华猛， 霍灿坚，钱方，曹勇

(广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州 511434)

0 引言

油门踏板直接决定汽车的动力输出，目前主机厂对动力参数的匹配多基于设计经验，并未将踏板的行程和力一一对应，导致在常用开度时油门行程、踏板力不合适，引起驾驶疲劳[1-6]。文中选取了10款车，涵盖合资和自主品牌，通过分析其踏板力、踏板行程和油门开度的关系，提取影响舒适性的参数，并对参数的取值范围进行分析定义。

1 研究对象

1.1 研究对象

目前市场上的车油门踏板主要有两类：落地式踏板(如图1所示)和悬挂式踏板(如图2所示)。文中选取市面上较普遍的悬挂式踏板为研究对象，分析常规动力车型的油门开度与踏板行程和踏板力的关系。

1.2 车型选择

为提高研究样本的可信度，选取10款车(如表1所示)：自主品牌：5款；合资品牌：5款。

表1 车型清单

备注：如无特殊说明，文中所描述车型均为表中车型。

2 客观测量

踏板测试采用目前各主机厂通用的测试系统，具体结构及测试原理如下：

踏板力-行程测试系统由踏板力测量模块、踏板行程测量模块、数据采集模块、数据后处理模块组成(如图3所示)。

图3 踏板测试系统

踏板力传感器采用电阻应变式传感器，踏板行程轨迹测量原理为参数解算位移法，即系统采用相对量计算方法(测量前，系统自动清零)，故测试结果与传感器安装位置无关，仅需保证传感器布置平面与踏板轨迹平面一致即可。用该方法测得的踏板轨迹比拉线测量准确，能够真实地反映踏板轨迹。

如图4所示，踏板行程测量模块由一个角度传感器与一个直线位移传感器组成，可实时测量空间向量曲线数据。试验时，数据采集系统实时获得角度与位移变化量，并发送至后处理模块进行数据解算。

图4 踏板轨迹测量模块示意图

安装好踏板测试设备后，采集油门踏板的行程与力曲线，同时利用INCA实时读取油门开度信号。记录对应油门开度下的踏板力及行程。

3 数据分析

3.1 参数选择

图5、图6分别为踏板行程、踏板力与踏板开度的测试曲线，可以看出：曲线均有明显的分段点，分别为前段空行程(O-A)，中间有效行程(A-B)以及后段空行程(B-C)，由大数据分析可知驾驶员常用开度在20%～40%之间，因此选择分析参数如下：

(1)前段空行程；

(2)20%～40%开度对应的行程和踏板力；

(3)有效行程占比；

(4)后段空行程。

图5 踏板行程与开度曲线

图6 踏板力与开度曲线

3.2 数据分析

10款车的踏板行程与开度的测试结果如图7所示，可以发现：踏板的总行程基本在35～60 mm内，前段空行程在0～8 mm内。

图7 踏板行程与开度曲线

踏板力与油门开度的测试结果如图8所示。可以看出，除了荣威I6和凌派，其余车型的踏板力均在15～40 N内。

图8 踏板行程与开度曲线

接下来针对所选参数进行分析：

(1)前段空行程

由图9可以看出，除了荣威I6和RX5外，前段空行程占总行程的比例基本在5%附近，由图10可以看出前段空行程基本小于3 mm。因此，建议前段空行程目标设定为不大于3 mm。

图9 前段空行程占比

图10 前段空行程汇总结果

(2)20%～40%开度对应的行程和踏板力

图11为20%～40%油门开度对应的各车型的踏板行程汇总结果，可以发现：20%开度下，行程基本在9～13 mm内；30%开度时，行程在13～17 mm内；40%开度下，行程基本在17～23 mm内。综上，定义常用开度对应的踏板行程为10～20 mm。

图11 常用开度对应的踏板行程

图12为20%～40%油门开度对应的各车型的踏板力汇总结果，可以发现，20%开度下，踏板力基本在13～20 N内；30%开度时，踏板力在15～21 N内；40%开度下，踏板力基本在15～25 N内。综上，定义常用开度对应的踏板力为15～25 N。

图12 常用开度对应的踏板力

(3)有效行程占比

有效行程对应整车的实际动力输出，因此，有效行程越长，动力持续输出的驾驶感受越明显。由图13可以发现：10款车的有效行程占比基本在70%～90%之间。为了提升驾驶感，建议有效行程占比85%～90%。

图13 各车型有效行程占比

(4)后段空行程

后段空行程为无效行程，即此行程不对应动力输出。由图14可以看出，除了Highland、VV5、荣威I6和RX5的后段空行程占比较大外，其余几款车均在7%左右。建议将后段空行程占比设定为5%～10%。结合图15中后段空行程汇总，可知后段空行程建议值为不大于5 mm。

图14 后段空行程占比

图15 后段空行程

4 结论

为提升油门踏板的舒适性，同时提升驾驶感，选取了美系、日系、德系和自主品牌共计10款车，通过分析其油门开度与踏板的行程和踏板力的对应关系，提取了影响舒适性的特性参数，并给出了相应的建议设计范围：

(1)前段空行程

前段空行程占比：2%～5%；

前段空行程：0～3 mm。

(2)20%～40%开度对应的行程和踏板力

行程：10～20 mm；

踏板力：15～20 N。

(3)有效行程占比：85%～90%。

(4)后段空行程

后段空行程占比：5%～10%；

后段空行程：0～5 mm。

此特性参数范围对于油门踏板的舒适性设计有一定的指导意义。