為工程語言，研究有了一定程度的突破。

但以上研究均是在制動系統(tǒng)理想工作條件下對制動踏板感匹配、主客觀關(guān)聯(lián)關(guān)系上作出的研究，而現(xiàn)實情況中，用戶的使用工況更加復(fù)雜，制動踏板感的表現(xiàn)形式也是多樣化的，而其中的一些比較重要的制動踏板感特性往往容易被忽略。

本文從消費(fèi)者日常駕駛工況出發(fā)，設(shè)計試驗方案，模擬用戶使用場景，用客觀試驗探究分析車輛動態(tài)駕駛后的制動踏板感變化，研究車輛以不同車速變道、出彎前后，制動踏板感覺的變化，為制動系統(tǒng)的開發(fā)提供一定參考。

1 制動踏板感

1.1 概念

通常所說的制動踏板感為制動減速度、制動踏板力、制動踏板行程三者之間的關(guān)系。而狹義上講，車輛在動態(tài)駕駛情況下，駕駛員可感知到制動踏板力的大小、制動踏板行程的長短以及由此產(chǎn)生的車輛減速度的大小，消費(fèi)者群體的主觀感受可以概括為以下兩個方面：

（1）效力感：用制動減速度、制動踏板力表征。

（2）踏入感：用制動減速度、制動踏板行程表征。

1.2 影響因素

影響制動踏板感的因素是多方面的，包括車輛制動系統(tǒng)形式、制動防抱死系統(tǒng)（Antilock Brake System, ABS）/電子制動力分配系統(tǒng)軟件參數(shù)、真空助力器/電子剎車助力系統(tǒng)iBooster參數(shù)、制動踏板阻尼和回位彈簧的剛度、制動管路系統(tǒng)減壓的快慢、制動器的摩擦系數(shù)等等，同時還與路面和輪胎的附著力、駕駛員的駕駛風(fēng)格都有一定的關(guān)系。

2 試驗策劃及實施

2.1 試驗條件

試驗場地選擇國內(nèi)某汽車試驗場，該場地為國家認(rèn)證的試驗場，道路附著系數(shù)良好，且均一。

試驗時天氣晴朗，場地干燥，風(fēng)速小于1 m/s。

試驗車輛選擇某熱銷燃油車，車況良好、鉗盤式制動器、真空助力車型。

試驗設(shè)備選擇Vbox數(shù)據(jù)采集儀、陀螺儀、踏板力傳感器、拉線位移傳感器、減速度計、油壓傳感器等，如圖1所示。

2.2 試驗方案

為了更真實地模擬用戶實際駕駛情況，與原始直線穩(wěn)態(tài)行駛后的制動踏板感方案進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，本文分別設(shè)計了不同車速的雙變道試驗和勻速出彎試驗兩組試驗方案來模擬高速變道及彎道行駛工況，具體方案策劃如表1、表2所示。

2.3 試驗實施

步驟1：車輛試驗載荷條件為半載，除主副駕駛員以外，剩余配載以沙袋的形式固定在后排地板上。

步驟2：試驗前，四個車輪均更換新的制動盤、制動摩擦片、輪胎，制動油管要進(jìn)行排空處理，輪胎冷態(tài)氣壓調(diào)整為規(guī)定氣壓220 kPa。

步驟3：車輛以60 km/h的車速勻速行駛，每間隔1.5 km進(jìn)行一次減速度約為3 m/s的制動，保持制動踏板直至停車，隨即加速到60 km/h并保持車速，等待下一次制動。

步驟4：重復(fù)上述步驟3約150次，以對車輛和制動系統(tǒng)進(jìn)行必要的磨合，避免因磨合不充分導(dǎo)致的試驗過程中制動踏板感變化。

步驟5：試驗開始前，摩擦片的溫度應(yīng)控制在65 ℃～100 ℃，避免因溫度變化造成摩擦系數(shù)變化引起制動踏板感變化。

步驟6：按表1的要求，選擇相應(yīng)的速度使車輛做雙變道，模擬日常駕駛中的變道工況。雙變道的操作示意如圖2所示。

步驟7：隨后立即將車輛加速至105 km/h以上，釋放加速踏板，使車輛滑行減速。

步驟8：當(dāng)車速滑降至（100±2）km/h時，以35 N/s～75 N/s的踏板力踩踏速率開始制動，直至減速度達(dá)到8 m/s以上，此時ABS并未介入。

步驟9：記錄試驗過程中踏板力、踏板行程、制動減速度、輪缸液壓等數(shù)據(jù)。

步驟10：重復(fù)步驟5—步驟8操作，至少3次。

步驟11：按照表2要求，選擇相應(yīng)的車速保持勻速出彎。

試驗場彎道示意圖如圖3所示。

步驟12：出彎后重復(fù)步驟7—步驟9操作，至少3次。

3 試驗結(jié)果

原始試驗數(shù)據(jù)有一定的噪聲毛刺，因此，需要利用平滑度指數(shù)為0.95的光滑樣條擬合法對原始試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，以得到較平滑的踏板感數(shù)據(jù)曲線，如圖4所示。

3.1 雙變道試驗結(jié)果

不同方案的雙變道試驗擬合后的數(shù)據(jù)結(jié)果如圖5、圖6所示。從圖中可知，雙變道對制動踏板行程和減速度的關(guān)系的影響十分明顯，而對踏板力和減速度的關(guān)系的影響十分微弱。隨著雙變道車速的提高，制動踏入感與初始值的差距也逐漸變大，而效力感幾乎沒有變化。

表3是根據(jù)擬合曲線取不同制動減速度點(diǎn)對應(yīng)的制動踏板行程測試結(jié)果，當(dāng)變道車速在100 km/h時，不同減速度點(diǎn)的差值變化率為18%～30%。主觀評價為變軟、變長。根據(jù)文獻(xiàn)[4]提出的評分辦法，主觀評價得分將從8分降低至6分，容易引起客戶抱怨。

3.2 勻速出彎試驗結(jié)果

圖7、圖8為不同方案勻速出彎試驗結(jié)果，結(jié)論與雙變道基本一致，同樣是踏入感變化明顯，效力感沒有變化。

表4是根據(jù)擬合曲線取不同制動減速度點(diǎn)對應(yīng)的踏板行程，當(dāng)出彎車速在100 km/h時，不同減速度點(diǎn)的差值變化率在15%～25%之間。

通過兩組試驗的結(jié)果可知，無論是雙變道還是彎道行駛，隨著車速提高，側(cè)向加速度也將變大，卡鉗活塞承受的側(cè)向力變大，導(dǎo)致活塞滑動，從而帶來盤片間隙的擴(kuò)大，因此，制動踏板行程變長。而制動踏板力與減速度的關(guān)系取決于杠桿比和真空助力器的助力比，制動主缸受踏板的推桿輸入力輸入后，制動管路的液壓傳遞到制動卡鉗活塞上。當(dāng)制動器的摩擦系數(shù)等其他因素未發(fā)生改變的情況下，輪缸壓力與制動減速度的關(guān)系不變，從而主缸壓力與制動踏板力的輸入關(guān)系也不會改變。

4 結(jié)論

采用試驗探究的方法，通過制動減速度和制動踏板力、行程的關(guān)系，驗證了當(dāng)車輛經(jīng)過一定側(cè)向加速度工況行駛后，會帶來制動踏板感行程變長這一容易被忽略的問題，為制動系統(tǒng)開發(fā)提供一定參考。