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摘要：线控制动是汽车制动系统的发展方向，踏板感觉模拟器是线控制动系统的重要组成部分。在分析传统制动系统踏板位移与踏板压力关系的基础上，提出一种基于磁流变液可控流变特性阻尼可调的制动踏板感觉模拟器，进行了结构设计、阻尼计算、磁路分析及参数确定。结果显示:所设计的踏板感觉模拟器可以满足实际使用要求，具有一定的实用价值。
关键词：线控制动;踏板感觉模拟器;磁流变液
线控制动系统以电线为信息传递媒介，电驱动元件为制动执行器，控制单元根据传感器信号识别驾驶员制动意图，控制执行器动作实现汽车制动［1］。制动踏板感觉是指制动过程中踏板给驾驶员右脚的反馈作用，可由踏板位移和踏板压力特性曲线描述，影响着车辆制动的稳定舒适性和主动安全性。由于线控制动系统取消了传统的液压、气压及机械传力机构，相同制动工况下踏板位移、踏板压力与传统制动系统相差甚大，不易于驾驶员的感知与控制，因此有必要设置一种特定的装置来模拟制动踏板特性，使驾驶员在制动过程中能够具有良好的操纵感觉，准确掌握所施加制动强度的大小。
1传统制动踏板特性分析
传统液压制动系统踏板位移与踏板压力的关系曲线如图1所示，曲线斜率在制动过程中变化明显。
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a－b段，主要是消除踏板的自由行程，踏板位移较大，踏板压力没有明显增加;b－c段，真空助力装置起作用，踏板压力随踏板位移增加而变大;c－d段，真空助力作用结束，踏板压力直接推动制动主缸活塞，随踏板位移变化较大。在实际制动过程中，不同制动工况下制动踏板特性曲线的要求不一样。中小强度制动时，制动压力可定量性和可调整性最为重要，希望达到最大制动压力所需的踏板位移较大，即特性曲线斜率较小，踏板压力随踏板位移变化匀，制动稳定舒适;紧急制动时，制动响应时间最为重要，希望达到最大制动压力所需的踏板位移较小，即特性曲线斜率较大，踏板压力随踏板位移变化急剧增加，制动响应迅速。因此，理想的制动踏板特性曲线应该是斜率能够随着制动强度变化而改变的特性曲线。
2制动踏板感觉模拟器设计
制动踏板感觉模拟器设计的目的是通过某些元件、某些方法将上述制动踏板位移与踏板压力的理想特性关系模拟出来，使驾驶员具有良好的制动感觉，提高线控制动系统操纵的舒适性和安全性。
2.1整体结构
所设计的制动踏板感觉模拟器，包括缸体、磁流变液体、线圈、活塞、活塞杆及弹簧等。通过改变线圈中的电流值即可调节活塞与缸体之间磁流变液体的流动阻力，从而改变模拟器的阻尼力，模拟出理想的制动踏板特性。其中，右侧小弹簧提供制动踏板一定量的自由行程;左侧回位弹簧初始状态具有一定的预紧度，便于活塞快速复位，回位时线圈中无电流通过以减小阻尼力。汽车制动时，控制单元根据踏板位移传感器提供的踏板速度信号确定驾驶员的制动意图，即轻度制动、中度制动和紧急制动。踏板位移与目标制动压力的关系曲线如图2所示，其中sz为踏板自由行程，sm为踏板最大行程，Fm为最大目标制动压力。轻度制动时，线圈中没有电流通过，踏板感觉模拟器的阻尼较小，踏板位移与目标制动压力的关系如曲线1所示，踏板压力随踏板位移变化均匀，制动稳定舒适;中度制动时，线圈中通过较小电流，踏板感觉模拟器的阻尼增加，踏板位移与目标制动压力的关系如曲线2所示，制动稳定舒适性有所下降，但响应速度提高;紧急制动时，线圈中通过较大电流，踏板感觉模拟器的阻尼最大，踏板位移与目标制动压力的关系如曲线3所示，达到最大制动力所需的踏板位移最小，制动响应迅速，提高安全性能。
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图2踏板位移与目标制动压力关系曲线
2.2磁路分析
踏板感觉阻尼器的磁路由于间隙h很小，导磁铁芯磁场尚未饱和时，铁芯周围空气中的磁通可以忽略，因此可以认为整个磁路的磁通相同。线圈磁力线由中间铁芯、右侧翼铁芯、油液间隙、缸体外壳、油液间隙及左侧翼铁芯回到中间铁芯，构成一个闭合回路。
3结束语
通过对线控制动系统踏板感觉模拟器研究的必要性、磁流变液可控流变特性、传统液压制动系统踏板特性曲线及其理想状态的分析，提出了一种基于磁流变液阻尼可调的制动踏板感觉模拟器。对其进行了整体结构设计、阻尼力计及磁路分析，并在此基础确定了模拟器的主要结构参数。结果显示所设计的踏板感觉模拟器可以在不同的制动工况下提供较为理想的踏板特性曲线，提高车辆制动稳定舒适性和主动安全性，满足制动系统的实际使用要求，具有一定的实用价值。
参考文献:
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