自從離合器被發(fā)明后，作為汽車動力系統(tǒng)的重要組成結(jié)構(gòu)，離合器的最大進步也只是從“硬摩擦”發(fā)展成“軟摩擦”。仔細想想，幾乎所有的駕駛問題都和離合器有關(guān)系，手動擋、雙離合和AT自動檔幾乎都在苦苦尋求解決離合器問題的合理設(shè)計。究竟應(yīng)該怎樣解決？

1、為什么需要離合器

根據(jù)汽車行駛需要，發(fā)動機的輸出軸（曲軸）選擇變速器的不同變速齒輪（換擋）時，先要斷開原來的變速齒輪，然后再連接新的變速齒輪。這個過程需要一個方便操作的專門裝置來完成，這個裝置就是離合器。

離合器的主要結(jié)構(gòu)是兩副摩擦片：一副與發(fā)動機曲軸相連、一副與變速箱輸入軸相連。當(dāng)兩幅摩擦片分開時（離）、輸出動力中斷，便于變速箱完成齒輪交換（退出原來的檔位齒輪，換上新的變速齒輪）；重新結(jié)合時（合），發(fā)動機輸出的動力又通過緊緊貼在一起的離合器片輸送到變速箱。這個過程看起來非常科學(xué)、合理。問題來了，為什么我們松開離合器踏板速度過快時，動力不但沒有連接上，反而把發(fā)動機搞熄火？教練和老駕們通常會告訴你放慢一點！為什么要“慢一點”？

（1）三段轉(zhuǎn)速軸模式

根據(jù)汽車在行駛中的轉(zhuǎn)速特性，汽車的整個動力鏈可以被分成三段：發(fā)動機到曲軸側(cè)離合器片為第一段、變速箱側(cè)離合器片到變速齒輪驅(qū)動軸為第二段、變速齒輪從動軸到車輪為第三段。下圖表示了三段轉(zhuǎn)速軸的相互關(guān)系：

先來分析三段轉(zhuǎn)速軸的相互關(guān)系。汽車處于行駛狀態(tài)時，第三段轉(zhuǎn)速軸的轉(zhuǎn)速和車輪轉(zhuǎn)速始終保持一致；第二段轉(zhuǎn)速軸的轉(zhuǎn)速和驅(qū)動軸變速齒輪的速比保持一致，隨著選擇的變速齒輪而變化；第一段轉(zhuǎn)速軸的轉(zhuǎn)速隨著第二段轉(zhuǎn)速軸的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。我們重點分析變速時離合器出現(xiàn)的變化。

進檔狀態(tài)：

當(dāng)汽車用4檔以60km/h速度行駛，三段轉(zhuǎn)速軸的轉(zhuǎn)速是一樣的。如果需要加速升至5檔，先要分開離合器、掛上5檔；三段轉(zhuǎn)速軸發(fā)生的變化是：第三段轉(zhuǎn)速軸的轉(zhuǎn)速沒變化，第二段轉(zhuǎn)速軸的轉(zhuǎn)速因為速比提高而減低，第一段轉(zhuǎn)速軸的轉(zhuǎn)速隨油門深度變化。

當(dāng)離合器重新結(jié)合時，在曲軸一側(cè)的離合器盤（第一段轉(zhuǎn)速軸）和在變速器一側(cè)的離合器盤（第二段轉(zhuǎn)速軸）的轉(zhuǎn)速是不同步的。自動和手動變速器都需要通過離合器盤的摩擦使兩側(cè)軸的轉(zhuǎn)速達到同步后才能完全結(jié)合。通常情況下，第一段轉(zhuǎn)速軸的轉(zhuǎn)速會高于第二段轉(zhuǎn)速軸，兩個盤存在“相對速度差”，摩擦結(jié)合時產(chǎn)生的振動會沿著第二段和第三段轉(zhuǎn)速軸傳到車輪，駕駛者基本感覺不到。如果換擋（離合器分離）時間過長、沒有保持油門幅度，發(fā)動機轉(zhuǎn)速（第一段）有可能低于變速箱轉(zhuǎn)速（第二段和第三段）；這時，離合器盤摩擦?xí)r需要反過來提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生的振動是經(jīng)過曲軸（第一段）傳遞到發(fā)動機，發(fā)動機會出現(xiàn)一個剎車效應(yīng)，類似極快地點了一下剎車。

退檔狀態(tài)：

如果汽車用5檔以60km/h行駛到上坡段可能需要退到4檔來增加動力，三段轉(zhuǎn)速軸的轉(zhuǎn)速出現(xiàn)的變化剛好和前面的情況相反。因為4檔的減速比小于5檔，換擋后第二段轉(zhuǎn)速軸的轉(zhuǎn)速永遠高于第一段；離合器接合時，摩擦產(chǎn)生的振動方向也指向發(fā)動機，發(fā)動機一定會出現(xiàn)剎車效應(yīng)。無論是手動擋還是使用離合器的自動擋在這種情況下都會出現(xiàn)“頓挫”。

由此可見，依靠離合器片摩擦來調(diào)整第一段和第二段轉(zhuǎn)速軸旋轉(zhuǎn)速度不一致的方法是引起各種問題的根源，是一個致命缺陷。AT采用了“液力變矩器+離合器”的設(shè)計把離合器片的“硬摩擦”轉(zhuǎn)變成油液的“軟摩擦”，一定程度上減輕了摩擦產(chǎn)生的振動，我們會在后面談到。

（2）二元動力模式

發(fā)動機是汽車的動力源。在行駛過程中汽車實際上受到二元動力的影響：發(fā)動機是第一元動力、行駛慣性是第二元動力。下圖表示了二元動力模式：

如果不斷開離合器，動力將出現(xiàn)三種情況：勻速行駛時發(fā)動機輸出的動力等于行駛阻力、加速行駛時發(fā)動機輸出的動力大于行駛阻力、減速行駛時發(fā)動機輸出的動力小于行駛阻力。也就是說，減速行駛時發(fā)動機實際上起到了“剎車”的作用。

換擋時需要斷開離合器，整個動力鏈就會出現(xiàn)兩個動力：發(fā)動機動力（第一動力元）受到油門和轉(zhuǎn)速的影響、變速器受到汽車慣性（第二動力元）的影響。此時離合器盤處扭矩傳遞是由較大的一側(cè)向較小的一側(cè)的方向進行。加速（踩油門）升檔過程中發(fā)動機一側(cè)的扭矩是大于離合器一側(cè)的、轉(zhuǎn)速也高于離合器一側(cè)，所以，離合器接合產(chǎn)生的振動是正向的；當(dāng)上坡或急加速時，汽車的絕對慣性或相對慣性都大于發(fā)動機輸出的動力，需要退檔（選擇較高速比的檔位）來提高輸出動力，這時發(fā)動機一側(cè)的動力和轉(zhuǎn)速小于變速器一側(cè)，所以離合器接合產(chǎn)生的振動是反向的。這就是發(fā)動機在退檔加速過程中出現(xiàn)各種問題的力學(xué)因素。

比較合理的設(shè)計是在換檔時，第一動力元和第二動力元之間的動力始終處于平衡或者正向狀態(tài)，振動很小或者振動永遠向車輪方向傳遞；同時，曲軸轉(zhuǎn)速（第一段轉(zhuǎn)速軸）和離合器轉(zhuǎn)速在變速過程中精確匹配。如果能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的設(shè)計，駕駛者就不會感覺到換擋時出現(xiàn)的頓挫等不良感受，也不會發(fā)生起步熄火之類的窩心事。遺憾的是使用摩擦原理設(shè)計的變速器是無法實現(xiàn)這個目標的。

2、離合器類型

目前主要有手動單離合器、自動雙離合器和自動擋的液力變矩器+電磁多離合器幾種形式。單離合器已經(jīng)在前面說的比較多，這里只討論后兩種。

（1）雙離合器

從結(jié)構(gòu)角度看，雙離合器是一款優(yōu)化很好的產(chǎn)品。濕式或者干式雙離合器把兩組摩擦片（曲軸側(cè)一片和變速器側(cè)兩片）重疊在一起，加上同軸套管式雙軸設(shè)計極大地減小了變速箱體積和重量。

使用單離合器（手動擋）幾乎沒有出現(xiàn)過離合器發(fā)熱的問題，為什么雙離合器會發(fā)熱、并引起各種故障？問題1是兩組離合器處在同一個狹小空間內(nèi)不利于散熱；問題2是換擋時需要兩組離合器都進入“半離合（專業(yè)人員叫做圓磨）”狀態(tài)，產(chǎn)生的熱量更多。如果把兩個離合器分開，盡管存在摩擦結(jié)合的缺陷，產(chǎn)熱的問題也許會減輕一些。

有一款8速雙離合變速箱使用液力變矩器作為連接方式，大大減少了發(fā)熱和頓挫等缺陷。

（2）液力變矩器+離合器

自動擋使用“液力變矩器+離合器”的設(shè)計把離合器片的“硬摩擦”改變成油液的“軟摩擦”。這樣的設(shè)計優(yōu)點是多組離合器換擋時可以在電磁的驅(qū)動下迅速完成“分離”或者“結(jié)合”，廠家給出的時間只有0.2秒。其實，變速器在換擋時產(chǎn)生的振動一點也不比其它離合器小，因為時間極短，或許還會大一點，不過這種振動正向傳播時，會在車輪上化解；逆向傳播時，會被液力變矩器化解，不會傳遞到發(fā)動機。

這種被稱為“軟連接”的液力變矩器也存在缺陷：發(fā)動機的部分輸出動力也會在油液中轉(zhuǎn)化成熱量、直接導(dǎo)致耗油量較高和傳輸效率較低；起步和加速時感覺也稍微有點遲鈍。只有在鎖定液力變矩器時，軟連接才會變成硬連接，動力可以從發(fā)動機直接傳遞到車輪。

比較幾種離合器設(shè)計，液力變矩器+離合器的設(shè)計最好。

3、是否可以解決離合器的缺陷

事實上，離合器已經(jīng)變成了制約汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素。無論你有多好的發(fā)動、多好的變速器，如果繼續(xù)沿用現(xiàn)在的離合器，效果會大打折扣。如果繼續(xù)投入大量資金解決離合器缺陷，為什么不能另辟蹊徑尋找更科學(xué)的解決方案？

離合器的基本作用是：匹配變速轉(zhuǎn)速、半連動和消除扭震等，使用更加精密的“同步器”也完全可以做到。同步器易于控制，幾乎可以做到任何情況下的“無感變速”。還可以通過給同步器編寫各種程序增加駕駛樂趣，比如：設(shè)計師可以根據(jù)車型動力配置情況設(shè)置出百公里最少加速時間、節(jié)油模式、山路模式…，任何人駕駛這款車都可以達到基本相同的標準。

也許有的車友看到這里會產(chǎn)生疑問：那么多知名企業(yè)為什么不這樣做，中國人能做出來嗎？一路走來，中國品牌車企用了太多的精力追趕世界先進水平。其實，代表世界先進水平的知名車企也有很多問題解決不了，比如這里討論的離合器缺陷。我們不一定要每天抬著頭去仰視這些大牌企業(yè)，也要學(xué)著埋下頭多看看基本理論，找找汽車設(shè)計中還有那些技術(shù)可以改進？

知名品牌沒有的技術(shù)，中國品牌可以有。

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