汽車低溫?fù)Q檔困難分析

張帥舉

（上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，上海 201804）

汽車低溫?fù)Q檔困難分析

張帥舉

（上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，上海 201804）

對(duì)乘用車在低溫狀態(tài)下?lián)Q檔困難進(jìn)行研究并制定分析路線，依靠理論計(jì)算和相關(guān)試驗(yàn)對(duì)每項(xiàng)影響因素進(jìn)行確認(rèn)，確定從動(dòng)盤在低溫下自鎖是產(chǎn)生換檔困難主要原因，從動(dòng)盤在低溫下與輸入軸自鎖，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力沒(méi)有完全切斷，從而造成換檔困難。

換檔困難；分離；從動(dòng)盤；自鎖；拖帶

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

引言

乘用車換檔操縱性能，是駕駛者比較關(guān)注性能。通過(guò)液壓操作系統(tǒng)控制離合器分離和結(jié)合驅(qū)動(dòng)，離合器分離程度會(huì)影響換檔性能。在離合操縱和換檔操縱系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)，必須對(duì)每個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行認(rèn)真確認(rèn)，系統(tǒng)每個(gè)零件之間配合和裝配性都會(huì)直接影響性能，對(duì)乘用車整車品質(zhì)有顯著影響。換檔性能困難課題也是我們?cè)谠O(shè)計(jì)制造中常碰到的問(wèn)題，一般都是在零件層面去測(cè)試解決。本論文主要是通過(guò)整個(gè)系統(tǒng)展開(kāi)分析，通過(guò)系統(tǒng)校核驗(yàn)證和理論分析，深入分析每個(gè)因素，確定要因并制定對(duì)策。

1、換檔困難描述

當(dāng)環(huán)境溫度在 0°C附近，車輛冷車起動(dòng)時(shí)，各檔位換檔有卡滯現(xiàn)象，換倒檔時(shí)有明顯打齒聲和沖擊現(xiàn)象；當(dāng)環(huán)境溫度回升到常溫，卡滯現(xiàn)象消失；低溫時(shí)車輛行駛 20 分鐘左右熱車后，卡滯現(xiàn)象也會(huì)消失。

2、換檔困難原因分析

3、換檔困難原因確認(rèn)

對(duì)換檔困難原因制定確認(rèn)表，如表1：

表1 原因確認(rèn)

3.1 換檔機(jī)構(gòu)故障

車輛在未啟動(dòng)狀態(tài)下，對(duì)各個(gè)檔位換檔性能進(jìn)行評(píng)估，各個(gè)檔位換檔平順，未出現(xiàn)檔位卡滯現(xiàn)象。確認(rèn)換檔機(jī)構(gòu)無(wú)故障，故換檔操縱機(jī)構(gòu)和換檔困難無(wú)關(guān)聯(lián)。

3.2 變速箱故障

對(duì)換檔卡滯車輛和正常車輛變速箱進(jìn)行交互驗(yàn)證，卡滯現(xiàn)象未跟變速箱轉(zhuǎn)移，變速箱在臺(tái)架上測(cè)試未出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象。故變速箱內(nèi)部故障的和換檔困難無(wú)關(guān)聯(lián)。

3.3 離合器未分離

離合器分離的動(dòng)作傳遞路徑（見(jiàn)圖 2）為：離合器踏板→主缸動(dòng)作→工缸動(dòng)作→分離搖臂動(dòng)作→分離軸承動(dòng)作 離合器壓盤動(dòng)作。離合器踏板的動(dòng)作最終通過(guò)離合器液壓操縱系統(tǒng)和離合器壓盤轉(zhuǎn)化為離合器壓盤動(dòng)作。因此，離合器壓盤的升程是很關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)。

3.3.1 離合系統(tǒng)測(cè)試

跟離合系統(tǒng)分離有關(guān)主要參數(shù)是離合踏板行程、離合器壓盤行程和工缸行程。分別對(duì)換檔困難車輛離合器踏板行程、主從缸行程、離合器壓盤升程進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果滿足技術(shù)要求。同時(shí)將離合器壓盤在冷態(tài)下（放入冷凍倉(cāng)至-10 度）進(jìn)行了測(cè)量，升程也滿足分離要求。

通過(guò)Actuation Measurement測(cè)試儀對(duì)換檔困難車輛離合操縱系統(tǒng)踏板總行程、分離位置、結(jié)合位置、同步位置、和結(jié)合調(diào)節(jié)位置進(jìn)行測(cè)量，測(cè)試結(jié)果滿足技術(shù)要求。

換檔困難車輛離合器與正常車輛交互，故障現(xiàn)象未轉(zhuǎn)移。根據(jù)以上測(cè)試分析，離合器沒(méi)有分離與換檔困難無(wú)關(guān)聯(lián)。

3.4 曲軸滾針軸承拖帶變速箱輸入軸

通過(guò)以下步驟（如圖 3）進(jìn)行曲軸滾針軸承拖帶變速箱驗(yàn)證，換擋困難現(xiàn)象依然存在。

對(duì)換檔困難車輛曲軸滾針軸承進(jìn)行更換，換檔困難現(xiàn)象未消除。對(duì)更換曲軸滾針軸承進(jìn)行分析，未發(fā)現(xiàn)沒(méi)偏磨和貼合痕跡；通過(guò)以上驗(yàn)證分析，曲軸滾針軸承不會(huì)拖帶變速箱輸入軸，和換檔困難無(wú)關(guān)聯(lián)。

3.5 從動(dòng)盤低溫粘連

經(jīng)過(guò)對(duì)離合器從動(dòng)盤的高溫和低溫粘貼性進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果正常，如下表 4。換檔困難車輛從動(dòng)盤與正常車輛交互，故障現(xiàn)象未轉(zhuǎn)移。換檔困難與從動(dòng)盤低溫粘貼無(wú)關(guān)聯(lián)。

表4 粘連力矩測(cè)試

3.6 從動(dòng)盤低溫與變速箱輸入軸自鎖

如圖 4，P為作用在從動(dòng)盤外徑的力（由變速箱輸入軸和飛輪垂直度，從動(dòng)盤跳動(dòng)過(guò)大等因素引起）。R 為從動(dòng)盤半徑，d 為輸入軸花鍵直徑，w 為內(nèi)花鍵長(zhǎng)度，k=w/d；當(dāng)P足夠大，并且從動(dòng)盤和輸入軸的摩擦系數(shù)μs足夠大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，即從動(dòng)盤不能和飛輪分開(kāi)。

如圖5，當(dāng)從動(dòng)盤處于滑動(dòng)與自鎖的臨界狀態(tài)時(shí)：

由此可知，臨界摩擦系數(shù)取決于幾何尺寸。由于某種原因（如臟污、配合過(guò)緊等），從動(dòng)盤和輸入軸的摩擦系數(shù)大于臨界摩擦系數(shù)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象。拖帶力矩為Tdrag =μfPR。μf為從動(dòng)盤摩擦材料和飛輪的摩擦系數(shù)。這種自鎖拖帶狀態(tài)不會(huì)一直持續(xù)下去，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的扭振或其他動(dòng)態(tài)因素會(huì)使從動(dòng)盤脫離自鎖狀態(tài)。根據(jù)以上分析，從動(dòng)盤低溫與變速箱輸入軸自鎖是低溫?fù)Q檔困難關(guān)聯(lián)。

4、結(jié)論

（1）產(chǎn)生低溫?fù)Q檔困難原因是從動(dòng)盤在低溫下自鎖，拖帶輸入軸，致使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力沒(méi)有完全切斷，從而造成換檔困難。影響從動(dòng)盤和變速箱輸入軸花鍵配合摩擦系數(shù)的因素比較復(fù)雜，如花鍵配合的松緊程度，花鍵配合的污染情況，花鍵配合的潤(rùn)滑情況等等。

（2）建議處理方案，更換離合器從動(dòng)盤，同時(shí)在變速箱輸入軸花鍵上涂加適量油脂。（不要涂過(guò)多，過(guò)多的油脂會(huì)滴落到從動(dòng)盤摩擦面上，使離合器打滑）。

（3）關(guān)于拖帶力矩，在離合器行業(yè)正在研究課題，還沒(méi)有明確根本原因方法。對(duì)于此現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)可能原因進(jìn)行優(yōu)化。

[1] 張棟杰,毛世偉,朱波. 手動(dòng)擋汽車換擋困難原因及改進(jìn)方法[J].汽車工程師,2011,02:40-44.

[2] 馬選斌. 汽車離合器分離不徹底故障的原因與排除[J]. 汽車運(yùn)用,2009,04:46.

[3] 吳川永. 汽車膜片彈簧離合器試驗(yàn)研究及故障分析[D].吉林大學(xué),2011.

[4] 徐旭,魯統(tǒng)利. 汽車離合器操縱機(jī)構(gòu)的分析與改進(jìn)設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,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

張帥舉，就職于上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心。