关于车型离合器踏板布置设计的几点思考

关于 SUV 车型离合器踏板布置设计的几点思考
张明旭 赵红宇
（郑州日产汽车有限公司，河南 郑州 450016）
[摘要] 本文基于 SUV 车型离合器踏板布置设计过程中，重点关注离合器踏板的布置位 置、行程和踏板力三方面设计目标。针对该目标从离合器踏板布置设计的角度进行分析和思 考，提出离合器踏板在布置设计时应重点关注的要点和方法。 关键词：离合器踏板，布置设计，分析与思考
作者简介
张明旭，（1969,08）男，1992 年 07 月毕业于重庆大学汽车系汽车设计专业，学士学位，工程师，现从事汽车
底盘&传动系统方面的研发设计工作,zhangmingxu88@163.com。 赵红宇，（1983.12）男，2008 年 07 月毕业于郑州大学机械工程学院，硕士学位，助理工程师，现从事汽车底
1 前言
在 SUV 车型的离合器踏板布置设计过程中，离合器踏板的操纵性能对汽车的操控性能 起着至关重要的作用。影响离合踏板操控性能的因素有以下三方面：
⑴离合踏板的布置位置： ⑵离合踏板的行程： ⑶离合踏板的踏板力（或操纵力）： 下面就针对以上三方面因素，结合作者在 SUV 车型离合器踏板布置设计工作中的经验 进行分析和思考，并提出 SUV 离合器踏板在布置设计时应重点关注的要点和方法。
≥40
54
F5 回程过程中踏板力差值（N）
≤30
15
5 离合器踏板的评价方法
⑴ 实测法：
在样车下线后，首先对离合踏板的各段行程和踏板力进行实车测量，确认实测值与理论
计算值的差异，调查差异的原因。如果计算时相关系数取的有差异，即进行修正，积累经验
数据。
⑵主观评价法：
在进行试车测试后，仍然需要进行主观评价，确认操作舒适性、平顺性等。由专业评价
另外，影响操作舒适性的两个重要指标为：踩下过程中踏板力差值 F3 和回程过程中踏 板力差值 F5。F3 过大时，操作起来会产生踏空的感觉；过小时，难以发挥膜片弹簧助力的 作用，使操作力过大，舒适性恶化。F5 过大时，会产生顶脚、反弹的感觉；过小则使操作
力过大，舒适性变差。因此，合理的选择 F3、F5 值非常重要。
员和经验丰富的驾驶员进行评价，具体以填写评价表、计分的方式，从以下 18 个方面进行：
1、离合后备行程位置：高度（车辆启动时） 10、离合踏板刚度
2、离合分离点区分难易度（车辆怠速时）
11、效率感觉
3、离合分离难易度（车辆怠速时）
12、吸入感觉
4、离合分离点位置：高度（行驶中）
13、舒适性
5、离合分离点区分难易度（行驶中）
图 2-3 离合踏板高度与座椅 H 点高度之间的关系 ⑷离合踏板硬点高度（初始位置）。根据以往经验，初始状态时，离合踏板硬点高度应 该在图 2-4 推荐范围内选择。
图 2-4 离合踏板硬点初始高度与座椅 H 点高度之间的关系
⑸踏板位置的其他布置要求。 离合踏板的布置在考虑上述因素外，还要考虑与周边零部件的位置关系，如下图 2-5 中， 离合踏板与仪表板、离合踏板与脚踏板之间的间距，当脚放在脚踏板上时，不能碰到踏板和 踏板臂等。 另外，在离合踏板操纵过程中，踏板角度的变化带动驾驶员脚踝和膝部的运动，如驾驶 员脚踝和膝部运动角度过大，会使操纵舒适性恶化；反之过小，也会影响舒适性。
图 2-5 离合踏板与周边零部件间距
3 离合器踏板的行程要求
根据离合踏板性能曲线（膜片弹簧）的要求，见图 3-1。在离合踏板布置设计时考虑总 行程 S1 的同时，也应关注分离行程 S3 和后备行程 Bm。在实车测试时，通常把分离点和接 合点看作是重合的，即 Am≈S3。
特别要强调的是，接合点比率（Am/Bm）和离合分离比（S3/S1）需要合理设计，这是 离合行程分配中最为关键的。另外，最大踏板力处的行程 SF2、空行程 GC 等对于操作舒适 性影响也较大。
14、运动感
6、离合分离难易度（行驶中）
15、离合踏板操纵空间
7、离合踏板操纵力
16、离合踏板布置
8、离合踏板操纵平顺性
17、噪音
9、离合踏板行程
18、振动
6 总结
综上所述，离合踏板在布置设计时，在考虑符合相关法规、人机工程学的基础上，还要
考虑离合踏板位置与油门踏板位置及周边零部件、离合踏板行程与踏板力、离合踏板行程与 变速器换档行程等相互关系，这样才能设计出舒适、平顺的离合器踏板。
踏板力升程斜率△1 由最大踏板力的增加率△2 决定，△2 反映了最大踏板力和此时踏
板行程之间的关系。
离合踏板力在理论计算时还应考虑其他相关因素的影响：如踏板刚度、系统传动效率、
是否有弹簧等助力装置等。下表 4-1 提供了一些经验的数值，仅供参考。
踏板力
表 4-1 离合踏板力参考范围
No
名称
F2 踩下最大踏板力（N）
SA:离合踏板分离行程 Si：加速踏板初始高度与离合踏板初始高度差。 ⑵ 离合踏板角度（踏板硬点处）。 根据以往经验，离合踏板角度设计应在下面图 2-2 范围内选择。
踏 板 角 度 θ
座椅 H 点高度(mm) 图 2-2 踏板角度θ与座椅 H 点关系 ⑶工作过程中，离合踏板高度（踏板硬点位置）。根据以往经验，离合踏板工作过程中， 即离合踏板下压过程中，踏板硬点高度变化区域应该在图 2-3 推荐范围内选择。
2 离合器踏板的布置
在离合器踏板布置设计过程中，在符合相关法规要求的前提下，根据经验还要考虑以下 几方面：
⑴ 离合踏板分离点和加速踏板的位置关系（或加速踏板与离合踏板高度差），见图 2-1。
图 2-1 加速踏板与离合踏板位置关系 因为驾驶员操纵离合踏板时，离合踏板的位置和加速踏板的初始点有很大的关系。根据 以往经验，下面的式子反映了离合踏板和加速踏板的布置关系。 25 mm ≤SA-Si≤55mm
经验值 实车值 70≤F2≤105 105
FA 回程最大踏板力（N）
70
FB 回程终点反力（N）
7.5
F1 踏下初点踏板力（N）
≤35
12
△1 踏板力上升斜率（N/mm）
1.9
△2 最大踏板力上升斜率(EA/SF)（N/mm）
1.4
F3 踩下过程中踏板力差值（N） F4 回程始点踏板力（N）
≤30
15
图 3-1 离合踏板性能曲线图
离合踏板行程在理论计算时还应考虑其他相关的因素，如分离行程与变速器换档行程的
关系（这里不再详述，可参照量产车），系统传动效率、踏板刚度等。
下表 3-1 提供了一些经验的数值，仅供参考。
行程
表 3-1 离合踏板行程参考范围
No 名称
Biblioteka Baidu
经验值
实车值
S3 踏板分离行程（mm）
≤100
95
Bm 后备行程（mm）
35～45
45
Am 工作行程（mm） S1 总行程（mm）
80～90
85
≤145
130
接合点比率（Am/Bm）
2
离合分离比（S3/S1） 0.65≤S3/S1≤0.8 0.75
SF2 最大踏板力处行程（mm）
77
4 离合踏板力的要求
根据离合踏板性能曲线（图 3-1）的要求，在离合踏板力设计计算时通常考虑比较多的 是最大踏板力 F2，因为 F2 直接反应操作力的大小。F2 过大时，驾驶员会反映踏板沉重， 操作费力；F2 过小时，驾驶员会反映操作离合踏板时没有脚感，舒适性差，故 F2 的合理值 至关重要。
盘&传动系统方面的研发设计工作, zhaohongyu-2002@163.com。