汽車離合器常見故障分析及排除

黃華波

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

前言

汽車離合器問題是汽車用戶經常抱怨的問題之一，有些問題影響用戶感知舒適性，如半離合起步抖動及噪音；有些影響用戶的操控性能，如離合器分離不清引起變速箱檔位難掛進、離合系統卡滯導致踩離合踏板重等；另還有一些故障可能造成車輛拋錨，影響車輛正常使用，如離合器打滑燒蝕、膜片彈簧或壓盤開裂導致離合失效等。因此，人們對汽車離合器的可靠性提出了越來越高的要求。造成離合器故障的原因很多，包括離合器零件本身質量問題、裝配質量問題、離合系統或整車匹配、用戶不規范操作等。本文針對干式摩擦離合器主要故障模式進行分析研究，提供故障排查方法及指導，以期能夠快速排查離合器故障，確認故障根本原因，為制定有效解決方案提供支持。

1 離合器的工作原理

在汽車啟動、換檔、剎車及停車時，必須將發動機與傳動系統分離，在行駛時又必須將發動機與傳動系統接合，從而驅動車輪前進。執行分離和接合的裝置就是離合器。離合器主要由主動部分、從動部分、壓緊機構、操縱機構四部分組成，其結構示意圖如下圖1所示。當松開離合踏板時，離合壓盤在離合器膜片彈簧壓力下，將離合器從動盤壓緊在飛輪上，發動機轉矩通過飛輪、離合器蓋及其與從動盤接觸面之間的摩擦力矩傳遞到從動盤上，再經從動盤內花鍵傳遞到變速箱輸入軸上，從而達到動力的輸出；踩下離合踏板時，踏板力通過離合主缸液壓力傳遞到分離搖臂及分離軸承，通過分離軸承壓下離合器膜片彈簧，離合壓盤后移，摩擦副之間壓緊力消失，摩擦力矩消失，從而中斷了動力傳遞[1]。

圖1 汽車離合系統結構示意圖

2 離合器主要故障分析

2.1 車輛起步抖動

2.1.1 故障表現

車輛起步時，為使汽車平穩起步，應該適當控制放松離合踏板的速度，抖動一般都發生在松開離合踏板的過程中，車輛起步抖動問題屬于用戶感知問題，一般不會影響車輛正常使用，不同的車輛抖動程度可能不同，有些車輛只是在半離合位置的某一點存在輕微抖動，感知不明顯，有些車抖動較明顯，在松開離合過程的較大行程內都會明顯抖動，甚至整個車輛感覺明顯共振、異響[2]。

2.1.2 故障原因分析

車輛起步抖動的實質是離合器接合過程中摩擦力矩發生周期性變化，引起整個傳動系或整車周期性振動。造成起步抖動的因素很多，主要由于摩擦系數負梯度引起的自激振動以及摩擦表面壓緊力波動引起的共振。具體如下：

（1）摩擦片摩擦系數不均勻或摩擦材料抗抖動不足引起的自激振動。

（2）摩擦面上存在油污，改變了摩擦副的摩擦系數，導致摩擦系數不穩定，斷續的摩擦力造成摩擦副對偶件的咬合—滑動，從而引起離合器起步抖動。

（3）摩擦面表面壓緊力波動引起的離合器結合過程中發生的強迫振動，如發動機曲軸的偏心及軸向竄動、壓盤表面和離合器蓋與飛輪相結合的安裝面不平行、從動盤兩側的摩擦面互不平行，會造成離合器壓緊力的周期性變化，此外，離合器膜片彈簧分離指及分離軸承的軸向振動也會造成壓緊力的周期性變化。這種周期性的壓緊力變化所形成的周期性脈動會變成激勵力，若與傳動系的固有頻率一致，就會引起共振抖動。

2.1.3 故障排查及解決

根據上述對起步抖動原因的分析，可以從以下幾個方面進行優化：

（1）在離合器從動盤設計上，應盡量選用具有正摩擦系數梯度的摩擦片，避免摩擦系數不均勻或摩擦材料抗抖動不足引起自激勵振動。

（2）通過消除或減小傳遞路徑中零部件安裝制造偏差改善起步抖動，如減小發動機曲軸軸向竄動，控制壓盤傾斜量，從動盤平行度，一軸同軸度，飛輪平面度等偏差，確保零件質量一致性。

（3）建立柔性波形片，可以通過加大離合器從動盤面壓行程，改善面壓特性，減小從動盤軸向剛度，從而使離合器結合過程更加平順、柔和。

（4）有些半離合抖動屬于傳動系共振問題，涉及到整車匹配，因此在離合器設計中，合理選擇離合減振器的扭轉剛度，降低傳動系扭轉系統的某階固有頻率，使共振現象不發生在發動機常用的工作轉速范圍內。

（5）離合器與飛輪裝配過程中，需壓盤與從動盤處于分離狀態，確保離合器蓋的安裝面和飛輪安裝面完全貼合，然后再打緊離合器蓋與飛輪之間連接螺栓扭矩，避免離合器蓋為了克服膜片彈簧的大端載荷力而產生變形，導致壓盤受力不均。

2.2 離合器打滑、燒蝕

2.2.1 故障表現

離合器打滑、燒蝕也是離合器在使用中常見的現象，而且往往伴隨有離合器摩擦材料燒焦的異味，極端情況導致從動盤摩擦材料分離脫落（見圖2）。離合器打滑整車表現為車輛加速或爬坡無力，嚴重時導致動力中斷，車輛無法正常使用。

圖2 離合器摩擦材料脫落

圖3 離合器工作原理示意圖

2.2.2 故障原因分析

根據離合器的安裝及工作原理（見圖3）可知，離合器壓盤與飛輪通過螺栓剛性連接，隨發動機曲軸一起運轉，從動盤通過內花鍵和變速箱輸入軸聯接。松開離合時：離合壓盤在膜片彈簧壓力下將從動盤壓緊在飛輪上，離合壓盤、飛輪、從動盤同步運轉，無相對滑磨；半離合時：膜片彈簧作用在離合壓盤上的壓力較小，不足以完全傳遞發動機扭矩，飛輪、離合壓盤與從動盤摩擦片之間產生相對滑磨；踩下離合：飛輪、離合壓盤與從動盤完全分離，飛輪、離合壓盤與從動盤摩擦片之間無相對滑磨。正常的半離合起步時，飛輪、離合壓盤與從動盤摩擦片之間產生短暫的相對滑磨，離合器摩擦產生的溫度較低，一般在200度以下，不會對離合器性能產生影響，當滑磨持續時間較長或飛輪、離合壓盤與從動盤之間相對轉速較大情況時，容易導致離合器高溫燒蝕。其主要因素如下：

（1）離合器蓋總成與飛輪安裝力矩不足、膜片彈簧彈力不足等造成壓盤壓緊力不足，不能完全傳遞發動機扭矩，飛輪、離合壓盤與從動盤摩擦片之間長時間產生相對滑磨。

（2）摩擦面上沾有油污導致摩擦系數偏小，這些油污的來源可能是由于相關系統滲漏造成，如變速箱輸入軸油封漏油、分離軸承漏油、發動機曲軸油封漏油等；也可能由于零件本身殘油導致，如為防止飛輪或離合器生銹，其表面涂有防銹油；為方便變速器輸入軸花鍵與離合器從動盤花鍵的裝配，在變速箱輸入軸上涂有潤滑脂等。如果上述防銹油或潤滑脂過量，零件運轉過程中，在離心力作用下，將防銹油或潤滑脂甩到從動盤的摩擦面上，使離合器打滑。

（3）摩擦片的磨損超過了設計允許范圍，離合壓盤與飛輪無法壓緊摩擦片導致打滑。

（4）離合操縱系統卡滯導致松開離合后膜片彈簧不完全回位，離合壓盤和摩擦片分離不徹底。

（5）駕駛員操作不當，如長時間半離合行駛或半離合時發動機高轉速運轉，導致摩擦片異常磨損。

2.2.3 故障排查及解決

（1）檢查離合器蓋總成與飛輪安裝力矩，確保在設計要求范圍內。

（2）檢查摩擦片表面是否沾有油污，查找油污來源，設法予以排除；檢查摩擦片厚度是否超出了使用范圍，一般要求摩擦面距離鉚釘頭深度不小于0.1mm。如果存在上述情況，應及時更換摩擦片。

（3）檢查離合踏板、分離搖臂、分離軸承等是否存在變形、生銹，運動是否順暢，如存在異常，應及時更換。

（4）對于用戶操作不當引起的異常磨損，需培訓、指導用戶正確操作，養成良好的駕駛習慣。

2.3 離合器分離不清

2.3.1 故障表現

離合器分離不清指在完全踩下離合踏板后，離合器從動盤與飛輪或離合壓盤之間仍存在接觸壓力，發動機動力無法完全切斷，主要表現為：發動機怠速運轉或車輛行駛中，掛檔感覺困難，且變速箱齒輪有撞擊聲，即使勉強掛上檔后，不等抬起離合踏板汽車就向前竄動或發動機熄火[3]。

2.3.2 故障原因分析

引起分離不清的因素主要如下：

（1）離合器在分離時，離合壓盤在傳動片的彈力下軸向移動，與從動盤分離，如果離合壓盤升程過小，會導致從動盤和離合壓盤之間無法完全分離；

（2）離合踏板的自由行程過大，使工作行程過小，當離合踏板完全踩到底仍未達到分離點，從動盤和離合壓盤之間仍未完全分離；

（3）離合液壓系統存在空氣，踩下離合踏板時，因壓縮空氣行程導致離合器工作行程不足；另離合液壓系統漏油，也會因系統建壓過小，分離力不足導致分離不清；

（4）從動盤翹曲不平或摩擦片過厚，導致壓盤在正常行程內仍無法與從動盤分離徹底；

（5）離合器從動盤轂與變速箱輸入軸花鍵磨損、銹蝕，使從動盤轂與輸入軸花鍵上滑動困難。其表現為離合器壓盤已分離，而從動盤不易從飛輪面處脫開，使得變速箱輸入軸繼續旋轉。

2.3.3 故障排查及解決

針對引起分離不清的因素，制定如下排查及解決方案。

（1）檢測壓盤升程是否符合要求，主要檢查傳動片、離合器蓋是否存在變形，鉚釘是否存在松動，必要時通過檢測設備進一步確認升程。

（2）檢查離合踏板的自由行程是否過大，并按規定的方法調整至標準值范圍。

（3）如果感覺離合踏板力比正常車輛踏板力小，則可能離合液壓系統進入有空氣，或存在泄漏，包括各管路接頭處外漏或離合主缸內漏等，此時應及時對離合液壓系統進行排氣，查找泄漏點，并設法排除。

（4）檢查從動盤厚度及其均勻性，往往會由于摩擦片翹曲導致局部分離不徹底。

（5）檢查離合器從動盤花鍵轂及變速箱輸入軸花鍵尺寸配合是否過緊，是否存在生銹等，以確保從動盤在變速箱輸入軸上滑動順暢。

3 結束語

本文針對汽車離合器常見故障現象，通過對離合器工作原理的介紹，對車輛起步半離合抖動、異響，離合器打滑、燒蝕及離合分離不清等故障進行分析，查找造成上述故障的可能因素，制定相應的解決方案，以期對上述故障快速解決，消除用戶抱怨及行車隱患。在對離合器的設計、零件加工、裝配工藝及用戶使用培訓等方面，應盡可能避免上述因素造成的離合器故障。