中国汽车工业近年来取得了很大的进步，各大主机厂的整车性能也是逐年在提升。制动性能作为汽车重要的安全性能，关注度也越来越高，其中制动踏板感觉尤为如此。依据JD.Power 的反馈，对汽车制动踏板感觉方面反映的问题主要有：制动力不足、制动偏软及制动不够灵敏等。由于汽车大多数工况下制动减速度为0.3 g 左右，属于制动的初期，往往制动的初始踏板感觉，在整个制动调教过程中尤为重要，也是最难调整的地方。本文首先通过对制动踏板感觉影响因素进行理论分析，并结合某车实际制动调教过程中遇到的问题，重点对制动踏板感觉初始进行分析。经过主客观试验，对所得的数据进行分析和比较，提出了改进踏板感觉的方法，为汽车液压制动系统的设计开发，特别是初始踏板感觉的优化改进，提供了有效的方法。

制动踏板感觉的影响因素

1. 制动踏板感觉定义

在汽车液压制动系统中，制动踏板通过杠杆机构与真空助力器及制动主缸相连。驾驶员在踩下制动踏板以后，一方面制动踏板克服机构间隙和阻力，在真空助力器的作用下，推动主缸活塞运动，使管路油压升高，推动制动分泵并使得摩擦片和制动盘间产生制动力矩，进而在轮胎与路面的相互作用下形成对车辆的制动力并最终使车辆减速；另一方面，驾驶员通过踩制动踏板反馈得到的踏板位移和踏板力信号，获得一定的制动踏板感觉，再加上身体感受到的车辆速度、制动减速度、听觉上的制动噪声及车辆动态等诸多因素，共同构成了完整的制动踏板感觉。制动踏板感觉是驾驶员在车辆制动工况下身体感官上的综合感觉，由制动系统零部件以及制动系统与整车匹配所决定。在这个过程中，制动踏板机构通过踏板力及踏板位移传递给驾驶员的反馈尤为重要。我们可以通过研究踏板力与制动减速度的关系、踏板行程与制动减速度的关系来评价踏板感觉的优劣。本文研究的重点为制动初始也是常用制动工况的踏板感觉。

2. 制动踏板感觉关系曲线

从汽车行业的经验来看，踏板力与制动减速度关系曲线、踏板行程与制动减速度关系曲线是描述制动踏板感觉的有效方法。因此，定义这两种关系曲线是研究踏板感觉的基础。目前国内外的一些主机厂及制动系统的集成供应商，在这一方面做了很多基础性的研究和积累，提出了各自关于踏板感觉的关系曲线的标准。根据试验及研究发现，有效的研究制动踏板感觉关系曲线，需要在一定的踏板输入条件下才能准确地反映一般使用工况下的踏板感觉。通过试验和仿真验证，以100 ～ 150 N/s 的踏板输入条件来进行制动踏板感觉的试验和仿真计算，结果最符合实际的制动工况和体现驾驶员的感觉。

图1 和图2 是目前一些主机厂及集成供应商关于踏板力、踏板行程与制动减速度的关系曲线定义。从中可以看出，一般定义踏板力、踏板行程与制动减速度关系曲线都会定义一个范围，规定同一减速度下的踏板力、踏板行程上限和下限值。由图中可以看出，A 厂商的定义是比较严格的，通过试验也发现，该曲线能较好地反映驾驶员的制动踏板感觉。因此，以下分析将采用A 厂商的曲线作为参照。

3. 制动踏板感觉影响因素分析

通过制动系统的理论匹配计算，结合不同车型不同工况的制动试验，在获得了一系列液压制动系统的踏板特性基础数据的基础上，提出了以下影响踏板感觉的因素。

1）执行机构（制动器）的系统效能：制动系统的匹配设计是获得后续车辆良好的制动踏板感觉的基础。只有制动器的制动效能满足使用要求，才能获得良好甚至优秀的制动踏板感觉。制动器的制动效能由以下因素决定：前后卡钳缸径、制动盘( 鼓)有效半径及摩擦片摩擦系数。

2）助力机构的助力大小（主要是真空助力器的性能参数）：真空助力器的一些关键参数是影响踏板感觉的重要因素。通过提高助力器的助力比可以降低同样制动减速度下的踏板力，优化踏板感觉；通过降低助力器的始动力、提高助力器的跳跃值，可以提高制动系统的反应速度，优化初期踏板力，使助力器在更小的力下提供更大的管路压力，以提供更大的制动减速度，优化踏板感觉。

3）制动踏板：制动踏板的人机、制动踏板的杠杆比及制动踏板的阻尼，分别从驾驶员的人机舒适性、驾驶员脚输入力及踏板回位特性方面来影响踏板感觉。

4）整车真空度的影响：助力器的真空度也是影响制动踏板感觉的重要因素。助力器的特性只有在足够的真空度条件下才能发挥作用，而目前的一些发动机由于本身的设计、机车匹配及其他标定的需要，往往无法提供制动系统需要的足够的真空源。特别是在高原使用工况下，真空度问题会更加凸显。因此，在进行制动系统设计及试验匹配中要考虑真空度的因素。目前一些车辆会使用电子或机械真空泵来解决该问题。

5）系统空行程及变形量：制动系统的空行程以及系统在受力下的变形量会影响制动踏板感觉。空行程包括：踏板与助力器连接的间隙、主缸与助力器的空行程及摩擦片与制动的间隙等。系统变形包括：在建压情况下踏板及防火墙在受力下的变形量、制动主缸与助力器的轴向变形量、制动硬管和制动软管的膨胀量、卡钳的刚度、卡钳初始需液量及摩擦片的压缩量等。

对于已经完成制动系统选型及调教，且仅存在初期踏板感觉不好的情况下，主要影响因素为：摩擦片的低压效能、制动卡钳的需液量、卡钳活塞的回位量及真空助力器带主缸总成的行程损失（某特定压力下的建压行程）。

问题现象

某款车型在开发B 点制动器过程中、进行踏板感觉调教过程中遇到问题。在保证整车其他零部件均不变的情况下，仅更换B点供应商的卡钳。整车在驾驶过程中出现初期踏板感觉不好、整车进行快速多次制动后踏板感觉和A 点基本相当。对车辆进行多次排气，无明显改善。图3 和图4 分别为装配B 点卡钳和A 点卡钳的制动踏板力与制动减速度、制动踏板行程与制动减速度的对比关系曲线。

从实车测试的结果可以看出：B 点卡钳（卡钳规格以及制动有效半径均和A 点一致，摩擦配方也一致）和A 点卡钳在踏板力与减速度的关系相当；踏板行程和减速度方面，制动初期B 点卡钳很明显比A 点要大得多。从实车的主观评价上看，B 点初期踏板感觉很差，存在制动失效的现象。

问题机理及措施实现

1. 卡钳需液量的对比测试

在整车其他零部件均不变化的情况下，仅是卡钳厂家变化。影响初期踏板感觉的主要因素为卡钳的低压需液量、摩擦片和制动盘的盘片间隙及活塞的回位量。故从以上三个方面分析原因并进行改进。从B 点和A 点前后卡钳的需液量结果对比测试可以看出，前后卡钳B 点的液量需求均大于A 点。

2. 卡钳盘片间隙/ 活塞回位量测试

为了充分评估A 点和B 点卡钳，分别进行了带摩擦片、钢片的卡钳的盘片间隙以及活塞回位量测试。卡钳盘片间隙以及活塞回位的测试过程如下：①将液压源加压管路连接制动钳进油口，彻底排净系统内空气，把钳体安装在试验台上；②加液压将活塞推出，其行程大于10 mm，活塞不能脱落，然后将活塞压回到原位，重复此步骤共5 次；③在摩擦片及模拟制动盘的塞块之间放置2 mm 隔块， 施加16 MPa 液压，然后再卸压，重复此步骤共3 次；④取出2 mm隔块；⑤位移测量装置指针穿过塞块，直达活塞平面中心；⑥加液压0.5 MPa，活塞与塞块贴合，位移测量装置为零位，卸压停留30 s 后，读取位移测量装置的读数为卸压后活塞位移，即为间隙；⑦加液压至2 MPa, 读取位移测量装置的读数即为加压后活塞位移，然后卸压，停留30 s 后，读取位移测量装置的读数为卸压后活塞位移，即为间隙；⑧每次递增2 MPa，重复步骤⑦动作，直到16 MPa ；⑨记录每次加压及卸压后活塞位移及相应的压力并绘制成曲线。

从试验方法可以得出，测试过程中卡钳的位移代表的是卡钳系统的刚性，间隙代表的是盘片间隙。通过对比不同卡钳此两个数值，可以考核卡钳的刚性、卡钳矩形密封圈以及矩形密封槽的结构设计的合理性。从B 点的测试结果看前卡钳刚性和A 点基本吻合，但是位移要比A 点大很多，理论上表现出活塞回位量大，制动时候需要更多的液量，特别是在制动初期。

后卡钳刚性方面，B 点要强于A 点，但是位移方面比A 点大很多。虽然后卡钳刚度B 点要好于A 点，但是低压制动时候可以忽略卡钳的刚性变形带来的液量的变化，故主要原因还是在于间隙大。为更直观表现出A、B 点卡钳的区别，将摩擦片换成钢块测试，结果如图5所示。

3. 卡钳活塞的回位原理

制动卡钳在液压作用下，活塞与制动钳体沿相反的方向运动，分别推、拉内外侧摩擦块贴近制动盘，卡钳体只承受轴向力，切向力由支架来承受。制动结束活塞密封圈弹性变形复位，带动活塞回到原位，同样卡钳也回到原位。随着压力的撤离，制动摩擦力也减小为零。制动盘再次转动，制动块逐渐脱开制动盘。制动过程中主要是依靠力和反作用力来推动摩擦片夹紧制动盘。但是制动压力释放后，系统不受外力作用，活塞和摩擦片回位主要就是靠矩形密封圈。

4. 措施实现

从以上分析可知，导致初期踏板感觉差异的主要原因是间隙也就是矩形槽和密封圈的结构的回位特性导致。回位量过大导致盘片间隙过大，初始消除盘片间隙需求的液量就越多，由于前后卡钳都存在此种情况。综合导致了B 点卡钳的踏板感觉明显差于A 点卡钳。而矩形槽和密封圈结构回位能力主要由密封圈的硬度、矩形槽的角度B以及槽深A决定。

一般情况A 和B 的大小直接影响卡钳的高压需液量和低压液量。基于此理论，对A 点和B点卡钳的此处结构进行了对比，结果与理论相符合。故对B 点卡

钳进行优化， B 点后卡钳槽形优化如图6 所示。

通过对B 点卡钳矩形密封槽的形状结构的调整，优化了低压的回位特性，改变了矩形密封槽结构的回位特性以及初始状态下的盘片间隙, 从而优化卡钳初始状态下的液量需求。改进后的卡图 5 前卡钳B点与A 点前卡钳钢块间隙/ 位移对比钳装车评价，效果良好, 基本和A 点踏板感觉一致。图7 和图8是改进后的实际测试的踏板感觉曲线，改进效果明显。

结语

通过对问题原理循序渐进进行剖析，明确了卡钳的位移和间隙以及卡钳活塞的回位量对初期踏板感觉的影响。明确了矩形槽结构对卡钳总成的间隙以及回位量的影响。进一步对故障件进行了优化，达到了改进效果。通过此过程总结，针对特殊问题的解决思路为：首先，从基本原理方面着手分析解决方案，制定解决措施和方案；其次，进一步验证和借助检测工具寻找根本原因；最后，针对根本原因制定措施。希望通过本文的改进思路给从业者一定的指导作用。