10.16638/jki.1671-7988.2021.05.054
黄华波
（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州545007）
摘要：汽车离合器作为传递和切断发动机动力的装置，离合压盘及摩擦片之间经常会处于相对运动状态，因磨损、变形或摩擦副匹配等因素，容易造成离合器故障，如起步抖动、异响、分离不清、打滑烧蚀等，从而影响车辆驾乘舒适性，甚至影响车辆的正常使用，文章通过对离合系统工作原理介绍，结合笔者多年对离合器问题处理的实际工作经验，对离合器常见故障的可能因素进行分析，并提供相应的解决方案。 关键词：离合器；摩擦副；起步抖动；分离不清；烧蚀
中图分类号：U463.211 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)05-180-03
Analysis and Elimination of Common Failures of Automobile Clutch
Huang Huabo
（SAIC General Wuling Automobile Co, Ltd, Guangxi Liuzhou 545007）
Abstract:As a device for transmitting and cutting off engine power, automobile clutches are often in relative motion between the clutch pressure plate and the friction plate. Due to factors such as wear, deformation or friction pair matching, it is easy to cause clutch failures, such as starting jitter, abnormal noise , Unclear separation, slipping and ablation, etc., which affect the driving comfort of the vehicle, and even affect the normal use of the vehicle. This article introduces the working principle of the clutch system, combined with the author's years of practical work experience in handling clutch problems, and discusses common clutch failures. Analyze the possible factors and provide corresponding solutions.
Keywords: Clutch; Friction pair; Starting jitter; Unclear separation; Ablation
CLC NO.: U463.211 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)05-180-03
前言
汽车离合器问题是汽车用户经常抱怨的问题之一，有些问题影响用户感知舒适性，如半离合起步抖动
及噪音；有些影响用户的操控性能，如离合器分离不清引起变速箱档位难挂进、离合系统卡滞导致踩离合踏板重等；另还有一些故障可能造成车辆抛锚，影响车辆正常使用，如离合器打滑烧蚀、膜片弹簧或压盘开裂导致离合失效等。因此，人们对汽车离合器的可靠性提出了越来越高的要求。造成离合器故障的原因很多，包括离合器零件本身质量问题、装配质量问题、离合系统或整车匹配、用户不规范操作等。本文针对干式摩擦离合器主要故障模式进行分析研究，提供故障排查方法及指导，以期能够快速排查离合器故障，确认故障根本原因，为制定有效解决方案提供支持。
1 离合器的工作原理
在汽车启动、换档、刹车及停车时，必须将发动机与传动系统分离，在行驶时又必须将发动机与传动系统接合，从而驱动车轮前进。执行分离和接合的装置就是离合器。离合器主要由主动部分、从动部分、压紧机构、操纵机构四部分组成，其结构示意图如下图1所示。当松开离合踏板时，离
作者简介：黄华波，男，工程师，就职于上汽通用五菱汽车股份有限公司，研究方向：汽车底盘及动力系统故障分析与改进。
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黄华波：汽车离合器常见故障分析及排除
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合压盘在离合器膜片弹簧压力下，将离合器从动盘压紧在飞轮上，发动机转矩通过飞轮、离合器盖及其与从动盘接触面之间的摩擦力矩传递到从动盘上，再经从动盘内花键传递到变速箱输入轴上，从而达到动力的输出；踩下离合踏板时，踏板力通过离合主缸液压力传递到分离摇臂及分离轴承，通过分离轴承压下离合器膜片弹簧，离合压盘后移，摩擦副之间压紧力消失，摩擦力矩消失，从而中断了动力传递[1]。
图1 汽车离合系统结构示意图
2 离合器主要故障分析
2.1 车辆起步抖动
2.1.1 故障表现
车辆起步时，为使汽车平稳起步，应该适当控制放松离合踏板的速度，抖动一般都发生在松开离合踏板的过程中，车辆起步抖动问题属于用户感知问题，一般不会影响车辆正常使用，不同的车辆抖动程度可能不同，有些车辆只是在半离合位置的某一点存在轻微抖动，感知不明显，有些车抖动较明显，在松开离合过程的较大行程内都会明显抖动，甚至整个车辆感觉明显共振、异响[2]。
2.1.2 故障原因分析
车辆起步抖动的实质是离合器接合过程中摩擦力矩发生周期性变化，引起整个传动系或整车周期性振动。造成起步抖动的因素很多，主要由于摩擦系数负梯度引起的自激振动以及摩擦表面压紧力波动引起的共振。具体如下：
（1）摩擦片摩擦系数不均匀或摩擦材料抗抖动不足引起的自激振动。
（2）摩擦面上存在油污，改变了摩擦副的摩擦系数，导致摩擦系数不稳定，断续的摩擦力造成摩擦副对偶件的咬合—滑动，从而引起离合器起步抖动。
（3）摩擦面表面压紧力波动引起的离合器结合过程中发生的强迫振动，如发动机曲轴的偏心及轴向窜动、压盘表面和离合器盖与飞轮相结合的安装面不平行、从动盘两侧的摩擦面互不平行，会造成离合器压紧力的周期性变化，此外，离合器膜片弹簧分离指及分离轴承的轴向振动也会造成压紧力的周期性变化。这种周期性的压紧力变化所形成的周期性脉动会变成激励力，若与传动系的固有频率一致，就会引起
共振抖动。
2.1.3 故障排查及解决
根据上述对起步抖动原因的分析，可以从以下几个方面进行优化：
（1）在离合器从动盘设计上，应尽量选用具有正摩擦系数梯度的摩擦片，避免摩擦系数不均匀或摩擦材料抗抖动不足引起自激励振动。
离心离合器（2）通过消除或减小传递路径中零部件安装制造偏差改善起步抖动，如减小发动机曲轴轴向窜动，控制压盘倾斜量，从动盘平行度，一轴同轴度，飞轮平面度等偏差，确保零件质量一致性。
（3）建立柔性波形片，可以通过加大离合器从动盘面压行程，改善面压特性，减小从动盘轴向刚度，从而使离合器结合过程更加平顺、柔和。 （4）有些半离合抖动属于传动系共振问题，涉及到整车匹配，因此在离合器设计中，合理选择离合减振器的扭转刚度，降低传动系扭转系统的某阶固有频率，使共振现象不发生在发动机常用的工作转速范围内。
（5）离合器与飞轮装配过程中，需压盘与从动盘处于分离状态，确保离合器盖的安装面和飞轮安装面完全贴合，然后再打紧离合器盖与飞轮之间连接螺栓扭矩，避免离合器盖为了克服膜片弹簧的大端载荷力而产生变形，导致压盘受力不均。
2.2 离合器打滑、烧蚀
2.2.1 故障表现
离合器打滑、烧蚀也是离合器在使用中常见的现象，而且往往伴随有离合器摩擦材料烧焦的异味，极
端情况导致从动盘摩擦材料分离脱落（见图2）。离合器打滑整车表现为车辆加速或爬坡无力，严重时导致动力中断，车辆无法正常使用。
图2 离合器摩擦材料脱落 图3 离合器工作原理示意图
2.2.2 故障原因分析
根据离合器的安装及工作原理（见图3）可知，离合器压盘与飞轮通过螺栓刚性连接，随发动机曲轴一起运转，从动盘通过内花键和变速箱输入轴联接。松开离合时：离合压盘在膜片弹簧压力下将从动盘压紧在飞轮上，离合压盘、飞轮、从动盘同步运转，无相对滑磨；半离合时：膜片弹簧作用在离合压盘上的压力较小，不足以完全传递发动机扭矩，飞轮、离合压盘与从动盘摩擦片之间产生相对滑磨；踩下离
汽车实用技术
182 合：飞轮、离合压盘与从动盘完全分离，飞轮、离合压盘与从动盘摩擦片之间无相对滑磨。正常的半离合起步时，飞轮、离合压盘与从动盘摩擦片之间产生短暂的相对滑磨，离合器摩擦产生的温度较低，一般在200度以下，不会对离合器性能产生影响，当滑磨持续时间较长或飞轮、离合压盘与从动盘之间相对转速较大情况时，容易导致离合器高温烧蚀。其主要因素如下：
（1）离合器盖总成与飞轮安装力矩不足、膜片弹簧弹力不足等造成压盘压紧力不足，不能完全传递发动机扭矩，飞轮、离合压盘与从动盘摩擦片之间长时间产生相对滑磨。
（2）摩擦面上沾有油污导致摩擦系数偏小，这些油污的来源可能是由于相关系统渗漏造成，如变速箱输入轴油封漏油、分离轴承漏油、发动机曲轴油封漏油等；也可能由于零件本身残油导致，如为防止飞轮或离合器生锈，其表面涂有防锈油；为方便变速器输入轴花键与离合器从动盘花键的装配，在变速箱输入轴上涂有润滑脂等。如果上述防锈油或润滑脂过量，零件运转过程中，在离心力作用下，将防锈油或润滑脂甩到从动盘的摩擦面上，使离合器打滑。
（3）摩擦片的磨损超过了设计允许范围，离合压盘与飞轮无法压紧摩擦片导致打滑。
（4）离合操纵系统卡滞导致松开离合后膜片弹簧不完全回位，离合压盘和摩擦片分离不彻底。
（5）驾驶员操作不当，如长时间半离合行驶或半离合时发动机高转速运转，导致摩擦片异常磨损。
2.2.3 故障排查及解决
（1）检查离合器盖总成与飞轮安装力矩，确保在设计要求范围内。
（2）检查摩擦片表面是否沾有油污，查油污来源，设法予以排除；检查摩擦片厚度是否超出了使用范围，一般要求摩擦面距离铆钉头深度不小于0.1mm 。如果存在上述情况，应及时更换摩擦片。
（3）检查离合踏板、分离摇臂、分离轴承等是否存在变形、生锈，运动是否顺畅，如存在异常，应及时更换。
（4）对于用户操作不当引起的异常磨损，需培训、指导用户正确操作，养成良好的驾驶习惯。 2.3 离合器分离不清
2.3.1 故障表现
离合器分离不清指在完全踩下离合踏板后，离合器从动盘与飞轮或离合压盘之间仍存在接触压力，发动机动力无法完全切断，主要表现为：发动机怠速运转或车辆行驶中，挂档感觉困难，且变速箱齿轮有撞击声，即使勉强挂上档后，不等抬起离合踏板汽车就向前窜动或发动机熄火[3]。
2.3.2 故障原因分析
引起分离不清的因素主要如下：
（1）离合器在分离时，离合压盘在传动片的弹力下轴向
移动，与从动盘分离，如果离合压盘升程过小，会导致从动盘和离合压盘之间无法完全分离；
（2）离合踏板的自由行程过大，使工作行程过小，当离合踏板完全踩到底仍未达到分离点，从动盘和离合压盘之间仍未完全分离；
（3）离合液压系统存在空气，踩下离合踏板时，因压缩空气行程导致离合器工作行程不足；另离合液压系统漏油，也会因系统建压过小，分离力不足导致分离不清；
（4）从动盘翘曲不平或摩擦片过厚，导致压盘在正常行程内仍无法与从动盘分离彻底；
（5）离合器从动盘毂与变速箱输入轴花键磨损、锈蚀，使从动盘毂与输入轴花键上滑动困难。其表现为离合器压盘已分离，而从动盘不易从飞轮面处脱开，使得变速箱输入轴继续旋转。
2.3.3 故障排查及解决
针对引起分离不清的因素，制定如下排查及解决方案。 （1）检测压盘升程是否符合要求，主要检查传动片、离合器盖是否存在变形，铆钉是否存在松动，必要时通过检测设备进一步确认升程。
（2）检查离合踏板的自由行程是否过大，并按规定的方法调整至标准值范围。
（3）如果感觉离合踏板力比正常车辆踏板力小，则可能离合液压系统进入有空气，或存在泄漏，包括各管路接头处外漏或离合主缸内漏等，此时应及时对离合液压系统进行排气，查泄漏点，并设法排除。
（4）检查从动盘厚度及其均匀性，往往会由于摩擦片翘曲导致局部分离不彻底。
（5）检查离合器从动盘花键毂及变速箱输入轴花键尺寸配合是否过紧，是否存在生锈等，以确保从动盘在变速箱输入轴上滑动顺畅。
3 结束语
本文针对汽车离合器常见故障现象，通过对离合器工作原理的介绍，对车辆起步半离合抖动、异响，离合器打滑、烧蚀及离合分离不清等故障进行分析，查造成上述故障的可能因素，制定相应的解决方案，以期对上述故障快速解决，消除用户抱怨及行车隐患。在对离合器的设计、零件加工、装配工艺及用户使用培训等方面，应尽可能避免上述因素造成的离合器故障。
参考文献
[1] 徐石安，江发潮.汽车离合器.北京：清华大学出版社,2005. [2] 金加龙.汽车底盘构造与维修.北京：电子工业出版社,2005. [3] 王望予.汽车设计（第4版）.北京：机械工业出版社,2004.
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