第二章离合器

第二章离合器第一节概述第二节摩擦离合器第三节离合器操纵机构第一节概述一、离合器的基本功用1)在汽车起步时，通过离合器主、从动部分之间的滑磨、转速的逐渐接近，确保汽车起步平稳。2)当变速器换挡时，通过离合器主、从动部分的迅速分离来切断动力的传递，以减轻齿轮轮齿间的冲击，保证换挡时工作平顺。3)当传给离合器的转矩超过其所能传递的最大转矩时，其主、从动部分之间将产生滑磨，防止传动系统过载。欲使离合器起到以上几个作用，它应该是这样一个传动机构：其主动部分和从动部分可以暂时分离，又可逐渐接合，并且在传动过程中还要有可能产生相对转动。所以，离合器的主动部件与从动部件之间不可采用刚性联系，应借两者接触面之间的摩擦作用来传递转矩（摩擦离合器），或者利用液体作为传动介质（液力藕合器），或是利用磁力传递转矩（电磁离合器）。在离合器中产生摩擦所需的压紧力，可以是弹簧力、液压作用力或电磁力。目前，汽车上使用比较广泛的是用弹簧压紧的摩擦离合器（通常简称为摩擦离合器）。二、简单摩擦离合器的结构及工作原理1.摩擦离合器的工作原理飞轮1是离合器的主动部件，带有摩擦片的从动盘2和从动盘毂6借滑动花键与变速器第一轴（离合器从动轴）5相连。压紧弹簧4将从动盘压紧在飞轮端面上。发动机转矩即靠飞轮与从动盘接触面之间的摩擦作用而传到从动盘上，再由此经过变速器的第一轴和传动系统中一系列部件传给驱动轮。汽车离合器的主动部分和从动部分应经常处于接合状态。欲使离合器分离时，只要踩下操纵机构中的离合器踏板3，套在从动盘毂环槽中的拨叉便拨动从动盘，克服压紧弹簧的压力向右移动而与飞轮分离，摩擦副之间的摩擦力消失，从而中断了动力传递。2.摩擦离合器的结构由上述工作原理可以看出，摩擦离合器主要由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分组成。主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传递动力的基本结构，而离合器的操纵机构主要是使离合器分离的装置。在保证可靠传递发动机最大转矩的前提下，离合器的具体结构应能满足主、从动部分分离彻底，接合柔和，从动部分的转动惯量要尽可能小，散热良好，操纵轻便，良好的动平衡等基本性能要求。第二节摩擦离合器对于摩擦离合器，根据其所用从动盘的数目、压紧弹簧的形式及其安装方式以及操纵机构形式的不同，其总体构造也各不相同。单盘离合器双盘离合器根据所用压紧弹簧布置位置的不同，可分为周布弹簧离合器、中央弹簧离合器和周布斜置弹簧离合器；根据所用压紧弹簧形式的不同，可分为圆柱螺旋弹簧离合器、圆锥螺旋弹簧离合器和膜片弹簧离合器。离合器中只设有一片从动盘，其前后两面都装有摩擦片，因而具有两个摩擦表面。其结构简单，调整方便，轴向尺寸小，分离彻底，从动部分转动惯量小，散热性能好，如采用具有轴向弹性的从动盘时接合也比较平顺。目前，在一些发动机最大转矩不大于1000N·m的大型客车和重型货车上也有应用。双盘离合器的特点与单盘离合器相比，传递转矩的能力得到了增大，接合也更平顺、柔和，在传递相同转矩的情况下，其径向尺寸较小，操纵更轻便；但轴向尺寸大，结构复杂，中间压盘的通风散热性差，分离行程较大，分离不彻底，从动部分的转动惯量大，易使换挡困难。因此，它主要在一些传递转矩大且径向尺寸受到限制的汽车上应用。一、周布弹簧离合器采用若干个螺旋弹簧作压紧弹簧并沿从动盘圆周分布的离合器，称为周布弹簧离合器。离合器的主动部分、从动部分和压紧机构都装在发动机后方的离合器壳（飞轮壳）18内，而操纵机构的各个部分则分别位于离合器壳（飞轮壳）的内部、外部和驾驶室中。力的传递在发动机工作时，其转矩一部分将由飞轮经与之接触的摩擦片，直接传给从动片；另一部分则由飞轮通过8个固定螺钉传到离合器盖上，并由此经四组传动片将转矩传到压盘，最后也通过摩擦片传给从动片。从动片再将转矩通过从动盘毂的花键传给变速器第一轴，由此输入变速器。离合器踏板的自由行程当离合器处于正常接合状态，分离套筒被回位弹簧27拉到后极限位置时，在分离轴承和分离杠杆内端之间应留有一定量的间隙△（对东风EQ1090E型汽车而言，△=3～4mm），以保证摩擦片在正常磨损过程中离合器仍能完全接合。由于上述间隙△的存在，驾驶员在踩下离合器踏板后，先要消除这一间隙，然后才能开始分离离合器。为消除这一间隙所需的离合器踏板行程，称为离合器踏板的自由行程。压盘及传动方式压盘是离合器的主动部分，在传递发动机转矩时，它和飞轮一起带动从动盘转动，所以它必须和飞轮连接在一起；但这种连接应保证压盘在离合器分离过程中能自由地作轴向移动。常用的连接方式主要有凸块一窗孔式、键连接式、传力销式和弹性传动片式等。二、中央弹簧离合器仅采用一个或两个轴线重合、刚度较大的内外螺旋弹簧作压紧弹簧，并布置在离合器中央的，称为中央弹簧离合器。长征XD2150型汽车所用的即为中央弹簧双盘离合器。三、周布斜置弹簧离合器图14-7所示的结构是在某重型汽车上采用的一种周布斜置弹簧离合器。周向布置的若干个压紧弹簧6安装在离合器盖与传力盘2之间，各个弹簧的轴线相对于离合器轴线倾斜一个角度a。这种离合器与上述两种离合器相比，其突出的优点是工作性能十分稳定，彻底分离所需的踏板力较小。四、膜片弹簧离合器目前，汽车上广泛采用膜片弹簧作为压紧弹簧的离合器，称为膜片弹簧离合器。图14-8a所示为某微型汽车上采用的膜片弹簧离合器。膜片弹簧8实质上是一种用薄弹簧钢板制成的带有锥度的碟形弹簧，如图14-8b所示。其小端在锥面上均匀开有许多径向切槽，以形成分离指，起分离杠杆的作用，其余未切槽的大端部分起压紧弹簧的作用。膜片弹簧离合器的工作原理膜片弹簧离合器的结构特点1)膜片弹簧的轴向尺寸较小而径向尺寸很大，这有利于在提高离合器传递转矩能力的情况下减小离合器的轴向尺寸。2)膜片弹簧的分离指起分离杠杆的作用，故不需专门的分离杠杆，使离合器结构大大简化，零件数目少，质量轻。3)由于膜片弹簧轴向尺寸小，所以可以适当增加压盘的厚度，提高热容量；而且还可以在压盘上增设散热筋及在离合器盖上开设较大的通风孔来改善散热条件。4)膜片弹簧离合器的主要部件形状简单，可以采用冲压加工，大批量生产时可以降低生产成本。膜片弹簧的弹性特性当摩擦片磨损时膜片弹簧传递转矩的能力比螺旋弹簧大。分离离合器时的踏板操纵力比螺旋弹簧小。膜片弹簧离合器现已在轿车、客车、轻型和中型货车上被广泛采用，甚至在重型货车上也得到了应用。膜片弹赞离合器的结构形式膜片弹簧离合器根据分离时分离指内端受推力还是受拉力，可分为推式膜片弹簧离合器拉式膜片弹簧离合器。1．推式膜片弹簧离合器推式膜片弹簧离合器根据其支承环数目的不同，可分为:双支承环单支承环无支承环2．拉式膜片弹簧离合器拉式膜片弹簧离合器其膜片弹簧4的安装方向与推式相反，接合时膜片弹簧的大端支承在离合器盖3上，以中部压紧在压盘6上。将分离轴承5向外拉离飞轮1，即可实现分离。根据支承环数目的不同，拉式膜片弹簧离合器可分为无支承环和单支承环两种形式。3．推式和拉式膜片弹簧离合器比较1)由于拉式膜片弹簧是以其中部压紧压盘，在压盘大小相同的条件下可使用直径相对较大的膜片弹簧，从而实现在不增加分离时的操纵力的前提下，提高压盘的压紧力和传递转矩的能力；或在传递转矩相同的条件下，减小压盘的尺寸。2)由于减少或取消了中间支承，零件数目少，使其结构更加简单、紧凑，质量更轻。3)拉式膜片弹簧的杠杆比大于推式膜片弹簧的杠杆比，且中间支承少，减小了摩擦损失，传动效率高，使分离时的踏板力更小。4)无论在接合状态或分离状态，拉式结构的膜片弹簧的大端始终与离合器盖支承保持接触，在支承环磨损后，不会产生冲击和噪声。5)在接合状态或分离状态下，离合器盖的变形量小，刚度大，使分离效率更高。6)使用寿命更长。但是，由于拉式膜片弹簧的分离指是与分离轴承套筒总成嵌装在一起，需要使用专门的分离轴承，使结构较复杂，安装和拆卸较困难，而且分离时的行程略大于推式膜片弹簧离合器。由于拉式膜片弹簧离合器的综合性能优越，膜片弹簧离合器的推式结构正逐渐被拉式结构所取代。五、从动盘和扭转减振器从动盘主要由从动片5、摩擦片4和从动盘毂11等三个基本部分组成，如图14-18所示。具有轴向弹性的从动盘结构形式为了使单盘离合器接合柔和，起步平稳，从动盘一般应具有轴向弹性。具有轴向弹性的从动盘结构形式大致有整体式、分开式和组合式几种。2．扭转减振器的作用发动机传到汽车传动系统中的转矩是周期地不断变化着的，这就使得传动系统中产生扭转振动。如果其振动的频率与传动系统的固有频率相一致就会发生共振，这对传动系统零件寿命有很大影响。此外在不分离离合器的情况下进行紧急制动或猛烈接合离合器时，瞬间将造成对传动系统极大的冲击载荷，从而缩短零件的使用寿命。为了避免共振，缓和传动系统所受的冲击载荷，提高零件的寿命，通常在各种轿车、轻中型货车的传动系统中都装有扭转减振器。扭转减振器的构造有些汽车上将扭转减振器制成单独的部件，但更多的是将扭转减振器附装在离合器从动盘中。因此，从动盘还有不带扭转减振器和带扭转减振器之分。图14-18a所示为东风EQ1090E型汽车所用的带有扭转减振器的从动盘的零件分解图，装配好的从动盘如图14-18b所示。扭转减振器的工作原理从动片5、从动盘毂11和减振器盘12都开有6个矩形窗孔，在每个窗孔中装有一个减振器弹簧6，借以实现从动片与从动盘毂之间在圆周方向上的弹性联系。减振器盘与从动片用铆钉3铆接在一起，并将从动盘毂及其两侧的减振器阻尼片10夹在中间，从动片及减振器盘上的窗孔有翻边，使6个减振器弹簧不至脱出。在从动盘毂上开有与铆钉隔套9相对的缺口，在缺口与隔套之间留有间隙，允许从动片与从动盘毂之间相对转动一个角度。这样的从动盘不工作时如图14-20a所示。从动盘工作时，两侧摩擦片4所受的摩擦力矩首先传到从动片和减振器盘上，再经6个弹簧传给从动盘毂，这时弹簧被压缩，如图14-20b所示，借此吸收传动系统所受的冲击。传动系统中的扭转振动导致从动片5及减振器盘12与从动盘毂11之间的相对往复摆动，从而可依靠两阻尼片10与上述三者之间的摩擦来消耗扭转振动的能量，使扭转振动迅速衰减。六、离合器的通风散热措施离合器的从动片上开有径向的窄切口在压紧弹簧和压盘之间装有石棉混合物制成的隔热垫离合器盖一般用钢板冲压成特殊的形状，在其侧面与飞轮接触处开有4个缺口，当离合器旋转时，空气将不断地循环流动，以使离合器通风散热。除了上述方法以外，还可采取以下方法来确保离合器良好的通风散热：1)使压盘具有足够大的质量以保证其足够的热容量。2)可在压盘上加设散热筋或鼓风筋。3）在压盘体内铸出足够多的导风槽。4)将离合器盖和分离杠杆设计成带有鼓风叶片的结构。5)在摩擦片表面开槽，不仅起到排除摩擦产生的碎屑，防止对偶摩擦面之间的相互吸附的作用，也能起到散热的效果；6)在离合器壳上设置冷却气流的入口和出口，在壳内安装冷却气流导向的导流罩，以实现对摩擦表面有较强定向气流通过的通风散热。第三节离合器操纵机构离合器操纵机构是驾驶员借以使离合器分离，或使之柔和接合的一套机构。它起始于离合器踏板，终止于离合器壳（飞轮壳）内的分离轴承。本节所要讨论的主要是其中位于离合器壳（飞轮壳）外面的部分。离合器分类按照分离离合器所需的操纵能源不同，离合器操纵机构可分成人力式和气压式两类。前者是以驾驶员的肌体作为惟一的操纵动力，后者则是以发动机驱动的空气压缩机作为主要操纵动力，而以人力作为辅助和后备的操纵动力。一、人力式操纵机构人力式操纵机构按所用传动装置的形式不同，可分为机械式和液压式两种。1．机械式操纵机构广泛应用的是杆系传动装置，如东风EQ1090E型汽车离合器；杆系传动装置构简单，制造容易，工作可靠，广泛应用于各种汽车中。但该装置质量大，杆件之间铰接点多；因而摩擦损失较大，传动效率低，其工作会受到发动机振动以及车身或车架变形的影响，不宜用便于驾驶员操纵的吊挂式踏板结构。在平头车、后置发动机汽车等离合器需要远距离操纵杆时，杆系的结构复杂，合理布置杆系也比较困难，踏板的自由行程将加大，刚度和可靠性也会变差。另一种是绳索传动装置，绳索传动装置