汽车单控制动装置研究浅析及其配件探索性设计分析
摘要：汽车向着多功能化与高智能化发展的同时，不得不面对着愈来愈多的控制环节，思考是否它们已到达或超出人类机体所能控制的极限。虽然目前车体某些智能化装备能让人类从繁琐的控制中解脱一部分精力与体力出来，甚至做出人力所不能达的更快更好的控制，但是面对日益加大的车流量、日益提高的车速，以及单次驾车里程数和连续驾车时间的增高，驾车疲劳性与紧张性也就愈显突出。当这种疲劳与紧张超出人的耐力与反应时，也就不可避免地发生安全事故。简化控制就是在保证车身能够完成所有安全动作的有效时间范围内，而对人体提出的“捷径控制”要求，该要求不仅缩小了人控对这有效时间的占有比，而且还因为动作的简化而降低了人的疲劳性与紧张性。单控制动就是简化了驾驶员脚对踏板的控制动作，为目前驾驶员急需解决的一项安全行车，提供了一种较好的研究课题。
关键词：组合踏板；集成总泵（组合缸）；离合器强迫结合、分离装置；脚感器；时间占有比；人机工程
0 引言
在离合器与制动器发展过程中，它们都是由起初最早的拉杆式机械控制发展起来的，但随着车速的提高，为提高制动力和制动平稳性，制动器率先使用了液力传动控制系统。后来随着车身结构愈来愈紧凑，同时提出对离合器摩擦元件的磨损自动补偿，以及离合彻底、无阻涩、故障率低等要求，液压离合器才于20世纪80年代出现，19世纪初才开始广泛普及。这种制动器与离合器均可由液压控制，也就有了单控制动能够实现的先决条件。单控制动是“单控式车辆制动装置（ZL201110048036.3）”发明专利的简称，是将离合器与制动器的控制通过组合缸或组合踏板，以及离合器强迫结合装置、离合器强迫分离装置、脚感器等，实现单只脚单一控制离合器与制动器，提高了安全操作性与快速反应能力，为运输行业提速提供了人体控制的保障环节。
1 相关研究与部分设计分析
文中对汽车单控式制动装置的可行性探讨大致分为以下几个方面：(1)人机工程的研究；(2)安全操作性研究； (3)相关零、部件可实施性设计研究；(4)市场需求的研究等重点关注技术与市场方面的问题。这里不对其财务与投资风险等方面再作分析，其相关信息可参阅中国行业企业信息发布中心发布的《商业计划书》。因该设计与分析所涉内容非常广泛，这里限于篇幅与作者的水平，只能就一些作者认为较为重要的环节与配件来作一浅析。
1.1 单控制动踏板力与踏板行程
1.1.1 有关制动与离合器踏板的力学要求
首先从人因工程学角度出发分别对制动踏板、离合器踏板操作性感觉作以评估，文献［1］提出了制动感觉指数（BFI），如表1所示。
1.4 单控制动可能的发展方向
1.4.1 手动与自动变挡为一体的发展
离合器若采用双离合器变速箱时，当驾驶员踏下踏板使离合器分离后到第二级挂挡缓速或行程制动，或踏下踏板使离合器分离再迅速踏板回位离合器结合后再迅速踏下踏板，即“告诉”CPU驾驶员欲减速，应自动降挡；当驾驶员左脚踏下踏板使离合器分离时，此时右脚踏下加速度踏板（见ZL201110048036.3专利，此时燃油控制系统已被左脚单控踏板切断，右加速度踏板不能再加速汽车），即“告诉”CPU驾驶员欲加速，应自动挂到上挡，此时手动挂上挡或下挡也可进行。这是单控踏板可能的一个发展方向。
1.4.2 后备制动踏板的发展
若依然采用三踏板系统，同样采用目前踏板布置方式时，则驾驶员右脚既可踏加速度踏板，也可踏后备制动踏板。当单控踏板制动意外失效时，空闲的右脚可迅速踏下后备制动踏板，也就保证了双重保险的应急制动的功能，该系统同样还是以双踏板行车控制为主。这是单控踏板另一个可能的发展方向。
2 结语
单控制动是国内一项自主知识产权，在中国汽车制造到中国汽车创造过程中，对汽车发展史有较大影响意义的作用。单控制动由于在制动过程中，增设并且不可避免地有一个行车缓速控制过程，故对制动器保护，防止制动器过热有非常好的作用。为了使缓速控制有较为明显的作用，还可考虑对节气门、排气口的非完全闭合等各种有利其他缓速控制机构的应用。
而且据了解，目前大多驾驶员几乎腰肌和右腿都患有劳损综合症，这是因为三踏板的控制系统，使右脚既踏油门踏板又踏制动踏板，在整个行车过程中右脚几乎得不到休息所致。单控制动则可较好地解决该项驾驶员目前急需解决的安全行车问题。同时，单控制动相对目前已存在的双踏板控制系统所使用的液力变扭器，有成本更低、重量小，故障成因更少、故障排除更简单等特点；而且相对目前汽车三踏板控制系统也可较好地进行改装；单控制动相对更多需要人为控制的车辆（如赛车）需要人为快速地起动、提速等，运用该项技术则更为理想，更有利于驾驶人员操作上的便利与控制上的快速性。
