輕型載荷汽車離合器溫度對變速箱換擋性能影響的研究

程林 雷永超 帥春桃 王波 常宗芳

摘要：對高溫情況下離合器性能參數的變化進行了分析，提出了高溫情況離合器對變速箱換擋性能影響的解決方案。

關鍵詞：掛擋困難;高溫;拖曳行程;正態分布

中圖分類號：U463.2 文獻標識碼：A 文章編號：1005-2550（2020）04-0050-04

程林

畢業于湖北汽車工業學院，大學本科，現就職于東風汽車股份有限公司，任底盤主任設計師，有十年以上的底盤傳動系統設計經驗。主要研究底盤傳動系統設計，曾取得兩項實用新型專利和十多項東風公司級別科技成果的榮譽。

隨著國民經濟的不斷發展，用戶對輕型載荷汽車變速箱換擋性能要求越來越高。駕駛室內的換擋是每個用戶每天都必須面對的，用戶對不同工況下的換擋性能尤其敏感，在熱車情況下掛檔困難等問題已越來越凸顯了。

1離合器分離原理

離合器包括離合器壓盤和從動盤，離合器壓盤的升程、從動盤的拖曳行程直接決定離合器是否能夠完全分離，我們在離合器設計時候要求離合器壓盤升程必須大于某一值h，那么從動盤的拖曳行程就必須小于某一值h，這樣才能保證離合器能夠徹底分離，如下圖1：

（a）自由狀態：（b）壓緊狀態;（c）分離狀態

2溫度對離合器影響分析

車輛在行駛過程中離合反復接合、分離導致從動盤表面溫度上升，通常表面溫度能達到100℃-200℃，如果車輛長期處于半離合情況下“蠕行”這個溫度會更高。

而通常對離合器的性能檢測都是在常溫條件下進行的，這種檢測條件與熱車工況是不符合的，因此我們首次在檢測條件中增加溫度要求，要求在不同溫度條件下對離合器各項性能進行檢測。

2.1不同溫度條件下總成性能參數檢測

1）離合器壓盤各項性能參數檢測

試驗設備：臺架試驗機

試驗溫度：常溫、100℃、150℃、200℃。

樣本量：6套新件。

測試項目：壓緊力、分離點分離力、分離指高度、最大分離力、升程。

檢測結論如下：

結論：離合器壓盤壓緊力無明顯變化。

結論：離合器壓盤分離點分離力無明顯變化。

結論：離合器壓盤分離指高度無明顯變化。

結論：離合器壓盤最大分離力無明顯變化。

結論：離合器壓盤升程無明顯變化。

2）不同溫度條件從動盤陛能參數測試

試驗設備：臺架試驗機

試驗溫度：常溫、100℃、150℃、200℃。

試驗樣本：6套新件。

測試項目：拖曳行程。

檢測結論如下：

由圖2.7可知：在溫度超過100℃以后從動盤拖曳行程會逐漸升高并超出設計值。

小結：1）隨著溫度的升高，離合器壓盤的各項參數變化不大，在理論誤差范圍內;

2）隨著溫度的升高，從動盤在200℃拖曳行程相對于常溫升高了1.6倍，遠遠超出了設計值的上限。

2.2批量產品數據分析

由于高溫試驗條件苛刻，不可能對生產線上的每件從動盤進行高溫拖曳行程檢測。因此我們只能通過數據分析的方法對生產線上的批量產品進行分析，判定是否會出現從動盤拖曳行程超差現象。

高溫試驗測試數據顯示：常溫下的從動盤拖曳行程數據放大1.6倍后就接近高溫情況（200%）下的拖曳行程。

接下來我們收集了常溫條件下1236套離合器壓盤升程及從動盤拖曳行程數據，運用正態分布分析法對數據進行分析，如下圖8：

藍色區域是升程分布區間;紅色區域是1.6倍的拖曳行程（高溫情況下）分布區間，由圖8可以看出，高溫情況下從動盤拖曳行程與離合器壓盤升程存在重合區間，重合區間的離合器壓盤升程小于從動盤拖曳行程，這就意味著該區間的離合器會出現分離不徹底、整車出現掛檔困難現象。

3對策制定

我們運用FTA分析法對高溫情況下從動盤拖曳行程發生變化的原因進行分析，從設計、制造、裝配三個方面開展頭腦風暴，最終析出了21個可能性的影響要素，對每一個故障要素進行檢測，最終聚焦在從動盤壓縮量上。

我們對生產線上的從動盤壓縮量及拖曳行程進行數據統計分析，分布如下圖9：

由圖9可知，從動盤壓縮量與拖曳行程成線性關系，隨著壓縮量的增加，拖曳行程隨之升高。

我們又采用正態分布分析方法對改進后的批量離合器壓盤升程與從動盤拖曳行程的關系進行分析，如下圖10：

藍色區域是升程分布區間;紅色區域是1.6倍的拖曳行程（高溫情況下）分布區間。

由圖10可知，高溫情況下離合器壓盤升程與從動盤拖曳行程基本沒有重合部分，意味著離合器能夠徹底分離。

我們將優化設計后的離合器在實車上進行驗證，熱車掛檔困難的問題消除。

4結語

本文主要針對輕型載荷汽車離合器溫度對變速箱換擋性能的影響進行分析，首次提出對離合器壓盤和從動盤總成在高溫情況下的各項性能進行臺架試驗檢測，首次運用正態分布分析法對生產線上無法完成的高溫檢測項目進行分析，得出高溫情況下從動盤拖曳行程是常溫下1.6倍的結論，最后通過優化從動盤壓縮量解決了離合器溫度過高導致變速箱換擋困難的市場難題。