離合器對整車NVH性能的優化研究

邴紀秋，唐儒，袁小星，張鵬，趙生波

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離合器對整車NVH性能的優化研究

邴紀秋，唐儒，袁小星，張鵬，趙生波

（哈爾濱東安汽車發動機制造有限公司技術中心，黑龍江 哈爾濱 150060）

離合器起步抖動故障異常，嚴重影響整車駕駛舒適性。秉承著質量提升、對客戶負責的態度，攻關團隊由車廠、發動機廠及供應商三方組成。運用8D的思維模式通過4S店留車現地調查，三方聯合巡察，故障件裝車驗證等方式，從零件單體和整車方面進行了排查，最終鎖定了故障真因。針對故障真因制定了對策，有效降低離合器故障率。節約了維修費用，提升了產品綜合競爭力。

離合器；抖動；8D

前言

隨著汽車技術的飛速發展，人們對于整車NVH性能的要求越來越高。離合器作為發動機與變速器之間的零件，其主要功能是切斷和實現對傳動系統的動力傳遞，有效的降低傳動系統中一部分振動和噪聲，提供舒適的踏板操縱效果。

經過前人的辛勤探索，通過調節離合器摩擦片的阻尼參數、減振彈簧的剛度、彈簧的扭轉角度等參數可以改善起步時的噪聲及整車共振，通過使用自調節結構的離合器可以避免踏板重的故障。

本研究的主要目的是在前人研究的基礎上，繼續探索如何通過調節離合器參數解決起步抖動故障，降低離合器故障指標，為客戶提供更加舒適的操縱體驗。

1 離合器起步抖動分析

起步抖動故障是車輛起步時，離合器結合的瞬間由于扭矩傳遞不均勻造成起步抖動。

1.1 起步抖動的故障現象

離合器起步抖動就是車輛在剛起步時，怠速或者輕加油門的情況下，車剛起步的瞬間發生離合器抖動。此時踏板在行程的20％處，處于整車起步點附近，壓盤壓緊力大約為500N.保持踏板位置不動，會有整車抖動的故障，并伴隨著后橋異響的聲音。

從圖1可以發現，駕駛座處可明顯感覺到振動。

圖1 整車起步頻譜圖

發生離合器起步抖動故障時，更換離合器可以解決。通過對故障件換裝驗證，有40％的離合器不抖或者抖動情況減弱。

1.2 根本原因分析

運用8D的思維模式解決此故障，分析故障原因時攻關團隊召集有關的部門一起討論影響起步抖動的影響因素，并繪制成魚骨刺圖。按照魚骨圖逐一進行排查最終鎖定故障原因。

1.2.1人員因素分析

生產者：從圖2可以發現，人員異動后，壓盤的壓緊力減小200-300N，而且從后續調查發現，壓緊力減小的零件發生抖動的概率增大。

圖2 人員異動前后壓緊力變化趨勢

駕駛員：抖動故障只在起步點出現，如果司機駕駛習慣加油起步的話，一般不會發現抖動故障。甚至部分司機認為有抖動也是正常的。

1.2.2離合器壓盤總成分析

壓盤平行度：

500N時壓盤的分離行程為3.2-4.3，升程為0.5，檢測8件壓盤平行度0.02-0.14，詳細見表1。根據裝車驗證此項不是抖動的主要因素。

壓盤壓緊力：

約70%故障壓盤短里程后壓緊力超下差，此為不正常現象。

使用離合器壓總壓緊力為3600N+0.11輕微抖動。

使用離合器壓總壓緊力為3280N+0.14，裝車結果為起步抖動。

以上兩次裝車說明壓緊力偏下差的壓盤裝車都抖動，與異常離合器故障升高相吻合。

壓緊力偏小的原因是人員異動后，導致壓盤支撐環位置發生偏移0.2，壓緊力下降200N以上。

壓盤錐度、粗糙度：

通過驗證，壓盤錐度與粗糙度能改善10％，不能徹底解除。

表1 離合器壓盤平行度與升程關系

壓盤同軸度：

分析磕碰或者蓋結構是否易導致定位孔同軸度（三個定位銷孔定的心與分離指定的心的同心度）不良。通過故障件和新零件檢測，判斷此項不是抖動主要因素，詳細數據見表2。

表2 壓盤同軸度統計

壓盤其他項：

通過對故障件的數據分析排除以下因素：

壓盤升程、動平衡、結合高度、單體分離指跳動。

1.2.3離合器摩擦片總成

1.2.3.1 從動盤接合時500N平行度

分析抖動故障件的500N平行度的占比，樣本數10。檢測結果：故障從動盤500N平行度，80%大于0.1，30%大于0.15。

裝車驗證：

如果從動盤500N平行度小于0.15，分離指跳動0.8不抖，1.1不抖，1.4不抖，1.7輕抖+異響。（注：之前500N平行度為0.23時，分離指跳動為0.14時，抖動嚴重）

通過對故障件解析和裝車驗證，從動盤500N平行度小于0.15，可以改善40%。

通過調查發現，摩擦片500N時平行度超差，是因為設備加熱板以及波形片的成型模具磨損導致平行度超差。

1.2.3.2 波形片高度差

波形片的初始平行度均在0.15以內，詳見表3，且波形處于中值偏上水平，波形衰減滿足20%以內的要求。

表3 波形片高度差

1.2.3.3 從動盤減震剛度和預減震

預減振角度為，正向7.5度，反向3.6度，剛度0.39N.m/°。 500N時壓縮量為0.34平行度為0.21，裝車后抖動。此項不是抖動的主要因素。

1.2.3.4 從動盤其他項

滯后值、摩擦系數、從動盤端跳、花鍵磕碰等因素通過裝車驗證，都已排除。

1.2.4整車及發動機

1.2.4.1 發動機飛輪

飛輪單體：平行度最大是0.08 平面度最大是0.10；

飛輪裝配后：飛輪跳動0.03-0.13。

故障飛輪：平行度0.035，平面度0.008。

通過以上排查，飛輪不是抖動的主要因素。

1.2.4.2 裝配后分離指跳動

通過對下線的發動機進行檢測，裝配后分離指跳動0.38-0.8，符合設計要求。

1.2.4.3 整車共振點

同樣型號的離合器應用到別的車型，就沒有這么高的抖動故障率，說明不同車型的離合器滑磨的抖動與整車共振頻率不一樣。

總結：

通過上述分析造成起步抖動的原因有，從動盤在受500N壓緊力時平行度超過0.15；壓盤短里程后壓緊力超下差，導致起步時壓緊力波動過大；駕駛員的評價標準不一。

從動盤受500N壓緊力時平行度保持不大于0.15可以解決起步抖動故障，這項參數是以往的開發當中并未注意的，對于以后離合器的設計開發及故障攻關工作有著重要的作用。

2 離合器起步抖動對策及驗證

2.1 增加軸向特性要求

增加總成軸向壓縮特性500N時平行度，按0.15mm Max控制要求，總成100%全檢。

對設備加熱板磨削加工，使其平面度達到要求，并對模具進行調整后，隨機檢驗單體波形片成形高度極差，分布在0.15mm以內（合格），數據見表4。

表4 波形片高度分布

圖3

將模具上、下平面處8片葉片間平面平行度調整為0.02mm Max后，隨機抽取波形片及總成檢測平行度數據見表5：

表5 波形片平行度

修模后，波形片成型高度差均在0.10mm內；單體波形片500N平行度控制在0.1mm內；

整改前后總成平行度實測對比數據見表6：

表6 主減速齒輪個檔位階次

經整改后，總成在500N時的平行度由原0.24max均控制在0.15mm內。

2.2 膜片彈簧增加熱強壓工藝

通過5件靜態分離耐久性試驗對比：采用膜片彈簧熱強壓工藝后，壓緊力衰減量由7.6%降為4.8%，約120N。

2.3 增加輸入軸花鍵與離合器摩擦片花鍵的配合長度，見圖4

圖4 離合器摩花鍵配合示意圖

通過增加配合長度6mm之后，抖動降低約30%，效果較為明顯。

通過以上離合器壓盤、從動盤和輸入軸花鍵三項改善措施，對策后基本解決離合器起步抖動問題。

3 總結

通過此次研究得到的最重要的成果是，當離合器從動盤受500N壓緊力時將平行度控制在0.15以內，能夠有效的改善起步抖動故障。此項成果的研究是集合了攻關團隊所有人的智慧和努力得到的，并且獲得了業內知名專家的認可。此項參數是以往離合器設計和故障攻關當中沒有關注到的，此次的研究不僅為解決起步抖動故障提供了支撐，更重要的是能夠提升了離合器設計水平。

此次研究有效的降低了離合器起步抖動的故障率。通過本次離合器對整車NVH性能的優化研究，在質量、成本、技術上得到了很大的收獲，在解決離合器起步抖動的同時，既節約了維修成本，也提升了產品競爭力，得到的結論和制定的對策能夠有效的平行展開到其他項目的離合器上。更為重要的是能夠提升離合器的設計水平，為以后的故障攻關提供重要的參考。

[1] 徐石安,江發潮.汽車離合器[M].清華大學出版社,2005.8.

[2] 徐兀.汽車振動和噪聲控制[M].人民交通出版社,1987.

[3] 何渝生,魏克嚴,洪宗林,孫樣根.汽車振動學[M].人民交通出版社,1990.

Investigation of the vehicle NVH improvement affected by clutch

Bing Jiqiu, Tang Ru, Yuan Xiaoxing, Zhang Peng, Zhao Shengbo

（Center of Technology, Harbin DongAn Automotive Engine Manufacturing Co., Ltd, Heilongjiang Harbin 150060）

The abnormal start jitter of clutch seriously affects the driving comfort of the whole vehicle. Adhering to the attitude of improving quality and being responsible to customers, the attack team consists of a Depot, an engine factory and a supplier. Using the 8D's thinking mode, through the 4S store's current location investigation, the joint inspection of the three parties, and the verification of the faulty parts, the parts were checked from the parts and the entire vehicle, and the fault was finally locked. The countermeasures are made against the real cause of the failure, and the clutch failure rate is effectively reduced. Saves maintenance costs and improves the overall competitiveness of the product.

Clutch; Tremble; 8D

A

1671-7988(2018)20-49-04

U461.4

A

1671-7988(2018)20-49-04

U461.4

邴紀秋，就職于哈爾濱東安汽車發動機制造有限公司技術中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.20.017