商用車離合器在整車上的應用校核

何濤 楊陽

摘 要：離合器總成包含蓋總成、從動盤總成和分離軸承總成，在車輛傳動系統中起到傳遞或斷開發動機扭矩、衰減振動、過載保護的功能，所以離合器屬于車輛的重要部件。在與整車的匹配過程中，需要進行后備系數、尺寸、性能、操縱系統等方面的校核確認。

關鍵詞：離合器；匹配；校核

中圖分類號：U463.211 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）22-0102-02

Application Check of Commercial Vehicle Clutch on the Whole Vehicle

HE Tao YANG Yang

（Fast Eaton （Xian） Drivetrain Company Ltd，Xian Shaanxi 710119）

Abstract： Clutch assembly includes cover assembly， driven disk assembly and separation bearing assembly. It can transfer or disconnect engine torque， attenuate vibration and overload protection in vehicle transmission system. So clutch is an important part of vehicle. In the process of matching with the vehicle， it is necessary to check and confirm the reserve coefficient， size， performance， control system and so on.

Keywords： clutch；matching；check

離合器位于發動機和變速箱之間的飛輪殼內，是車輛傳動系統的核心部件，用螺釘將離合器總成固定在飛輪的后平面上，離合器的輸出軸就是變速箱的輸入軸。在汽車行駛過程中，駕駛員可根據需要踩下或松開離合器踏板，使發動機與變速箱暫時分離和逐漸接合，以切斷或傳遞發動機向變速器輸入的動力。正確選用離合器能夠極大地提高車輛的平均無故障時間和駕乘的舒適性。離合器的校核是車輛傳動系統開發必不可少的一環。基于離合器應用校核在整車開發過程中的重要性，本文將從以下幾方面進行具體分析。

1 后備系數校核

離合器應用后備系數是離合器極限扭矩相對發動機額定扭矩的比值，即

[β=TcTe] （1）

式中：[β]表示離合器應用后備系數；[Tc]表示離合器極限扭矩；[Te]表示發動機額定扭矩。

2 尺寸校核

離合器安裝在發動機飛輪與變速箱之間，處于飛輪殼與離合器殼體內部。通過止口或者銷軸定位，螺栓連接到飛輪上。故離合器的安裝空間關系到是否能正確安裝，新舊狀態是否存在干涉風險，操縱系統是否滿足分離、結合要求。

空間校核包含在發動機側主要飛輪及飛輪殼的校核，在變速箱側主要離合器殼體及撥叉校核。這兩大結構都需要軸向和徑向校核。

飛輪側的校核需要考慮以下幾方面：①止口尺寸及公差配合；②安裝螺栓孔分度圓、數量、規格；③離合器從動盤減震器與飛輪內孔徑向、軸向干涉問題；④飛輪摩擦面與飛輪殼斷面距離[1]。

變速箱側的校核需要考慮以下幾方面：①變速箱一軸套筒直徑及長度；②變速箱撥叉開口寬度與分離軸承軸徑寬度配合；③離合器總成高度是否與變速箱空間匹配；④撥叉接觸面與變速箱安裝止口距離；⑤離合器在分離行程內分離軸承距離變速箱前端面空間（拉式離合器）；⑥在分離行程范圍內撥叉的傾斜角度及與分離軸承干涉問題。

3 性能校核

離合器傳遞性能的好壞直接影響整車動力性、舒適性、通過性和燃油經濟性等指標。為了使車輛發揮最大的優越性能，離合器前期的性能校核對匹配一款合適的離合器顯得尤為重要。當然，以上提到的這些性能指標并不由離合器本身提供，而是由整車配置決定。但離合器需要評估這些性能指標是否滿足其應用在整車上的外在環境，好的外在條件能將離合器的功能性、耐久性和可靠性充分發揮出來。反之，則會使整車性能大打折扣，帶來打滑、震動、噪聲、操作困難等故障，甚至引起離合器早期失效、燒片等嚴重后果。

通常情況下，離合器在整車匹配時需要校核車輛起步能力、爬坡能力、單次起步滑磨功和起步溫升等。在新車型開發時，根據需要進行壽命預估、NVH水平測試、樣車靜態、動態評審等更深入的校核。

離合器傳遞性能校核的理論方法很多，最終以實驗得出的真實數據為依據計算出準確的性能參數。以下是經過研究及實踐經驗得出的，較為可信。

3.1 車輛起步能力校核

車輛起步能力校核的公式為：

[S=TC×OR×M10.7×GCW] （2）

式中：[S]表示車輛起步；[TC]表示起步時發動機結合扭矩；[OR]表示車輛總速比（變速箱速、主減速比、輪邊減速比等乘積）；[M]表示每英里輪胎滾動圈數（輪胎半徑計算得出）；[GCW]表示車貨總重（kg）。

計算結果的評估可以參考表1所示的標準。

表1 起步能力評價表

[工況 起步能力指標S 高速公路 ≥14 普通國道 ≥16 維護性松軟道路 ≥25 惡劣道路 ≥30 ]

3.2 車輛爬坡能力校核

車輛爬坡能力校核公式為：

[G=1 020×Te×ORr×GCW-Rrg] （3）

式中：[G]表示車輛爬坡能力（%）；[r]表示輪胎滾動半徑（m）；[Rrg]表示滾動阻力（硬質路面1.5～2.2，維護路面2.2～3.0，松軟路面2.5～15）（%）。

計算結果評估，要求[G]≥15%

3.3 單次起步滑摩功校核

單次起步滑摩功校核公式為：

[J=π2×r2×n2e×GCW1 800×i2g×i20] （4）

式中：[J]表示單次起步滑磨功（J）；[ne]表示發動機起步轉速（rad/min）；[ig]表示變速箱檔位速比；[i0]表示主減速比。

計算所得滑磨功評價根據不同的摩擦材料承受的能量不同，一般推薦有機摩擦材料滑磨功J≤70MJ為宜。

3.4 起步溫升校核

起步溫升校核公式為：

[T=J×γC×m] （5）

式中：[T]表示起步溫升（℃）。[γ]表示傳到壓盤的熱量所占的比率。對單片離合器，[γ]=0.5；對雙片離合器，壓盤取[γ]=0.25，中間壓盤取[γ]=0.5。[C]表示壓盤的比熱容，鑄鐵為481.4J/（kg·℃）。[m]表示壓盤質量（kg）。

計算所得單次起步溫升評價要求[T]≤10℃為宜。

4 車輛操縱系統校核

離合器操縱系統包含離合踏板、總泵、分泵、高壓油管路、氣管路、油液、壓縮空氣、撥叉等部件和介質。對操縱系統校核的最終目的是確認操縱系統作用在分離軸承上的力與行程是否滿足離合器分離要求。

校核主要是在滿足離合器分離力與行程的前提下確認通過操縱部件反饋踏板的力與行程是否滿足設計要求。

4.1 踏板力校核

踏板力校核的公式為：

[QT=PY×π×d122i1×η1] （6）

式中：[QT]表示離合踏板力（N）；[PY]表示總泵油壓（Mp）；[d1]表示總泵油缸直徑（mm）；[η1]表示操縱系統效率。

設計的踏板力要大于等于校核計算系統需要的踏板力，但原則上[QT]≤150N。

4.2 踏板行程計算

離合器上的分離行程是踏板行程通過操縱系統總杠桿傳動比縮小提供的。總傳動杠桿比為[i]，可有式（7）獲取：

[i=i1×i2×i3] （7）

式中：[i1]表示踏板傳動比；[i2]表示液壓傳動比（分泵與總泵的比值）；[i3]表示撥叉叉臂叉軸傳動比。

踏板總行程的計算公式為：

[ST=S+ΔS×i×η] （8）

式中：[ST]表示踏板總行程（mm）；[S]表示離合器分離行程（mm）；[ΔS]表示系統空行程（mm）。

設計的踏板行程要大于等于校核計算系統需要的踏板行程，但不宜使分離行程在需求行程區間范圍內。

5 結語

本文主要從4個方面簡明闡述了商用車離合器在與整車匹配時的校核方法與結果評估。部分內容使用簡圖概括，使人更容易理解，可以作為從事汽車行業技術人員基礎性研究學習。

參考文獻：

[1]劉標.膜片式離合器的設計與應用研究[J].科技經濟導刊，2016（19）：64.