汽車離合器常見(jiàn)故障分析及排除

黃華波

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

前言

汽車離合器問(wèn)題是汽車用戶經(jīng)常抱怨的問(wèn)題之一，有些問(wèn)題影響用戶感知舒適性，如半離合起步抖動(dòng)及噪音；有些影響用戶的操控性能，如離合器分離不清引起變速箱檔位難掛進(jìn)、離合系統(tǒng)卡滯導(dǎo)致踩離合踏板重等；另還有一些故障可能造成車輛拋錨，影響車輛正常使用，如離合器打滑燒蝕、膜片彈簧或壓盤(pán)開(kāi)裂導(dǎo)致離合失效等。因此，人們對(duì)汽車離合器的可靠性提出了越來(lái)越高的要求。造成離合器故障的原因很多，包括離合器零件本身質(zhì)量問(wèn)題、裝配質(zhì)量問(wèn)題、離合系統(tǒng)或整車匹配、用戶不規(guī)范操作等。本文針對(duì)干式摩擦離合器主要故障模式進(jìn)行分析研究，提供故障排查方法及指導(dǎo)，以期能夠快速排查離合器故障，確認(rèn)故障根本原因，為制定有效解決方案提供支持。

1 離合器的工作原理

在汽車啟動(dòng)、換檔、剎車及停車時(shí)，必須將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)分離，在行駛時(shí)又必須將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)接合，從而驅(qū)動(dòng)車輪前進(jìn)。執(zhí)行分離和接合的裝置就是離合器。離合器主要由主動(dòng)部分、從動(dòng)部分、壓緊機(jī)構(gòu)、操縱機(jī)構(gòu)四部分組成，其結(jié)構(gòu)示意圖如下圖1所示。當(dāng)松開(kāi)離合踏板時(shí)，離合壓盤(pán)在離合器膜片彈簧壓力下，將離合器從動(dòng)盤(pán)壓緊在飛輪上，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩通過(guò)飛輪、離合器蓋及其與從動(dòng)盤(pán)接觸面之間的摩擦力矩傳遞到從動(dòng)盤(pán)上，再經(jīng)從動(dòng)盤(pán)內(nèi)花鍵傳遞到變速箱輸入軸上，從而達(dá)到動(dòng)力的輸出；踩下離合踏板時(shí)，踏板力通過(guò)離合主缸液壓力傳遞到分離搖臂及分離軸承，通過(guò)分離軸承壓下離合器膜片彈簧，離合壓盤(pán)后移，摩擦副之間壓緊力消失，摩擦力矩消失，從而中斷了動(dòng)力傳遞[1]。

圖1 汽車離合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2 離合器主要故障分析

2.1 車輛起步抖動(dòng)

2.1.1 故障表現(xiàn)

車輛起步時(shí)，為使汽車平穩(wěn)起步，應(yīng)該適當(dāng)控制放松離合踏板的速度，抖動(dòng)一般都發(fā)生在松開(kāi)離合踏板的過(guò)程中，車輛起步抖動(dòng)問(wèn)題屬于用戶感知問(wèn)題，一般不會(huì)影響車輛正常使用，不同的車輛抖動(dòng)程度可能不同，有些車輛只是在半離合位置的某一點(diǎn)存在輕微抖動(dòng)，感知不明顯，有些車抖動(dòng)較明顯，在松開(kāi)離合過(guò)程的較大行程內(nèi)都會(huì)明顯抖動(dòng)，甚至整個(gè)車輛感覺(jué)明顯共振、異響[2]。

2.1.2 故障原因分析

車輛起步抖動(dòng)的實(shí)質(zhì)是離合器接合過(guò)程中摩擦力矩發(fā)生周期性變化，引起整個(gè)傳動(dòng)系或整車周期性振動(dòng)。造成起步抖動(dòng)的因素很多，主要由于摩擦系數(shù)負(fù)梯度引起的自激振動(dòng)以及摩擦表面壓緊力波動(dòng)引起的共振。具體如下：

（1）摩擦片摩擦系數(shù)不均勻或摩擦材料抗抖動(dòng)不足引起的自激振動(dòng)。

（2）摩擦面上存在油污，改變了摩擦副的摩擦系數(shù)，導(dǎo)致摩擦系數(shù)不穩(wěn)定，斷續(xù)的摩擦力造成摩擦副對(duì)偶件的咬合—滑動(dòng)，從而引起離合器起步抖動(dòng)。

（3）摩擦面表面壓緊力波動(dòng)引起的離合器結(jié)合過(guò)程中發(fā)生的強(qiáng)迫振動(dòng)，如發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的偏心及軸向竄動(dòng)、壓盤(pán)表面和離合器蓋與飛輪相結(jié)合的安裝面不平行、從動(dòng)盤(pán)兩側(cè)的摩擦面互不平行，會(huì)造成離合器壓緊力的周期性變化，此外，離合器膜片彈簧分離指及分離軸承的軸向振動(dòng)也會(huì)造成壓緊力的周期性變化。這種周期性的壓緊力變化所形成的周期性脈動(dòng)會(huì)變成激勵(lì)力，若與傳動(dòng)系的固有頻率一致，就會(huì)引起共振抖動(dòng)。

2.1.3 故障排查及解決

根據(jù)上述對(duì)起步抖動(dòng)原因的分析，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化：

（1）在離合器從動(dòng)盤(pán)設(shè)計(jì)上，應(yīng)盡量選用具有正摩擦系數(shù)梯度的摩擦片，避免摩擦系數(shù)不均勻或摩擦材料抗抖動(dòng)不足引起自激勵(lì)振動(dòng)。

（2）通過(guò)消除或減小傳遞路徑中零部件安裝制造偏差改善起步抖動(dòng)，如減小發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸軸向竄動(dòng)，控制壓盤(pán)傾斜量，從動(dòng)盤(pán)平行度，一軸同軸度，飛輪平面度等偏差，確保零件質(zhì)量一致性。

（3）建立柔性波形片，可以通過(guò)加大離合器從動(dòng)盤(pán)面壓行程，改善面壓特性，減小從動(dòng)盤(pán)軸向剛度，從而使離合器結(jié)合過(guò)程更加平順、柔和。

（4）有些半離合抖動(dòng)屬于傳動(dòng)系共振問(wèn)題，涉及到整車匹配，因此在離合器設(shè)計(jì)中，合理選擇離合減振器的扭轉(zhuǎn)剛度，降低傳動(dòng)系扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)的某階固有頻率，使共振現(xiàn)象不發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)常用的工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。

（5）離合器與飛輪裝配過(guò)程中，需壓盤(pán)與從動(dòng)盤(pán)處于分離狀態(tài)，確保離合器蓋的安裝面和飛輪安裝面完全貼合，然后再打緊離合器蓋與飛輪之間連接螺栓扭矩，避免離合器蓋為了克服膜片彈簧的大端載荷力而產(chǎn)生變形，導(dǎo)致壓盤(pán)受力不均。

2.2 離合器打滑、燒蝕

2.2.1 故障表現(xiàn)

離合器打滑、燒蝕也是離合器在使用中常見(jiàn)的現(xiàn)象，而且往往伴隨有離合器摩擦材料燒焦的異味，極端情況導(dǎo)致從動(dòng)盤(pán)摩擦材料分離脫落（見(jiàn)圖2）。離合器打滑整車表現(xiàn)為車輛加速或爬坡無(wú)力，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致動(dòng)力中斷，車輛無(wú)法正常使用。

圖2 離合器摩擦材料脫落

圖3 離合器工作原理示意圖

2.2.2 故障原因分析

根據(jù)離合器的安裝及工作原理（見(jiàn)圖3）可知，離合器壓盤(pán)與飛輪通過(guò)螺栓剛性連接，隨發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸一起運(yùn)轉(zhuǎn)，從動(dòng)盤(pán)通過(guò)內(nèi)花鍵和變速箱輸入軸聯(lián)接。松開(kāi)離合時(shí)：離合壓盤(pán)在膜片彈簧壓力下將從動(dòng)盤(pán)壓緊在飛輪上，離合壓盤(pán)、飛輪、從動(dòng)盤(pán)同步運(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)相對(duì)滑磨；半離合時(shí)：膜片彈簧作用在離合壓盤(pán)上的壓力較小，不足以完全傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，飛輪、離合壓盤(pán)與從動(dòng)盤(pán)摩擦片之間產(chǎn)生相對(duì)滑磨；踩下離合：飛輪、離合壓盤(pán)與從動(dòng)盤(pán)完全分離，飛輪、離合壓盤(pán)與從動(dòng)盤(pán)摩擦片之間無(wú)相對(duì)滑磨。正常的半離合起步時(shí)，飛輪、離合壓盤(pán)與從動(dòng)盤(pán)摩擦片之間產(chǎn)生短暫的相對(duì)滑磨，離合器摩擦產(chǎn)生的溫度較低，一般在200度以下，不會(huì)對(duì)離合器性能產(chǎn)生影響，當(dāng)滑磨持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)或飛輪、離合壓盤(pán)與從動(dòng)盤(pán)之間相對(duì)轉(zhuǎn)速較大情況時(shí)，容易導(dǎo)致離合器高溫?zé)g。其主要因素如下：

（1）離合器蓋總成與飛輪安裝力矩不足、膜片彈簧彈力不足等造成壓盤(pán)壓緊力不足，不能完全傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，飛輪、離合壓盤(pán)與從動(dòng)盤(pán)摩擦片之間長(zhǎng)時(shí)間產(chǎn)生相對(duì)滑磨。

（2）摩擦面上沾有油污導(dǎo)致摩擦系數(shù)偏小，這些油污的來(lái)源可能是由于相關(guān)系統(tǒng)滲漏造成，如變速箱輸入軸油封漏油、分離軸承漏油、發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸油封漏油等；也可能由于零件本身殘油導(dǎo)致，如為防止飛輪或離合器生銹，其表面涂有防銹油；為方便變速器輸入軸花鍵與離合器從動(dòng)盤(pán)花鍵的裝配，在變速箱輸入軸上涂有潤(rùn)滑脂等。如果上述防銹油或潤(rùn)滑脂過(guò)量，零件運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，在離心力作用下，將防銹油或潤(rùn)滑脂甩到從動(dòng)盤(pán)的摩擦面上，使離合器打滑。

（3）摩擦片的磨損超過(guò)了設(shè)計(jì)允許范圍，離合壓盤(pán)與飛輪無(wú)法壓緊摩擦片導(dǎo)致打滑。

（4）離合操縱系統(tǒng)卡滯導(dǎo)致松開(kāi)離合后膜片彈簧不完全回位，離合壓盤(pán)和摩擦片分離不徹底。

（5）駕駛員操作不當(dāng)，如長(zhǎng)時(shí)間半離合行駛或半離合時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致摩擦片異常磨損。

2.2.3 故障排查及解決

（1）檢查離合器蓋總成與飛輪安裝力矩，確保在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。

（2）檢查摩擦片表面是否沾有油污，查找油污來(lái)源，設(shè)法予以排除；檢查摩擦片厚度是否超出了使用范圍，一般要求摩擦面距離鉚釘頭深度不小于0.1mm。如果存在上述情況，應(yīng)及時(shí)更換摩擦片。

（3）檢查離合踏板、分離搖臂、分離軸承等是否存在變形、生銹，運(yùn)動(dòng)是否順暢，如存在異常，應(yīng)及時(shí)更換。

（4）對(duì)于用戶操作不當(dāng)引起的異常磨損，需培訓(xùn)、指導(dǎo)用戶正確操作，養(yǎng)成良好的駕駛習(xí)慣。

2.3 離合器分離不清

2.3.1 故障表現(xiàn)

離合器分離不清指在完全踩下離合踏板后，離合器從動(dòng)盤(pán)與飛輪或離合壓盤(pán)之間仍存在接觸壓力，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力無(wú)法完全切斷，主要表現(xiàn)為：發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)或車輛行駛中，掛檔感覺(jué)困難，且變速箱齒輪有撞擊聲，即使勉強(qiáng)掛上檔后，不等抬起離合踏板汽車就向前竄動(dòng)或發(fā)動(dòng)機(jī)熄火[3]。

2.3.2 故障原因分析

引起分離不清的因素主要如下：

（1）離合器在分離時(shí)，離合壓盤(pán)在傳動(dòng)片的彈力下軸向移動(dòng)，與從動(dòng)盤(pán)分離，如果離合壓盤(pán)升程過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致從動(dòng)盤(pán)和離合壓盤(pán)之間無(wú)法完全分離；

（2）離合踏板的自由行程過(guò)大，使工作行程過(guò)小，當(dāng)離合踏板完全踩到底仍未達(dá)到分離點(diǎn)，從動(dòng)盤(pán)和離合壓盤(pán)之間仍未完全分離；

（3）離合液壓系統(tǒng)存在空氣，踩下離合踏板時(shí)，因壓縮空氣行程導(dǎo)致離合器工作行程不足；另離合液壓系統(tǒng)漏油，也會(huì)因系統(tǒng)建壓過(guò)小，分離力不足導(dǎo)致分離不清；

（4）從動(dòng)盤(pán)翹曲不平或摩擦片過(guò)厚，導(dǎo)致壓盤(pán)在正常行程內(nèi)仍無(wú)法與從動(dòng)盤(pán)分離徹底；

（5）離合器從動(dòng)盤(pán)轂與變速箱輸入軸花鍵磨損、銹蝕，使從動(dòng)盤(pán)轂與輸入軸花鍵上滑動(dòng)困難。其表現(xiàn)為離合器壓盤(pán)已分離，而從動(dòng)盤(pán)不易從飛輪面處脫開(kāi)，使得變速箱輸入軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。

2.3.3 故障排查及解決

針對(duì)引起分離不清的因素，制定如下排查及解決方案。

（1）檢測(cè)壓盤(pán)升程是否符合要求，主要檢查傳動(dòng)片、離合器蓋是否存在變形，鉚釘是否存在松動(dòng)，必要時(shí)通過(guò)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)一步確認(rèn)升程。

（2）檢查離合踏板的自由行程是否過(guò)大，并按規(guī)定的方法調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)值范圍。

（3）如果感覺(jué)離合踏板力比正常車輛踏板力小，則可能離合液壓系統(tǒng)進(jìn)入有空氣，或存在泄漏，包括各管路接頭處外漏或離合主缸內(nèi)漏等，此時(shí)應(yīng)及時(shí)對(duì)離合液壓系統(tǒng)進(jìn)行排氣，查找泄漏點(diǎn)，并設(shè)法排除。

（4）檢查從動(dòng)盤(pán)厚度及其均勻性，往往會(huì)由于摩擦片翹曲導(dǎo)致局部分離不徹底。

（5）檢查離合器從動(dòng)盤(pán)花鍵轂及變速箱輸入軸花鍵尺寸配合是否過(guò)緊，是否存在生銹等，以確保從動(dòng)盤(pán)在變速箱輸入軸上滑動(dòng)順暢。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)汽車離合器常見(jiàn)故障現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)離合器工作原理的介紹，對(duì)車輛起步半離合抖動(dòng)、異響，離合器打滑、燒蝕及離合分離不清等故障進(jìn)行分析，查找造成上述故障的可能因素，制定相應(yīng)的解決方案，以期對(duì)上述故障快速解決，消除用戶抱怨及行車隱患。在對(duì)離合器的設(shè)計(jì)、零件加工、裝配工藝及用戶使用培訓(xùn)等方面，應(yīng)盡可能避免上述因素造成的離合器故障。