AMT控制技术：离合器分离特性和升程曲线分析

目前大部分乘用车的离合器都使用膜片弹簧。在离合器完全接合时，离合器膜片弹簧放松压住离合器的摩擦片使之能传递最大转矩而不打滑。当离合器摩擦片磨损后或当膜片弹簧疲劳后，离合器就不能传递标称转矩而有可能造成打滑。在离合器完全分离时，离合器的飞轮和从动盘是分离的，离合器不能传递任何动力到车轮。值得注意的是，由于离合器膜片弹簧的杠杆结构，离合器从全接合到全分离所需的力不是固定的也不是线性的，甚至也不是单调变化的。

当分离和接合离合器时，作用于分离指端的载荷随分离指端行程变化的关系曲线和压盘升程与分离指端行程的关系曲线决定了离合器的特性。测试时可以用夹具将离合器盖总成夹紧，由一个伺服电动机驱动压盘，先使伺服电动机运动到压盘实际安装位置，然后伺服电动机在设定行程内往复运动。以实现在加载和减载分离指时，能记录作用于分离指的负荷、压盘位移，从而得到分离特性曲线和升程曲线。图5-3是一个实测的某离合器的分离特性曲线图。

图5-3 离合器压盘分离力曲线

负荷特性曲线是指在未装从动盘总成的条件下，对压盘加载和随后减载过程中压盘上的载荷与压盘位移之间的关系曲线。其测试方式为用夹具将离合器盖总成夹紧，压盘伺服电动机在设定行程内往复运动，以实现对压盘的加载和减载，同时记录压盘位移和作用于压盘的负荷，从而得到负荷特性曲线。

图5-4是一厂家某产品的离合器分离特性曲线和离合器升程曲线。

从图5-3和图5-4可看出，分离特性曲线的第一阶段是压盘受压变形储能阶段，基本呈线性。第二阶段为膜片弹簧进入杠杆支点后的能量释放阶段，曲线斜率变为负数，这个阶段是离合器完成从接合到分离的滑摩区。第三阶段为虚位区分离。图5-5是离合器分离指（套在分离轴承上）位移和压盘位移的关系。最左边一条线为作用在分离指上的力和分离指位移的关系。比较接近的三条直线是多次测试中分别得到的压盘位移和分离指位移的关系曲线。从图5-5可以看出，只有当离合器的分离力达到最大值，即接近负系数区后，压盘才真正开始相对于摩擦片产生位移。

可以按离合器分离的过程将图5-5对应的离合器分成三个阶段来控制。对于第一阶段的控制比较容易，位移和分离指的行程距离成正比。施加的力越大，换档指位移（压盘变形）越大。进入第二阶段后，需要分离离合器的力越来越小，这是不稳定的区域。摩擦片逐渐分离。由于不稳定区域刚好是离合器的滑摩区，对这个区域的精确控制十分重要，否则车辆的起步和换档都会出现较大的冲击。对于电动执行机构来说，电动机转矩的快速变化可以应对好离合器的负转矩特性。但对于气动系统，第二阶段的控制较为困难。

图5-4 离合器分离特性曲线和离合器升程曲线(www.xing528.com)

综上所述，可得到如下结论：

①图5-5中分离指端行程段0～4.0mm：分离力加在压盘的弹簧片上，弹簧受力变形但压盘本身不位移。弹簧力基本以线性增长，弹簧储蓄能量。

②图5-5中分离指端行程段4.0mm：弹簧片力量到达临界点（5500Nm），压盘本身开始位移。

③分离指端行程4.0～12.0mm：弹簧转入负线性区，弹簧释放部分能量将压盘本身推开产生位移。由于其负特性，这就是离合器在短时间内迅速分离的原因，负曲线越来越陡（斜率越负），分离速度越来越快，控制越来越难。

图5-5 离合器位移和载荷力曲线图

④分离指端行程12.0～13.0mm：离合器已经完全分离，作为保证离合器被分离的余量。

在图5-5中，换档指在零点后就开始挤压压盘，但在实际系统中，可能存在虚位，即换档指有位移，但还没有碰到压盘。虚位的大小和摩擦片磨损的大小有关系。为了节省打开离合器的时间，TCU有必要对这个虚位进行自学习。在离合器完全接合时，保持换档指接近压盘比较好，这样就可以消除虚位的影响。