焦红莲，汪　江，李光明，唐　俊，孙晋松

离合踏板抖动原因分析与控制

焦红莲，汪江，李光明，唐俊，孙晋松

（安徽江淮汽车股份有限公司，合肥230601）

针对某乘用车离合器踏板在离合器半接合状态下抖动的问题，对离合器踏板进行振动特性和振源分析。提出相应的控制对策和实施方案，并对实施方案效果进行验证。结果表明，实施控制方案后，离合器踏板接合平顺性得到有效改善，为解决同类问题提供参考。

离合踏板；接合；抖动；传递路径；控制

汽车在起步和换档过程中，踩离合器时，离合器踏板有时会有抖动现象，并随着车速的提高，踏板抖动加剧，让驾驶员感觉极不舒适，甚至有脚麻的感觉，从而影响整车质量，引起用户抱怨，降低汽车品牌形象。本文结合国内某品牌乘用车型，对所发现的离合踏板抖动问题进行分析，提出了通过对抖动传播途径进行优化，进而解决抖动问题的方案，最终采用试验和主观评价的方式验证了方案实施效果，为从根本上解决离合踏板抖动问题提供参考［1］。

1　离合器踏板抖动原因分析

1.1离合器踏板抖动现象

搭载某1.5VVT汽油机的某轿车，配5档手动变速器的两驱车型，怠速工况下，踩下离合器踏板10%或抬起离合踏板90%左右（空行程15 mm处），保持离合器半接合状态，离合器踏板抖动明显；行驶过程中，转速在3 000 r/min左右时，在离合踏板相同位置处踏板抖动加剧，甚至主观感觉到脚麻［2］。对下线故障车辆进行检查，发现离合器在半接合状态下，踩油门，随着发动机转速的上升，离合器踏板抖动现象加剧，判定车辆不合格。因而必须对离合器踏板抖动进行控制。

专家团队对问题车辆进行主观评价，评价工况为怠速和行车加速两种，发动机转速范围在750～5 000 r/min，评价得分为5～5.5分。此类车辆对离合踏板NVH性能市场定位品质要求7级以上，因此，必须进行整改。主观评价依据标准［3］见表1。

表1　一般主观评价方案

1.2离合器踏板抖动特性辨识

发动机到离合踏板激励路径：发动机－离合器－离合液压操纵机构－离合器踏板。

根据踏板抖动传递路径，采用故障树分析法（FTA）（见图1）对系统零部件逐一进行排查，确定可能引起离合器踏板抖动故障的原因。

由图1可以看出发动机是振动源，但其是否是造成离合器踏板抖动的根本原因还需试验验证。

1.3振源分析验证

振源测试方法［4］如下：首先要布置传感器，在离合系统传递链中，选择容易测量的4个点布置NVH传感器，同时在离合器踏板上布置踏板位置传感器，以便记录离合器踏板不同位置处的振动情况。NVH传感器同时布置在发动机飞轮轴向及径向侧，分离拨叉和离合器踏板面上，离合器踏板位置传感器布置在离合踏板面上，传感器布置位置简图如图2所示。

传感器安装完毕后，拉起驻车制动器，保证整个试验过程中车辆静止不动，将变速器挂入空档，起动发动机，左脚将离合踏板匀速踩到底并保持，右脚逐渐踩下油门踏板，使发动机转速从怠速缓慢升至5 000 r/min，重复以上动作几次，并记录定制扫描结果［5］。

用以上测试方法分别对踏板抖动车辆和合格车辆进行对比测试。测试结果如图3-图5所示。

离合器踏板全行程匀速运动过程中，在12～18 mm处抖动较为明显，该处行程恰为离合器半接合状态。合格车辆在离合器半接合状态，踏板抖动加速度较为微弱，振幅偏低，驾驶员几乎感觉不到；而不合格车辆则相反。

由图4可知，离合器踏板踩到底的情况下，发动机转速从怠速缓慢升至5 000 r/min的过程中，在转速3 000 r/min、4 000 r/min附近，离合器踏板振动较明显。初步判断为离合系统固有频率与该转速下发动机频率接近，导致发生共振。

1.4振源分析结果

根据以上分析，离合器踏板在离合器半接合状态下，踏板抖动较为明显。当踏板踩过空行程时，即当作用力传递到离合器上，离合器与飞轮贴合后，作用力就施加在飞轮上，此时离合器踏板抖动消失。由此可推断，发动机工作过程中曲轴会产生轴向振动，同时曲轴弯曲会引起飞轮摆动。两者叠加产生一个轴向激励作用在离合器上，经过分离轴承、摇臂传至离合分泵，然后通过液压管路传递至主泵，最终引起了离合器踏板的抖动［5-7］。

通过以上试验表明，发动机点火时曲轴轴向窜动引起的飞轮振动是离合踏板抖动的最根本原因。

2　控制对策与实施效果

2.1控制对策

虽然离合器踏板振动的根源是发动机曲轴的轴向窜动，但是，对于任何一款发动机来说，轴向窜动都无法避免。如果从根源出发，对曲轴轴向窜动量进行优化，以目前的技术实力和制造工艺来看，短时间内不会有明显的改善。因此，为了尽快地解决此问题，综合考虑离合传动系统的结构和测试振动特性，需从切断振动路线方面入手，将振动进行隔离［8］。

结合离合器踏板抖动的传递路线，可考虑在离合液压操纵机构中增加隔振器，以隔离发动机振动，从而解决离合器踏板抖动问题。

在离合液压管路中，增设如图5所示的隔振器，其结构和工作原理如下［6］：将不同刚度的弹簧1和弹簧2分别套在隔振器阀芯两端，两弹簧刚度K1＜K2。当踩下或抬起踏板时，阀体两端的液压平衡被打破。当阀液压力F2=P2S2＞K1X1（抬起离合踏板）或者阀液压力F1=P1S1＞K2X2（踩下离合器踏板）时，阀芯打开，传递液压油完成离合液压操纵功能；但是，当不踩离合踏板或者踩下离合踏板不动并保持离合器半接合状态时，阀芯两端的液压压力平衡，由于连接阀芯两端的弹簧压阀力K1X1＜K2X2，阀芯自动关闭，将来自发动机端的液压脉动消除。其中，X1、X2为弹簧1和弹簧2的预压缩量；S1、S2为阀芯靠近主缸和分缸的液压面积；P1、P2分别为踩下离合器踏板和抬起离合器踏板时的液压系统压力［9-10］。

2.2方案实施效果

方案实施效果采用客观测试和主观评价两种方式。

1）客观测试对比。为进一步验证方案实施效果，对同一车辆离合液压操纵机构改进后离合器踏板抖动改善情况进行验证。测试结果如图6-图7。图6测试结果是在怠速工况下，离合器处于半接合状态，对离合器踏板进行抖动加速度测试（Pedal振动：踏板抖动加速度波动；EG r/min：发动机转速波动）。从测试结果可以看出，离合器踏板抖动加速度降低，踏板抖动情况明显改善。

由图7对比可以看出，随着发动机转速上升，增加隔振器后，踏板抖动明显减弱。

2）主观评价。对实施控制方案后的车辆进行离合器踏板性能主观评价，得分为7.0～7.5分，如表2所示，达到了整车技术要求。

表2　控制后离合器踏板主观评价得分

3　结束语

本文通过主观评价和试验测试相结合的方式，分析离合器半接合工况下，发动机曲轴的轴向窜动是离合器踏板振动的根源，直接影响了驾驶舒适性。通过采用在离合液压操纵管路中增设隔振器的方案，有效地解决了离合器踏板抖动问题［11］。本文针对离合器踏板抖动问题仅是在振动路线中隔离了振动，未从根本上就振动源进行直接控制，对于如何更好地解决曲轴轴向窜动问题值得进一步探讨。

［1］庞剑，谌刚，何华.汽车噪声与振动－理论与应用［M］.北京：北京理工大学出版社，2006.

［2］刘明周，胡金鑫，扈静，等.基于动作元的汽车离合器操纵舒适性的优化［J］.汽车工程，2011，（1）

［3］MattewHarrison.汽车噪声与振动控制［M］.北京：机械工业出版社，2009.

［4］胡俊生，吕孟理.乘用车离合系统NVH测试方法研究及应用［C］.安徽汽车工程学会2010学术年会论文集，2010.

［5］李志春，李佩林，何翠群.对汽车油门踏板振动的试验研究［J］.南昌水专学报，2004，（4）

［6］王超，赵治国.离合器踏板抖动原因分析与解决方案探讨［J］.汽车技术，2013，（3）

［7］胡宏伟，周晓军，杨先勇，等.离合器接合过程中抖动及其影响因素的分析［J］.浙江大学学报：工学版，2009，（3）

［8］郑联珠，刘明树，张友坤，等.汽车传动系自激扭振机理研究［J］.汽车工程，2001，（6）

［9］诸德超，刑誉峰，程伟，等.工程振动基础［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2O04.

［10］靳晓雄，张立军，江浩.汽车振动分析［M］.上海：同济大学出版社，2002.

［11］郭梦梦，赵福全，杨安志，等.离合踏板振动与优化［J］.农业装备与车辆工程，2012，（10）

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

焦红莲（1984-），女，主要从事汽车底盘传动系统设计开发工作。