汽车离合器调校流程及测试数据分析

赵琼

江铃汽车股份有限公司，江西南昌 330001

0 引言

离合器是汽车的主要零部件，也是传动系统的关键部件。除确保正常换挡、正常传扭及防止传动系统过载外，还需有相当强的减振能力来承担传动系统由于变速箱齿轮及后桥齿轮敲击等产生的NVH噪声的优化和解决[1]。

传动系统NVH的主观签发为满足整车一致性要求，目标定义6.5分以上。通常离合器的各工况整车调校及最终各参数冻结需要3个月的周期，在目前汽车行业高速发展情况下需要一套稳健且快速的离合器调校流程来支持新品开发[2]。

1 离合器从动盘结构介绍

汽车的动力总成中，由于发动机点火引起的不规则转速以及载荷快速变化产生的振动，导致车辆噪声和变速箱出现“咔嗒咔嗒”声。特别是柴油发动机，较高的点火压力以及为减少燃油消耗而特别设计的较低的怠速及驱动转速和扭矩的增大，都会对振动产生重大影响。但客户仍要求有较好表现，离合器从动盘是解决方案中的关键部件[3]。

离合器从动盘的结构如图1所示。

图1 离合器从动盘的结构

集成在离合器从动盘中的减振机构是从发动机到车轮整个动力总成中调节扭转旋转特性的主要零件，嵌在从动盘窗口中的螺旋弹簧有效地限制发动机曲轴和变速箱输入轴之间的相对旋转。由于每个发动机和变速箱的集成体都有其自身的特征，因此扭转减振器是需要匹配的。较好的弹簧和减振特性会产生显著的解耦效果。

2 离合器从动盘各减振机构的减振特性

离合器从动盘减振机构由预减振和主减振组成，控制手动变速箱汽车传动系振动特性的5个影响因素：

(1)发动机飞轮转动波动;

(2)离合器扭振减振器特性;

(3)传动元件间隙;

(4)传动系拖曳力矩;

(5)整个传动系转动惯量。

修改离合器的特定参数使扭转减振器特性最优同时也是最经济的解决方案。离合器扭转减振器特性曲线[4]如图2所示。

图2 离合器扭转减振器特性曲线

2.1 预减振机构的减振特性

离合器预减振的弹簧刚度通常在0.10 ～0.80 Nm/(°)情况下提供汽车怠速及爬行工况所要求的减振性能，同时为减小刚度引起变速器输入轴共振的可能性，需要考虑一定量的阻尼。

预减振的减振特性曲线如图3所示。

图3 预减振和主减振的减振特性曲线

2.2 主减振机构的减振特性

主减振机构弹簧由于受物理尺寸影响(最大弹簧变形被双头铆钉控制)，设定扭矩要高于发动机最大扭矩10%～20%应付瞬间扭矩峰值，曲线斜率是弹簧的刚度，通常使用尽可能小的弹簧刚度同时依然保持传递发动机扭矩的能力，满足汽车驱动工况下传动系统NVH性能。主减振的减振特性曲线如图3所示。

3 离合器调校流程

离合器调校是传动系统匹配及NVH属性达成的关键环节，也是离合器总成参数设计依据的关键，所以广泛应用于离合器设计和汽车开发中[5-6]。

3.1 调校流程

离合器调校流程如图4所示。由图4可以看出，调校流程中整车NVH匹配需求信息是建立NVH仿真模型计算的重要输入，模拟仿真可以减少样件试制1/3的数量；整车驾驶性标定成熟度是调校有效性的关键，可以减少调校的工作量和缩短周期；极限样件实车驾评和客观测试是产品工艺可行性的验证；3～5件扩大样本量验证是整车NVH一致性的稳健保证。以上流程的应用可以缩短1/3调校周期。

3.2 调校测试数据分析

某整车怠速工况发动机扭矩波动和变速箱输入轴扭矩波动优化前后测试数据如图5所示。

以怠速工况为例，调校流程为：

第一步：根据NVH调试需求清单中的参数、发动机外特性和传动系统设定测试目标进行离合器初步选型，同时建立模型进行仿真计算。仿真计算符合NVH属性目标的预减振刚度0.7 Nm/(°)和阻尼0.6 Nm。

第二步：准备测试样件1和样件2，样件1和样件2的测试值见表1，首先选择符合预减振刚度和阻尼的离合器样件1进行实车怠速工况测试，变速箱输入轴二阶角加速度为220 rad/s2。

表1 样件1和样件2的测试值

第三步：根据测试结果评估离合器的减振能力，如图5所示。

第四步：根据测试结果进行优化，需将刚度微调到0.6 Nm/(°)，采用样件2进行实车怠速工况测试，测试结果显示变速箱输入轴二阶角加速度降到140 rad/s2，如图5所示。

第五步：主观驾驶评估，并把客观测试与主观打分进行整合，找出相关性，如图6所示，其主观评分标准见表2。

图6 整车怠速工况主观传动系统NVH打分与客观测试相关性

表2 主观评分标准

第六步：阶段性签发。

第七步：试制极限样件(阻尼范围)进行测试和主观驾评。

第八步：扩大样本量进行测试和主观驾评。

第九步：最终签发。

4 结束语

通过对离合器调校流程及典型工况测试数据分析，制定离合器各减振机构功能参数，且缩短离合器的调校周期和减少调校过程中的样件数量，对整车NVH属性目标达成，尤其主客观评估整合对动力传动开发周期具有重要意义。目前已在某车企整车开发流程中应用，效果显著。