自動變速器離合器降扭優化

林慧明 劉金剛 趙又紅

摘 要：我國已成為世界上最大的汽車生產及消費國，相應汽車變速器市場也同步發展。隨著人們生活水平提高，對汽車舒適性等要求也越來越高，乘用車變速器市場也從手動變速器為主轉變成自動變速器為主。自動變速器原來以匹配中高端大排量汽車為主，逐步延伸到中低端小排量汽車。變速器對應的發動機輸入扭矩是有一定范圍的，本文介紹某大扭矩的自動變速器為匹配小扭矩汽車，對其離合器進行優化。通過計算確認離合器可以減少一組摩擦片，最后減少了零件成本并降低了離合器摩擦功率損失，同時保證了換檔質量。

關鍵詞：自動變速器 濕式離合器 離合器結構 離合器壓力計算

1 引言

目前我國乘用車發動機產品，最大扭矩在100Nm以下的占10%，最大扭矩在100Nm到200Nm之間的占65%，最大扭矩在200Nm到300Nm之間的占19%，最大扭矩在300Nm以上的占6%[1]。某變速器匹配發動機輸入扭矩最大可達500Nm，為了取得更廣泛的應用市場，計劃以此變速器為原型設計最大輸入扭矩為300Nm新款產品。基于輸入扭矩大幅下降，適當降低離合器扭矩傳遞能力能夠對油耗、生產成本等有一定改善。

該變速器一個有四個多片式離合器。本文取C1離合器為例進行分析計算。

2 離合器結構及其工作原理

如圖1所示C1離合器包括以下部件：1.超速軸組件（動力輸入元件）、2.活塞、3.回位彈簧、4.檔圈、5.對偶片（共6片）、6.摩擦片（共5片）、7.后行星架組件（動力輸出元件）、8.卡環。

超速軸組件與活塞一起組成一個密閉的活塞腔，當向活塞腔中注入壓力油時活塞會向上推動對偶片和摩擦片，使其結合依靠兩者之間摩擦力將動力輸入元件和輸出元件連接起來。當壓力油泄出后活塞在回位彈簧的作用下回到原位，對偶片和摩擦片脫離。而在接合和脫離的臨界狀況下通過閥體精準地控制活塞腔中油壓變化可實現滑動，避免換檔沖擊。

3 控制方式及影響因素分析

離合器能傳遞多少扭矩取決于對偶片與摩擦片之間的摩擦力情況，摩擦力情況又取決于活塞給出的壓力，活塞的壓力又受壓力油、慣性等因素影響。在不考慮特殊情況下活塞部位結構可簡化圖2所示情況進行分析計算。

由于發動機輸入扭矩由原來的500Nm變為300Nm，因此離合器實際可承受扭矩遠大于需求。

5 變更確認

通過降低離合器供油壓力或減少對偶處和摩擦片之間的摩擦面積，降低摩擦材料的摩擦系數都可以減少離合器扭矩傳遞能力。考慮到液壓系統變動或降低摩擦系數所涉及的改動過多，將帶來大量的試驗驗證工作，且對標定的影響也較大，所以不可取。

不同于干式離合器完全分離時不傳遞任何扭矩的特性，離合器在不工作時，雖然離合器片之間沒有壓力，但由于濕式離合器液壓油的粘性以及可能發生的摩擦副之間的碰撞摩擦，離合器對偶片和摩擦片的轉差會產生帶排轉矩，進而影響整個變速器的傳動效率[2]。所以減少摩擦面積是最佳選擇。而通過改變摩擦片和對偶片規格形狀需要重新開發零件也不可取。

綜合變更難度和經濟性考慮決定減少一片摩擦片，由原來的5片減為4片。這樣在不變更液壓系統和主要零部件的情況下達到了預期目標。同時通過選用合適的對偶片保證離合器總體間隙不變，由于減少了兩個摩擦面所以平均每布到每個摩擦面之間的間隙會變大，這樣也可以減少離合器內自動變速器油的內摩擦阻力[3]。照此其余三組多片式離合器各減少一片摩擦片在保證足夠扭矩傳遞能力的同時能夠提升變速器的效率。

參考文獻：

[1]徐向陽，劉亞偉，劉艷芳，等.面向中國汽車市場的自動變速器型譜研究[C].第六屆中國智能交通年會暨第七屆國際節能與新能源汽車創新發展論壇論文集（下冊）——新能源汽車，2011.

[2]劉璽.濕式雙離合器自動變速器換檔過程關鍵技術研究[D].吉林大學，2011.

[3]張志剛.關于濕式離合器幾個工作特性研究[D].浙江大學，2010.