离合器研究现状

传统离合器分有拉线和液压式两种，自动离合器也分为两种：机械电机式自动离合器和液压式自动离合器。

机械电机式自动离合器的ECU汇集油门踏板、发动机转速传感器、车速传感器等信号，经处理后发送指令驱动伺服马达，通过拉杆等机械形式驱使离合器动作；液压式自动离合器则是由ECU发送信号驱动电动液压系统，通过液压操纵离合器动作。

液压式自动离合器在目前通用的膜片离合器的基础上增加了电子控制单元（ECU）和液压执行系统，将踏板操纵离合器油缸活塞改为由开关装置控制电动油泵去操纵离合器油缸活塞。

变速器控制单元（ECU）与发动机控制单元（ECU）是集成在一起的，根据油门踏板、变速器档位、变速器输入/输出轴转速、发动机转速、节气门开度等传感器反馈信息，计算出离合器最佳的接合时间与速度。

自动离合器的执行机构由电动油泵、电磁阀和离合器油缸组成，当ECU发出指令驱动电动油泵，电动油泵产生的高压油液通过电磁阀输送到离合器油缸。

通过ECU控制电磁阀的电流量来控制油液流量和油液的通道变换，实现离合器油缸活塞的移动，从而完成汽车起动、换档时的离合器动作。

离合器分类国家标准GBT10043-2003 汽车离合器有摩擦式离合器、液力变矩器(液力偶合器)、电磁离合器等几种。

摩擦式离合器又分为湿式和干式两种。

液力偶合器靠工作液（油液）传递转矩，外壳与泵轮连为一体，是主动件；涡轮与泵轮相对，是从动件。

当泵轮转速较低时，涡轮不能被带动，主动件与从动件之间处于分离状态；随着泵轮转速的提高，涡轮被带动，主动件与从动件之间处于接合状态。

电磁离合器靠线圈的通断电来控制离合器的接合与分离。

如在主动与从动件之间放置磁粉，则可以加强两者之间的接合力，这样的离合器称为磁粉式电磁离合器。

目前，与手动变速器相配合的绝大多数离合器为干式摩擦式离合器，按其从动盘的数目，又分为单盘式、双盘式和多盘式等几种。

湿式摩擦式离合器一般为多盘式的，浸在油中以便于散热。

采用若干个螺旋弹簧作为压紧弹簧，并将这些弹簧沿压盘圆周分布的离合器称为周布弹簧离合器。

离合器研究现状及发展趋势第一章绪论现代汽车工业具有世界性，是开发型的综合工业，竞争也越来越激烈。

我国自1953年创建第一汽车制造厂至今，已有130多家汽车制造厂，700多家汽车改装厂。

随着我国国民经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，对汽车的使用功能不断提出新的要求。

目前大部分汽车采用离合器作为汽车的动力传递机构。

第一节离合器的发展概况在采用离合器的传动系统中，早期离合器的结果形式是锥形摩擦离合器。

锥形摩擦离合器传递扭矩的能力，比相同直径的其他结构形式的摩擦离合器要大。

但是，其最大的缺点是从动部分的转动惯量太大，引起变速器换挡困难。

而且这种离合器在接合时也不够柔和，容易卡住。

次后，在油中工作的所谓湿式的多片离合器逐渐取代了锥形摩擦离合器。

但是多片湿式摩擦离合器的片与片之间容易被油粘住（尤其是在冷天油液变浓时更容易发生），导致分离不彻底，造成换挡困难。

所以它又被干式所取代。

多片干式摩擦离合器的主要优点是由于接触面数多，故接合平顺柔和，保证了汽车的平稳起步。

但因片数较多，从动部分的转动惯量较大，还是感到换挡不够容易。

另外，中间压盘的通风散热不良，易引起过热，加快了摩擦片的磨损甚至烧伤和破裂。

如果调整不当还可能引起离合器分离不彻底。

多年的实践经验使人们逐渐趋向于采用单片干式摩擦离合器。

它具有从动部分转动惯量小，散热性好，结构简单，调整方便，尺寸紧凑，分离彻底等优点。

而且只要在结构上采取一定措施，也能使其接合平顺。

因此，它得到了极为广泛的应用。

如今，单片干式摩擦离合器在结构设计方面也相当完善：采用具有轴向弹性的从动盘，提高了离合器的接合平顺性；离合器中装有扭转减振器，防止了传动系统的共振，减少了噪音；以及采用了摩擦较小的分离杆机构等。

另外，采用了膜片弹簧作为压簧，可同时兼起到分离杠杆的作用，使离合器结构大为简化，并显著地缩短了离合器的轴向尺寸。

膜片弹簧和压盘的环行接触，可保证压盘上的压力均匀。

由于膜片弹簧本身的特性，当摩擦片磨损时，弹簧的压力几乎没有改变，且可减轻分离离合器时所需要的踏板力。

为了提高离合器的传扭能力，在重型汽车上多采用多片干式离合器。

次外，近年来由于多片湿式离合器在技术上的不段改善，在国外的某些重型牵引汽车和自卸车上又开始采用多片湿式离合器，并有不断增加的倾向。

与干式离合器相比，由于用油泵进行强制制冷的结果，摩擦表面的温度较低（不超过93℃）。

因此，允许起步时长时间地打滑或用高档起步而不致烧损摩擦片，具有良好的起步能力。

据说这种离合器的使用寿命可达干式离合器的五、六倍。

为了实现离合器的自动操纵，有自动离合器。

采用自动离合器时可以省去离合器踏板，实现汽车的“双踏板”操纵。

与其他自动传动系统（如液力传动）相比，它具有结构简单，成本低廉及传动效率高的优点。

因此，在欧洲小排量汽车上曾得到广泛的应用。

但是在现有自动离合器的各种结构中，离合器的摩擦力矩的力矩调节特性还不够理想，使用性能不尽完善。

例如，汽车以高档低速上坡时，离合器往往容易打滑。

因此必须提前换如低档以防止摩擦片的早期磨损以至烧坏。

这些都需要进一步改善。

随着汽车运输的发展，离合器还要在原有的基础上不断改进和提高，以适应新的使用条件。

从国外的发展动向来看，近年来汽车的性能在向高速发展，发动机的功率和转速不断提高，载重汽车趋向大型化，国内也有类似的情况。

此外，对离合器的使用要求也越来越高。

所以，增加离合器的传扭能力，提高其使用寿命，简化操作，已经成为目前离合器的发展趋势。

第二节离合器的功用及分类离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上，离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。

在汽车行驶过程中，驾驶员可以根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机和变速箱暂时分离和逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。

双离合器机械式自动变速器（Double Clutch Transmission, DCT）,可以简单地描述为由一个带奇数档和一个带偶数档的两个手动变速系统组成，两离合器分别与发动机相连并经各自连接的输入轴将其动力传递到系统的主输出轴，通过两离合器工作状态的转换即原档位变速箱离合器的分离和新档位变速箱离合器的接合来实现动力不中断换档。

DCT不仅具有良好的换档品质，同时又具有手动变速器传动效率高、结构简单紧凑、扭矩适应范围广、适合于各种车型装车使用的优点。

本文重点分析了DCT的工作原理、结构特点、换档工作特性以及离合器压力控制系统，确定了应采用的具体工作方案和各部分控制策略。

全文共分五章：第一章介绍了自动变速器的发展过程，分析了双离合器式自动变速器的优点和应用前景，提出了本文的研究目的、意义和主要研究内容。

第二章分析了双轴式DCT的结构特点，以一挡升二档为例，分析了在不同档位时的功率流向和换档过程；并简要介绍了双中间轴式DCT的布置方案。

详细介绍了DCT的系统构成、控制框图；逐一介绍了扭转减振系统、离合器系统、液压控制系统。

在DCT扭转减振器的设计过程中，详细分析了双质量飞轮式扭转减振器的优点，确定采用双质量飞轮式扭转减振器。

比较干式离合器和湿式离合器工作特点，确定湿式离合器为工作元件。

分析了液压系统的三个组成部分；液压控制系统的油压分成三个压力等级进行控制，采用高速开关阀脉宽调制控制分离和结合过程中的离合器压力。

最后介绍了混合驱动型DCT的几种工况及其优势。

第三章介绍了DCT换档品质，提出了以换档时间和冲击度做为换档品质的评价指标；从三个方面分析了影响换挡品质的因素；详细分析了DCT换档的过渡过程，以找出各阶段的扭矩扰动情况；提出了三种改善换档品质的控制途径；就DCT升、降档特性曲线进行了分析。

建立了发动机的空载、有载稳态和动态模型，分析了常用的三种发动机控制方式。

在深入掌握DC T运行机理的基础上，应用Matlab-Simulink建立双离合器动力传动系统动态模型，主要内容包括动力传动系统运动动力学分析，离合器摩擦特性分析及其在仿真过程工作状态转换的判断原理和方法，离合器和发动机仿真控制器设计等，给出了仿真结果。

第四章详细介绍了离合器液压系统的组成，分析了充油和放油阶段对离合器油压的控制方法。

分析了离合器油缸特性的三种换档重叠情况，换档重叠主要决定于两个油缸油压开始起作用时间和油压增减规律；介绍了车辆中常用的三种离合器压力缓冲控制方法：液压缓冲阀控制、电液比例压力控制和高速开关阀脉宽调制控制。

分析了高速开关阀结构与阀芯运动过程，及其理想空载流量特性、实际空载流量特性、流量—压力特性等。

然后对其开启和关闭时间也进行了详细的研究，并提出了提高其响应速度的方法。

从1891年摩擦式汽车离合器的诞生，到1948年液力变矩器的出现，再到各种智能控制技术不断应用于汽车工业，汽车离合器技术始终伴随着汽车工业的发展而发展。

随着新兴汽车传动技术的越来越普及应用，传统的汽车离合器将逐渐淡出历史舞台。

据环咨人员调查，目前全国有汽车离合器生产企业约200多家，其中具有一定生产能力和规模的汽车离合器生产企业只有30多家，主要有：长春一东、湖北三环、杭州西湖、波宏协等。

2005年，我国14家离合器生产企业离合器总成产量约为516.49万套。

2006年，受国内汽车市场的迅猛发展的影响，汽车离合器产量也获得快速增长，12家企业离合器总成产量突破862万套。

但是从传统汽车离合器所占市场份额来看，由于乘用车中自动档比例的上升，汽车离合器市场份额受挫，呈现下跌趋势。

目前国内主要汽车离合器生产企业按目标市场的不同，可分为OEM市场、售后市场和出口市场三类。

其中，OEM市场如：长春一东、湖北三环、东传苏汽配等；售后市场如：杭州西湖、杭州奇碟、重庆长安等；出口市场如：杭州西湖、珠海华粤、宁波宏协等。

由于各目标市场对企业规模、供货能力的要求不同，因而进入各市场的难易程度也不同。

目前，售后市场中企业间的差别最大，从小作坊到大型国企，从民营私企到外方独资、国有控股等呈多样化，产品质量也参差不齐。

据环咨人员统计：2006年我国汽车零部件市场中，正规企业产品约占市场份额的30%，仿制产品约占40%，翻新产品约占30%。

从各类企业性质来看，国企约占26.2%，外企占34.8%，民企占39%。

在产品配套方面，乘用车领域体系内配套的情况较为明显，而商用车的采购范围则较广。

我国汽车离合器行业在经历了改革改造、引进消化、改制重组，在激烈的市场竞争中，汽车离合器市场在行业规模、产品技术、经营管理等方面取得了较好的发展。

目前，国内汽车离合器企业约100余家(不含家庭作坊)。

2005年汽车离合器市场总销售额约35亿元；从业人员12880人，其中工程技术人员1075人；固定资产总额15．1亿元；利税总额2．79亿元；全年共产销汽车离合器盖总成1 000万件，汽车离合器从动盘总成2000万件，液力变矩器10万套。