悍途四驱皮卡制动踏板舒适性及优化方法

徐勇孙锁柱陈正江 AI汽车制造业 2024-04-07

汽车制动踏板的操纵体验感关系到汽车行驶的制动安全性和驾驶舒适性，对制动踏板的设计研究，有助于提高制动踏板的使用性能，对于汽车驾驶舒适性提升至关重要。本文对制动踏板的布置流程进行说明，并进行竞品车对标分析，对使用过程中存在的问题进行阐述，为制动踏板设计优化提供方案。

0 前言

制动踏板作为一个非常重要的汽车零部件，是汽车制动系统中常用的组成部分，是驾驶员操纵整个制动系统的关键部位。制动踏板的主要功能是通过配合车辆的制动系统，能够让驾驶员轻松地减速和驻车制动。当驾驶员踏下制动踏板时，它会起动制动系统，从而制动车轮使其减速或停止运行。驾驶员在行车过程中，经常踩踏制动踏板来减速制动，特别是在市区拥堵路段时，使用比较频繁，如果制动踏板设计位置不对，会使驾驶员产生不舒适，甚至感觉疲劳，继而产生质量投诉、产品口碑下降以及影响销量等一系列严重后果，需引起重视。设计制动踏板时，制动踏板的尺寸、位置、角度、行程、型面及纹路等应满足踩踏舒适性的要求。

1 悍途四驱皮卡制动踏板优化

制动踏板正向布置流程如图 1 所示。参数设置如下：1）制动踏板初始角度θ_b。_θ_{_b} ：通过制动踏板点垂面与通过踏板点的踏板切面的夹角。θ_b值范围由H₃₀值确定，随H₃₀增大而增大。2）制动踏板与加速踏板断差距离 S_ab。以加速踏板点做与制动踏板面相切的圆弧，其圆弧长度为断差距离；_S_{_ab} 取值范围为制动踏板与加速踏板断差，距离范围设定在30～50mm，对于踏板舒适度高的车辆，制动踏板与加速踏板断差距离，_S_{_ab} 值推荐为 30 ～ 40 mm（图 2）。3）制动踏板行程和工作角度Y_b 确定。由底盘提供踏板行程，再根据下述方法确定踏板工作角度，若工作角度在经验范围内，则踏板行程合理；若不在范围内，则调整踏板行程，直到工作角度在经验范围内。 _Y_{_b} ：取连接制动踏板初始位置踏点和制动踏板极限位置踏点距离为50mm，此时踏点连线与通过初始位置踏点的水平面的夹角，即为制动踏板工作角度（图 3）。

图1 制动踏板布置流程

图2 制动踏板与加速踏板高度差

图3 制动踏板行程和工作角度Y_b

1.1 制动踏板质量问题分析

竞品车辆是长城炮汽车。商品车评价团队反馈制动踏板位置踩踏不舒适，认为制动踏板和加速踏板之间高度差偏大造成。原因如下：1）根据悍途人机参数输入，得出座椅人体百分位线，发现当前悍途H点位置相对95% 人体座椅线靠前 53 mm 左右，判定悍途汽车在前期人机设计中使用的不是 SAE 95% 人体来布置，而是小一号的人体，造成后期人机不舒适现象。2）悍途H₃₀偏小，只有 270 mm，竞品长城炮_H₃₀是 314 mm。

1.2 竞品车辆分析

对标竞品车辆为长城炮，当右脚踩踏在制动踏板自由状态位置时，对标数据见表 1。通过对比发现，悍途H点偏前，H₃₀座椅高度偏低，为适应人体舒适度要求，制动踏板点与压缩地毯垂直距离设置相对偏小，因人体伸展，在水平方向上导致制动踏板踏点与H点水平距离L₉₉相对偏大，而制动踏板初始角度_{θ_b} 设置偏大，使得踏板面更加接近水平，当踩踏在制动踏板自由状态位置时，踝角相对较大，而大腿线与小腿线夹角A₄₄和躯干线与大腿线夹角A₄₂因高度限制原因，值又偏小，从人体舒适性和对标汽车分析，后期反馈踩踏不舒适的原因可能由上述原因综合导致。

通过分析，应选方案二，见表 2。保守优化，保持H₃₀值和H点位置不变，制动踏板和人体与长城炮对标。

1.3 制动踏板数据确定

对制动踏板踏点与H点水平距离_L₉₉和制动踏板踏点与压缩地毯垂直距离H_b进行对标优化，与标杆车取值一致，定位踏点，踏点与踵点距离取值为203 mm，踵点高度不变，踵点位置从而确定。进一步约束大腿与小腿，下躯干各角度确定。对标长城炮汽车，制动踏板踏点与H 点水平距离L₉₉一致，取值为869mm ；制动踏板踏点与压缩地毯垂直距离H_b一致，取值为177mm，如图4所示。对制动踏板初始角度θ_b进一步优化。因踏板高度变高，踏点相对下移，初始角度θ_b相对减小，但对标长城炮还有差距，进一步分析原因，踏板面曲率不同，导致测量出现差异，为进一步优化踏板初始角度，需要对踏板面曲率进行优化，通过测量长城炮踏板面曲率为228 mm，悍途初始踏板面曲率为113mm。

图4 L 99 和H b 示意图

优化前悍途汽车制动踏板行程角度为 25 °，对标长城炮汽车制动踏板行程角度为 22 °，通过校核发现，当踵点不变踩踏制动踏板至最前位置时，悍途汽车脚尖刚好接触踏板面，但是前脚掌不能正确落在踏板面上，导致踩踏时可能造成滑脱等不良情况，相较于长城炮汽车当踵点不变踩踏制动踏板至最前位置时，前脚掌尚且能接触踏板面，前脚掌弯曲后能贴合制动踏板面，使得踩踏效果更好，为此，需要调整悍途汽车踏板行程，缩小踏板行程角度，使制动踏板最前位置前移，使之能与前脚掌正确贴合。

1.4 悍途汽车制动踏板优化根据长城炮汽车制动踏板相关参数，如表 3、图 5所示，优化悍途制动踏板。重新设计踏板面 , 曲率变为228mm ；踏板初始角度θ_b优化为 30 ° ；加速踏板和优化前后制动踏板的高度差PL5₂如图6所示。制动踏板优化前后如图 7和图8所示。

图5 长城炮制动踏板踩到底时人体坐姿

图6 优化后制动踏板与加速踏板的落差

图7 优化前制动踏板踩到底时脚尖碰到踏板面

图8 优化后制动踏板踩到底前脚掌可踩上踏板面

1.5 制动踏板优化对比

将悍途汽车制动踏板优化后数据与优化前制动踏板数据和长城炮汽车制动踏板数据对比，见表 4。悍途汽车H 点不变，增大了踏板高度H_b，缩短了踏点与H点水平距离L₉₉，减少了踏板初始角度θ_b，相较于优化前，使得下躯干相对回收，减小了右脚踩踏在制动踏板自由状态位置时的踝角，对比标杆车使得踩踏位置更为舒适，但是由于H 点相较于标杆车设计偏低，优化后躯干线与大腿线夹角A₄₂变动不明显，为此可适当调整座椅靠背，增大靠背角，减轻由于A₄₂ 较小导致的身体曲度，使A₄₂达到舒适角度范围。且优化状态为踩踏在制动踏板自由状态位置时的状态，该状态为临时状态，采取制动措施后角度会因踏板行程变动而改变，故方案措施相比初始状态可达到优化效果。后期需要商品车评价团队针对优化后的实车进行动态主观评价，最终确认是否达到改善优化效果。