第=代汽车离合器稳合控制装置

1第二代汽车离合器稳合控制装置银河汽车公司谭工摘要：由于驾驶员对车辆离合状态不容易掌握，常常发生熄火（发动机“憋死”）或往前跳跃的现象，既不安全，也不舒适，更造成了不必要的汽油损耗。针对这些问题，本人通过认真细致的观察，运用“物体所受到的摩擦力与施加到物体上的力成正比”这一基本知识，大胆运用偏心机构原理，结合棘轮的定向、定位作用，设计了一种汽车离合器推杆运行的某一阶段增加其摩擦力的装置，使离合器轻松控制进入“半离合状态”，在不改变原有汽车离合器安装方式和工作原理的前提下，通过附加这一装置，达到提高驾驶汽车的安全性、舒适性和节能降耗的目的。本人在已安装这种装置的汽车离合器上现场试用，效果明显，汽车在每次起步或换档时，离合器都能轻松控制进入一种平稳的“半离合状态”。这是因为，当离合器踏板推杆回弹到某一位置时，由于特殊设计的偏心机构的作用，离合器推杆受到了适当增加的回弹阻力，保证了离合器每次起步时都能做到平稳的离合。经过八台样车一年多来的试用，我又在原有基础上做了进一步改进，应用范围更广、使用更为轻巧、制造工艺更简单、性能更稳定、成本更低廉、整车配套上线适宜等特点。关键词：二代离合器安全装置车辆稳合一、选题目的本人从82年起开始，从事汽车技术研究，发现一些新驾驶员，经常启动车时，不是熄火就是突然往前跳跃，真吓人。特别是上坡路上起步，经常发现因后溜而造成的交通事故。这是为什么呢？原来汽车发动机要使汽车轮子转动起来，必须通过一个叫离合器的装置，才能把转动力矩传到汽车的轮子上去，而在起步时，离合器应当在半离合处稍作停顿，然后完全结合，这样车子起步时才能平稳。刚学会开车的人，对这个半离合状态不容易掌握，即是老驾驶人也须特别认真，因此，常常发生熄火（发动机“憋死”）或往前跳跃的现象。能不能给汽车的离合器上设计2安装一种机构每次起步或换档时，离合器都能轻松进入一种短暂的“半离合状态”呢？其实，只要在离合器推杆回弹的某一位置，适当增加回弹的阻力，可以保证离合器每次起步时都能轻松进入“半离合状态”，于是，我们萌发了设计一种能使汽车离合器轻松进入“半离合状态”的思想。二、基本思路和科学方法1、基本思路我的设计思路主要集中在如何控制离合器的推杆上。因为，离合器的每次工作，离——半离合——合，这三个状态都是靠推杆的位置来实现，如果能够将推杆轻松控制在“半离合状态”，或者在这个状态保持适当时刻，问题不就解决了吗？既然是这样，我想，当推杆运动到所需要的“半离合状态”位置时，如果这时增加其运动的阻力，让推杆在这个位置的运行放慢，就可达到让离合器轻松进入“半离合状态”的目的。而且可以通过液压或机械两种方式实现这一目的。由于液压装置太复杂，我决定运用偏心机构原理设计一种凸起装置增加推杆在某一位置上的运行的摩擦阻力，这样既简单又不花太多的钱。2、科学方法（1）观察与模拟试验观察与模拟试验的目的，是了解和熟悉离合器的工作原理、结构和安装位置。我仔细观察了汽车离合器的结构，安装的位置。并了解它的工作原理，我将离合器控制部分及工作结构原理编成了示意图（见图1）3图1：汽车离合器控制部分工作结构示意图通过观察我掌握了离合器处于“半离合状态”时推杆的位置，这一步是解决问题的关键，也是最困难的一件事。必须一边操作离合器，一边作记号。终于，对推杆处于半离合状态的行程位置作了了解，从而确定了增加阻力的位置。我以离合器工作时所受到的冲击力作纵座标，离合器工作所需的时间为横座标，作出了离合器动作与时间的关系如图2.从图2我们发现，离合器从开始动作到完全结合其间所需的平稳结合时间在0.4秒～1.4秒之间。这一时间，过去是由驾驶员通过脚踏板凭经验操作，我的研究目的，就是通过一种机械装置，使其在0.4秒～1.4秒之间平稳接合。（2）推杆凸起（偏心机构）高度与推杆运动时间的关系试验根据摩擦阻力原理F=uN，其中：F：推杆摩擦阻力N：作用于推杆凸起部位的压力u：摩擦系数根据我的设想，在离合器的适当位置，设置一个以r为半径的弧型4凸起，从凸起的顶点到推杆轴心的高度为h，改变h的值，实际上是改变作用于推杆凸起部位的压力，也就是改变了推杆所受的摩擦力。如图3所示，推杆凸起高度为h，与推杆延迟时间t的确定，我进行了反复试验，试验数据列于表1。分析表1所获数据，我们确定，当高度为2mm时，（弹簧压力一定）推杆获得的延时间为1秒，正好满足离合器从开始动作到完全接合所需的时间。表1凸起高度在与推杆延迟时间的关系试验序号h（mm）t（s）11.20.321.50.531.80.842.01.052.21.5（3）系统装置设计如图3所示1、离合器踏板；2、离合器总泵控制推杆；3、主支架；4、棘爪；5、轴销；6、弹簧；7、弹簧调整螺杆；8、离合器控制总泵。三、设计要点51、推杆偏心部位按照弧面结构设计成凸起，其弧面半径r和凸起高度h决定推杆所受的摩擦阻力大小，是本设计方案的基础和关键。2、运用棘轮的定向和定位作用，通过棘轮探栓，使离合器按既定工作程序回弹，也是保证离合器从离到合平稳过渡的关键因素。3、为了使本装置能适应不同车辆离合器和不同操作习惯，对棘轮探栓设计了一个可调节的弹簧，通过调节弹簧的张力，改变棘轮的压力（其弹簧的压力也可以调节半离合停滞时间）。4、本装置的设计、制作、安装，均应以现有各种不同车辆型号离合器的有限空间为基础，以降低成本，提高推广应用的适应度。四、作用和效果按照我的方案设计和改装的离合器于2007年5月19日第一次投入试用，老驾驶员和新手分别独立试验操作，反应效果都不错。达到：1、节油：起步不再需认真感受半离合位置，起步时间缩短1半以上（起步时油耗最高），选择手动拨相对自动拨可节油30%。2、解放左脚：半离合位置时脚会感到特别轻松，即使长时间控制半离合，也不会疲劳。3、防止冲撞：系统可稍做延时，从而保护传动系统，又使乘客更舒适。4、上坡起步不再熄火、后溜，有利于安全行车。5、驾校学员学车更轻松，教练更省心，考试更容易：因为任何学员都能在5分钟内学会控制使用离合器，节省了三分之一的培训时间，从而每个学员培训要少耗30%燃油，而且对常规离合器的控制也能马上适应。根据驾校过去三批学员的统计，未改装前，新学员上坡起步的熄火概率达到50%到60%，采用改装离合器后，一是上坡起步熄火概率下降到50%；二是起步行车的舒适度明显增强，因为采用改装离合器后，操6作者对“半离合状态”无论是感性认识还是理性认识，有了直观感觉。当离合器推杆回弹到“半离合位置时”，操作者脚部有明显轻松感受，避免了操作者因抬脚过猛而导致车体往前跳跃；三是可收到节能减排的效果。据教练员介绍，频繁熄火和跳跃起步状态造成的汽油损耗和尾气的排放量是常态油耗的5～10倍，据驾校实际测算，百公里油耗可下降10～15%，对一个1.6L排量的小汽车，现在平均百公里油耗为8～9L，如按全年行驶1万公里，全国10万辆同类小汽车计算，采用本方案后，每年可节油800000～900000L。五、进一步完善的设想1、材料的选择和设计，在平稳、紧固的前提下，尽可能减轻重量，降低成本。2、扩大试用范围，使这一装置能够适用到各种机械车辆离合器上。参考文献：1、《中国驾驶员实用手册》赵枫主编国防科大出版社2、《汽车运用修理资料手册》汽车运用修理资料手册编写组