某汽車離合器踏板力變重的原因分析

陶邦銀，章阿敏，盧生林，喬華，夏云

(1.奇瑞汽車股份有限公司,安徽蕪湖 241009；2.寧波汽車零部件檢測(cè)有限公司，浙江寧波 315104)

某汽車離合器踏板力變重的原因分析

陶邦銀1，章阿敏1，盧生林1，喬華1，夏云2

(1.奇瑞汽車股份有限公司,安徽蕪湖 241009；2.寧波汽車零部件檢測(cè)有限公司，浙江寧波 315104)

隨著人們使用汽車的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，對(duì)汽車操作性能的要求也越來(lái)越高。離合器系統(tǒng)是手動(dòng)擋車型重要的駕車操縱系統(tǒng)，離合器踏板力的性能表現(xiàn)直接影響用戶的駕車感受。根據(jù)某車型離合器踏板力異常變重的現(xiàn)象，從結(jié)構(gòu)入手分析導(dǎo)致踏板力變化的深層次原因，并提出解決方案，為后續(xù)離合器操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供參考。

離合器踏板力；離合器操縱機(jī)構(gòu)

Abstract:For the time using cars is more than before, people have more requirements about automotive operation. The clutch operation system is a very important system for the automotive.The owner’s driving feeling will be influenced by force of pressing clutch pedal. Based on a real example about clutch pedal force changing heavier, the reasons were analyzed from the structure of clutch operation system and a solution was given. It provides reference for the design of clutch operation system.

Keywords:Force of operating clutch pedal; Clutch operating system

0 前言

離合器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間，是汽車傳動(dòng)系中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相聯(lián)系的總成件。通常離合器與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的飛輪組安裝在一起，是發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車傳動(dòng)系之間切斷和傳遞動(dòng)力的部件。汽車從起步到正常行駛的整個(gè)過(guò)程中，駕駛員可根據(jù)需要操縱離合器，使發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系暫時(shí)分離或逐漸接合，以切斷或傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)向傳動(dòng)系輸出的動(dòng)力。它使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間能逐漸接合，從而保證汽車平穩(wěn)起步；暫時(shí)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間的聯(lián)系，以便于換擋和減少換擋時(shí)的沖擊；當(dāng)汽車緊急制動(dòng)時(shí)能起分離作用，防止變速器等傳動(dòng)系統(tǒng)過(guò)載，從而起到保護(hù)傳動(dòng)系統(tǒng)的作用。

離合器類似于開關(guān)，接合或斷離動(dòng)力傳遞作用，離合器機(jī)構(gòu)的主動(dòng)部分與從動(dòng)部分可以暫時(shí)分離，又可以逐漸接合，并且在傳動(dòng)過(guò)程中還有可能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

離合操作機(jī)構(gòu)是用戶實(shí)現(xiàn)自己意愿的工具，同時(shí)操作機(jī)構(gòu)也可實(shí)時(shí)向用戶反饋當(dāng)前離合器的結(jié)合狀態(tài)。

1 乘用車離合器操縱機(jī)構(gòu)分類

離合器操縱機(jī)構(gòu)有多種分類方式，按照操作力傳遞介質(zhì)可分為： 機(jī)械式、液壓式兩大類。

機(jī)械式。桿系：機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，摩擦大，布置困難。繩系：繩索壽命短，拉伸剛度小，可遠(yuǎn)距離操作。機(jī)械式操縱裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，故障少；但機(jī)械效率低，繩索拉伸變形導(dǎo)致踏板自由行程增大。

液壓式。操縱機(jī)構(gòu)具有摩擦阻力小，質(zhì)量小，布置方便，接合柔和，不受車身變形的影響等優(yōu)點(diǎn)[1]。

2 液壓式離合器操作機(jī)構(gòu)功能描述

液壓式離合器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。可以看出：離合器主缸和離合器踏板機(jī)構(gòu)通過(guò)螺栓固定在一起，二者固聯(lián)之后共同安裝在前艙防火墻上；前艙防火墻作為離合器踏板機(jī)構(gòu)的安裝座；當(dāng)踩下離合器踏板時(shí)，離合器踏板驅(qū)動(dòng)離合器主缸將液壓油通過(guò)液壓管路送至離合器工作缸，離合器工作缸上的柱塞按圖示箭頭的方向推動(dòng)變速箱本體上的分離杠桿，通過(guò)分離杠桿軸承壓迫膜片彈簧，促使離合器從動(dòng)盤離開離合器片，致使離合器分離；當(dāng)松開離合器踏板時(shí)，變形的膜片彈簧開始恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)，在膜片彈簧回彈力的作用下，一方面促使離合器從動(dòng)盤向離合器片移動(dòng)，并壓緊離合器片，離合器接合；另一方面驅(qū)動(dòng)分離軸承，壓迫離合器工作缸的活塞，驅(qū)動(dòng)液壓管路里的液壓油回流，最終促使離合器踏板回位[2]。

為了使駕駛者有良好的操縱感覺，保證離合器踏板有明確的上限位，初始設(shè)計(jì)方案是通過(guò)在離合器踏板機(jī)構(gòu)中增加一個(gè)上限位螺釘，來(lái)保證離合器踏板的上限位的，見圖2。

生產(chǎn)使用的裝調(diào)指導(dǎo)書關(guān)于此螺釘?shù)难b調(diào)步驟如下：

第1步，見圖3；

第2步：見圖4；

第3步，見圖5。

3 問題及原因分析

3.1 問題描述

在某次整車路試前，樣車從0開始磨合，到1 000 km時(shí)，出現(xiàn)離合器踏板力明顯變重、離合器片燒蝕的現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)，最大踏板力達(dá)到最大設(shè)計(jì)值的141.7%。進(jìn)行故障分析時(shí)，在松開離合器工作缸排氣螺栓時(shí)，有液壓油輕微噴濺顯現(xiàn)。重新擰緊排氣螺栓，再踩踏離合器踏板，并測(cè)量離合器踏板力，最大踏板力為最大設(shè)計(jì)值的105%；

樣車?yán)^續(xù)行駛300 km之后，踏板力變重的現(xiàn)象再次發(fā)生。故障排除工作如下：(1)松開并擰緊離合器工作缸排氣螺栓；(2)完全釋放離合器踏板上限位螺釘。在樣車后續(xù)的行駛中，該現(xiàn)象沒有再發(fā)生。

3.2 原因分析

由液壓離合主缸工作原理可知，當(dāng)松開離合踏板至初始位置時(shí)，活塞上的皮碗應(yīng)位于回油孔和進(jìn)油孔之間，把主缸分成上腔和下腔，兩孔均開放。踩下離合器踏板推桿便推動(dòng)活塞右移，皮碗將回油孔關(guān)閉，主缸便向工作缸提供一定壓力的液壓油，達(dá)到操縱離合器的目的。當(dāng)釋放離合器踏板時(shí)，主缸活塞則在回位彈簧的作用下向左移動(dòng)，這時(shí)在油缸的下腔形成負(fù)壓，而上腔由于油液阻尼原因產(chǎn)生正壓從而使皮碗兩邊產(chǎn)生壓差，這樣就會(huì)有少量的油液經(jīng)皮碗與筒壁之間的縫隙留到下腔去彌補(bǔ)真空，當(dāng)活塞完全回位時(shí)，下腔中多余的油液會(huì)通過(guò)補(bǔ)償孔有下腔流到上腔。

原有的踏板上限位設(shè)計(jì)方案和裝調(diào)指導(dǎo)書在理論是可行的，但是在實(shí)際操作中，裝調(diào)完成的踏板無(wú)法有效、迅速地檢測(cè)踏板上限位螺釘實(shí)際擰入深度。

正是由于上限位螺釘擰入行程無(wú)法精確控制和檢測(cè)，導(dǎo)致離合器踏板完全釋放時(shí)皮碗依然在回油孔的左側(cè)，下腔中多余的油液無(wú)法回油到上腔，使得整個(gè)液壓管路處于保壓狀態(tài)。反復(fù)踩踏離合器踏板之后是下腔中的油液越積越多，致使工作缸的活塞伸出的越來(lái)越多，在彌補(bǔ)分離軸承與膜片彈簧之間的間隙之后，逐步壓迫膜片彈簧，從而快速改變膜片彈簧的工作曲線區(qū)間和離合器從動(dòng)盤的壓緊力的下降。離合器踏板回位后皮碗正確位置見圖6。

由于以上原因，使得多次踩踏離合器踏板之后，出現(xiàn)離合器踏板力的上升[3]和離合器片燒蝕的故障，并在釋放離合器踏板上限位螺釘之后排除該故障。

4 解決方案

為了避免踏板上限位螺釘在裝調(diào)過(guò)程中的不可控，導(dǎo)致離合器踏板力的上升，新的設(shè)計(jì)方取消了離合器踏板上限位螺釘，在離合器主缸的活塞上通過(guò)機(jī)加工的方式加工出一個(gè)限位凸臺(tái)(見圖7)。該凸臺(tái)在主缸裝配前單獨(dú)加工，便于尺寸的控制和檢查。同時(shí)在主缸的推桿上增加調(diào)節(jié)螺紋段(見圖8)，便于調(diào)整離合器踏板上限位。

5 結(jié)束語(yǔ)

文中出現(xiàn)的故障看似是裝車人員沒有按照裝調(diào)指導(dǎo)書操作導(dǎo)致的，實(shí)際是原方案在設(shè)計(jì)時(shí)沒有充分考慮到實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中這樣的調(diào)整機(jī)構(gòu)不易于控制和檢測(cè)。因而對(duì)于設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，要避免不易觀察的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改進(jìn)調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，要保證調(diào)整機(jī)構(gòu)易于調(diào)整和被檢測(cè)！

【1】 王望予.汽車設(shè)計(jì)[M].4版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004：72.

【2】 陳家瑞.汽車構(gòu)造(下冊(cè))[M].3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009：33-35.

【3】 王望予.汽車設(shè)計(jì)[M].4版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004：63.

AnalysisForClutchPedalForceChangingHeavier

TAO Bangyin1, ZHANG Amin1, LU Shenglin1, QIAO Hua1,XIA Yun2

(1.Chery Automobile Co., Ltd.,Wuhu Anhui 241009,China;2.Ningbo Automotive Component Testing Center,Ningbo Zhejiang 315104,China)

2014-07-01

陶邦銀(1985—)，男，助理工程師，研究方向?yàn)檎嚲C合主觀評(píng)價(jià)方法及在整車開發(fā)中的應(yīng)用。E-mail：taobangyin1@mychery.com。