简介
离合器是一种重要的机械装置,主要由主动件、从动件、接合件(接合部分)和操纵件等组成。主动件与主动轴固定连接,从动件有的与从动轴固定连接,有的可以相对于从动轴做轴向移动并与操纵件相联。接合件分别装在主动件和从动件上,或者本身就是主动件和从动件的一部分。纵件控制接合件的接合或分离,以实现两轴的联接或断开。
离合器的主要功能是使传动系统能够随时分离或接合。对其基本要求包括:接合平稳,分离迅速而彻底;易于调节和修理;外廓尺寸小;质量轻;耐磨性好且具备足够的散热能力;操作方便省力。离合器可分为牙嵌式和摩擦式两种类型。
发展历史
第一代离合器
离合器的起源可以追溯到早期工业化社会使用的机械装置。人们通过类似带式变速器的设计,将一种平面皮带引入到汽车中,通过皮带轮的张紧作用,将发动机的输出扭矩传递到驱动齿轮上。当需要调节滚轮使皮带松弛时,相当于离合器的分离。然而,这种方法导致皮带磨损太快,于是人们采取了一种新的方法,安装一个与驱动皮带轮同样尺寸的惰轮。通过扳动杠杆,可以将传动带从惰轮转到驱动轮上。这种离合器在1886年被贝莎·奔驰(BerthaBenz,奔驰的夫人)用于完成世界汽车历史上的第一次长途旅行,从曼海姆(Mannheim)到普福尔茨海姆(Pforzheim)。然而,这种皮带传动装置存在效率低下、易磨损等缺点,尤其是在雨天传递动力不足。此外,为了应对不断提高的发动机转矩,变速器需要增加档位,这也使得工程师们不断地探索更好的方法以取代此离合器。

锥盘离合器
锥盘离合器于19世纪末至1920年代出现。在车速变化时,许多驾车者习惯于让离合器打滑而不是换档。这导致了飞轮受热程度增加,锥形盘通过皮革制的摩擦层来散热。经过一段时间的长途驾驶后,由于飞轮的热膨胀,锥形盘可能与飞轮接合得更深,但当飞轮温度下降后,却很难让锥形盘从飞轮中分离出来。直到第一次世界大战末期,金属摩擦片才开始普遍应用。

单盘干式离合器和石棉摩擦材料
单盘干式离合器和石棉摩擦材料于1920年代至1960年代出现。大约在戴姆勒公司开发其板簧离合器的同时,来自英国的Hele-SShaw教授完成了对多盘离合器的试验,这也被认为是现在的传统单盘式离合器的先驱。由于材料的问题,仅在1920年代的美国市场得到普遍采用--其中大部分来自供应商的订单。在欧洲,第二次世界大战之后人们开始通过美国通用公司的军用卡车才开始熟悉膜片弹簧离合器,并在1950年代中期应用在一些单一的欧洲车型上。石棉摩擦材料大约从1920年代起一直使用到当代,直到其被非石棉摩擦材料所取代。

膜片弹簧离合器
膜片弹簧离合器的诞生和普及于1936年至今出现。随着发动机转速的不断增加,离合器变得越来越重。除此以外,用来作用于分离杠杆的分离轴承一直处于受压状态下,使其和离合器外置很容易发生磨损,尤其是在发动机高转速时换档,会很快地磨损。为解决这些系统性的不足,人们便开发出了膜片弹簧离合器。膜片弹簧离合器诞生于1936年通用汽车的研究试验室,并于1930年代后期在美国大批量生产。到1960年代末,几乎所有的汽车制造商都采用了膜片弹簧离合器。这里要强调的是,LuK公司在让膜片弹簧离合器大批量生产方面,起到了至关重要的作用。现代汽车几乎全都使用膜片弹簧离合器,而且其在多功能车上的应用也越来越多(以前一直是使用螺旋弹簧离合器)。

重大演变
自1784年以来,离合器的发展历程充满了创新和改进。以下是对一些重大事件的概述,以展示离合器设计理念和形状的演变:
1784年:瓦特(JamesWatt)发明了蒸汽机离合器,这是最早的离合器之一。它允许通过摩擦片将蒸汽机的旋转运动传递到机器的其他部分。这个基本的设计理念至今仍然在使用。
1904年:帕特里克·约瑟夫·伊丽沙伯·鲁弗(PatrickJoseph"Billy"Lefroy)发明了一种手动离合器,这种离合器使用摩擦片和钢片来控制动力的传递。他的发明为后来的手动变速器奠定了基础。
1923年:Marmon公司的EmilJanschke发明了双片离合器。这种离合器使用两个摩擦片,一个用于传递动力,另一个用于在换挡时切断动力。这种设计提供了更加平稳的换挡体验。
1930年代:随着汽车工业的发展,离合器开始被广泛用于汽车中。这期间出现了许多新的设计,包括弹簧操作离合器和液压操作离合器。这些设计为后来的自动变速器的发展奠定了基础。
1936年:通用汽车公司的研究人员开发了膜片弹簧离合器。这种离合器使用膜片弹簧来控制动力的传递,具有更好的性能和更长的寿命。这种设计至今仍然在使用。
1940年代:随着二战的结束,许多工程师开始致力于改进离合器设计。这期间出现了许多新的离合器形状,包括单片离合器和多片离合器。这些设计为后来的自动变速器的发展提供了灵感。
1950年代:随着汽车工业的快速发展,离合器也开始经历更多的创新。这期间出现了许多新的设计理念,包括自动离合器和电子控制离合器。这些设计为后来的高性能车辆和电子控制车辆的发展提供了支持。
1970年代:电子控制离合器开始出现。这些离合器使用电子传感器来控制离合器的压力,从而提高了驾驶员的操控性和驾驶体验。这种设计理念至今仍然在使用,并为后来的高性能车辆和电子控制车辆的发展提供了支持。
1980年代至今:随着科技的进步,离合器的设计和性能也不断得到提升。这期间出现了许多新的设计理念和形状,包括湿式离合器和电磁操作离合器等。这些新的设计进一步提高了离合器的性能和效率,为未来的车辆发展提供了支持。
总结:自1784年以来,离合器经历了多次创新和改进。从最初的蒸汽机离合器到现代的电子控制离合器,离合器的设计和性能不断提高。如今的高容量、轻重量离合器设计理念是在这个漫长的过程中逐步形成的。
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基本结构
摩擦离合器由四个主要部分组成:主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构。
主动部分包括飞轮、离合器盖和压盘。离合器盖用螺栓固定在飞轮上,压盘后端的凸台伸入离合器盖的窗口中,并可以沿窗口轴向移动。因此,当发动机开始转动时,动力会通过飞轮、离合器盖传递到压盘,并一起转动。
从动部分包括从动盘和从动轴。从动盘带有双面的摩擦衬片,当离合器正常接合时,从动盘会分别与飞轮和压盘相接触;从动盘通过花键毂装在从动轴的花键上,从动轴是手动变速器的输入轴(一轴)。它的前端通过轴承支承在曲轴后端的中心孔中,后端则支承在变速器壳体上。
压紧机构由若干根沿圆周均匀布置的压紧弹簧组成,它们被安装在压盘与离合器盖之间。这些弹簧的作用是将压盘和从动盘压向飞轮,从而使飞轮、从动盘和压盘三者紧密压紧在一起。
操纵机构则包括离合器踏板、分离拉杆、调节叉、分离叉、分离套简、分离轴承、分离杠杆和回位弹簧等组成。
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分类
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。

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磁粉离合器
在主动与从动件之间放置磁粉,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。

工作原理
离合器的工作原理是利用摩擦力矩来传递发动机的转矩到变速器,通过压紧弹簧将从动盘压紧在飞轮端面上,使二者保持常接合状态。当踩下离合器踏板时,分离轴承会推动膜片弹簧的爪圈,使压盘离开从动盘,摩擦力消失,离合器进入分离状态,从而中断动力传递。当松开离合器踏板时,操纵机构使分离轴承和分离杆向后移动,压紧弹簧的张力使压盘和从动盘重新与飞轮接触,发动机转矩重新作用在离合器从动盘摩擦面和花键毂上,离合器恢复接合状态。在离合器接合的过程中,随着从动盘与飞轮接合程度的逐步增加,它们的转速也逐渐接近并最终相等,直到离合器完全接合停止打滑。
工作过程
接合状态:当离合器处于接合状态时,从动盘被压紧弹簧紧密压在飞轮和压盘之间。发动机的转矩通过飞轮和从动盘接触面之间的摩擦作用传递到从动盘上,然后经过变速器的输入轴和传动系统中一系列部件传递给驱动轮。压紧弹簧的压紧力度越大,离合器能够传递的转矩就越大。由于汽车在行驶过程中经常需要保持动力传递,而中断传动只是暂时的需求,因此汽车离合器的主动部分和从动部分应经常保持接合状态。

分离过程:当驾驶员踩下操纵机构中的离合器踏板时,分离叉推动分离套筒和分离轴承向左移动,进而推动分离杠杆的内端向左移动。与此同时,分离杠杆的外端使压盘克服压紧弹簧的压力向右移动,使从动盘与飞轮分离,摩擦副之间的摩擦力消失,从而中断动力传递。

接合过程:接合离合器时,驾驶员缓慢抬起离合器踏板,在压紧弹簧的作用下,压盘向前移动并逐渐压紧从动盘。随着接触面间的压力逐渐增加,摩擦力矩也逐渐增加。当飞轮、压盘和从动盘之间接合还不紧密时,所能传动的摩擦力矩较小,离合器的主、从动部分有转速差,离合器处于打滑状态。随着离合器踏板的逐渐抬起,飞轮、压盘和从动盘之间的压紧程度逐渐紧密,主、从动部分的转速也渐趋相等,直到离合器完全接合而停止打滑,接合过程结束。
主要功能
传递发动机的转矩
在汽车机械式传动系统中,离合器利用摩擦力矩将发动机的转矩传递给变速器。随后,变速器将转矩通过万向传动装置和驱动桥传递给驱动轮,从而使驱动轮获得转动的力矩。
储存发动机的能量
因离合器被安装在发动机的飞轮上,其本身的质量也较大,因此能够起到类似发动机飞轮的作用。通过储存发动机做功行程中多余的能量,离合器能够帮助克服其他三个行程所产生的阻力,从而使发动机能够更加平稳地运转。
保证汽车平稳起步
离合器的首要功能是保证汽车平稳起步,同时避免发动机受到惯性冲击而熄火。在起步过程中,驾驶员需要踩下离合器踏板,将发动机和传动系统分离,然后挂上合适的挡位。接着,驾驶员逐渐释放离合器踏板,使离合器逐渐接合。在此过程中,驾驶员需要控制发动机的转速在最低稳定转速以上,以避免发动机熄火。随着离合器的接合,发动机传递给驱动车轮的转矩逐渐增加,当牵引力足以克服起步阻力时,汽车就能从静止状态开始平稳起步并逐步加速。离合器在汽车的起步过程中起着至关重要的作用,确保了汽车的平稳运动和发动机的正常运转。
实现平顺的换档
在汽车行驶过程中,为了适应不断变化的行驶条件,传动系统经常需要更换不同的档位来进行工作。实现齿轮式变速器的换档,通常需要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,驾驶员必须踩下离合器踏板,中断动力传动,这样可以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。通过这种方式,进入啮合时的冲击可以大大减小,从而实现平顺的换档。掌握离合器和变速器的正确操作方法对于驾驶汽车的人来说至关重要。
防止传动系过载
当汽车进行紧急制动时,如果没有离合器,发动机将与传动系统刚性连接,导致转速急剧下降。由于这种连接,所有运动部件会产生很大的惯性力矩,可能超过发动机正常工作时发出的最大扭矩。这种惯性力矩会对传动系统造成超过其承载能力的载荷,从而损坏机件。然而,有了离合器,可以依靠离合器主动部分和从动部分之间的相对运动来消除这一危险。因此,离合器的作用是限制传动系所承受的最大扭矩,从而保证安全。
基本要求
根据离合器的功能,离合器应满足下列基本要求:
具有合适的储备能力,既能保证传递发动机最大扭矩,又能防止传动系统过载。
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。
具有良好的散热能力。由于离合器接合过程中,主、从动部分有相对的滑转,在使用频繁时会产生大量的热量,如不及时散出,会严重影响其使用寿命和工作的可靠性。
操纵轻便,以减轻驾驶员的疲劳。
从动部分的转动惯量应尽量小,以减小换挡时的冲击
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常规使用
起步和换挡:在汽车起步和换挡时,需要平稳地接合离合器,不能猛抬离合器踏板。这样可以避免压盘、摩擦片及传动片等部件的损坏。
离合器分离:离合器分离时要迅速彻底,以减少主、从动部分的滑磨。这样可以保护齿轮牙齿及同步器,防止变速器换挡时的齿轮冲击。
正确驾驶操作:驾驶员需要严格遵守操作规程,正确使用离合器。过多地使用离合器会使其温度过高,导致摩擦片急剧磨损或开裂,压盘受热变形以及压紧弹簧退火等,严重影响离合器的正常工作,缩短其使用寿命。
减少半联动使用:半联动是指离合器联结不完全,发动机和变速器之间处于一种半联结的状态。过多地使用半联动会加速离合器和传动系统的磨损,因此应尽量减少离合器“半联动”的使用次数。
紧急制动和接近停车前踩下离合器:在紧急制动或接近停车前,应同时踩下离合器以减轻冲击。这样可以保护离合器和传动系统,避免早期磨损。
严禁不正确的操作方法:严禁上坡拖挡行驶、下坡时踩下离合器踏板(发动机熄火)、挂空挡滑行然后再挂挡猛抬离合器踏板、强迫发动机重新启动等不正确的操作方法。这些操作会加速离合器和传动系统的磨损,造成破碎摩擦片和压盘,同时也会影响气压制动的汽源供应,影响行车安全。
特殊路况注意事项:当汽车在松软路面、泥泞路段和冰雪路面驱动车轮打滑时,严禁使用猛抬离合器、猛加油门的方法来通过其路段。因为这样不仅无法有效控制车辆行驶,还可能加剧车辆打滑和损坏离合器及传动系统。
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注意事项
在安装离合器前,必须将其清洗干净,去除防锈脂及杂物,以保证其正常的使用性能和寿命。
离合器可以同轴安装,也可以分轴安装,但无论哪种方式,轴向必须固定,主动部分与从动部分均不允许有轴向窜动。如果分轴安装,主动部分与从动部分轴之间同轴度应不大于0.lmm。
湿式电磁离合器在工作时,必须在摩擦片间加润滑油,以减小摩擦阻力,提高离合器的使用寿命。润滑方式可以分三种:(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。
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。这是为了保护离合器不被过度磨损,延长其使用寿命。
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。这是对离合器工作温度的限制,以保证其正常的工作状态和寿命。
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。这是对离合器电源的要求,以保证其正常的工作和控制效果。
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问题处理
离合器打滑
现象:汽车用低速挡起步,放松离合器踏板后,汽车不能起步或起步困难;汽车加速行驶时,车速不能随发动机转速的提高而提高,感到行驶无力,严重时产生焦煳味或冒烟等现象。
原因:
离合器踏板没有自由行程,使分离轴承压在分离杠杆上。
从动盘摩擦片、压盘或飞轮工作面磨损严重,离合器盖与飞轮的连接松动,使压紧力减弱。
从动盘摩擦片有油污、烧蚀、表面硬化、铆钉外露、表面不平,使摩擦系数下降。
压力弹簧疲劳或折断,膜片弹簧疲劳或开裂,使压紧力下降。
离合器操纵杆卡滞,分离轴承套筒与导管间油污、尘腻较多,甚至造成卡滞,使分离轴承不能回位。
分离杠杆弯曲变形,出现运动干涉,不能回位。
诊断与排除:
检查离合器踏板自由行程,如不符合规定应予以调整。
如果自由行程正常,应拆下变速器壳,检查离合器与飞轮连接螺栓是否松动,如松动则予以拧紧。
如果离合器仍然打滑,应拆下离合器检查从动盘摩擦片的状况。如果有油污,一般可用汽油清洗并烘干,然后找出油污来源并设法排除。如果摩擦片磨损严重或有铆钉外露,应更换从动盘。
如果从动盘完好,则应分解离合器,检查压紧弹簧,如果弹力过软则应更换。
总结:离合器打滑主要从从动盘压不紧、从动盘摩擦系数下降等方面加以考虑。
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离合器分离不彻底
现象:发动机怠速运转时,踩下离合器踏板,挂挡有齿轮撞击声,且难以挂上;如果勉强挂上挡,则在离合器踏板尚未完全放松时,发动机熄火。
原因:
离合器踏板自由行程过大。
分离杠杆弯曲变形、支座松动、支座轴销脱出,使分离杠杆内端高度难以调整。
分离杠杆调整不当,其内端不在同一平面内或内端高度太低。
双片离合器中间压盘限位螺钉调整不当,个别分离弹簧疲劳、高度不足或折断,中间压盘在传动销上或在离合器驱动窗口内轴向移动不灵活。
从动盘钢片翘曲、摩擦片破裂或铆钉松动。
新换的摩擦片太厚或从动盘正反装错。
从动盘花键孔与变速器第一轴花键轴卡滞。
离合器液压操纵机构漏油、有空气或油量不足。
膜片弹簧弹力减弱。
发动机支撑磨损或损坏,发动机与变速器不同心。
诊断与排除:
检查离合器踏板自由行程,如果自由行程过大则进行调整。如果不是则检查液压操纵机构的储液罐油量是否不足或管路中是否有空气,并进行必要的排除。如果不是上述问题应继续检查。
检查分离杠杆内端高度,如果分离杠杆高度太低或不在同一平面,则进行调整。否则检查从动盘是否装反,如果都没问题则继续检查。
检查从动盘是否翘曲变形、铆钉脱落,从动盘是否轴向运动卡滞等,如果是则进行更换或修理。
总结:离合器分离不彻底主要从离合器踏板自由行程、分离杠杆高度、从动盘等方面加以考虑。
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离合器发抖
现象:汽车用低速挡起步时,按操作规程逐渐放松离合器踏板并徐徐踩下加速踏板,离合器不能平稳接合且产生抖振,严重时甚至整车产生抖振现象。原因:
分离杠杆内端高度不在同一平面内。
从动盘或压盘翘曲变形,飞轮工作端面的端面圆跳动严重。
从动盘摩擦片厚度不均匀、有油污、烧焦、表面不平整、表面硬化、铆钉头露出、铆钉松动或切断、波形弹簧片损坏。
压紧弹簧的弹力不均、疲劳或个别折断,膜片弹簧疲劳或开裂。
从动盘上的缓冲片破裂或减振弹簧疲劳、折断。
发动机支架、变速器、飞轮、飞轮壳等的固定螺栓松动。
分离轴承套筒与导管油污、尘腻较多,使分离轴承不能回位。
诊断与排除:
检查离合器踏板、分离轴承等回位是否正常,如果正常则继续检查。
检查发动机支架、变速器、飞轮、飞轮壳等的固定螺栓是否松动,如果是则紧固螺栓,否则继续检查。
检查分离杠杆的内端是否在同一平面,如果是则继续检查。
检查压盘、从动盘是否变形,铆钉是否松动、外露,压紧弹簧的弹力是否超出允许范围,如果是则更换或修理。总结:起步发抖主要从起步时离合器在接合过程中不平稳来考虑,即发动机在匀速转动,而由于离合器接合不平稳使离合器的从动部分转动不平稳,从而反映为离合器乃至整车的抖振。
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离合器异响
现象:离合器分离或接合时发出不正常的响声。
原因:
分离轴承缺少润滑剂,造成干摩擦或轴承损坏。
分离轴承与分离杠杆内端之间无间隙。
分离轴承套筒与导管之间油污、尘腻较多或分离轴承回位弹簧与踏板回位弹簧疲劳、折断、脱落,使分离轴承回位不佳。
从动盘花键孔与其花键轴配合松旷。
从动盘减振弹簧退火、疲劳或折断。
从动盘摩擦片铆钉松动或铆钉头外露。
双片离合器传动销与中间压盘和压盘的销孔磨损过度。
诊断与排除:
稍微踩下离合器踏板,使分离轴承与分离杠杆接触,如果有“沙沙”的响声则为分离轴承响;如果加油后仍响,说明轴承磨损过度、松旷或损坏,应更换。
踩下、抬起离合器踏板,如果出现间断的碰撞声,说明分离轴承前后有窜动,应更换分离轴承回位弹簧。
连踩踏板,如果离合器刚接合或刚分开时有响声,说明从动盘铆钉松动或外露,应更换从动盘。
总结:离合器异响主要从磨损过度、松旷、过紧、运动中刮碰等方面加以考虑。
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离合器常见异响判断与处理
离合器不同部位的机件所发出的响声,反映在使用过程的瞬间也是不一致的。要根据发出的异响,来正确判断和处理离合器的故障。
离合器“沙沙”声
现象:稍微踩下离合器踏板,使离合器分离轴承和分离杠杆接触,这时如发出“沙沙”声,说明是离合器分离轴承响。
处理:先加注润滑油,如果还是有响声,则需要更换分离轴承。此故障为恶性故障,应及时修理。
离合器“咔嗒”声
现象:离合器踏板踩到底时,发出无节奏的“咔嗒”“咔嗒”声,在怠速运转时,响声比较明显,抬起踏板响声消失,则为传动销响。此响声只有采用双片离合器的汽车才会出现。
处理:将传动销转换90°,也可换加粗的传动销。此故障为良性故障,不严重时,可暂时使用,严重时应拆下修理。
离合器“哗哗”声
现象:将离合器踏板踩到底时,听到一种“哗哗”的金属片干擦声,若拆下小飞轮壳护罩,可见分离过程与分离杠杆接触处有火花,说明离合器分离轴承不转或损坏。
处理:将分离轴承更换。此故障为恶性故障,应及时修理。
离合器“咯啷”声
现象:发动机怠速运转时,离合器发出一阵“咯啷”的响声,汽车起步时发抖,说明离合器摩擦片铆钉松动或键槽已经过度磨损。
处理:更换摩擦片。
离合器一瞬间发响
现象:刚踩下踏板或抬起踏板使离合器从动盘和压盘处于将要分离或接合的那一瞬间发响,说明:
①为压盘凸出部分与窗孔之间间隙过大所致;
②为分离杠杆与窗孔配合间隙过大所致。
处理:堆焊后重新按尺寸调整。此故障为恶性故障,应及时修理。
离合器噪声或撞击声
现象:将踏板全部抬起,听到有噪声或撞击声,说明是离合器踏板没有自由行程,或是自由行程很小,或是分轴承回位弹簧折断。
处理:重新调整踏板自由行程,更换回位弹簧。此故障为恶性故障,应及时修理。
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维护保养
润滑:在离合器的配合运动副中,大部分都采用滑脂润滑。为了减少不必要的磨损,尤其是分离轴承承受的载荷大、转速高,极易磨损与损坏,应及时润滑。一般建议在汽车行驶4000~5000km时润滑一次,离合器踏板轴与支架之间,应每隔6000~8000km润滑一次。
检查与紧定:离合器的检查、紧定与调整是离合器在使用与保养中必不可少的内容,这可以防患于未然。在使用保养中,应检查离合器是否沾油,出车前应检查离合器踏板的自由行程。一般情况下,每当汽车行驶6000~8000km后,定期对离合器踏板自由行程进行检查、调整一次。
操纵系统调整:离合器的调整对防止发生故障起着重要的作用。其目的是使离合器在工作中能够彻底分离和可靠地接合。汽车在使用过程中要经常检查并调整离合器的自由行程,使之恢复到标准值(总泵自由行程为1~2mm,分泵自由行程为3~5mm)。若自由行程过小,离合器在分离时的有效行程减少,这时从动盘仍会旋转,造成分离不彻底;若自由行程过大,离合器在分离时的有效行程减少,踏板的自由行程也随之减少,顶死后,将会影响发动机动力的正常传递,并将引起一系列故障。
发展趋势
标准化和高效率:随着中国国民经济的快速发展和高速公路的建设,对大型车辆的需求越来越高,要求离合器具有更高的效率和可靠性。同时,离合器的设计和生产也在向标准化发展,以提高其性能和寿命。
自动化和智能化:随着科技的发展,离合器也在向自动化和智能化方向发展。例如,自动离合器可以简化操作,提高驾驶的舒适性。此外,一些先进的离合器产品还采用了智能控制技术,能够根据车辆的运行状态自动调整离合器的操作。
多样化:随着各种变速箱技术的发展,离合器技术也在多样化。传统的单摩擦离合器已经逐渐被各种变速的技术所取代。同时,离合器的设计和材料也在不断变化,以满足不同的需求。
环保和节能:随着环保意识的提高,离合器的发展也越来越注重环保和节能。例如,一些离合器产品采用了环保材料,能够降低对环境的影响。此外,离合器的设计和生产也在尽可能地减少能源的消耗。
竞争和合作:随着市场需求的增加,离合器行业的竞争也越来越激烈。同时,各大汽车公司也在寻求合作的机会,共同研发和生产离合器产品。这有助于提高离合器的技术水平,降低成本,提高市场竞争力。
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离合器新技术
离合器
自调式膜片弹簧离合器是一种先进的离合器设计,它具有自动调节功能,可以补偿由于摩擦片磨损引起的压力变化,保持传递的转矩容量稳定,提高离合器的使用寿命和驾驶舒适度。以下是自调式膜片弹簧离合器的主要内容和特性:
结构特点:自调式膜片弹簧离合器具有独特的结构,包括压盘、膜片弹簧、自动调节机构等部分。其中,膜片弹簧是关键部件,它通过力感应弹簧和楔形自调机构实现自动调节。
自动调节原理:当离合器在使用过程中,由于摩擦片的磨损,压盘的工作高度会发生变化,膜片弹簧也会随之发生位移。当膜片弹簧位移到一定程度时,自动调节机构开始工作,通过压着作用弹簧拨动棘轮,带动齿轮转动,最终使得离合器膜片弹簧的工作位置基本保持不变。
性能优势:自调式膜片弹簧离合器具有多种性能优势。它可以自动补偿摩擦片的磨损,保持转矩容量的稳定,提高离合器的使用寿命;同时,由于可以保持稳定的压盘工作高度,因此可以降低离合器的踏板力,提高驾驶的舒适度;此外,自调式膜片弹簧离合器还可以提高汽车的燃油经济性。
应用与发展:自调式膜片弹簧离合器在国外于20世纪90年代开始研制,并逐渐应用于汽车中。目前,德国的LuK公司、SACHS公司和法国的法雷奥公司等都实现了自调整离合器的批量生产,并且已经在100多万辆汽车中得到应用。实践证明,自调式膜片弹簧离合器的性能优于传统的膜片弹簧离合器。
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双质量飞轮
双质量飞轮(DMF)是汽车传动系统中的重要部件,主要作用是隔离发动机和变速器之间的振动,提高换档和驾驶的舒适性,减小曲轴的扭转和弯曲载荷,保护传动链中的零件。双质量飞轮将常规的飞轮质量分为两个部分,一部分与发动机连接,另一部分通过离合器与变速器连接。飞轮的两个部分之间采用一个具有强阻尼效应的弹簧/阻尼系统进行连接,这样不利于降低噪声,而且使车辆能在较低的发动机转速下行驶,更加节省了燃料,并大大提高了驾驶舒适性。
双质量飞轮的主要内容可以总结为以下几点:
减振功能:双质量飞轮通过弹簧/阻尼系统连接两个质量,可以有效地减缓发动机和变速器之间的振动传递,提高车辆的舒适性和稳定性。
惯性矩平衡:双质量飞轮的两个部分可以相对旋转,并通过弹簧/阻尼系统进行减振。两个质量的惯性矩可以得到平衡,从而减小了曲轴的扭转和弯曲载荷。
降低噪声:双质量飞轮的弹簧/阻尼系统可以有效地降低发动机启动和关闭时的振动和噪声,改善驾驶环境。
提高换档舒适性:双质量飞轮可以减小变速器换档时的冲击和振动,提高驾驶的舒适性和平顺性。
节省燃料:双质量飞轮可以使车辆在较低的发动机转速下行驶,从而节省燃料。
保护传动链中的零件:双质量飞轮可以减小曲轴的载荷,从而保护传动链中的零件不受损坏。
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双离合器模块
双离合器模块是双离合自动变速器(DCT)的核心部件之一,主要包括干式和湿式两种类型。以下是双离合器模块的主要内容:
干式双离合器:干式双离合器适用于低发动机转矩,通常在150-250N·m之间。这种离合器采用单片式结构,通过压盘总成和离合器面片将转矩传递给子变速器输入轴。干式双离合器的优点是反应灵敏,但离合器面片的磨损较严重。
湿式双离合器:湿式双离合器适用于高发动机转矩,通常超过250N·m。与干式双离合器相比,湿式双离合器允许高得多的能量输入。湿式双离合器可以安装在轴上或与变速器壳相连的离合器托架上。这种离合器由于采用液体冷却,因此可以更好地控制温度,提高离合器的性能和寿命。
双离合器类型:双离合器模块根据离合器片的数量和布置方式可以分为两种类型:径向布置式(同轴式)和轴向布置式(并排式)。同轴式双离合器特别适合于轴向尺寸小的安装空间,而并排式双离合器主要适用于直径小的场合。
控制模块:双离合器模块还包括控制模块,该模块的主要作用是控制离合器的接合和分离,以及换挡过程。控制模块通过传感器和执行器来实现对离合器和变速器的精确控制,从而提高车辆的性能和舒适性。
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液力变矩器
液力变矩器是一种液力元件,由泵轮、涡轮和导轮组成。它以液压油为工作介质,用于传递转矩、变矩、变速及离合的作用。液力变矩器的运作可以分为三个主要过程:
机械能到动能的转换:泵轮由发动机驱动旋转,推动液体随泵轮一起绕其轴线旋转,使其获得一定的速度(动能)和压力。这个速度取决于泵轮的半径和转速。
动能到机械能的转换:液体靠动能冲向涡轮,作用于叶片一个推力,推动涡轮一起旋转,涡轮获得一定转矩(机械能)。在这个过程中,少部分液体动能在高速流动中与流道摩擦生热被消耗。
动量矩变化过程:导轮固定,液体流经时无机械能转化,但由于导轮叶片形态变化(进出口叶片面积不等),液流速度和方向发生变化,其动量矩改变。动量矩变化取决于叶片面积的变化。
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此外,液力变矩器的特性可以用几个与外界负荷有关的特性参数或特性曲线来评价,如转速比、泵轮转矩系数、变矩系数、效率和穿透性等。这些特性曲线包括外特性曲线、原始特性曲线和输入特性曲线等。
对于带锁止离合器的液力变矩器,当满足特定条件时,可以将液力变矩器的泵轮和涡轮锁止在一起,以形成直接传动的装置。这种锁止离合器可以消除泵轮与涡轮之间的滑差,提高燃油经济性。现代轿车自动变速器广泛使用单级双相三元件闭锁综合式液力变矩器。
多用离合器总成
湿式多片式液力离合器是装在液力变速器的输入轴上的,通过控制阀将液压油分配给前进或后退离合器,实现前进、后退换档。
当液压控制系统将作用在离合器液压缸内的液压油的压力解除后,离合器活塞在回位弹簧的作用下压回液压缸的底部,此时钢片和摩擦片相互分离,离合器处于分离状态。
当离合器处于分离状态时,液压缸内仍残留少量液压油。由于离合器鼓与变速器输入轴某一基本元件一同旋转,残留在液压缸内的液压油在离心力的作用下会被甩向液压缸外缘处,并在该处产生一定的油压。
为了防止离合器活塞在高速旋转时被甩向摩擦片,导致钢片和摩擦片因互相接触摩擦而产生不应有的磨损,影响离合器的使用寿命,在离合器活塞或离合器鼓的液压缸壁面上设有一个由钢球组成的单向阀。
当液压油进入液压缸时,钢球在油压的推动下压紧在阀座上,单向阀处于关闭状态,保证了液压缸密封;当液压缸内的油压被解除后,单向阀钢球在离心力的作用下离开阀座,使单向阀处于开启状态,残留在液压缸内的液压油在离心力的作用下从单向阀的阀孔中流出,保证了离合器的彻底分离。
离合器处于接合状态时,钢片和摩擦片之间要有足够的摩擦力,以保证传递动力时不产生打滑现象。离合器所能传递的动力的大小主要取决于摩擦片的面积、片数及钢片和摩擦片之间的压紧力。
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混合动力传动系统
混合动力汽车有串联式、并联式、功率分流式等多种方案,并联式混合动力汽车根据电动机位置不同又有P0、P1、P2、P3、P4等方案。
并联式混合动力汽车的特点是,其混合动力系统由集成在发动机曲轴和液力变矩器之间的电动机和离合器组成,这种设计可以实现混合动力的多种功能,如车辆滑行时断开内燃机、快速起步/停车以及纯电动行驶。
第一代P2混合动力系统在2010年5月实现了量产,它使用的是LuK公司的P2混合动力模块。
第二代P2混合动力系统更注重减小整个系统的空间尺寸,一个有吸引力的方案是将离合器集成到电动机转子内。
离合器在混合动力模块的设计中起着重要作用,特别是在起动内燃机的方式和集成减振系统或离合器等方面。
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电子离合器管理系统
电子离合器管理系统是一种先进的离合器操纵系统,通过ECU对离合器进行控制,以配合加速踏板完成油离配合。该系统通过主控ECU根据车速、发动机转速、各踏板位置和按钮等传感信号,结合人的操作意图,计算出离合器的最佳接合时间与速度,并发出指令驱动执行装置,达到离合器压盘分离或接合的目的。使用自动离合器,无需用脚控制离合器,通过ECU轻松实现油离配合,加快换档速度,提升驾驶乐趣,是广大手动档车爱好者的首选。手动变速器应用电控离合器,通过滑行功能,在WLTC循环能实现减少CO2的排放;能提高驾驶舒适性及安全性能。
先进工艺技术
电子离合器管理系统:通过ECU控制离合器,根据各种传感信号和人的操作意图,计算出离合器的最佳接合时间与速度,并通过执行装置实现离合器压盘的分离或接合。使用自动离合器可以加快换档速度,提升驾驶乐趣,是手动档车爱好者的首选。
冲压自动化:随着人力成本上升,冲压自动化成为企业发展的一个重要方向。多工位压力机是一种先进的冲压设备,相当于多台压力机及拆垛送料系统的集成。采用机械手臂可以代替人工操作,提高生产效率。
装配线及装备:装配线是将大量设备、物料和工作人员整合在一起,以完成多品种产品的装配要求。主要装备包括双工位数控车床CNC、膜片弹簧涂脂机、离合器分离指自动校正与测试机、盖总成综合性能自动检测机和自动上料装置等。
激光加工技术:激光加工技术具有能量密度高、热影响区域小、变形小等优点,适合用于不同材质、不同厚度的片状零件的拼焊加工,并且易于自动化控制。结合先进激光加工设备,可以组成模块化和灵活性的柔性生产线,实现汽车零部件高效率的自动加工。
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先进管理技术
通过采用先进的管理技术和管理创新,提高效率,建立持续发展时空一致性强的管理体系。其中,物流设施规划科学化、推行精益生产和5S管理、FMS柔性集成制造系统等是关键措施。同时,通过采用平衡计分卡和关键绩效指标KPI的方法,建立目标管理和绩效考核体系。加强RFID技术和装配管理信息系统AMS的应用。