一文了解汽车离合器及其工作原理

汽车离合器是能将持续运转的曲轴和变速器断开的装置,也是传动系统中的关键部件,离合器能够帮助驾驶人顺利换挡,并且无须在等红灯时将发动机熄火。

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汽车离合器

1、汽车离合器的结构与作用

离合器安装在发动机与变速器之间,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。

图片汽车离合器构造图

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,以切断汽车离合器分离轴承及其单元,为汽车的重要零部件。

汽车离合器的作用主要是:保证汽车平稳起步;便于换挡;防止传动系统过载;降低扭振冲击。

图片离合器工作过程

(1)保证汽车平稳起步

在汽车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)便于换挡

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。而待啮合的另一对齿轮,由于主动齿轮与发动机分开后转动惯量很小,采用合适的换档动作就能使待啮合的齿轮圆周速度相等或接近相等,从而避免或减轻齿轮间的冲击。

(3)防止传动系统过载

离合器是靠摩擦力来传递转矩的,所以当传动系内载荷超过摩擦力所能传递的转矩时,离合器的主、从动部分就会自动打滑,因而起到了防止传动系过载的作用。

(4)降低扭振冲击

汽车发动机的工作原理决定了其输出扭矩的不平稳,在做功冲程,燃烧室气体爆炸产生极大冲击扭矩,而在其他冲程,却是靠惯性反拖发动机。虽然发动机本身转动系具有的惯性可降低扭振,但剩余的冲击力会产生不利影响,而离合器中的减振弹簧(切向分布),可显著降低发动机带来的扭振冲击,延长变速齿轮寿命。

图片离合器结构

2、离合器的工作原理

汽车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,以切断汽车离合器分离轴承及其单元,为汽车的重要零部件。

图片离合器工作原理

汽车离合器的主动部分和从动部分借接触面间的摩擦作用,或是用液体作为传动介质(液力偶合器),或是用磁力传动来传递转矩,使两者之间可以暂时分离,又可逐渐接合,在传动过程中又允许两部分相互转动。

图片离合器控制部分结构图

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连动。

  • 车辆起步: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。

  • 车辆在正常行驶: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。

  • 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。

3、离合器的分类

离合器可以根据其工作原理、结构和应用领域进行不同方式的分类,不同类型的离合器适用于不同类型的车辆和应用。离合器的型式主要有:摩擦式离合器、液力式离合器、电磁式离合器。

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离合器分类

其中,摩擦式离合器按从动盘的数目分为单片式合双片式,按压紧弹簧的形式分为膜片弹簧式、多簧式和中央弹簧式,按操纵方式分为机械式、液压式和气压式。

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单片式离合器

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双片式离合器

4、传动系统对离合器的要求

根据离合器的使用,应满足下列主要要求:

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离合器要求

5、离合器常见故障诊查

(1)离合器换挡困难

离合器片磨损到无法正常工作的程度,典型特征就是换挡困难,动力分离不彻底,踩下离合器踏板后,摘挡和切入新档位都很困难,或者无法实现换挡。

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磨损离合器

(2)离合器打滑

汽车制动的情况下,抬起离合器,发动机不会立刻熄火,缓慢抬起离合器,发动机转速下降缓慢有延迟。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。

(3)怠速下,踩下离合器踏板几乎触底时才能切断离合器

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。

(4)离合器工作异响

离合器使用过程中出现异响,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。