汽车离合器打滑问题及故障解决途径探析*

李　蓉，郑　振

(武汉软件工程职业学院, 湖北 武汉　430025)

0　引　言

汽车离合器是汽车传动系统的重要部件，它位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，固定在飞轮的后平面上。在汽车行驶过程中，用户可根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时分离和逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。目前，针对离合器的文章多数以设计和检修为主，分析离合器故障产生原因的文章较少。笔者在某4S店实习的过程中，发现主机厂最近接到4S店的反馈，较多用户反映在使用过程中离合器出现了一些问题，需要主机厂进行检测查找原因。笔者对这些问题进行了梳理，发现问题主要为分离不彻底、起步发抖、异响、起步打滑等常见故障。笔者将首先对前三个问题进行了分析，对打滑这一重点问题进行分析。

1　离合器的工作原理及作用

离合器是汽车传动系统中直接与发动机相连接的部件，其主动部分和从动部分可以暂时分离，也可以逐渐结合，并且在传动过程中还要有可能产生相对转动。所以，离合器的主动部分和从动部分不可采用刚性联系，应借助两者接触面之间的摩擦作用来传递转矩，或者借助液体和磁力。它的主要作用是保证汽车的起步平稳，保证换挡时工作平顺及防止传动系统过载。

2　离合器的常见故障

分离不彻底、起步发抖、异响、起步打滑等是离合器在车辆使用过程中的常见故障。分离不彻底是指车辆在运行过程中或怠速过程中，踩下离合器踏板，换档有齿轮撞击声，且难以挂入，情况严重时，会导致发动机熄火。

起步发抖现象是指起步时，离合器不能平稳结合，而产生抖动。异响故障现象是离合器分离或接合时发出不正常响声。

离合器打滑故障现象是指放松离合器时，汽车不能起步；加速时发动机转速上升，但车速不相应升高；上长坡时，离合器冒烟且有糊味。当拉紧驻车制动器，进行起步试验时，发动机本应熄火，若不熄火，表示离合器确实打滑。离合器打滑，多数是因为离合器踏板自由行程不够，从而造成分离轴承压在分离杠杆或膜片上而随之转动。离合器打滑这一现象并不常见，但在山区出现的较为频繁，相关的研究也较少。故文中主要针对这一现象进行讨论。

3　离合器的打滑问题分析及对策

为了解决用户在使用过程中打滑这一问题，分析了故障件的信息及旧件检测的结果，试图找到原因。接着，用膜片弹簧衰减因素试验和阻尼变化因素试验及130 ℃对比试验进行分析。

3.1　故障件检测结果

针对某品牌4S店反馈的7个故障离合器进行分析，其中5件反应打滑，一件反应离合器踏板重，另一件反应离合器发卡。详细信息如表1。

表1　离合器故障现象表

注意，每个不同发动机配合的手动变速箱不同，离合器的直径不一样，并且要求的性能指标也不同。文中取某发动机，离合器压盘直径为200 mm为例，对图1中的回程工作点压紧力进行定义：3 850 N，其余指标定义方法相同。

针对这5件故障件，进行离合器台架检测，检测结果如图1、2所示。

根据上图的数据，对故障件初步分析如下：

1号检测件，反应踏板重，经检测最大分离力为907.3 N，符合标准1 070 Nmax，分离点分离力超出要求41.4 N，为原始值4.9%，小于变化标准15%，因此该故障非离合器故障。

4号检测件，经检测最大分离力为860.7 N，符合标准1 070 Nmax，分离曲线光滑，无卡滞现象，因此该故障也非离合器故障。

其余5件反应离合器打滑的零件，检测数值显示工作回程载荷校，与故障吻合，分析数据如表2。

图1　分离特性曲线(踏板重)

图2　分离特性曲线(发卡)

表2　压紧力衰减量拆分表

工作点回程载荷减小量

=膜片衰减量(工作点中值)+0.5×阻尼增加值

=449.3+498.2=947.5 (N)

3.2　其余5件反应离合器打滑，检测数据显示回程载荷小，与故障吻合

离合器打滑载荷计算如下：

离合器扭转能力=工作点回程载荷×摩擦系数×作用半径

某型号离合器总回程载荷要求≥3 850 N，发动机扭矩为142 N·m,后备系数1.27。理论上离合器后备系数≤1，即压紧力≤3 100 N才会打滑(取摩擦系数μ=0.275)

根据在实验室里的检测数据，打滑故障件压紧力在2 700～3 000 N，踏板重的发卡的故障件压紧力在3 150～3 350 N，大于3 100 N，没有打滑现象，因此，理论计算与实际状态是相符的，3 100 N是离合器打滑的载荷分界点。

对于离合器压紧小的原因，进行了初步分析。如图3、4所示。

从图中可以看到，对于2#号件，其是新件时，阻尼一般在600 N，压紧力中值一般在4 150 N。这说明新件的设计是符合要求的。但是，当新件使用一段时间后，压紧力中值为3 700 N，平均衰减449 N。

图3　旧零件

图4　假设旧件在新状态

4　离合器打滑的FTA分析

针对离合器打滑这一现象，需要找到其产生的可能原因。FTA又称事故树分析，它是制造业中最重要的分析方法。事故树分析从一个可能的事故开始，自上而下、一层层的寻找顶事件的直接原因和间接原因事件，直到基本原因事件，并用逻辑图把这些事件之间的逻辑关系表达出来。因此，针对4S店接到的故障车辆离合器问题进行了分析，把影响因素分为内部因素和外部因素，并将其故障现象和标准件进行比较，得到原因如表3所列。

5　结果分析

根据分析结果，这批次产品失效发生的原因是操作者涂油效果不佳，具有一定的偶然性，其频次相对不会很大。再者，由于目前故障主要发生在山区，发生故障的都是出租车，相对而言离合器工作环境较为恶劣，故障容易发生。而对于非出租车以及其它非山区地区，其衰减不会像这批次产品那样大，故障现象出现的几率很小。同样，前面的试验证明了离合器载荷衰减是在2 000 km前就达到稳定状态。而且，根据膜片弹簧的载荷特性，随着离合器的使用，工作点前移，其载荷会逐渐增加，因此，早期如果没有发生打滑现象，意味着将不再发生该故障。所以，对市场上目前的产品，其发生故障的几率很小，建议当有故障发生时，再进行更换。

表3　离合器打滑原因分析

在今后的生产中，笔者建议离合器生产的改进措施可以立刻从两个方面入手，第一是采用膜片自动涂脂机改善涂油质量。第二是库房之前生产的成品立即封存。

对于今后的生产，建议是为进一步预防该问题，膜片弹簧用涂油防锈工艺替代磷化防锈工艺、热压稳定工艺替代冷强压稳定工艺对压紧力衰减具有很大的改善作用。提出工程更改，以涂油防锈替代磷化防锈膜片弹簧工艺向主机厂提出工程更改，采用膜片热稳定工艺代替冷强压稳定工艺，提高在高温情况下的力值稳定性。委托第三方对油脂进行年度检查。

6　结　语

从4S店反馈的真实情况入手，首先分析了离合器常见的几种故障，接着对离合器打滑这一现象进行分析，利用数据分析和FTA法进行了数据分析，进而得出了离合器打滑这一现象产生的原因，并提出了改进措施，希望对生产和使用者有所帮助。