离合器从动盘性能对汽车耸车的影响

易济武

摘 要：起步抖动（judder）和耸车（shuffle）是汽车起步阶段两种常见的NVH问题，严重的影响了汽车的舒适性。汽车离合器是控制传动系动力传输的关键部件，摩擦式离合器是最常见的离合器类型，其作用是控制传动系动力的通断，减少换挡冲击，保证汽车平稳起步。但在起步过程中，由于摩擦式离合器摩擦副的摩擦系数负梯度的存在，可能导致自激振动，从而引起起步抖动。基于此，本文主要对离合器从动盘性能对汽车耸车的影响进行分析探讨。

关键词：离合器;从动盘性能;汽车耸车;影响

1 前言

耸车现象是指在汽车起步过程中，车辆以较低的频率在行驶方向上前、后振荡。产生耸车的原因有：a.汽车起步、离合器接合，传动系统的固有频率与发动机的激励频率接近而产生的振动;b.由于离合器在结合过程中，离合器的主动部分和从动部分是摩擦传动，由于摩擦因数与相对滑移速度的关系可能是负梯度，这样摩擦过程中，会产生自激振动，从而引起耸车;c.由于发动机输出转矩的波动，导致动力总成的抖动，从而引起整车的耸车。耸车振动的频率一般在2～8Hz范围内，它严重影响了汽车传动系统振动噪声性能（noisevibrationharsh-ness，简称NVH）。对于安装有干式摩擦离合器的汽车来说，在起步过程中，离合器接合速度快，传动系统负载变化快，接合产生的冲击较大，因此，耸车振动现象尤为严重。

2 试验

对于汽车起步产生的耸车振动，一般采取主观评价和客观评价两种方法。主观评价是驾驶员和乘员在车辆起步过程中测试人员的感受，客观评价则通过测量离合器接合过程中发动机、变速箱1轴转速和车身纵向加速度振动幅值来进行评定。在测试过程中，将转速传感器置于飞轮和变速箱1轴处，将加速度传感器置于驾驶员座椅导轨上。先后将2个2级扭转刚度分别为1000，600Nm/rad的离合器安装在同一辆汽车上，分别进行测试。

离合器接合完成后，发动机转速与变速器1轴出现了非常明显的转速波动。同时，车身也在行驶方向上出现了明显的加速度波动。两次测试，汽车都出现了耸车现象。降低离合器从动盘2级扭转刚度，车身加速度的幅值有了明显的降低，说明降低离合器从动盘扭转刚度可以有效地抑制耸车振动。根据实际测试结果，耸车振动的频率约为2.8Hz，而计算的耸车振动频率为6Hz（传动系统的第2阶固有频率）。产生误差的主要原因是在仿真过程中，一些阻尼被忽略，用于计算的部分转动惯量和扭转刚度等参数与实车有一定的区别。此外，在汽车起步的过程中，轮胎与地面存在相对滑动，这同样也会降低耸车振动的频率。但是，利用建立的模型可以模拟与实际测试趋势一致的耸车振动现象，因此，验证了所建立的模型的有效性。

3 从动盘性能对耸车的影响

离合器从动盘是离合器的主要性能部件，它在飞轮和压盘间形成一个摩擦系统，依靠摩擦将动力传递给变速器输入轴。同时，相对于传动系统其他部件，离合器的性能参数比较好调整，因此，笔者将研究的重点放在离合器从动盘性能参数对耸车振动的影响。

3.1 摩擦因数及摩擦因数梯度

离合器主、从动盘之间的静摩擦因数μ是离合器重要的性能参数，直接决定了离合器接合时间，而摩擦因数梯度μ′对汽车传动系的振动有着很大的影响。利用建立的模型，计算在不同静摩擦因数和摩擦因数梯度对离合器接合过程中从动盘振动的影响情况，静摩擦因数的增大会使整个离合器接合时间减少，对整个传动系统产生较大的冲击，因此在接合后耸车振动出现的振动峰值较大;但是，相对于较小的静摩擦因数，较大的摩擦因数可以对耸车振动实现更为有效的衰减。因此，适当增加静摩擦因数，不仅可以实现离合器较快的接合，而且可以有效地抑制耸车振动。

当传动系统出现摩擦因数负梯度的时候，不仅离合器接合时间会延长，使耸车振动现象更加明显，在离合器接合过程中也会出现非常明显的抖动，加剧传动系的振动。因此，在离合器设计开发的过程中，应适当提高静摩擦因数，并避免摩擦因数负梯度的现象发生。

3.2 从动盘转动惯量和扭转刚度

转动惯量J4和离合器第2级扭转刚度kc2是离合器从动盘重要的性能参数，利用建立的模型计算得到离合器从动盘转动惯量和扭转刚度对耸车振动的影响，从动盘转动惯量的减小，可以在一定程度上抑制耸车振动。但是由于离合器结构紧凑，安装空间较小，因此调整转动惯量的空间不大。

当从动盘扭转刚度降低时，可以对耸车振动产生有效的衰减，这一计算结果与上面测试的结果一致。由于离合器从动盘扭转刚度仅由安装在从动盘盘毂上的螺旋弹簧刚度决定，调节方便。因此，适当降低从动盘扭转刚度可以有效地改善耸车振动。但是，从动盘扭转刚度不能太小，这是因为：a.扭转刚度太小，会产生较为严重的起步抖动现象，不利于传动系零部件寿命以及车辆的舒适性;b.扭转刚度的降低，会导致系统固有频率改变，可能会使得系统的某阶固有频率对应的共振转速落在发动机的常用转速之内，传动系会发生共振。

3.3 波形片轴向刚度

离合器波形片对于离合器接合过程中产生的振动主要有两个方面的影响：a.波形片的轴向弹性特性会影响离合器在接合过程中压紧力上升;b.离合器在接合过程中压紧力波动的大小。由于作用在波形片压紧力在离合器设计阶段已经确定，不易改变，因此可以通过改变其轴向刚度来改善起步过程中离合器接合的冲击。

图1所示为波形片轴向刚度κ分别为3000和4500N/mm时，汽车起步车身纵向加速度随时间变化曲线。

4 结语

从动盘2级扭转刚度的减小可以有效衰减耸车振动。同时，减小从动盘转动惯量，提高离合器静摩擦因数，也可以在不同程度上改善耸车振动现象，减少汽车传动系统的振动。此外，在离合器设计开发过程中，离合器的摩擦因数梯度为正。

参考文献

[1]任少云，孙承顺，张建武.考虑齿隙影响的牵引车拖载起步时传动系扭振瞬态响应分析[J].振动与冲击，2004，23（3）：70-75.

[2]任少云，孙承顺，张建武.某牵引汽车传动系起步扭转振动动态响应分析[J].上海交通大学学报，2003，37（11）：1780-1783.