离合器

第十一章 离合器 本章：离合器的功用及摩擦离合器的工作原理，摩擦离合器结构，离合器操纵机构。 本章重点：离合器功用及摩擦离合器的工作原理，单盘、双盘及膜片弹簧离合器的结构特点与工作 性能。 本章难点：摩擦离合器动力传递过程及主动从动件的分辨，膜片弹簧的工作特性 第一节 概述 一、离合器的作用  1. 实现发动机与变速器柔和接合。  2. 保证换档时工作平顺。  3. 防止传动系过载。 二、类型  1. 摩擦片式离合器（friction clutch） 靠主从动片之间的摩擦作用传动 周布弹簧 弹簧压紧式 中央弹簧 按压紧力 液压作用式 膜片弹簧 电磁力压紧式 离心力 单片(single­plate clutch)  按摩擦片数目 双片 多片(multi­ plate clutch  2. 液力偶合器  (hydraulic coupling)  靠液体之间的耦合作用传动。  3. 磁力式离合器 靠电磁之间的耦合作用传动。 三、要求 离合器具体结构应满足：  1. 保证传递发动机最大转矩  2. 分离彻底，接合柔和  3. 从动部分惯量小  4. 散热性好  5. 操纵轻便 四、摩擦片式离合器基本工作原理（如何实现？应掌握） （1）摩擦片式离合器应由主动部分和从动部分组成； （2）主动部分和从动部分可以暂时分离，又可以逐渐结合； （3）主动部分和从动部分要非刚性连接，因此可以相对运动。  1. 组成 主动部分:飞轮、压盘 从动部分：从动盘 、从动轴 压紧装置：压簧 操纵机构：踏板、分离叉等  2. 传力原理  max e c M M ZP R b m S = =  3. 工作过程 接合柔和靠离合器打滑实现。 （1）接合 当需要重新恢复动力传递时，为使汽车速度和发动机转速的变化 比较平稳，应该适当控制离合器踏板回升的速度，使从动盘在压紧弹 簧的压力作用下，向左移动与飞轮恢复接触，二者接触面间的压力逐 渐增加，相应的摩擦力矩也逐渐增加。当飞轮和从动盘接合还不紧密， 摩擦力矩比较小时，二者可以不同步旋转，即离合器处于打滑状态。 随着飞轮和从动组结合紧密程度的逐步增大，二者转速也渐趋相等。 直到离合器完全接合而停止打滑时，汽车速度方能与发动机转速成正 比。 打滑——完全接合 （2）分离 欲使离合器分离时，只要踩下离合器操纵机构中的踏板，套在从动盘毂环槽中的拨叉，便推动从动 盘克服压紧弹簧的压力向右移动而与飞轮分离，主、从动部分有间隙，摩擦力消失，从而中断了动力传 递。 第二节 摩擦片式离合器的构造 一、单片多簧式 （周布弹簧式，multi­coil spring clutch） 如图所示为东风 EQ1090E 型汽车的单盘周布弹簧离合器构造  1. 主动部分  1)  离合器盖  2)  压盘 驱动方式： 窗孔—凸块 飞轮 定位销 离合器盖 压盘 弹性传动片  2. 从动部分（从动盘）  1）组成 盘毂、盘本体、摩擦片  2）接合柔和的结构 具有轴向弹性的波纹片：离合器从动盘在从动片上被径向切槽 分割形成的扇形部分沿周向翘曲成波浪形，两摩擦片分别与其波峰 和波谷部分铆接，因而使得从动盘在轴向有一定弹性。在接合过程 中，从动盘轴向压缩量与压紧力是逐渐增加的。 东风 EQl090E 型汽车离合器从动盘是整体式弹性从动盘。 3）扭转减振器 发动机传到汽车传动系中的转矩是周期地不断变化着的，这就使得传动系中产生扭转振动。如果 这一振动的频率与传动系的固有频率相重合，就将发生共振，这对传动系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，瞬时间内将造成对传动系极大的冲击载 荷、从而缩短零件的使用寿命。为了避免共振，缓和传动系所受的冲击载荷，在不少汽车传动系中装设 了扭转减振器。 作用：避免汽车传动系统的共振，并缓和冲击，提高传动系零件的寿命，使汽车起步平稳。 构造：4­摩擦片；5­从动盘本体；6­减振弹簧；10­阻尼片；11­从动盘毂；12­减振器盘 原理： 从动盘本体与盘毂之间安装径向作用弹簧，成为非刚性连接。 减振弹簧作为吸能元件，吸收系统的振动，利用摩擦作用衰减弹簧的吸收的能量。 桑塔纳轿车 离合器从动盘 动力传递的路线： 从动盘本体、减振器盘——减震弹簧——从动盘毂——轴； 阻尼片的作用： 阻尼片用具有一定弹性的非金属制成，通过与从动盘本体、减振器盘和从动盘毂之间摩擦，消 耗减振弹簧吸收的能量。 变刚度扭转减振器： 安装不同刚度的弹簧，并将装弹簧的窗口长度作成尺寸不一，弹簧先后起作用，获得变刚度特性。 优点： 通过刚度的匹配消除对传动系统不利的系统共振，降低传动系统噪声。  3. 压紧装置 周布弹簧，高速时压紧力下降。  4. 分离机构 分离叉(clutch fork) 、分离套筒(withdrawal sleeve)、分离轴承、杠杆。 四个径向安装的、用薄钢板冲压制成的分离杠杆，其中部以分离杠杆支承柱孔中的浮动销为支点， 外端通过摆动支片抵靠着压盘的钩状凸起部。当在分离杠杆内端施加一个向前的水平推力时，杠杆将绕 支点转动，其外端通过摆动支片推动压盘克服压紧弹簧的力而后移。 5. 应用车型  EQ1090、CA1091、BJ2020 等 二、对几个问题的分析  1. 压盘的传力、导向、定心 压盘上的凸起、传动片、传力销  2. 压紧弹簧具有三次压缩  a）安装到离合器盖上的预压缩  b）安装到飞轮时的再压缩  c）分离时的压缩  3. 离合器分离时曲轴的前向窜动 离合器分离时的前推力。需在曲轴前端加止推片。  4. 分离杠杆的运动干涉及防止 分离时，压盘上的连接点须同时作轴向移动和圆弧运动。用浮动结构解决。 5. 自由间隙及踏板自由行程 从动盘摩擦片经使用磨损变薄后，在压紧弹簧作用下压盘和从动盘要向飞轮方向多移动一距离，则 分离杠杆的内瑞相应地要更向后移一距离，才能保持离合器完全接合。如果未磨损前分离杠杆内端和分 离轴承之间没有预留一定间隙， 则在摩擦片磨损后， 离合器将因分离杠杆内端不能后移而难以完全接合， 从而在传动时经常出现打滑现象。这不仅减小了其所能传递的转矩数值，并且将使摩擦片和分离轴承加 速磨损。因此，当离合器处于正常接合状态，分离杠杆内端与分离轴承间须留自由间隙。对应到踏板， 为自由行程。  6. 压盘移动距离和踏板有效行程 有效行程+自由行程=踏板总行程  7. 分离杠杆的高度调整 将四个分离杠杆内端的后端面调整到处于与飞轮端面平行的同一平面内； 否则在离合器分离相接合 过程中，压盘位置会歪斜，致使分离不彻底。 三、双片离合器  1. 特点 增加一中间压盘，四个摩擦面  2. 中间压盘的驱动 定位块 传动销  3.中间压盘的分离 增加分离弹簧 设限位螺钉  4. 应用车型  JN1181  四、中央弹簧离合器  1. 特点 圆柱型弹簧，或圆锥型弹簧 2. 压紧力放大 由于压紧杠杆的内臂比外臂长得多，中央弹簧的压紧力是经过压紧杠杆放大后才传到压盘上的，这 样便可以用较软的弹簧获得较大的压紧力。相应地，为分离离合器而进一步压缩中央弹簧所需的力也较 小。  3. 压紧力可调 垫片 五、膜片弹簧离合器  1. 特点 膜片弹簧，18 个径向槽，形成弹性杠杆。同时起压紧弹簧和分离杠 杆作用。 整体呈锥形； 由分离指和碟簧两部分组成。 膜片弹簧离合器的主动部分 根据左图及下面的彩图介绍：飞轮、离合器盖、离合器压盘。 2. 压紧装置的工作原理 如下图  a）与飞轮未连接  b）与飞轮紧固后，产生压紧力  c）分离，膜片反推  3. 弹簧特性 如上图所示为膜片弹簧和螺旋弹簧的弹性特 性曲线。曲线  1 表示处于预压紧状态的螺旋弹簧 的特性曲线，曲线  2 表示膜片弹簧的特性曲线。 由图可以看出，在两种离合器的压紧力相同时、 即都为  b P ，轴向的变形量为  b l 。当摩擦片磨损量 达到容许的极限值 l¢ D 时，两种弹簧压缩变形量 减小到  a l ，此时螺旋弹簧压紧力便降低到  a P¢。显 然  a b P P ¢ < ，两值相差较大，将使离合器中压紧力 不足而产生滑磨，而膜片弹簧压紧力则只降低到 与  b P 相差无几的  a P 使离合器仍能正常工作。因 此、膜片弹簧的转矩容量比螺旋弹簧要大  15％左 右。 当离合器分离时，如两种弹簧的进一步压缩 量均为 l¢¢ D ，由图可知，膜片弹簧所需的作用力为  c P ，比螺旋弹簧所需的作用力  c P ¢ 减少约为  25％～  30%。再者，膜片弹簧离合器采用了传动片装置，它具有轴向弹性，在分离时其弹性恢复力和分离力方 向一致，而且膜片弹簧离合器取消了分离杠杆装置，减少了这部分摩擦损失，因此使踏板操纵力减小。 另外，膜片弹簧离合器结构简单紧凑，高速时平衡性好压紧力稳定，散热通风性能好，摩擦片使用 寿命长。  4. 拉式膜片弹簧离合器 结构特点： 膜片弹簧反装（锥顶向前）； 支承环在外端； 分离时膜片中央部分被向后拉。 优点： 支承结构简化； 磨损后支承环接触处不产生间隙。 推式膜片弹簧离合器与拉式膜片弹簧离合器的比较 定义：当分离离合器时，分离指内端受力方向指向压盘，称之为：推式膜片弹簧离合器。 当分离离合器时，分离指内端受力方向离开压盘，称之为：拉式膜片弹簧离合器。 结构特点： 推式膜片弹簧离合器的膜片的锥顶向后，大端在压盘上，对压盘施加压力。 拉式膜片弹簧离合器的膜片的锥顶向前，大端在离合器盖上，中部对压盘施加压力。  .  优缺点： 拉式膜片弹簧离合器在同样的压盘直径下具有高的压紧力和转矩容量，在要求同样的传递转矩时， 结构紧凑、简单、质量轻、从动盘转动惯量小、工作平稳冲击小的优点； 缺点是分离轴承制造难度大，装配精度要求高、不便维护。 第三节 离合器的操纵机构 一、机械式  1. 杆式  EQ1090E，结构简单，摩擦损失大  2. 拉线式  JL1010，布置方便，摩擦损失大 机械式受车架、车身变形影响大 两种机械式操纵机构的比较 杆系传动： 优点：结构简单；成本低；寿命长；可靠性高； 缺点：关节点多，摩擦损失大，不适合远距离操纵，受车身或车架的变形影响。 拉线传动： 优点：结构简单；成本低； 克服了杆系传动的不适合远距离操纵，受车身或车架的变形影响缺点； 可采用吊挂式的踏板； 缺点：绳索的寿命短，拉伸刚度小；拉伸变形导致增加踏板行程。 拉线（绳索）传动的机械式操纵机构的组成及工作过程 二、液压式  1. 组成 踏板、主缸、工作缸、管路。 优点： 摩擦阻力小； 布置方便；质量小； 工作稳定、柔和。 缺点： 漏油；需要维护。  2. 特点 摩擦阻力小、重量轻、布置方便、不受车身变形影响。  3. BJ2020 离合器液压操纵机构 主缸：活塞、皮碗、回位弹簧、单向阀、补偿孔、进油孔 工作缸：活塞、皮碗 工作过程：主缸活塞左移，关闭补偿孔，管内油压升高，推工作缸活塞右移。 离合器处于结合状态时：A、B 开启，单向阀关闭 离合器处于分离时： 封闭压力腔，单向阀进一步关闭，液压油从 C 流出。离合器由分离到结合时： 单向阀打开，油液补偿到压力腔。 三、助力式操纵机构 减小踏板力的方法：增加杠杆比； 采用助力装置； 气压助推……  1. 机械助力式 在机械式操纵机构中： 为了减小驾驶员分离离合器时加在踏板上的力，同时又保证不因为的传动比过大而增加踏板行程， 采用离合器踏板的助力装置。 一般都采用弹簧助力的方式。弹簧助力装置的工作过程： 弹簧助力装置的工作特点： （1）在整个助力过程中，助力作用由负到正变化； （2）助力弹簧释放的能量是驾驶员在前面的踏板行程中储存到弹簧的能量。 （3）弹簧助力的作用是在驾驶员需要较大的踏板力时，释放先前储存的弹性能。 （4）弹簧式助力装置属于人力操纵范围；  2.气压助力式 定义：以空气压缩机产生的压缩空气作为主要操纵能源，人力作为辅助或者在气压系统失效时的后 备能源。 气源：气压助力式离合器操纵机构一般用于重型车辆，并与车辆中的气压制动系统共用一套气源； 分类：气压助力式机械操纵机构；气压助力式液压操纵机构。 要求：  1）气压助力的输出力与踏板力和踏板行程是递增函数关系；  2）气压助力失效时，应保证能借人力操纵离合器。 气压助力操纵机构的特点：  1）可以减轻驾驶员的疲劳；  2）可以产生很大的操纵力，广泛应用于大、重型汽车；  3）操纵系统的质量较大；  4）密封性要求高；  5）成本较高 （1）气压助力机械传动式 要求：  1）有随动作用：助力大小与踏板位置有关  2）助力失效时可人力操纵 （2）气压助力液压传动式 黄河 JN1181  1）组成：控制阀、助力缸、液压工作缸一体化  2）原理： 踏板动：阀门开，进（排）气，助力缸失去平衡，离合作用产生。 踏板停：双阀关，助力缸平衡，离合器维持。