商用车离合器在整车上的应用校核

何涛 杨阳

摘 要：离合器总成包含盖总成、从动盘总成和分离轴承总成，在车辆传动系统中起到传递或断开发动机扭矩、衰减振动、过载保护的功能，所以离合器属于车辆的重要部件。在与整车的匹配过程中，需要进行后备系数、尺寸、性能、操纵系统等方面的校核确认。

关键词：离合器；匹配；校核

中图分类号：U463.211 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）22-0102-02

Application Check of Commercial Vehicle Clutch on the Whole Vehicle

HE Tao YANG Yang

（Fast Eaton （Xian） Drivetrain Company Ltd，Xian Shaanxi 710119）

Abstract： Clutch assembly includes cover assembly， driven disk assembly and separation bearing assembly. It can transfer or disconnect engine torque， attenuate vibration and overload protection in vehicle transmission system. So clutch is an important part of vehicle. In the process of matching with the vehicle， it is necessary to check and confirm the reserve coefficient， size， performance， control system and so on.

Keywords： clutch；matching；check

离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，是车辆传动系统的核心部件，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上，离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。在汽车行驶过程中，驾驶员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。正确选用离合器能够极大地提高车辆的平均无故障时间和驾乘的舒适性。离合器的校核是车辆传动系统开发必不可少的一环。基于离合器应用校核在整车开发过程中的重要性，本文将从以下几方面进行具体分析。

1 后备系数校核

離合器应用后备系数是离合器极限扭矩相对发动机额定扭矩的比值，即

[β=TcTe] （1）

式中：[β]表示离合器应用后备系数；[Tc]表示离合器极限扭矩；[Te]表示发动机额定扭矩。

2 尺寸校核

离合器安装在发动机飞轮与变速箱之间，处于飞轮壳与离合器壳体内部。通过止口或者销轴定位，螺栓连接到飞轮上。故离合器的安装空间关系到是否能正确安装，新旧状态是否存在干涉风险，操纵系统是否满足分离、结合要求。

空间校核包含在发动机侧主要飞轮及飞轮壳的校核，在变速箱侧主要离合器壳体及拨叉校核。这两大结构都需要轴向和径向校核。

飞轮侧的校核需要考虑以下几方面：①止口尺寸及公差配合；②安装螺栓孔分度圆、数量、规格；③离合器从动盘减震器与飞轮内孔径向、轴向干涉问题；④飞轮摩擦面与飞轮壳断面距离[1]。

变速箱侧的校核需要考虑以下几方面：①变速箱一轴套筒直径及长度；②变速箱拨叉开口宽度与分离轴承轴径宽度配合；③离合器总成高度是否与变速箱空间匹配；④拨叉接触面与变速箱安装止口距离；⑤离合器在分离行程内分离轴承距离变速箱前端面空间（拉式离合器）；⑥在分离行程范围内拨叉的倾斜角度及与分离轴承干涉问题。

3 性能校核

离合器传递性能的好坏直接影响整车动力性、舒适性、通过性和燃油经济性等指标。为了使车辆发挥最大的优越性能，离合器前期的性能校核对匹配一款合适的离合器显得尤为重要。当然，以上提到的这些性能指标并不由离合器本身提供，而是由整车配置决定。但离合器需要评估这些性能指标是否满足其应用在整车上的外在环境，好的外在条件能将离合器的功能性、耐久性和可靠性充分发挥出来。反之，则会使整车性能大打折扣，带来打滑、震动、噪声、操作困难等故障，甚至引起离合器早期失效、烧片等严重后果。

通常情况下，离合器在整车匹配时需要校核车辆起步能力、爬坡能力、单次起步滑磨功和起步温升等。在新车型开发时，根据需要进行寿命预估、NVH水平测试、样车静态、动态评审等更深入的校核。

离合器传递性能校核的理论方法很多，最终以实验得出的真实数据为依据计算出准确的性能参数。以下是经过研究及实践经验得出的，较为可信。

3.1 车辆起步能力校核

车辆起步能力校核的公式为：

[S=TC×OR×M10.7×GCW] （2）

式中：[S]表示车辆起步；[TC]表示起步时发动机结合扭矩；[OR]表示车辆总速比（变速箱速、主减速比、轮边减速比等乘积）；[M]表示每英里轮胎滚动圈数（轮胎半径计算得出）；[GCW]表示车货总重（kg）。

计算结果的评估可以参考表1所示的标准。

表1 起步能力评价表

[工况 起步能力指标S 高速公路 ≥14 普通国道 ≥16 维护性松软道路 ≥25 恶劣道路 ≥30 ]

3.2 车辆爬坡能力校核

车辆爬坡能力校核公式为：

[G=1 020×Te×ORr×GCW-Rrg] （3）

式中：[G]表示车辆爬坡能力（%）；[r]表示轮胎滚动半径（m）；[Rrg]表示滚动阻力（硬质路面1.5～2.2，维护路面2.2～3.0，松软路面2.5～15）（%）。

计算结果评估，要求[G]≥15%

3.3 单次起步滑摩功校核

单次起步滑摩功校核公式为：

[J=π2×r2×n2e×GCW1 800×i2g×i20] （4）

式中：[J]表示单次起步滑磨功（J）；[ne]表示发动机起步转速（rad/min）；[ig]表示变速箱档位速比；[i0]表示主减速比。

计算所得滑磨功评价根据不同的摩擦材料承受的能量不同，一般推荐有机摩擦材料滑磨功J≤70MJ为宜。

3.4 起步温升校核

起步温升校核公式为：

[T=J×γC×m] （5）

式中：[T]表示起步温升（℃）。[γ]表示传到压盘的热量所占的比率。对单片离合器，[γ]=0.5；对双片离合器，压盘取[γ]=0.25，中间压盘取[γ]=0.5。[C]表示压盘的比热容，铸铁为481.4J/（kg·℃）。[m]表示压盘质量（kg）。

计算所得单次起步温升评价要求[T]≤10℃为宜。

4 车辆操纵系统校核

离合器操纵系统包含离合踏板、总泵、分泵、高压油管路、气管路、油液、压缩空气、拨叉等部件和介质。对操纵系统校核的最终目的是确认操纵系统作用在分离轴承上的力与行程是否满足离合器分离要求。

校核主要是在满足离合器分离力与行程的前提下确认通过操纵部件反馈踏板的力与行程是否满足设计要求。

4.1 踏板力校核

踏板力校核的公式为：

[QT=PY×π×d122i1×η1] （6）

式中：[QT]表示离合踏板力（N）；[PY]表示总泵油压（Mp）；[d1]表示总泵油缸直径（mm）；[η1]表示操纵系统效率。

设计的踏板力要大于等于校核计算系统需要的踏板力，但原则上[QT]≤150N。

4.2 踏板行程计算

离合器上的分离行程是踏板行程通过操纵系统总杠杆传动比缩小提供的。总传动杠杆比为[i]，可有式（7）获取：

[i=i1×i2×i3] （7）

式中：[i1]表示踏板传动比；[i2]表示液压传动比（分泵与总泵的比值）；[i3]表示拨叉叉臂叉轴传动比。

踏板总行程的计算公式为：

[ST=S+ΔS×i×η] （8）

式中：[ST]表示踏板總行程（mm）；[S]表示离合器分离行程（mm）；[ΔS]表示系统空行程（mm）。

设计的踏板行程要大于等于校核计算系统需要的踏板行程，但不宜使分离行程在需求行程区间范围内。

5 结语

本文主要从4个方面简明阐述了商用车离合器在与整车匹配时的校核方法与结果评估。部分内容使用简图概括，使人更容易理解，可以作为从事汽车行业技术人员基础性研究学习。

参考文献：

[1]刘标.膜片式离合器的设计与应用研究[J].科技经济导刊，2016（19）：64.