认识汽车离合器

学习任务1　认识汽车离合器

学习任务描述

一辆东风标致307汽车行驶95 000km，车辆行驶过程中车主听见车辆前部偶尔有打滑声，特别是在重载起步和加速时响声更明显，伴有焦糊味。车主已将车开到4S店，请你解决本车的离合器故障。

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一、离合器的功用、要求及分类

从离合器的名称本身可以知道离合器是一个可以分离、接合的元件或总成。它位于发动机与变速器之间，功用是切断或传递发动机传向变速器（传动系）的动力。

（一）离合器的具体功用有三个方面

1．使发动机与传动系逐渐接合，保证汽车平稳起步

汽车起步时，驾驶员缓慢抬起离合器踏板，使离合器的主、从动部分逐渐接合，与此同时，逐渐踩下加速踏板，以增加发动机的输出转矩，这样发动机的转矩便可由小到大传给传动系。当牵引力足以克服汽车起步时的行驶阻力时，汽车便由静止开始缓慢逐渐加速，实现平稳起步。

想一想：驾驶新手在起步时为什么总会出现汽车向前突然窜动，甚至发动机熄火的情况？

提示：起步时操作不当，导致汽车起步不平稳。

2．暂时切断发动机的动力传动，保证变速器换档平顺

汽车在行驶过程中，由于行驶条件的变换，需要不断变换档位。对于普通齿轮变速器，换档时不同的齿轮副要退出啮合或进入啮合，这就要求换档前踩下离合器踏板，中断发动机的动力传动，便于退出原有齿轮副的啮合而进入新齿轮副的啮合。如果没有离合器或离合器分离不彻底使动力不能完全中断，那么原有齿轮副之间会因压力大而难以脱开，同时待啮合齿轮副之间因圆周速度不同而难以进入啮合，如勉强啮合也会产生很大的冲击和噪声，甚至会打齿。

3．限制所传递的转矩，防止传动系过载

汽车紧急制动时，如果发动机与传动系刚性连接，发动机转速将急剧下降，其所有零件将产生很大的惯性力矩，这一力矩作用于传动系，会造成传动系过载而使其机件损坏。有了离合器，当传动系承受载荷超过离合器所能传递的最大转矩时，离合器会通过主、从动部分之间的打滑来消除这一危险，从而起到过载保护的目的。

（二）对离合器的要求

（1）保证可靠地传递发动机的最大转矩又能防止传动系过载。

（2）接合时应平顺柔和，保证汽车平稳起步，减少冲击。

（3）分离时应迅速彻底，保证变速器换档平顺和发动机起动顺利。

（4）旋转部分的平衡性好，且从动部分的转动惯量小。

（5）具有良好的通风散热能力，防止离合器温度过高。

（6）操纵轻便，以减轻驾驶员的疲劳。

（三）离合器的分类

（1）摩擦离合器：指利用主、从动部分的摩擦作用来传递转矩的离合器。目前在汽车上广泛采用。

（2）液力偶合器：指利用液体作为传动介质的离合器。原来多用于自动变速器，目前在汽车几乎不采用，其功能由液力变矩器来实现。

（3）电磁离合器：指利用磁力传动的离合器，如在空调中应用的就是这种离合器。

下面只介绍在汽车传动系中应用最广泛的摩擦离合器。

二、摩擦离合器的构造与原理

（一）基本组成与工作原理

摩擦离合器由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分组成，如图2－1所示。

图2－1　摩擦离合器的基本组成示意图

1－曲轴；2－从动轴（变速器一轴）；3－从动盘；4－飞轮；5－压盘；6－离合器盖；7－分离杠杆；8、10、15－回位弹簧；9－分离轴承和分离套筒；11－分离叉；12－离合器踏板；13－分离拉杆；14－分离拉杆调节叉；16－压紧弹簧；17－从动盘摩擦片；18－轴承

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，压盘后端圆周上的凸台伸入离合器盖的窗口中，并可沿窗口轴向移动。这样，当发动机转动时，动力便经飞轮、离合器盖传到压盘，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，离合器正常接合时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），其前端通过轴承支承在曲轴后端的中心孔中，后端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，它们装在压盘与离合器盖之间，用来将压盘和从动盘压向飞轮，使飞轮、从动盘和压盘三者压紧在一起。

操纵机构由离合器踏板、分离拉杆、调节叉、分离叉、分离套筒、分离轴承、分离杠杆、回位弹簧等组成。

（二）工作原理

1．接合状态

离合器在接合状态下，操纵机构各部件在回位弹簧的作用下回到图2－1所示的各自位置，分离杠杆内端与分离轴承之间保持有一定的间隙，压紧弹簧将飞轮、从动盘和压盘三者压紧在一起，发动机的转矩经过飞轮及压盘通过从动盘两摩擦面的摩擦作用传给从动盘，再由从动轴输入变速器。

2．分离过程

分离离合器时，驾驶员踩下离合器踏板，分离套筒和分离轴承在分离叉的推动下，先消除分离轴承与分离杠杆内端之间的间隙，然后推动分离杠杆内端前移，使分离杠杆外端带动压盘克服压紧弹簧作用力后移，摩擦作用消失，离合器的主、从动部分分离，中断动力传动。

3．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，使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。

小词典：离合器自由间隙和离合器踏板自由行程

离合器在正常接合状态下，分离杠杆内端与分离轴承之间应留有一个间隙，一般为几个毫米，这个间隙称为离合器自由间隙。如果没有自由间隙，从动盘摩擦片磨损变薄后压盘将不能向前移动压紧从动盘，这将导致离合器打滑，使离合器所能传动转矩下降，车辆行驶无力，而且会加速从动盘的磨损。

为了消除离合器的自由间隙和操纵机构零件的弹性变形所需要的离合器踏板行程称为离合器踏板自由行程。可以通过拧动调节叉来改变分离拉杆的长度对踏板自由行程进行调整。

（三）摩擦离合器的结构类型

1．按从动盘的数目分类

可以分为单片离合器和双片离合器。轿车、客车和部分中、小型货车多采用单片离合器，因为发动机的最大转矩一般不是很大，单片从动盘就可以满足动力传动的要求；双片离合器由于增加了一片从动盘，使得在其他条件不变的情况下，比单片离合器所能传动的转矩增大一倍（由于一个从动盘是两个摩擦面传递动力，而二个从动盘则是四个摩擦面传递动力），多用于重型车辆上。

2．按压紧弹簧的形式分类

可以分为周布弹簧离合器、中央弹簧离合器和膜片弹簧离合器。周布弹簧离合器和中央弹簧离合器采用螺旋弹簧，分别沿压盘的圆周和中央布置；膜片弹簧离合器采用膜片弹簧，目前应用最广泛。

（四）膜片弹簧离合器

膜片弹簧离合器目前在各种类型的汽车上都有广泛应用，其构造如图2－2、图2－3和图2－4所示。

图2－2　膜片弹簧离合器的构造

1－从动盘；2－离合器盖和压盘；3－分离轴承；4－卡环；5－分离叉；6－分离套筒；7－飞轮

图2－3　膜片弹簧离合器扭转减振弹簧和膜片弹簧示意图

图2－4　膜片弹簧离合器盖和压盘示意图

1－铆钉；2－传动片；3－支承环；4－膜片弹簧；5－支承铆钉；6－压盘；7－离合器盖

1．构造和原理

膜片弹簧离合器由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构组成，操纵机构将在下一个学习任务中进行介绍。

主动部分由飞轮、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，离合器盖通过定位销进行定位。压盘与离合器盖之间通过周向均布的三组或四组传动片来传递转矩。传动片用弹簧钢片制成，每组两片，一端用铆钉铆在离合器盖上，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，从动盘一般都带有扭转减振器。发动机传到传动系的转速和转矩是周期性变化的，使传动系产生扭转振动，这将使传动系的零部件受到冲击性交变载荷，使寿命下降、零件损坏。采用扭转减振器可以有效地防止传动系的扭转振动。带扭转减振器的从动盘的结构和原理如图2－5所示。

图2－5　带扭转减振器的从动盘

1、2－摩擦衬片；3－摩擦垫圈；4－碟形垫圈；5－装合后的从动盘总成；6－减振器盘；7－摩擦板；8－从动盘毂；9、13、15－铆钉；10－减振弹簧；11－波浪形弹簧钢片；12－止动销；14－从动盘钢片（a）不工作时；（b）工作时

从动盘钢片外圆周铆接有波浪形弹簧钢片，摩擦衬片分别铆接在弹簧钢片上，从动盘钢片与减振器盘铆接在一起，这两者之间夹有摩擦垫圈和从动盘毂。从动盘毂、从动盘钢片和减振器盘上都有六个圆周均布的窗孔，减振弹簧装在窗孔中。

当从动盘受到转矩时，转矩从摩擦衬片传到从动盘钢片，再经减振弹簧传给从动盘毂，此时弹簧将被压缩，吸收发动机传来的扭转振动。

压紧机构是膜片弹簧，其径向开有若干切槽，形成弹性杠杆。切槽末端有圆孔，固定铆钉穿过圆孔，并固定在离合器盖上。膜片弹簧两侧装有钢丝支承环，这两个钢丝支承环是膜片弹簧工作时的支点。膜片弹簧的外缘通过分离钩与压盘联系起来。

操作：实际观察膜片弹簧离合器，最好是分解的。

膜片弹簧离合器的工作原理如图2－6所示。当离合器盖未安装到飞轮上时，膜片弹簧不受力而处于自由状态，此时离合器盖与飞轮之间有一距离S，如图2－6（a）所示。当离合器盖通过螺栓固定在飞轮上时，膜片弹簧在支承环处受压产生弹性变形，此时膜片弹簧的外圆周对压盘产生压紧力使离合器处于接合状态，如图2－6（b）所示。当踩下离合器踏板时，分离轴承推动膜片弹簧，使膜片弹簧以支承环为支点外圆周向后翘起，通过分离钩拉动压盘后移使离合器分离，如图2－6（c）所示。

图2－6　膜片弹簧离合器的工作原理

1－飞轮；2－压盘；3－离合器盖；4－膜片弹簧；5－分离轴承（a）安装前位置；（b）安装后（接合）位置；（c）分离位置

从上面的介绍中可以看出，膜片弹簧既是压紧弹簧，又是分离杠杆，使结构简化了。另外膜片弹簧的弹簧特性优于圆柱螺旋弹簧，所以膜片弹簧离合器的应用越来越广泛，在各种车型上都有应用。