基于濕式離合器的性能研究

李軍，沙曉麗

(1.西安雙特智能傳動有限公司，陜西西安 710199； 2.陜西法士特齒輪傳動工程研究院設計研究所，陜西西安 710077)

0 引言

濕式離合器是自動變速器傳動系統(tǒng)中傳遞動力的關鍵零部件，其作用是將能量從一個運動部件傳遞到另一個靜止或者不同運動速度的零部件，而實現(xiàn)能量傳遞的功能性零件就是組成濕式離合器的摩擦片和對偶片。

作為自動變速器內的關鍵零部件濕式離合器，是某公司重點研究的對象。以下就濕式離合器的工作原理及失效機制進行分析，并通過大量的臺架試驗和整車試驗進行驗證，為后續(xù)產(chǎn)品的研發(fā)和改進提供幫助。

濕式離合器在工作中僅承受垂直于摩擦片和對偶片的正壓力，因此盡管摩擦片上的摩擦材料很脆，但由于零件只在摩擦片上垂直受力，所以摩擦材料不會被撕裂。

1 濕式離合器工作原理

濕式離合器被廣泛應用于車輛和船舶上，其控制穩(wěn)定，具有壓力分布均勻、磨損小、傳遞扭矩大等特點，組成濕式離合器的摩擦片和對偶片由于有油液強制潤滑，允許起步時長時間打滑，其壽命比干式離合器提高5～6倍[1]。濕式離合器可以利用先進的電子液壓控制技術，使自動變速器的換擋更柔和平順，減小換擋時的沖擊和抖動。同時根據(jù)自動變速器傳遞扭矩的大小，可以調節(jié)控制油壓和增減摩擦副數(shù)量，便于實現(xiàn)系列化和通用化。正因為如此，濕式離合器的結構較為復雜。

圖1是典型的濕式離合器結構，包括輸入齒轂、輸出齒轂、摩擦片、對偶片、活塞和復位彈簧等零件。

圖1 濕式離合器結構

摩擦副由摩擦片和對偶片相間布置組成，其中對偶片作為輸入端，摩擦片作為輸出端，輸入端的內花鍵齒轂與對偶片配合連接，輸出端的外花鍵齒轂與摩擦片配合連接。輸入輸出端處于封閉在殼體內的冷卻潤滑油中，濕式離合器在工作時用潤滑油來冷卻摩擦片和對偶片，從而保證濕式離合器的正常工作。

2 影響濕式離合器壽命的因素

通過總結實際應用經(jīng)驗，歸納出影響濕式離合器壽命的主要因素為：摩擦片和對偶片的加工質量不好和濕式離合器潤滑不良。下面就這兩點做詳細的分析。

2.1 摩擦片和對偶片質量對濕式離合器的影響

由于摩擦片和對偶片在工作中僅受垂直的正壓力，因此只要摩擦片和對偶片平整，且受到的正壓力均勻，對偶片各處的摩擦作用就是均勻的[2]。但實際用粗糙度儀測量對偶片的表面，就會發(fā)現(xiàn)微觀的對偶片表面并不是平的。圖2是作者在粗糙度儀下測量的對偶片的表面質量，在測量長度5 mm的表面上，最高點比基準點相差近0.5 μm，最低點也比基準點相差0.15 μm。從測量結果可以看出，對偶片表面是粗糙的。因此，為了保證對偶片的質量，用粗糙度來衡量對偶片的表面質量，在現(xiàn)有工藝條件下，在保證濕式離合器壽命的同時，也考慮了零件的加工難度和制造水平，可以提高零件的合格率。

圖2 粗糙度儀測量的對偶片表面質量

從上面的檢測結果可以看出，對偶片表面存在高點，這些高點在對偶片高速工作中，會承受比其他地方更大的壓力，同時也就會產(chǎn)生更多的熱量。由于熱脹冷縮的原理，這些高點會不斷地膨脹，形成一個“熱點”，經(jīng)過摩擦片長時間工作后，“熱點”處就會變黑，嚴重時對偶片會變形和燒毀。圖3是作者在試驗過程中發(fā)現(xiàn)的對偶片表面存在“熱點”、導致局部發(fā)黑的現(xiàn)象。

圖3 對偶片局部發(fā)黑

2.2 潤滑油液對濕式離合器的影響

濕式離合器在正常的工作中，由于摩擦片和對偶片在每次換擋時有滑磨階段，產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量如果不能快速地散掉，就會將摩擦片和對偶片燒毀。而自動變速器中的潤滑油液可以將摩擦片和對偶片產(chǎn)生的熱量帶走，保證了濕式離合器的正常工作。

在濕式離合器的實際工作中，由于各方面因素的影響，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)因為潤滑不良，導致摩擦片和對偶片燒毀的現(xiàn)象。圖4是作者在整車試驗中發(fā)現(xiàn)的摩擦片表面紙基材料脫落，對偶片發(fā)黑變形。經(jīng)過拆解變速器分析，同時查看試驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)是由于輸送潤滑油的油道被堵塞，造成潤滑油流量不足，摩擦片和對偶片過熱引起的。因此可以看出：自動變速器是一個復雜的系統(tǒng)，只有保證每個零部件的質量和性能，才能使整個大系統(tǒng)正常工作，有時候一個小小的鐵屑就可以燒毀濕式離合器。所以，自動變速器內零部件的清潔度也是每個生產(chǎn)廠家應重點關注的。

圖4 摩擦片和對偶片燒毀

3 結論

影響濕式離合器的因素是多方面的，零部件本身的質量是最關鍵的內因，因此在零部件的質量控制上要嚴格把關，同時逐漸形成自己的判定標準，不能因為誤判造成零件成本的增加。

自動變速器內鑄造零件的質量、潤滑油的壓力和流量、零件的清潔度等對濕式離合器都會產(chǎn)生影響，建議從以下幾點進行改進：

(1)由于自動變速器油道都在鑄造零件內部，因此需對零件內部油道進行超聲波清洗，防止油道沾砂掉落堵塞潤滑油路。

(2)摩擦片和對偶片的質量應該嚴格控制，摩擦片表面摩擦材料不能有脫落等缺陷，對偶片平面度應該滿足設計要求。

(3)濕式離合器的潤滑油路應該進行CFD分析，保證摩

擦片和對偶片在工作時有足夠的潤滑油液。

參考文獻:

[1]郝琪，過學迅,羅永革,等.車用離合器的發(fā)展分析及應用研究[J].汽車工程學報,2001(4):25-26.

[2]忻秀峰.鋼片表面微觀幾何結構對自動變速器中離合器的影響[J].裝配機械，2008(4):28-30.

XIN X F.Micro Geometry Structure on the Surface of Plate Affect the Capability of Clutch in Automatic Transmission[J].The Magazine on Equipment Machinery,2008(4):28-30.