離合踏板抖動原因分析與控制

焦紅蓮，汪　江，李光明，唐　俊，孫晉松

離合踏板抖動原因分析與控制

焦紅蓮，汪江，李光明，唐俊，孫晉松

（安徽江淮汽車股份有限公司，合肥230601）

針對某乘用車離合器踏板在離合器半接合狀態(tài)下抖動的問題，對離合器踏板進行振動特性和振源分析。提出相應的控制對策和實施方案，并對實施方案效果進行驗證。結(jié)果表明，實施控制方案后，離合器踏板接合平順性得到有效改善，為解決同類問題提供參考。

離合踏板；接合；抖動；傳遞路徑；控制

汽車在起步和換檔過程中，踩離合器時，離合器踏板有時會有抖動現(xiàn)象，并隨著車速的提高，踏板抖動加劇，讓駕駛員感覺極不舒適，甚至有腳麻的感覺，從而影響整車質(zhì)量，引起用戶抱怨，降低汽車品牌形象。本文結(jié)合國內(nèi)某品牌乘用車型，對所發(fā)現(xiàn)的離合踏板抖動問題進行分析，提出了通過對抖動傳播途徑進行優(yōu)化，進而解決抖動問題的方案，最終采用試驗和主觀評價的方式驗證了方案實施效果，為從根本上解決離合踏板抖動問題提供參考［1］。

1　離合器踏板抖動原因分析

1.1離合器踏板抖動現(xiàn)象

搭載某1.5VVT汽油機的某轎車，配5檔手動變速器的兩驅(qū)車型，怠速工況下，踩下離合器踏板10%或抬起離合踏板90%左右（空行程15 mm處），保持離合器半接合狀態(tài)，離合器踏板抖動明顯；行駛過程中，轉(zhuǎn)速在3 000 r/min左右時，在離合踏板相同位置處踏板抖動加劇，甚至主觀感覺到腳麻［2］。對下線故障車輛進行檢查，發(fā)現(xiàn)離合器在半接合狀態(tài)下，踩油門，隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速的上升，離合器踏板抖動現(xiàn)象加劇，判定車輛不合格。因而必須對離合器踏板抖動進行控制。

專家團隊對問題車輛進行主觀評價，評價工況為怠速和行車加速兩種，發(fā)動機轉(zhuǎn)速范圍在750～5 000 r/min，評價得分為5～5.5分。此類車輛對離合踏板NVH性能市場定位品質(zhì)要求7級以上，因此，必須進行整改。主觀評價依據(jù)標準［3］見表1。

表1　一般主觀評價方案

1.2離合器踏板抖動特性辨識

發(fā)動機到離合踏板激勵路徑：發(fā)動機－離合器－離合液壓操縱機構(gòu)－離合器踏板。

根據(jù)踏板抖動傳遞路徑，采用故障樹分析法（FTA）（見圖1）對系統(tǒng)零部件逐一進行排查，確定可能引起離合器踏板抖動故障的原因。

由圖1可以看出發(fā)動機是振動源，但其是否是造成離合器踏板抖動的根本原因還需試驗驗證。

1.3振源分析驗證

振源測試方法［4］如下：首先要布置傳感器，在離合系統(tǒng)傳遞鏈中，選擇容易測量的4個點布置NVH傳感器，同時在離合器踏板上布置踏板位置傳感器，以便記錄離合器踏板不同位置處的振動情況。NVH傳感器同時布置在發(fā)動機飛輪軸向及徑向側(cè)，分離撥叉和離合器踏板面上，離合器踏板位置傳感器布置在離合踏板面上，傳感器布置位置簡圖如圖2所示。

傳感器安裝完畢后，拉起駐車制動器，保證整個試驗過程中車輛靜止不動，將變速器掛入空檔，起動發(fā)動機，左腳將離合踏板勻速踩到底并保持，右腳逐漸踩下油門踏板，使發(fā)動機轉(zhuǎn)速從怠速緩慢升至5 000 r/min，重復以上動作幾次，并記錄定制掃描結(jié)果［5］。

用以上測試方法分別對踏板抖動車輛和合格車輛進行對比測試。測試結(jié)果如圖3-圖5所示。

離合器踏板全行程勻速運動過程中，在12～18 mm處抖動較為明顯，該處行程恰為離合器半接合狀態(tài)。合格車輛在離合器半接合狀態(tài)，踏板抖動加速度較為微弱，振幅偏低，駕駛員幾乎感覺不到；而不合格車輛則相反。

由圖4可知，離合器踏板踩到底的情況下，發(fā)動機轉(zhuǎn)速從怠速緩慢升至5 000 r/min的過程中，在轉(zhuǎn)速3 000 r/min、4 000 r/min附近，離合器踏板振動較明顯。初步判斷為離合系統(tǒng)固有頻率與該轉(zhuǎn)速下發(fā)動機頻率接近，導致發(fā)生共振。

1.4振源分析結(jié)果

根據(jù)以上分析，離合器踏板在離合器半接合狀態(tài)下，踏板抖動較為明顯。當踏板踩過空行程時，即當作用力傳遞到離合器上，離合器與飛輪貼合后，作用力就施加在飛輪上，此時離合器踏板抖動消失。由此可推斷，發(fā)動機工作過程中曲軸會產(chǎn)生軸向振動，同時曲軸彎曲會引起飛輪擺動。兩者疊加產(chǎn)生一個軸向激勵作用在離合器上，經(jīng)過分離軸承、搖臂傳至離合分泵，然后通過液壓管路傳遞至主泵，最終引起了離合器踏板的抖動［5-7］。

通過以上試驗表明，發(fā)動機點火時曲軸軸向竄動引起的飛輪振動是離合踏板抖動的最根本原因。

2　控制對策與實施效果

2.1控制對策

雖然離合器踏板振動的根源是發(fā)動機曲軸的軸向竄動，但是，對于任何一款發(fā)動機來說，軸向竄動都無法避免。如果從根源出發(fā)，對曲軸軸向竄動量進行優(yōu)化，以目前的技術實力和制造工藝來看，短時間內(nèi)不會有明顯的改善。因此，為了盡快地解決此問題，綜合考慮離合傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和測試振動特性，需從切斷振動路線方面入手，將振動進行隔離［8］。

結(jié)合離合器踏板抖動的傳遞路線，可考慮在離合液壓操縱機構(gòu)中增加隔振器，以隔離發(fā)動機振動，從而解決離合器踏板抖動問題。

在離合液壓管路中，增設如圖5所示的隔振器，其結(jié)構(gòu)和工作原理如下［6］：將不同剛度的彈簧1和彈簧2分別套在隔振器閥芯兩端，兩彈簧剛度K1＜K2。當踩下或抬起踏板時，閥體兩端的液壓平衡被打破。當閥液壓力F2=P2S2＞K1X1（抬起離合踏板）或者閥液壓力F1=P1S1＞K2X2（踩下離合器踏板）時，閥芯打開，傳遞液壓油完成離合液壓操縱功能；但是，當不踩離合踏板或者踩下離合踏板不動并保持離合器半接合狀態(tài)時，閥芯兩端的液壓壓力平衡，由于連接閥芯兩端的彈簧壓閥力K1X1＜K2X2，閥芯自動關閉，將來自發(fā)動機端的液壓脈動消除。其中，X1、X2為彈簧1和彈簧2的預壓縮量；S1、S2為閥芯靠近主缸和分缸的液壓面積；P1、P2分別為踩下離合器踏板和抬起離合器踏板時的液壓系統(tǒng)壓力［9-10］。

2.2方案實施效果

方案實施效果采用客觀測試和主觀評價兩種方式。

1）客觀測試對比。為進一步驗證方案實施效果，對同一車輛離合液壓操縱機構(gòu)改進后離合器踏板抖動改善情況進行驗證。測試結(jié)果如圖6-圖7。圖6測試結(jié)果是在怠速工況下，離合器處于半接合狀態(tài)，對離合器踏板進行抖動加速度測試（Pedal振動：踏板抖動加速度波動；EG r/min：發(fā)動機轉(zhuǎn)速波動）。從測試結(jié)果可以看出，離合器踏板抖動加速度降低，踏板抖動情況明顯改善。

由圖7對比可以看出，隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速上升，增加隔振器后，踏板抖動明顯減弱。

2）主觀評價。對實施控制方案后的車輛進行離合器踏板性能主觀評價，得分為7.0～7.5分，如表2所示，達到了整車技術要求。

表2　控制后離合器踏板主觀評價得分

3　結(jié)束語

本文通過主觀評價和試驗測試相結(jié)合的方式，分析離合器半接合工況下，發(fā)動機曲軸的軸向竄動是離合器踏板振動的根源，直接影響了駕駛舒適性。通過采用在離合液壓操縱管路中增設隔振器的方案，有效地解決了離合器踏板抖動問題［11］。本文針對離合器踏板抖動問題僅是在振動路線中隔離了振動，未從根本上就振動源進行直接控制，對于如何更好地解決曲軸軸向竄動問題值得進一步探討。

［1］龐劍，諶剛，何華.汽車噪聲與振動－理論與應用［M］.北京：北京理工大學出版社，2006.

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修改稿日期：2014-10-26

Analysis and Control on Cause of Clutch Pedal Vibration

JiaoHonglian，WangJiang，Li Guangming，TangJun，Sun Jinsong
（Anhui Jianghuai Automobile Co.，Ltd，Hefei 230601，China）

To solve the problem of the clutch pedal vibration of a passenger car in the semi-join state，the authors analyze the vibration characteristics and vibration source of the clutch pedal，and propose the corresponding solutions and implementation programs which effects are vaildated.After the implementation ofcontrol programs，the result shows that the smooth of the clutch pedal engagement has been effectively improved.This can provide a reference for eliminatingsimilar problems.

clutch pedal；engagement；vibration；transmission path；control

U463.211

B

1006-3331（2015）01-0050-03

焦紅蓮（1984-），女，主要從事汽車底盤傳動系統(tǒng)設計開發(fā)工作。