离合器的结构组成及工作原理是怎样的?
离合器是一种将农用车发动机的动力与传动机构平顺地接合或迅速分开的装置。
(1)离合器的结构组成
四轮农用车大多采用单片干式经常接合式离合器。经常接合式离合器主要由主动部分、从动部分、压紧装置和操纵机构等4部分组成(图3-72)。
图3-72 经常接合式离合器结构图
1.离合器轴 2.飞轮 3.从动盘 4.压盘 5.分离拉杆 6.分离杠杆 7.分离轴承 8.分离轴承座 9.分离叉 10.离合器踏板 11.拉杆 12.压紧弹簧 13.离合器盖 14.传力销
①主动部分。这部分零件经常与发动机曲轴一起旋转,它包括飞轮、压盘、离合器盖。离合器盖与飞轮用螺栓固定在一起,压盘通过固定在离合器盖上的几个传力销由飞轮带动旋转,压盘还可作轴向移动。
②从动部分。这部分零件只有当离合器接合时才随发动机曲轴一起旋转,它包括铆有摩擦片的从动盘、离合器轴等。从动盘套在离合器轴的花键上并可作轴向移动。
③压紧装置。由离合器压紧弹簧等零件组成。
④操纵机构。由离合器踏板、分离叉、分离轴承、分离杠杆等组成。
(2)离合器的工作原理
①离合器接合状态。当离合器踏板未踏下时,由于压紧弹簧的作用,通过压盘和飞轮将从动盘压紧,离合器这时处于“接合状态”,使其随主动部分一起旋转,因此从动部分所有零件也都转动,动力经离合器轴传到变速箱。
②离合器分离状态。当踏下离合器踏板时,分离叉推动分离轴承向飞轮方向移动,经一定行程后即碰到3个分离杠杆,接着分离杠杆内端被迫和分离轴承一起向飞轮方向移动,而杠杆外端通过分离拉杆和压盘,克服压紧弹簧的压力,一起朝离开飞轮的方向移动。这样使从动盘不再承受压盘的压紧力,离合器处于“分离状态”,从动部分就不随发动机曲轴旋转。
由此可见,经常接合式离合器的分离是强制进行的,易保证分离彻底。接合是通过弹簧压力将压盘、从动盘和主动盘压紧,凭借弹簧的弹性作用,基本能够保证结合平顺的要求。
图3-73是某四轮农用车所采用的离合器的结构图。离合器的从动盘位于飞轮和压盘之间,从动盘的两面铆有摩擦片,摩擦片通常由高摩擦系数的材料(如石棉塑料或铜丝石棉等)制成,其摩擦系数较大,比较耐磨且具有一定强度。
图3-73 离合器总成
1.轴承 2.从动盘 3.离合器盖 4.压盘 5.分离杠杆 6.分离轴承 7.分离轴承轴 8.分离拨叉 9.分离拨叉轴 10.压紧弹簧 11.离合器轴 A.锁紧螺母 B.调整螺母
离合器在接合状态下,分离轴承与分离杠杆的端面之间存在间隙δ(2~4mm)。踩下离合器脚踏板时,分离轴承在分离叉作用下向前移,首先消除这一间隙,然后才能推动分离杠杆,使离合器分离。消除这一间隙所对应的踏板行程称为离合器踏板自由行程。自由行程不能过大,也不能过小。如果离合器踏板自由行程过大,则分离轴承推动分离杠杆前移的行程缩短,使压盘后移的行程缩短,于是不能完全解除从动盘的压紧力,使离合器不能彻底分离,不仅会造成变速箱换挡困难,而且会加速从动盘摩擦片的磨损。自由行程过小,则工作一段时间以后,由于摩擦片的磨损,压盘与飞轮的间距缩短,压盘前移,逐渐消除了分离轴承与分离杠杆之间的间隙δ,甚至会使分离杠杆与分离轴承之间产生相互抵触力,从而减小了压盘对从动盘的压紧力,造成离合器传递扭矩能力下降,甚至引起打滑,摩擦片磨损严重,甚至烧坏。所以必须保证离合器踏板有合理的自由行程,才能保证离合器可靠的接合和彻底分离。
在一些三轮农用车上,离合器和变速箱之间的动力传输采用链传动或皮带传动,采用的离合器具有两个从动盘,两从动盘之间有一个主动盘,将二者隔开。螺旋弹簧通过压盘使离合器处于经常接合状态。这种离合器的工作原理与单片离合器基本相同。
离合器就可以理解成日常生活中的开关,一般汽车的离合器基本都是下图中的结构,驾驶员位置最左边的踏板就是离合器踏板,踩踏板之后压板会松开,从而使得变速箱输入轴与飞轮断开,中断动力的传输。
此外,离合器还有防止汽车过载的功能,离合器在设计的时候,根据设计负载会设置压板的压力在一定的范围内,从而使得摩擦盘与飞轮之间不发生相对滑动时的摩擦力在一定范围内,当来自车轮的负载超过限度值的时候,离合器会打滑,从而起到保护发动机和变速箱的作用。
单离合弯梁车用的离合器,不但受发动机转速控制,转速高时接合,转速低时分离,它还有一个与换档档的联动机构,在踩下换档杆时,可以强制分离离合器,就和手动离合的捏离合手柄原理相似,只不过与踩换档杆同步进行,不需要再单独操作而已。
而双离合的主离合器在这方面与单离合相似,它也有一个在踩换档杆时可以强制分离的机构,但不象单离合那象所有功能集合在一个离合器上,双离合的是把离心部分或摩擦片部分分别安装在两个离合器上,它的初级离合器也就是第二张图中的,虽然是全部离心式属于全自动的,但它却不能单独工作,还是要配合主离合器才行,它也是在转速低时分离,转速提高时接合。
什么是离合器?
离合器其实就是利用“离”与“合”来传递适量的动力,离合器布置在发动机和变速箱之间,在切换挡位的时候,驾驶员通过踩下离合踏板,暂时切断发动机的动力,挂到要切换的挡位之后,松开离合踏板,恢复动力的传输,从而实现顺利换挡。
离合器位置示意图
手动挡汽车的踏板有三个,从左到右以此来看,最左边的是离合器踏板,中间的是刹车踏板,最右边的是加速踏板。
拓展知识
汽车离合器的工作原理其实主要是通过离合器使发动机和传动系统进行摩擦传输动力。踩下离合器的时候离合器片就会和高速转动的飞轮分离,当松开离合器时,离合器就会慢慢贴近高速转动的飞轮,离合器就会受到飞轮旋转的力跟着一起旋转。
在离合器半联动的状态下,离合器片和飞轮之间进行摩擦,摩擦的时候飞轮传递的动力并不大,这个时候才能平稳地起步。
也就是说当你踩下离合器,那么发动机的传动装置与车轮断开,发动机的动力就不会传到车轮上以驱动汽车了。
汽车上离合的作用:
1、利于汽车起步
汽车在启动前是静止的,因为发动机与变速箱是刚性连接的,一旦挂上档,汽车将由于突然接上动力突然前冲,不但会造成机件的损伤,而且驱动力也不足以克服汽车前冲产生的巨大惯性力,使发动机转速急剧下降而熄火。
如果在起步时利用离合器暂时将发动机和变速箱分离,然后离合器逐渐接合,由于离合器的主动部分与从动部分之间存在着滑磨的现象,可以使离合器传出的扭矩由零逐渐增大,而汽车的驱动力也逐渐增大,从而让汽车平稳地起步。
2、方便汽车换挡
在汽车的驾驶过程中,常常会涉及到变档,来适应不同的行驶环境需求,而换挡的时候,就会使用到离合器了。离合器可以将发动机与变速箱暂时分离,利用离合器使发动机和变速箱暂时分离后进行换档,则原来啮合的一对齿轮因载荷卸除,啮合面间的压力大大减小,就容易分开,如果没有离合器,啮合齿面间的压力很大而难于分开,且容易容易损坏机件。
3、防止传动系统压力过大而损坏
汽车紧急制动时,车轮突然急剧降速,而与发动机相连的传动系由于旋转的惯性,仍保持原有转速,这往往会在传动系统中产生远大于发动机转矩的惯性矩,使传动系的零件容易损坏。
4、降低扭振冲击
汽车发动机的输出扭矩通常是不平稳的,发动机在运行冲程,发动机本身转动系具有的惯性可降低扭振,但剩余的冲击力仍然对后续的变速箱、传动轴产生不利影响,而离合器中的减振弹簧,可显著降低发动机带来的扭振冲击,延长变速齿轮寿命。
膜片离合器结构图
膜片离合器盖和压盘1-离合器盖的分解图;2-膜片弹簧;3-压板;4-驱动板;5—从动盘;6-支撑环
膜片离合器盖和压盘的结构离合器的结构膜片弹簧离合器也由驱动部分、从动部分、压紧机构和操作机构组成。驱动部分由飞轮、离合器盖和压盘组成。离合器盖通过螺栓固定在飞轮上。为了保持正确的安装位置,离合器盖由定位销定位。扭矩通过沿圆周方向均匀分布的三组或四组传动板在压盘和离合器盖之间传递。传动板由弹簧钢板制成,每组由两块板组成,一端用铆钉铆接在离合器盖上,另一端用螺钉连接在压盘上。
从动部分包括从动盘和从动轴,从动盘通常具有扭转阻尼器。发动机传递给传动系统的转速和扭矩周期性变化,导致传动系统产生扭转振动,使传动系统的部件受到冲击载荷,降低使用寿命,损坏部件。使用扭振减振器可以有效地防止传动系统的扭振。带扭转阻尼器的从动盘结构如下图所示。
具有扭转阻尼器的从动盘结构
从动盘钢片的外周铆接有波浪形的弹簧钢片,摩擦衬片分别与弹簧钢片铆接,从动盘钢片与减震器盘铆接,两者之间夹有摩擦垫圈和从动盘毂。从动板的轮毂、从动板的钢板和减震器板都有六个圆周均匀分布的窗口,减震器弹簧安装在窗口内。
当从动盘受到扭矩时,扭矩从摩擦衬片传递到从动盘的钢板上,再通过阻尼弹簧传递到从动盘的轮毂上。此时,弹簧将被压缩,以吸收发动机的扭转振动。
压紧机构为膜片弹簧,径向开有多个槽,形成弹性杠杆。槽的末端有一个圆孔,固定铆钉穿过圆孔固定在离合器盖上。膜片弹簧两侧设有钢丝支撑环,钢丝支撑环是膜片弹簧工作时的支点。隔膜的外缘通过分离钩与压板连接。
膜片离合器的工作原理如下图所示。当离合器盖没有安装在飞轮上时,膜片弹簧不受力。此时,离合器盖与飞轮之间有一个距离S,如图所示。当离合器盖用螺栓固定在飞轮上时,膜片弹簧压在支撑环上产生弹性变形,此时膜片弹簧的外圆周对压盘施加压力,使离合器处于接合状态,如图所示。踩下离合器踏板时,分离轴承推动膜片弹簧,使膜片弹簧以支撑环为支点,外圆周向后倾斜,分离钩向后拉动压板,分离离合器,如图。
离合器的工作原理如下图所示。膜片弹簧离合器的分离机构主要由分离叉、分离轴承和分离轴承座组成。当离合器踏板踩下时,离合器操作机构将力传递给分离叉,分离叉起到杠杆的作用。这个“杠杆”的支点是释放叉的支撑点。分离叉推动分离轴承座,将分离轴承压向膜片弹簧,以分离离合器。分离轴承固定环起到连接分离轴承座和分离叉的作用。
离合器分离机构
从上面的介绍可以看出,膜片弹簧不仅是一个压紧弹簧,还是一个分离杠杆,简化了结构。此外,膜片弹簧的弹簧特性优于圆柱螺旋弹簧,因此膜片弹簧离合器在各种车型中的应用越来越广泛。 @2019