摘要：文章從客觀評(píng)價(jià)角度對(duì)制動(dòng)踏板感的改進(jìn)進(jìn)行了闡述，針對(duì)某車型制動(dòng)信心不足問(wèn)題，對(duì)制動(dòng)踏板感客觀數(shù)據(jù)結(jié)果與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)校核后，發(fā)現(xiàn)踏板感性能各指標(biāo)普遍較差。后結(jié)合整改方案，通過(guò)對(duì)真空助力器、制動(dòng)主缸等結(jié)構(gòu)及參數(shù)的變更分析，制定對(duì)比驗(yàn)證方案，以驗(yàn)證制動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化方案可行性，并給出試驗(yàn)結(jié)論及建議。

引言

制動(dòng)性能是汽車性能中最重要的性能之一，在不斷優(yōu)化制動(dòng)距離和制動(dòng)減速度數(shù)值的基礎(chǔ)上，如何做到車輛的制動(dòng)表現(xiàn)符合駕駛員的預(yù)期效果，是如今整車廠致力研究和主攻的方向。國(guó)內(nèi)自主車企早期沒(méi)有涉及這方面，只是以滿足國(guó)標(biāo)要求的制動(dòng)距離、制動(dòng)減速度、踏板力限值進(jìn)行理論設(shè)計(jì)、校核、試驗(yàn)驗(yàn)證。

隨著研發(fā)水平的不斷提高，制動(dòng)踏板感，即“不同的制動(dòng)方式下制動(dòng)踏板力及踏板行程與車輛減速度之間的關(guān)系”，成為各大自主車企最為重視的車輛制動(dòng)性能。對(duì)于制動(dòng)踏板感方面的研究，是希望從定性的主觀評(píng)價(jià)，找到能夠?qū)囕v性能定量描述的指標(biāo)，從而以具體量化的指標(biāo)結(jié)合理論計(jì)算研究車輛的制動(dòng)感覺(jué)。

本文主要圍繞“量化的指標(biāo)”項(xiàng)，從客觀評(píng)價(jià)角度對(duì)制動(dòng)踏板感的改進(jìn)進(jìn)行了闡述。

1  問(wèn)題描述

在某車型開(kāi)發(fā)中期組織的試乘試駕活動(dòng)中，收集到客戶對(duì)制動(dòng)性能的反饋意見(jiàn)如下：低速制動(dòng)，空行程偏長(zhǎng)；中、高速制動(dòng)，踏板力大，響應(yīng)遲滯，制動(dòng)信心不足等。結(jié)合以上信息，參照某行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該車型制動(dòng)踏板感客觀數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行重新校核，校核結(jié)果見(jiàn)表1：

表1 某車型踏板感校核結(jié)果

從表1中可發(fā)現(xiàn)該車型制動(dòng)踏板感指標(biāo)幾乎全不滿足該行業(yè)指標(biāo)，且客觀數(shù)據(jù)反映出的問(wèn)題與客戶反饋的主觀感覺(jué)結(jié)果基本一致：即制動(dòng)初段空行程長(zhǎng)；制動(dòng)末段踏板力過(guò)大。故需要進(jìn)行制動(dòng)系統(tǒng)的改進(jìn)以使踏板感性能得到優(yōu)化。根據(jù)專業(yè)部門對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化可行性的分析與計(jì)算，制定了以優(yōu)化真空助力器參數(shù)；制動(dòng)主缸結(jié)構(gòu)、參數(shù)為主的實(shí)施方案，如表2所示。其中方案1由于理論計(jì)算與仿真后的結(jié)果仍未改善上述問(wèn)題，最終確定了方案2。

表2 踏板感優(yōu)化方案

2  針對(duì)變更件的理論分析

2.1 真空助力器

通過(guò)圖1真空助力輸入力-輸出壓力功能曲線關(guān)系可知：（1）雙腔助力器較之單腔助力器優(yōu)勢(shì)：能夠獲得更高的助力器拐點(diǎn)，即提供助力的范圍更廣；（2）提升助力比，即增大了功能曲線的斜率，在輸入力相同的情況下，能夠輸出更大的制動(dòng)管路壓力；反之，輸出相同壓力時(shí)更為省力；（3）起始力變小，即真空助力器介入得更早，以改善初段踏板感。

圖1 真空助力性能曲線

2.2 制動(dòng)主缸

（1）輸入力F相同：由F=P·S得：大直徑主缸壓強(qiáng)小；由于輸出端為相同的制動(dòng)油管、分泵等結(jié)構(gòu)，固輸出端壓力小。結(jié)論：主缸直徑越大，輸出端壓力越小，制動(dòng)器制動(dòng)力理論上會(huì)降低。

（2）輸入行程s相同：由q=v·s得：大直徑主缸體積大，單位時(shí)間內(nèi)流量大；由于輸出端為相同的制動(dòng)油管、分泵等結(jié)構(gòu)，故輸出端流速大。結(jié)論：主缸直徑越大，輸出端流速越大，制動(dòng)器建壓時(shí)間理論上會(huì)縮短。

綜上所得：主缸直徑變大后，增大了油壓流速，使制動(dòng)力建立得更快，提升制動(dòng)響應(yīng)，但會(huì)有削弱制動(dòng)能力的趨勢(shì)。

（3）柱塞泵式主缸較之中心閥式主缸，其空行程更小，同時(shí)有更好的建壓速度。

2.3 摩擦片

摩擦片系數(shù)由0.38提升至0.42，增大了摩擦系數(shù)，相同踏板力的條件下，增大了前輪制動(dòng)力，以提高整車制動(dòng)性能。此變更項(xiàng)主要目的是彌補(bǔ)因更換大直徑主缸而可能帶來(lái)的制動(dòng)力降低，防止在優(yōu)化踏板感的同時(shí)犧牲車輛的制動(dòng)能力。

3  對(duì)比驗(yàn)證方案及試驗(yàn)結(jié)果

為全面驗(yàn)證優(yōu)化方案（以下簡(jiǎn)稱8+9）的改善效果，即制動(dòng)踏板感性能是否有提升，試驗(yàn)人員考慮：雖然原有的“線性建壓”踏板感客觀數(shù)據(jù)采集方法可以最快、最直觀地得出踏板力、踏板行程與輸出減速度、輸出壓力之間的關(guān)系，但從用戶角度出發(fā)，大部分制動(dòng)工況其實(shí)是固定踏板開(kāi)度的穩(wěn)態(tài)制動(dòng)過(guò)程。試驗(yàn)人員便制定了探索“固定踏板開(kāi)度-減速度”之間的關(guān)系，考察不同踏板開(kāi)度條件下，車輛輸出的踏板感性能，以全面驗(yàn)證優(yōu)化方案對(duì)制動(dòng)踏板感的改善效果。同時(shí)為全面模擬不同客戶的駕駛習(xí)慣，通過(guò)增加駕駛員數(shù)量來(lái)獲取不同的施力時(shí)間，以排除施力時(shí)間對(duì)踏板感的影響。同時(shí)積累了數(shù)據(jù)庫(kù)，為后續(xù)車型的開(kāi)發(fā)提供有力的數(shù)據(jù)支持。

3.1 傳統(tǒng)線性建壓式踏板感結(jié)果對(duì)比

線性建壓式踏板感的試驗(yàn)方法為：在附著條件良好的路面上，將車輛加速至約105 km/h，脫開(kāi)擋位，在車速下降至100 km/h時(shí)進(jìn)行勻速行車制動(dòng)。為確保采集到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確有效，整個(gè)制動(dòng)操作應(yīng)線性、連續(xù)，中途不應(yīng)停頓，當(dāng)ABS介入后，可解除制動(dòng)操作，不必將車輛踩停；為配合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)條目，載荷設(shè)定為滿載狀態(tài)。

表3 線性建壓法踏板感優(yōu)對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

圖2 踏板行程-減速度關(guān)系曲線

圖3 踏板力-減速度關(guān)系曲線

3.2 固定踏板開(kāi)度式踏板感結(jié)果對(duì)比

固定踏板開(kāi)度式踏板感的試驗(yàn)方法為：在附著條件良好的路面上，將車輛加速至約105 km/h，脫開(kāi)擋位，在車速下降至100 km/h時(shí)通過(guò)限位裝置進(jìn)行固定踏板行程制動(dòng)；為確保采集到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確有效，在確保安全的前提下，整個(gè)制動(dòng)操作應(yīng)點(diǎn)剎到位，中途不應(yīng)停頓；為配合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)條目，載荷設(shè)定為滿載狀態(tài)。

優(yōu)化方案使踏板總行程相應(yīng)縮短，故需要采集相同踏板開(kāi)度所對(duì)應(yīng)的不同踏板行程，以便后續(xù)分析使用。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4、表5及圖4。

表4 踏板開(kāi)度-踏板行程關(guān)系試驗(yàn)結(jié)果

表5 踏板開(kāi)度-減速度關(guān)系試驗(yàn)結(jié)果

踏板開(kāi)度小于2/5時(shí)：由于減速度值過(guò)小，制動(dòng)過(guò)程猶如滑行，一是試驗(yàn)場(chǎng)地實(shí)際條件不具備滑行至停止的條件；二是類似于滑行停車并不在本次更換助力器所需探究的問(wèn)題內(nèi)，因此未采集該區(qū)域數(shù)據(jù)。

圖4 踏板開(kāi)度-減速度關(guān)系（取均值對(duì)比）

踏板開(kāi)度大于3/5時(shí)：由于減速度值過(guò)大，制動(dòng)過(guò)程類似于緊急制動(dòng)，也不在本次更換助力器所需探究的問(wèn)題內(nèi)，因此未采集該區(qū)域數(shù)據(jù)。

4  試驗(yàn)結(jié)論

本次試驗(yàn)主要通過(guò)對(duì)真空助力器、制動(dòng)主缸、摩擦片等零部件進(jìn)行優(yōu)化前后的同一輛樣車進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，針對(duì)全制動(dòng)過(guò)程進(jìn)行踏板感客觀數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)分析，以驗(yàn)證優(yōu)化方案是否能夠解決“剎車偏軟”及“制動(dòng)信心不足”等問(wèn)題，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出以下結(jié)論：

（1）通過(guò)線性建壓法踏板感試驗(yàn)結(jié)果（表3）可知：在全制動(dòng)范圍內(nèi)，踏板力及踏板行程均有明顯的優(yōu)化效果。同時(shí)，制動(dòng)初段空行程、制動(dòng)末段的踏板力優(yōu)化效果更為突出，達(dá)到了本次優(yōu)化方案的目的：對(duì)“初段空行程長(zhǎng)”“末段制動(dòng)力大，信心不足”問(wèn)題有所改善。

（2）通過(guò)模擬用戶實(shí)際駕駛習(xí)慣而開(kāi)展的固定踏板開(kāi)度式踏板感試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果（表5及圖4）可知：

在包含輕度、中度、重度制動(dòng)的全范圍內(nèi)，在輸入相同踏板開(kāi)度的條件下，車輛輸出減速度都有不同程度的提升，對(duì)提升駕駛員制動(dòng)信心有一定作用。同時(shí)，觀察快踩、輕踩、慢踩三種工況的試驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)減速度與踩踏板快慢并無(wú)對(duì)應(yīng)關(guān)系；同時(shí)試驗(yàn)人員也通過(guò)這種固定開(kāi)度式測(cè)試方法，也更為直接地反映出主觀評(píng)價(jià)感覺(jué)。

（3）將試驗(yàn)結(jié)果代入到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行驗(yàn)證可發(fā)現(xiàn)（表6），優(yōu)化后的指標(biāo)雖有明顯提升，但仍存在滿載0.3g對(duì)應(yīng)的踏板行程、滿載0.6g對(duì)應(yīng)的踏板行程不滿足指標(biāo)限值要求。

表6 踏板感試驗(yàn)結(jié)果校核

（4）通過(guò)試驗(yàn)人員主觀評(píng)價(jià)的結(jié)果，并結(jié)合以上客觀測(cè)試數(shù)據(jù)，總結(jié)出8+9狀態(tài)樣車的總行程在優(yōu)化后雖然有變短趨勢(shì)，達(dá)到112 mm，但仍比業(yè)內(nèi)大多數(shù)競(jìng)品車型制動(dòng)踏板總行程要長(zhǎng)。此處引入某競(jìng)標(biāo)車型的客觀數(shù)據(jù)作對(duì)比，該車型制動(dòng)踏板總行程為92 mm，基本屬于大多數(shù)競(jìng)標(biāo)車型的水準(zhǔn)。通過(guò)圖5、圖6的對(duì)比結(jié)果可發(fā)現(xiàn)：即使優(yōu)化方案使得8+9狀態(tài)樣車在輸出相同減速度時(shí)，有了更小的踏板力及踏板行程，但與競(jìng)標(biāo)車型相比，卻呈現(xiàn)出了“行程依然長(zhǎng)、力道過(guò)于輕”的制動(dòng)踏板感。

圖5 踏板行程-減速度關(guān)系曲線

圖6 踏板力-減速度關(guān)系曲線

這種“行程長(zhǎng)、力道輕”的踏板感，給駕駛員帶來(lái)的感覺(jué)就是制動(dòng)感不突兀，線性感較強(qiáng)，踩起來(lái)很柔和、舒服，但是對(duì)于一部分開(kāi)慣了德系車的駕駛員，這種沒(méi)有“撞墻感”，反應(yīng)慢，行程長(zhǎng)，甚至制動(dòng)初段踩很深才能帶來(lái)制動(dòng)感的匹配方式，給用戶的感覺(jué)就是信心不足。

從駕駛員角度出發(fā)，試驗(yàn)人員認(rèn)為這種偏“綿軟”的踏板感覺(jué)，依然不能滿足部分用戶對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)性能的感受，因此后期還需進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化以改善“綿軟無(wú)力”感覺(jué)的趨勢(shì)。