[lí hé qì]

离合器

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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,驾驶员可根据需要踩下或松开离合器踏板,使发动机与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。离合器是机械传动中的常用部件,可将传动系统随时分离或接合。对其基本要求有:接合平稳,分离迅速而彻底;调节和修理方便;外廓尺寸小;质量小;耐磨性好和有足够的散热能力;操作方便省力,常用的分为牙嵌式与摩擦式两类。
中文名
离合器
外文名
Clutch
分 类
电磁离合器、磁粉离合等
作 用
切断或传递发动机输出的动力
位 置
发动机和变速箱之间的飞轮壳内

定义 编辑

离合器的功用 离合器的功用
离合器,香港俗称极力子,这是从英语Clutch而来,台湾话则常以离仔或日文的クラッチ称之,是把汽车或其他动力机械的引擎动力以开关的方式传递至车轴上的装置。
离合器安装在发动机变速器之间,是汽车传动系中直接与发动机相联系的总成件。通常离合器与发动机曲轴的飞轮组安装在一起,是发动机与汽车传动系之间切断和传递动力的部件。汽车从起步到正常行驶的整个过程中,驾驶员可根据需要操纵离合器,使发动机和传动系暂时分离或逐渐接合,以切断或传递发动机向传动系输出的动力。它的作用是使发动机与变速器之间能逐渐接合,从而保证汽车平稳起步;暂时切断发动机与变速器之间的联系,以便于换档和减少换档时的冲击;当汽车紧急制动时能起分离作用,防止变速器等传动系统过载,从而起到一定的保护作用。
离合器类似于开关,接合或断离动力传递作用,离合器机构其主动部分与从动部分可以暂时分离,又可以逐渐接合,并且在传动过程中还要有可能相对转动。离合器的主动件与从动件之间不可采用刚性联系。任何形式的汽车都有离合装置,只是形式不同而已。[1]

分类 编辑

根据《中国离合器制造行业产销需求与投资预测分析报告前瞻》分析,离合器分为电磁离合器磁粉离合器摩擦式离合器和液力离合器四种:

电磁离合器

靠线圈的通断电来控制离合器的接合与分离。
电磁离合器可分为:干式单片电磁离合器,干式多片电磁离合器,湿式多片电磁离合器,磁粉离合器,转差式电磁离合器等。
电磁离合器工作方式又可分为:通电结合和断电结合。
干式单片电磁离合器:线圈通电时产生磁力吸合“衔铁”片,离合器处于接合状态;线圈断电时“衔铁”弹回,离合器处于分离状态。
干式多片、湿式多片电磁离合器:原理同上,另外增加几个摩擦付,同等体积转矩比干式单片电磁离合器大,湿式多片电磁离合器工作时必须有油液或其它冷却液冷却。

磁粉离合器

在主动与从动件之间放置,不通电时磁粉处于松散状态,通电时磁粉结合,主动件与从动件同时转动。优点:可通过调节电流来调节转矩,允许较大滑差。缺点:较大滑差时温升较大,相对价格高。
转差式电磁离合器:离合器工作时,主、从部分必须存在某一转速差才有转矩传递。转矩大小取决于磁场强度和转速差。励磁电流保持不变,转速随转矩增加而剧烈下降;转矩保持不变,励磁电流减少,转速减少得更加严重。
转差式电磁离合器由于主、从动部件间无任何机械连接,无磨损消耗,无磁粉泄漏,无冲击,调整励磁电流可以改变转速,作无级变速器使用,这是它的优点。该离合器的主要缺点是转子中的涡流会产生热量,该热量与转速差成正比。低速运转时的效率很低,效率值为主、从动轴的转速比,即η=n2/n1。
适用于高频动作的机械传动系统,可在主动部分运转的情况下,使从动部分与主动部分结合或分离
主动件与从动件之间处于分离状态时,主动件转动,从动件静止;主动件与从动件之间处于接合状态,主动间带去从动件转动。
广泛适用于机床包装印刷纺织轻工、及办公设备中。
电磁离合器一般用于环境温度-20—50℃,湿度小于85%,无爆炸危险的介质中,其线圈电压波动不超过额定电压的±5%。

摩擦离合器

摩擦离合器是应用得最广也是历史最久的一类离合器,它基本上是由主动部分、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动动力的基本结构,而离合器的操纵机构主要是使离合器分离的装置。 在分离过程中,踩下离合器踏板,在自由行程内首先消除离合器的自由间隙,然后在工作行程内产生分离间隙,离合器分离。在接合过程中,逐渐松开离合器踏板,压盘在压紧弹簧的作用下向前移动,首先消除分离间隙,并在压盘、从动盘和飞轮工作表面上作用足够的压紧力;之后分离轴承在复位弹簧的作用下向后移动,产生自由间隙,离合器接合。

液力离合器

液力离合器用流体(一般用油)作传动介质,与机械式离合器相比,除传动特性有各种变化以外,还主要吸收因主动轴和从动轴转动而产生的振动和冲击。
液力离合器的结构包括一个输入轴,具有一个增速齿轮系;一个工作液流腔,由一个叶轮、一个从动轮和一个叶轮壳构成;一个输出轴,带有从动轮,并且从动轮与叶轮可以操作地组合在一起;一般叶轮壳和叶轮由具有小比重和大应力承受范围的材料构成,以减小离心应力。

原理 编辑

对于手动挡的车型而言,离合器是汽车动力系统的重要部件,它担负着将动力与发动机之间进行切断与连接的工作。在城市道路或者复杂路段驾驶时,离合器成了我们使用最频繁的部件之一,而离合器运用的好坏,直接体现了驾驶水平的高低,也起到了保护车辆的效果。如何正确使用离合器,掌握离合器的原理以在特殊情况下利用离合器来解决问题,是每个驾驶手动挡车型的车友都应该掌握的。
所谓离合器,顾名思义就是说利用“离”与“合”来传递适量的动力。离合器由摩擦片、弹簧片、压盘以及动力输出轴组成,它位于发动机与变速箱之间,用来将发动机飞轮上储存的力矩传递给变速箱,以保证车辆在不同的行驶状况下传递给驱动轮适量的驱动力和扭矩,属于动力总成的范畴。在半联动的时候,离合器的动力输入端与动力输出端允许有转速差,也就是通过其转速差来实现传递适量的动力。
离合器分为三个工作状态,即踩下离合器的不连动,不踩下离合器的全连动,以及部分踩下离合器的半联动。当车辆起步时,司机踩下离合器,离合器踏板的运动拉动压盘向后靠,也就是压盘与摩擦片分离,此时压盘与飞轮完全不接触,也就不存在相对摩擦。当车辆在正常行驶时,压盘是紧紧挤靠在飞轮的摩擦片上的,此时压盘与摩擦片之间的摩擦力最大,输入轴和输出轴之间保持相对静摩擦,二者转速相同。 最后一种是离合器的半连动状态,压盘与摩擦片的摩擦力小于全连动状态。此时,离合器压盘与飞轮上的摩擦片之间是滑动摩擦状态,飞轮的转速大于输出轴的转速,从飞轮传输出来的动力部分传递给变速箱。这种状态下,发动机与驱动轮之间相当于一种软连接状态。
一般来说,离合器是在车辆起步和换挡的时候发挥作用,此时变速箱的一轴和二轴之间存在转速差,必须将发动机的动力与一轴切开以后,同步器才能很好的将一轴的转速保持与二轴同步。挡位挂进以后,再通过离合器将一轴与发动机动力结合,使动力继续得以传输。在离合器中,还有一个不可或缺的缓冲装置。它由两个类似于飞轮的圆盘对在一起,在圆盘上打有矩形凹槽,在凹槽内布置弹簧,在遇到激烈的冲击时,两个圆盘之间的弹簧相互发生弹性作用,缓冲外界刺激,有效的保护了发动机和离合器。
在离合器的各个配件中,压盘弹簧的强度、摩擦片的摩擦系数、离合器的直径、摩擦片的位置以及离合器的数目是决定离合器性能的关键因素。弹簧的刚度越大,摩擦片的摩擦系数越高,离合器的直径越大,离合器性能也就越好。[2]

典型离合器工作过程 编辑

膜片弹簧式离合器,其工作可分为工作、分离、接合三个过程。
1、工作过程。利用膜片弹簧装入离合器盖与压盘之间时,使之产生预压缩变形所形成的对压盘的压力使离合器的主、从动部分压紧,即离合器处于接合状态。发动机动力通过与曲轴连为一体的飞轮、离合器盖和压盘传给从动盘,随后又经从动盘花键轴套输送给变速器的输入轴。此过程的工作特点是离合器主、从动部分传递的转矩、转速相同,主、从动部分之间没有转速差,没有滑磨。
2、分离过程。驾驶员踩下离合器踏板,踏板左移,推杆左移,通过缸、工作缸推动膜片弹簧分离板左移。受此影响膜片弹簧又以固定在离合器盖上的支承销为支点使大端向右移动,同时经分离板的作用拉3k34k.com压盘右移。最终达到从动盘与飞轮、压盘之间各存有一间隙,离合器实现分离,至此离合器分离过程结束。
分离过程离合器的工作特点是:分离后发动机的动力与运动不能传给从动盘。主动部分仍然与发动机转速保持同步,而从动部分则迅速降低。
3、接合过程。驾驶员松开离合器踏板在回位弹簧作用下踏板恢复到原位,同时带动推杆和分离轴承回位。即接合过程操纵机构的移动是分离过程的逆过程。当分离轴承与膜片弹簧分离板之间出现预留间隙和膜片弹簧重新将压盘压紧在从动盘上之后,接合过程结束,离合器恢复传递动力功能。
3k34k.com 膜片弹簧式离合器工作过程 膜片弹簧式离合器工作过程

作用 编辑

3k34k.com

保证汽车平稳起步

这是离合器的首要功能。在汽车起步前,自然要先起动发动机。而汽车起步时,汽车是从完全静止的状态逐步加速的。如果传动系(它联系着整个汽车)与发动机刚性地联系,则变速器一挂上档,
牙嵌式电磁离合器3k34k.com 牙嵌式电磁离合器
汽车将突然向前冲一下,但并不能起步。这是因为汽车从静止到前冲时,具有很大的惯性,对发动机造成很大的阻力矩。在这惯性阻力矩的作用下,发动机在瞬时间转速急剧下降到最低稳定转速(一般300-500RPM)以下,发动机即熄火而不能工作,当然汽车也不能起步。
因此,我们就需要离合器的帮助了。在发动机起动后,汽车起步之前,驾驶员先踩下离合器踏板,将离合器分离,使发动机和传动系脱开,再将变速器挂上档,然后逐渐松开离合器踏板,使离合器逐渐接合。在接合过程中,发动机所受阻力矩逐渐增大,故应同时逐渐踩下加速踏板,即逐步增加对发动机的燃料供3k34k.com给量,使发动机的转速始终保持在最低稳定转速上,而不致熄火。同时,由于离合器的接合紧密程度逐渐增大,发动机经传动系传给驱动车轮的转矩便逐渐增加,到牵引力足以克服起步阻力时,汽车即从静止开始运动并逐步加速。

实现平顺的换档

在汽车行驶过程中,为适应不断变化的行驶条件,传动系经常要更换不同档位来进行工作。实现齿轮式变速器的换档,一般是拨动齿轮或其他挂档机构,使原用档位的某一齿轮副推出传动,再使另一档位的齿轮副进入工作。在换档前必须踩下离合器踏板,中断动力传动,便于使原档位的啮合副脱开,同时使新档位啮合副的啮合部位的速度逐步趋向同步,这样进入啮合时的冲击可以大大的减小,从而实现平顺的换档。
DLM3系列多片式电磁离合器 DLM3系列多片式电磁离合器
3、防止传动系过载
当汽车进行紧急制动时,若没有离合器,则发动机将因和传动系刚性连接而急剧降低转速,因而其中所有运动件将产生很大的惯性力矩(其数值可能大大超过发动机正常工作时所发出的最大扭矩),对传动系造成超过其承载能力的载荷,而使机件损坏。有了离合器,便可以依靠离合器主动部分和从动部分之间可能产生的相对运动来消除这一危险。因此,我们需要离合器来限制传动系所承受的最大扭矩,从而保证安全。

离合器的使用、维护与保养 编辑

注意事项

1、离合器安装前必须清洗干净,去除防锈脂及杂物。
2、离合器可同轴安装,也可以分轴安装,轴向必须固定,主动部分与从动部分均不允许有轴向窜动,分轴安装时,主动部分与从动部分轴之间同轴度应不大于0.lmm。
3、湿式电磁离合器工作时,必须在摩擦片间加润滑油,润滑方式采用(1)分浇油润滑;(2)油浴润滑,其浸入油中的部分约为离合器体积的5倍;(3)轴心供油润滑,在高速和高频动作时应采用轴心供油方法。
4、牙嵌式电磁离合器安装时,必须保证端面齿之间有一定间隙,使空转时无磨齿现象,但不得大于δ值。
5、电磁离合器及制动器为B级绝缘,正常温升40℃。极限热平衡时的工作温度不允许超速100℃,否则线圈与摩擦部分容易发生破坏。
6、电源及控制线路,离合器电源为直流24伏(特殊定货除外)。它由三相或单相交流电压经降压和全波整流(或桥式整流)得到,无稳压及平波要求功率要足够大。不允许用半波整流电源。
7、汽车传动系对离合器的要求
根据离合器的使用,它应满足下列主要要求:
接合平顺柔和,以保证汽车平稳起步,
分离迅速彻底,便于换挡和发动机起动;
具有合适的储备能力,既能保证传递发动机最大转矩又能防止传动系过载;
从动部分的传动惯量应尽量小,以减少换挡时冲击;
具有良好地散热能力,汽车在行驶过程中,当需要频繁操纵离合器时,会使离合器主、从动部分相对滑转,产生摩擦热,热量如不及时散出,会严重影响其工作地可靠性和使用寿命;
操纵轻便,以减轻驾驶员的疲劳。

操作要领

离合器操作三要领:一快、二慢、三联动。 抬起离合器踏板时,则要遵循“一快、二慢、三联动”的操作原则。起步时,踩离合器踏板时动作要利落,一脚到底,使离合器彻底分离。
所谓“一快、二慢、三联动”就是离合器踏板抬起的过程分三个阶段,一开始快抬,当感觉到离合器压盘逐渐结合至半联动后,踏板抬起的速度开始放慢,在半联动到完全结合的过程中,离合器踏板是慢慢抬起的。在离 合器踏板抬起的同时,应根据发动机动力的大小,逐渐再把油门踏板踩下去,使汽车能平稳地起步。油门的操作要平稳适当,只有在离合器完全结合时才能增大油门。

踏板故障

一、故障现象:发动机怠速运转时,离合器踏板虽已踩到底,但挂挡困难,变速齿轮有撞击声。勉强挂上挡后,尚未放松离合器踏板,汽车已行驶或熄火。
二、检查:拆下离合器底盖,将变速器挂入空挡,将离合器踩到底。然后,用起子拨动从动盘。如果能轻松拨转,说明离合器分离良好;如果拨不动,说明离合器分离不彻底。
三、排除:
1、检查离合器踏板自由行程是否过大,并调整。
2、检查分离杠杆高度是否一致、是否过低。在车下拨动分离拨叉,使分离轴承前端轻轻地靠在分离杠杆内端面上,转动离合器一周进行查看,如果分离杠杆的内端能同时和分离轴承接触不上,说明分离杠杆的高度不一致,应进行调整。如果分离杠杆高度一致,仍然分离不彻底,就要检查杠杆高度。将各分离杠杆调到同样的高度,如果能彻底分离,说明原来调整不当或是磨损过甚。分离杠杆调整之后,必须重新调整离合器踏板的自由行程。
3、如果上述调整正常后,仍然分离不彻底,就要拆下离合器,检查从动盘是否装反、轴向移动是否困难、主从动盘有无翘曲、分离杠杆螺钉是否松动、浮动销是否脱落。
4、对于新铆的摩擦片的离合器,要检查从动盘和摩擦片是否过厚。如果过厚,可在离合器盖和飞轮之间加垫片。
5、对于液压传动的离合器,除上述检查外,还应检查制动液是否缺少,管道是否渗漏并排出液压系统内的空气。

打滑处理

当发生离合器打滑时,应进行正确的故障原因分析。
1、造成离合器打滑的原因
① 从动盘磨擦片磨损过度或铆钉外露;
② 离合器压盘弹簧过软或折断;
③ 离合器踏板自由行程过小;
④ 从动盘摩擦片上有油污或老化变硬;
⑤ 离合器与飞轮接合螺栓松动;
⑥ 离合器总泵回油孔堵塞。
2、故障排除顺序和方位
① 检查踏板自由行程,如不符合标准值,应予以调整;
② 若自由行程正常,应拆下离合器底盖,检查离合器盖与飞轮接合螺栓是否松动,如有松动,应予扭紧;
③ 察看离合器磨擦片的边缘是否有油污甩出,如有油污应拆下用汽油或碱水清洗并烘干,然后找出油污来源并排除之;
④ 如发现磨擦片严重磨损、铆钉外露、老化变硬、烧损以及被油污浸透到等,应更换新片,更换的新磨擦片不得有裂纹或破损,铆钉的深度应符合规定;
⑤ 检查离合器总泵回油孔,如回油孔堵塞应予以疏通;
⑥ 如经过上述检查、调整修理,仍未能排除故障,则分解离合器,检查压盘弹簧的弹力。压盘弹簧良好时,应长短一致,如参差不齐,应更换新品,如弹力稍有减少,长度差别不大,可在弹簧下面加减垫片调整。

异常问题

1、注意离合器是否打滑,造成此类现象的原因有几种,其主要原因是离合器踏板自由行程太小、分离轴承经常压在膜片弹簧上,使压盘总是处于半分离状态。或者是离合器压盘弹簧过软或有折断,离合器与飞轮连接的螺丝松动等。
2、在发动机怠速状态下,踩下离合器踏板几乎触底时,才能切断离合器。踩下离合器踏板,感到挂挡困难或变速器齿轮出现刺耳的撞击声,或挂挡后不抬离合器踏板,车辆开始行驶,这都表明该车的离合器分离不彻底。
3、踩下离合器踏板到3/4时,离合器就应该稳固接合,否则检查其行程是否合适,可用直尺在踏板处测量,先测出踏板最高位置高度,再测出踩下踏板到感到有阻力时的高度,两个数值的差就是该车离合器行程数值。
4、如果在使用离合器过程中出现异响也是不正常的。其故障原因是分离轴承磨损严重、轴承回位弹簧过软或折断、膜片弹簧支架有故障等。

分离不彻底

离合器分离不彻底有以下两种现象:
(1)汽车起步时,将离合器踏板踩下去,超过自由行程,却仍感到挂档困难;如果是强行挂入档,但是还没有完全抬起离合器踏板,车就前进或后移,并导致发动机熄火。
(2)行驶中换档困难,或挂不上档,变速器内发生齿轮的撞击声。
发生离合器分离不彻底的主要原因有:
①离合器踏板自由行程太大;
②分离杠杆内端不在同一平面上,个别分离杠杆变形、折断、磨损严重;
③离合器从动盘翘曲,铆钉松脱,或者更换的新离合器摩擦片过厚;
④离合器从动盘正、反面装反;
⑤从动盘毂键槽和变速器第一轴花键齿间隙过小或卡住,造成移动困难。
发生此类故障的诊断办法是:将车开至平坦的路面上,变速杆放在空档位置,踩下离合器踏板,如果只有驾驶员一人,可以用一根木棍将离合器踏板压下去,并顶住(拉起制动手柄,使手制动发生作用)。在飞轮壳下面孔内,用螺丝刀推动离合器片,如果能轻轻地推动,说明离合器还能切断,如果推不动,说明离合器分离不开。
离合器分离不好的主要原因是离合器踏板的自由行程太大。再就是更换离合器从动盘后,由于忽视了对变速器第一轴的清洗,有杂质,造成从动盘毂和第一轴的间隙过小,移动阻力大,离合器分离不好。用户在购买离合器从动盘总成时,应检查有无翘曲,其厚度应符合标准,如果翘曲或太厚,应予以更换。
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参考资料
  • 1. 陈家瑞.汽车构造.北京:机械工业出版社,2000
  • 2. 王望予.汽车设计.北京:机械工业出版社,2006.1
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中国汽车学会 汽车零部件