汽车低温换档困难分析

张帅举

（上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海 201804）

汽车低温换档困难分析

张帅举

（上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海 201804）

对乘用车在低温状态下换档困难进行研究并制定分析路线，依靠理论计算和相关试验对每项影响因素进行确认，确定从动盘在低温下自锁是产生换档困难主要原因，从动盘在低温下与输入轴自锁，发动机动力没有完全切断，从而造成换档困难。

换档困难；分离；从动盘；自锁；拖带

CLC NO.:U463.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)05-126-03

引言

乘用车换档操纵性能，是驾驶者比较关注性能。通过液压操作系统控制离合器分离和结合驱动，离合器分离程度会影响换档性能。在离合操纵和换档操纵系统开发时，必须对每个细节进行认真确认，系统每个零件之间配合和装配性都会直接影响性能，对乘用车整车品质有显著影响。换档性能困难课题也是我们在设计制造中常碰到的问题，一般都是在零件层面去测试解决。本论文主要是通过整个系统展开分析，通过系统校核验证和理论分析，深入分析每个因素，确定要因并制定对策。

1、换档困难描述

当环境温度在 0°C附近，车辆冷车起动时，各档位换档有卡滞现象，换倒档时有明显打齿声和冲击现象；当环境温度回升到常温，卡滞现象消失；低温时车辆行驶 20 分钟左右热车后，卡滞现象也会消失。

2、换档困难原因分析

3、换档困难原因确认

对换档困难原因制定确认表，如表1：

表1 原因确认

3.1 换档机构故障

车辆在未启动状态下，对各个档位换档性能进行评估，各个档位换档平顺，未出现档位卡滞现象。确认换档机构无故障，故换档操纵机构和换档困难无关联。

3.2 变速箱故障

对换档卡滞车辆和正常车辆变速箱进行交互验证，卡滞现象未跟变速箱转移，变速箱在台架上测试未出现卡滞现象。故变速箱内部故障的和换档困难无关联。

3.3 离合器未分离

离合器分离的动作传递路径（见图 2）为：离合器踏板→主缸动作→工缸动作→分离摇臂动作→分离轴承动作 离合器压盘动作。离合器踏板的动作最终通过离合器液压操纵系统和离合器压盘转化为离合器压盘动作。因此，离合器压盘的升程是很关键的技术指标。

3.3.1 离合系统测试

跟离合系统分离有关主要参数是离合踏板行程、离合器压盘行程和工缸行程。分别对换档困难车辆离合器踏板行程、主从缸行程、离合器压盘升程进行测量，测量结果满足技术要求。同时将离合器压盘在冷态下（放入冷冻仓至-10 度）进行了测量，升程也满足分离要求。

通过Actuation Measurement测试仪对换档困难车辆离合操纵系统踏板总行程、分离位置、结合位置、同步位置、和结合调节位置进行测量，测试结果满足技术要求。

换档困难车辆离合器与正常车辆交互，故障现象未转移。根据以上测试分析，离合器没有分离与换档困难无关联。

3.4 曲轴滚针轴承拖带变速箱输入轴

通过以下步骤（如图 3）进行曲轴滚针轴承拖带变速箱验证，换挡困难现象依然存在。

对换档困难车辆曲轴滚针轴承进行更换，换档困难现象未消除。对更换曲轴滚针轴承进行分析，未发现没偏磨和贴合痕迹；通过以上验证分析，曲轴滚针轴承不会拖带变速箱输入轴，和换档困难无关联。

3.5 从动盘低温粘连

经过对离合器从动盘的高温和低温粘贴性进行测试，测试结果正常，如下表 4。换档困难车辆从动盘与正常车辆交互，故障现象未转移。换档困难与从动盘低温粘贴无关联。

表4 粘连力矩测试

3.6 从动盘低温与变速箱输入轴自锁

如图 4，P为作用在从动盘外径的力（由变速箱输入轴和飞轮垂直度，从动盘跳动过大等因素引起）。R 为从动盘半径，d 为输入轴花键直径，w 为内花键长度，k=w/d；当P足够大，并且从动盘和输入轴的摩擦系数μs足够大时，会产生自锁现象，即从动盘不能和飞轮分开。

如图5，当从动盘处于滑动与自锁的临界状态时：

由此可知，临界摩擦系数取决于几何尺寸。由于某种原因（如脏污、配合过紧等），从动盘和输入轴的摩擦系数大于临界摩擦系数时，会产生自锁现象。拖带力矩为Tdrag =μfPR。μf为从动盘摩擦材料和飞轮的摩擦系数。这种自锁拖带状态不会一直持续下去，因为发动机的扭振或其他动态因素会使从动盘脱离自锁状态。根据以上分析，从动盘低温与变速箱输入轴自锁是低温换档困难关联。

4、结论

（1）产生低温换档困难原因是从动盘在低温下自锁，拖带输入轴，致使发动机动力没有完全切断，从而造成换档困难。影响从动盘和变速箱输入轴花键配合摩擦系数的因素比较复杂，如花键配合的松紧程度，花键配合的污染情况，花键配合的润滑情况等等。

（2）建议处理方案，更换离合器从动盘，同时在变速箱输入轴花键上涂加适量油脂。（不要涂过多，过多的油脂会滴落到从动盘摩擦面上，使离合器打滑）。

（3）关于拖带力矩，在离合器行业正在研究课题，还没有明确根本原因方法。对于此现象，通过对可能原因进行优化。

[1] 张栋杰,毛世伟,朱波. 手动挡汽车换挡困难原因及改进方法[J].汽车工程师,2011,02:40-44.

[2] 马选斌. 汽车离合器分离不彻底故障的原因与排除[J]. 汽车运用,2009,04:46.

[3] 吴川永. 汽车膜片弹簧离合器试验研究及故障分析[D].吉林大学,2011.

[4] 徐旭,鲁统利. 汽车离合器操纵机构的分析与改进设计[J]. 机械设计与制造,2007,11:13-14.

[5] SAE 2001-01-2802, Andrzej Szadkowski and Ronald B. Morford. Some Aspects of Parasitic Drag In Dry Friction Clutches.

Analysis of low temperature shift car trouble

Zhang Shuaiju
（Shanghai Automotive Group Co., Ltd. Technology Center, Shanghai 201804）

To vehicle analyse shift difficulty in low temperature and frame way, confirm on effect equation base on calculate and test.confirm on rootcause is self-lock in low temperature.Into shaft and driven plate on lock ,powertrain don't complete shut off，so work shift difficulty.

Difficulty shifting；Separate；Driven disc；Self-locking；Towing

U463.2

A

1671-7988(2015)05-126-03

张帅举，就职于上海汽车集团股份有限公司技术中心。