轻型载荷汽车离合器温度对变速箱换挡性能影响的研究

程林 雷永超 帅春桃 王波 常宗芳

摘要：对高温情况下离合器性能参数的变化进行了分析，提出了高温情况离合器对变速箱换挡性能影响的解决方案。

关键词：挂挡困难;高温;拖曳行程;正态分布

中图分类号：U463.2 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2020）04-0050-04

程林

毕业于湖北汽车工业学院，大学本科，现就职于东风汽车股份有限公司，任底盘主任设计师，有十年以上的底盘传动系统设计经验。主要研究底盘传动系统设计，曾取得两项实用新型专利和十多项东风公司级别科技成果的荣誉。

随着国民经济的不断发展，用户对轻型载荷汽车变速箱换挡性能要求越来越高。驾驶室内的换挡是每个用户每天都必须面对的，用户对不同工况下的换挡性能尤其敏感，在热车情况下挂档困难等问题已越来越凸显了。

1离合器分离原理

离合器包括离合器压盘和从动盘，离合器压盘的升程、从动盘的拖曳行程直接决定离合器是否能够完全分离，我们在离合器设计时候要求离合器压盘升程必须大于某一值h，那么从动盘的拖曳行程就必须小于某一值h，这样才能保证离合器能够彻底分离，如下图1：

（a）自由状态：（b）压紧状态;（c）分离状态

2温度对离合器影响分析

车辆在行驶过程中离合反复接合、分离导致从动盘表面温度上升，通常表面温度能达到100℃-200℃，如果车辆长期处于半离合情况下“蠕行”这个温度会更高。

而通常对离合器的性能检测都是在常温条件下进行的，这种检测条件与热车工况是不符合的，因此我们首次在检测条件中增加温度要求，要求在不同温度条件下对离合器各项性能进行检测。

2.1不同温度条件下总成性能参数检测

1）离合器压盘各项性能参数检测

试验设备：台架试验机

试验温度：常温、100℃、150℃、200℃。

样本量：6套新件。

测试项目：压紧力、分离点分离力、分离指高度、最大分离力、升程。

检测结论如下：

结论：离合器压盘压紧力无明显变化。

结论：离合器压盘分离点分离力无明显变化。

结论：离合器压盘分离指高度无明显变化。

结论：离合器压盘最大分离力无明显变化。

结论：离合器压盘升程无明显变化。

2）不同温度条件从动盘陛能参数测试

试验设备：台架试验机

试验温度：常温、100℃、150℃、200℃。

试验样本：6套新件。

测试项目：拖曳行程。

检测结论如下：

由图2.7可知：在温度超过100℃以后从动盘拖曳行程会逐渐升高并超出设计值。

小结：1）随着温度的升高，离合器压盘的各项参数变化不大，在理论误差范围内;

2）随着温度的升高，从动盘在200℃拖曳行程相对于常温升高了1.6倍，远远超出了设计值的上限。

2.2批量产品数据分析

由于高温试验条件苛刻，不可能对生产线上的每件从动盘进行高温拖曳行程检测。因此我们只能通过数据分析的方法对生产线上的批量产品进行分析，判定是否会出现从动盘拖曳行程超差现象。

高温试验测试数据显示：常温下的从动盘拖曳行程数据放大1.6倍后就接近高温情况（200%）下的拖曳行程。

接下来我们收集了常温条件下1236套离合器压盘升程及从动盘拖曳行程数据，运用正态分布分析法对数据进行分析，如下图8：

藍色区域是升程分布区间;红色区域是1.6倍的拖曳行程（高温情况下）分布区间，由图8可以看出，高温情况下从动盘拖曳行程与离合器压盘升程存在重合区间，重合区间的离合器压盘升程小于从动盘拖曳行程，这就意味着该区间的离合器会出现分离不彻底、整车出现挂档困难现象。

3对策制定

我们运用FTA分析法对高温情况下从动盘拖曳行程发生变化的原因进行分析，从设计、制造、装配三个方面开展头脑风暴，最终析出了21个可能性的影响要素，对每一个故障要素进行检测，最终聚焦在从动盘压缩量上。

我们对生产线上的从动盘压缩量及拖曳行程进行数据统计分析，分布如下图9：

由图9可知，从动盘压缩量与拖曳行程成线性关系，随着压缩量的增加，拖曳行程随之升高。

我们又采用正态分布分析方法对改进后的批量离合器压盘升程与从动盘拖曳行程的关系进行分析，如下图10：

蓝色区域是升程分布区间;红色区域是1.6倍的拖曳行程（高温情况下）分布区间。

由图10可知，高温情况下离合器压盘升程与从动盘拖曳行程基本没有重合部分，意味着离合器能够彻底分离。

我们将优化设计后的离合器在实车上进行验证，热车挂档困难的问题消除。

4结语

本文主要针对轻型载荷汽车离合器温度对变速箱换挡性能的影响进行分析，首次提出对离合器压盘和从动盘总成在高温情况下的各项性能进行台架试验检测，首次运用正态分布分析法对生产线上无法完成的高温检测项目进行分析，得出高温情况下从动盘拖曳行程是常温下1.6倍的结论，最后通过优化从动盘压缩量解决了离合器温度过高导致变速箱换挡困难的市场难题。