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汽車離合器工作原理和異常問題

時間:2019-05-22 11:58來源:未知 作者:admin 點擊:
離合器位于發動機和變速箱之間的飛輪殼內,用螺釘將離合器總成固定在飛輪的后平面上,離合器的輸出軸就是變速箱的輸入軸。在汽車行駛過程中,駕駛員可根據需要踩下或松開離合器踏板,使發動機與變速箱暫時分離和逐漸接合,以切斷或傳遞發動機向變速器輸入的

   離合器位于發動機和變速箱之間的飛輪殼內,用螺釘將離合器總成固定在飛輪的后平面上,離合器的輸出軸就是變速箱的輸入軸。在汽車行駛過程中,駕駛員可根據需要踩下或松開離合器踏板,使發動機與變速箱暫時分離和逐漸接合,以切斷或傳遞發動機向變速器輸入的動力。離合器是機械傳動中的常用部件,可將傳動系統隨時分離或接合。對其基本要求有:接合平穩,分離迅速而徹底;調節和修理方便;外廓尺寸小;質量小;耐磨性好和有足夠的散熱能力;操作方便省力,常用的分為牙嵌式與摩擦式兩類。

  定義能按工作需要隨時將主動軸與從動軸接合或分離的機械零件?捎脕聿倏v機器傳動系統的起動、停止、變速及換向等。離合器種類繁多,根據工作性質可分為:①操縱式離合器。其操縱方法有機械的、電磁的、氣動的和液力的等,如嵌入離合器(通過牙、齒或鍵的嵌合傳遞扭矩)、摩擦離合器(利用摩擦力傳遞扭矩)、空氣柔性離合器(用壓縮空氣胎脹縮以操縱摩擦件接合或分離的離合器)、電磁轉差離合器(用激磁電流產生磁力來傳遞扭矩)、磁粉離合器(用激磁線圈使磁粉磁化,形成磁粉鏈以傳遞扭矩)。②自動式離合器。用簡單的機械方法自動完成接合或分開動作,又分為安全離合器(當傳遞扭矩達到一定值時傳動軸能自動分離,從而防止過載 ,避免機器中重要零件損壞)、離心離合器(當主動軸的轉速達到一定值時,由于離心力的作用能使傳動軸間自行聯接或超過某一轉速后能自行分離)、定向離合器(又叫超越離合器,利用棘輪-棘爪的嚙合或滾柱、楔塊的楔緊作用單向傳遞運動或扭矩,當主動軸反轉或轉速低于從動軸時,離合器就自動分開)。

  功用1.保證汽車平穩起步

  起步前汽車處于靜止狀態,如果發動機與變速箱是剛性連接的,一旦掛上檔,汽車將由于突然接上動力突然前沖,不但會造成機件的損傷,而且驅動力也不足以克服汽車前沖產生的巨大慣性力,使發動機轉速急劇下降而熄火。如果在起步時利用離合器暫時將發動機和變速箱分離,然后離合器逐漸接合,由于離合器的主動部分與從動部分之間存在著滑磨的現象,可以使離合器傳出的扭矩由零逐漸增大,而汽車的驅動力也逐漸增大,從而讓汽車平穩地起步。

  2.便于換檔

  汽車行駛過程中,經常換用不同的變速箱檔位,以適應不斷變化的行駛條件。如果沒有離合器將發動機與變速箱暫時分離,那么變速箱中嚙合的傳力齒輪會因載荷沒有卸除,其嚙合齒面間的壓力很大而難于分開。另一對待嚙合齒輪會因二者圓周速度不等而難于嚙合。即使強行進入嚙合也會產生很大的齒端沖擊,容易損壞機件。利用離合器使發動機和變速箱暫時分離后進行換檔,則原來嚙合的一對齒輪因載荷卸除,嚙合面間的壓力大大減小,就容易分開。而待嚙合的另一對齒輪,由于主動齒輪與發動機分開后轉動慣量很小,采用合適的換檔動作就能使待嚙合的齒輪圓周速度相等或接近相等,從而避免或減輕齒輪間的沖擊。

  3.防止傳動系統過載

  汽車緊急制動時,車輪突然急劇降速,而與發動機相連的傳動系由于旋轉的慣性,仍保持原有轉速,這往往會在傳動系統中產生遠大于發動機轉矩的慣性矩,使傳動系的零件容易損壞。由于離合器是靠摩擦力來傳遞轉矩的,所以當傳動系內載荷超過摩擦力所能傳遞的轉矩時,離合器的主、從動部分就會自動打滑,因而起到了防止傳動系過載的作用。

  4.降低扭振沖擊

  汽車發動機的工作原理決定了其輸出扭矩的不平穩。在做功沖程,燃燒室氣體爆炸產生極大沖擊扭矩,而在其他沖程,卻是靠慣性反拖發動機。雖然發動機本身轉動系具有的慣性可降低扭振,但剩余的沖擊力仍然對后續的變速箱、傳動軸產生不利影響。而離合器中的減振彈簧(切向分布),可顯著降低發動機帶來的扭振沖擊,延長變速齒輪壽命。

  工作原理

  離合器的主動部分和從動部分借接觸面間的摩擦作用,或是用液體作為傳動介質(液力偶合器),或是用磁力傳動(電磁離合器)來傳遞轉矩,使兩者之間可以暫時分離,又可逐漸接合,在傳動過程中又允許兩部分相互轉動。

  目前在汽車上廣泛采用的是用彈簧壓緊的摩擦離合器(簡稱為摩擦離合器)。

  發動機發出的轉矩,通過飛輪及壓盤與從動盤接觸面的摩擦作用,傳給從動盤。當駕駛員踩下離合器踏板時,通過機件的傳遞,使膜片彈簧大端帶動壓盤后移,此時從動部分與主動部分分離。

  摩擦離合器應能滿足以下基本要求:

  (1)保證能傳遞發動機發出的最大轉矩,并且還有一定的傳遞轉矩余力。

  (2)能作到分離時,徹底分離,接合時柔和,并具有良好的散熱能力。

  (3)從動部分的轉動慣量盡量小一些。這樣,在分離離合器換檔時,與變速器輸入軸相連部分的轉速就比較容易變化,從而減輕齒輪間沖擊。

  (4)具有緩和轉動方向沖擊,衰減該方向振動的能力,且噪音小。

  (5)壓盤壓力和摩擦片的摩擦系數變化小,工作穩定。

  (6)操縱省力,維修保養方便。

  分類

  汽車離合器有摩擦式離合器、液力變矩器(液力耦合器)、電磁離合器等幾種。摩擦式離合器又分為濕式和干式兩種。

  液力耦合器

  靠工作液(油液)傳遞轉矩,外殼與泵輪連為一體,是主動件;渦輪與泵輪相對,是從動件。當泵輪轉速較低時,渦輪不能被帶動,主動件與從動件之間處于分離狀態;隨著泵輪轉速的提高,渦輪被帶動,主動件與從動件之間處于接合狀態。

  電磁離合器

  靠線圈的通斷電來控制離合器的接合與分離。如在主動與從動件之間放置磁粉,則可以加強兩者之間的接合力,這樣的離合器稱為磁粉式電磁離合器。

  目前,與手動變速器相配合的絕大多數離合器為干式摩擦式離合器,按其從動盤的數目,又分為單盤式、雙盤式和多盤式等幾種。

  濕式摩擦式離合器一般為多盤式的,浸在油中以便于散熱。采用若干個螺旋彈簧作為壓緊彈簧,并將這些彈簧沿壓盤圓周分布的離合器稱為周布彈簧離合器(如圖所示)。采用膜片彈簧作為壓緊彈簧的離合器稱為膜片彈簧離合器。

  自動離合器

  隨著電子技術在汽車上應用,一種自動離合器系統也進入了汽車領域。這種由控制單元(ECU)控制的離合器已經應用在一些轎車上,使手動變速器換檔的一個重要步驟—離合器的斷開與接合能夠自動地適時完成,簡化了駕駛員的操縱動作。

  傳統離合器分有拉線和液壓式兩種,自動離合器也分為兩種:機械電機式自動離合器和液壓式自動離合器。機械電機式自動離合器的ECU匯集油門踏板、發動機轉速傳感器、車速傳感器等信號,經處理后發送指令驅動伺服馬達,通過拉桿等機械形式驅使離合器動作;液壓式自動離合器則是由ECU發送信號驅動電動液壓系統,通過液壓操縱離合器動作。

  液壓式自動離合器在目前通用的膜片離合器的基礎上增加了電子控制單元(ECU)和液壓執行系統,將踏板操縱離合器油缸活塞改為由開關裝置控制電動油泵去操縱離合器油缸活塞。變速器控制單元(ECU)與發動機控制單元(ECU)是集成在一起的,根據油門踏板、變速器檔位、變速器輸入/輸出軸轉速、發動機轉速、節氣門開度等傳感器反饋信息,計算出離合器最佳的接合時間與速度。

  自動離合器的執行機構由電動油泵、電磁閥和離合器油缸組成,當ECU發出指令驅動電動油泵,電動油泵產生的高壓油液通過電磁閥輸送到離合器油缸。通過ECU控制電磁閥的電流量來控制油液流量和油液的通道變換,實現離合器油缸活塞的移動,從而完成汽車起動、換檔時的離合器動作。

  ECU具有自動離合器裝置的汽車與自動變速器(AT)和無級變速器(CVT)汽車相比,它在運行經濟性方面有優勢,因為它的變速器還是手動變速器,因此耗油比較低,制造成本也低于AT和CVT。當然,汽車操縱的便利性也會遜色于AT和CVT,畢竟它是裝配手動變速器,仍然要手動換檔。

  異常問題

  注意離合器是否打滑,造成此類現象的原因有幾種,其主要原因是離合器踏板自由行程太小、分離軸承經常壓在膜片彈簧上,使壓盤總是處于半分離狀態;蛘呤请x合器壓盤彈簧過軟或有折斷,離合器與飛輪連接的螺絲松動等。

  在發動機怠速狀態下,踩下離合器踏板幾乎觸底時,才能切斷離合器。踩下離合器踏板,感到掛擋困難或變速器齒輪出現刺耳的撞擊聲,或掛擋后不抬離合器踏板,車輛開始行駛,這都表明該車的離合器分離不徹底。

  踩下離合器踏板到3/4時,離合器就應該穩固接合,否則檢查其行程是否合適,可用直尺在踏板處測量,先測出踏板最高位置高度,再測出踩下踏板到感到有阻力時的高度,兩個數值的差就是該車離合器行程數值。

  如果在使用離合器過程中出現異響也是不正常的。其故障原因是分離軸承磨損嚴重、軸承回位彈簧過軟或折斷、膜片彈簧支架有故障等。

  故障診斷

  (1)離合器異響

  現象:汽車離合器分離或接合時發出不正常的響聲

  原因:分離軸承缺少潤滑劑,造成干摩或軸承損壞;分離軸承與分離杠桿內端之間無間隙;分離軸承套筒與導管之間油污塵膩嚴重或分離軸承回位彈簧與踏板回位彈簧疲勞,折斷,脫落,使分離軸承回位不佳;從動盤花鍵孔與其花鍵軸配合松曠;從動盤減震彈簧退火疲勞或折斷;從動盤摩擦片鉚釘松動或鉚釘松動或鉚釘頭外露;雙片離合器傳動銷與中間壓盤和壓盤的銷孔磨損空曠。

  診斷與排除:稍稍踩下離合器踏板使分離軸承與分離杠桿接觸,如果有“沙沙”的響聲則為軸承異響,如果加油后仍異響,說明軸承磨損過度,松曠損壞,應更換;踩下抬起離合器踏板,如果出現間斷的碰撞聲,說明分離軸承前后有竄動,應更換分離軸承回位彈簧;連踩踏板,如果離合器剛接合或剛分離時有響聲,說明從動盤鉚釘松動或外露,應更換從動盤。

  (2)汽車離合器分離不徹底

  現象:發動機怠速運轉時,踩下離合器踏板,掛擋有齒輪撞擊聲且難以掛入,如果勉強掛上,則在離合器踏板尚未完全放松時發動機完全熄火。

  原因:離合器踏板自由行程過大;分離杠桿彎曲變形,支座松動,支座軸銷脫出,使分離杠桿內端高度難以調整;分離杠桿調整不當,使其內端不在同一平面內或內端高度太低;雙片離合器中間壓盤限位螺釘調整不當,個別分離彈簧疲勞,高度不足或折斷,中間壓盤在傳動銷上或在離合器驅動窗口內軸向移動不靈活;從動盤鋼片翹曲,摩擦片破裂或鉚釘松動;新換的摩擦片太厚或從動盤正反裝錯;從動盤花鍵孔與變速器第一軸花鍵軸卡帶;離合器液壓操縱機構漏油,有空氣或油量不足;膜片彈簧彈力減弱;發動機支承磨損或損壞發動機曲軸與變速器輸入軸不同軸。

  診斷與排除:檢查汽車離合器踏板自由行程,如果自由行程過大則進行調整,對于液壓操縱機構檢查是否貯液罐油量不足或管路中有空氣并進行必要的排除;檢查分離杠桿內端高度,如果分離杠桿太低或不在同一平面,則進行調整,否則檢查從動盤裝反,如果都沒問題則繼續檢查;檢查從動盤是否翹曲變形鉚釘脫落,從動盤是否軸向運動卡帶如果是則進行更換或修理。

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