2.1 離合器構造
2.1.1 離合器的基本組成及工作原理
目前干式摩擦離合器廣泛應用在機械式傳動系中,以干式摩擦離合器為例介紹其基本組成和工作原理。
1.干式摩擦離合器的基本組成
干式摩擦離合器的基本組成如圖2.1所示。干式摩擦離合器主要由主動部分、從動部分、壓緊裝置和操縱機構4大部分組成。主動部分是動力輸入部件,從動部分是動力輸出部件,壓緊裝置是主、從動部分接觸面間貼緊產生摩擦作用的機構,操縱機構則是使離合器分離以中斷動力傳遞的機構。

圖2.1 干式摩擦離合器的基本組成示意圖
1—曲軸;2—從動軸;3—從動盤;4—飛輪;5—壓盤;6—離合器蓋;7—彈簧;8—分離杠桿;9—分離軸承;10、15—回位彈簧;11—分離叉;12—踏板;13—拉桿;14—拉桿調節叉;16—螺旋彈簧;17—從動盤摩擦片;18—軸承
離合器的主動部分包括飛輪4、離合器蓋6和壓盤5。飛輪用螺栓與曲軸1固定在一起,離合器蓋通過螺釘固定在飛輪后端面上,壓盤沿圓周上的凸耳伸入離合器蓋上相應的窗孔中,并可沿窗孔軸向移動。這樣,只要曲軸旋轉,發動機發出的動力便可經飛輪、離合器蓋傳至壓盤,使主動部分一起旋轉。
離合器的從動部分包括從動盤3和從動軸2。從動盤裝在飛輪和壓盤之間,兩面帶有摩擦片17,其通過從動盤轂的內花鍵與從動軸滑動配合。從動軸前端用軸承18支承在曲軸后端中心孔內,后端支承在變速器殼體上,并伸入變速器,所以離合器的從動軸通常又是變速器的輸入軸。
離合器的壓緊裝置是產生壓緊力的部分,圖2.1中壓緊裝置由若干根沿圓周均勻布置的螺旋彈簧16組成,它們裝在壓盤與離合器蓋之間,用來對壓盤產生軸向壓緊力,從而將從動盤夾緊在飛輪和壓盤之間。
離合器的操縱機構由離合器踏板12、拉桿13及拉桿調節叉14、分離叉11、分離套筒和分離軸承9、分離杠桿7、回位彈簧10和15等組成。分離杠桿中部支承在裝于離合器蓋的支架上,外端與壓盤鉸接,內端處于自由狀態。分離軸承壓裝在分離套筒上,分離套筒松套在從動軸的軸套上。分離叉是中部帶支點的杠桿,內端與分離套筒接觸,外端與拉桿鉸接。離合器踏板中部鉸接在車架或車身上,一端與拉桿鉸接。分離杠桿、分離軸承及分離套筒、分離叉同離合器主、從動部分及壓緊裝置一起裝于離合器殼內,其他構件裝在離合器殼外部。
2.干式摩擦離合器的工作原理
干式摩擦離合器的工作原理分為3個過程來講述。
接合狀態:離合器處于接合狀態時,踏板12處于最高位置,分離套筒在回位彈簧10作用下與分離叉11內端接觸,此時分離杠桿7內端與分離軸承9之間存在間隙Δ,壓盤5在螺旋彈簧16作用下壓緊從動盤3,發動機的轉矩即經飛輪及壓盤通過兩個摩擦面的摩擦作用傳給從動盤,再由從動軸2輸入變速器。
它所傳遞的最大轉矩取決于摩擦面間的最大靜摩擦力矩,它與摩擦面間的壓緊力、摩擦面尺寸、摩擦面數及摩擦片的材料性質有關。對于一定結構的離合器而言,其最大靜摩擦力矩是一個定值,若傳動系傳遞的轉矩超過這一值,離合器將打滑,從而限制了傳動系所承受的轉矩,起到過載保護作用。
分離過程:需要離合器分離時,只要踏下離合器踏板,待消除間隙Δ后,分離杠桿外端即可拉動壓盤克服螺旋彈簧的壓力向后移動,圖2.1中向右移動,從而解除作用于從動盤的壓緊力,摩擦作用消失,離合器主、從動部分分離,中斷動力傳遞。
接合過程:當需要恢復動力傳遞時,緩慢拾起離合器踏板,在螺旋彈簧壓力作用下,壓盤向前移動并逐漸壓緊從動盤,使接觸面之間的壓力逐漸增加,相應的摩擦力矩也逐漸增加。當飛輪、壓盤和從動盤接合還不緊密,產生的摩擦力矩比較小時,主、從動部分可以不同步旋轉,即離合器處于打滑狀態。隨著飛輪、壓盤和從動盤之間的壓緊程度的逐步加大,離合器主、從動部分轉速也漸趨相等,直至離合器完全接合而停止打滑時,接合過程即告結束,摩擦式離合器進入接合狀態。
從離合器的工作原理可知,從動盤摩擦片經使用磨損變薄后,在壓緊彈簧作用下,壓盤要向飛輪方向移動,分離杠桿內端則相應的要向后移動,才能保證離合器完全接合。如果未磨損前分離杠桿內端和分離軸承之間沒有預留一定間隙,則在摩擦片磨損后,分離杠桿內端因抵住分離軸承而不能后移,使分離杠桿外端牽制壓盤不能前移,從而不能將從動盤壓緊,則離合器難以完全接合,傳動時會出現打滑現象。這不僅使離合器所能傳遞的最大轉矩的數值減小,而且會使摩擦片和分離軸承加速磨損。因此,當離合器處于正常接合狀態時,在分離杠桿內端與分離軸承之間必須預留一定量的間隙Δ,即離合器的自由間隙。為消除這一間隙所需的離合器踏板行程,稱為離合器踏板自由行程。通過擰動拉桿調節叉14,改變拉桿13的工作長度,可以調整自由間隙的大小,從而調整踏板自由行程。
2.1.2 典型干式摩擦離合器構造
1.單片周布彈簧離合器
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,東風EQ1090E型汽車所用離合器即為單片周布彈簧離合器,如圖2.2所示。

圖2.2 東風EQ1090 E型汽車單片周布彈簧離合器
1—離合器殼底蓋;2—飛輪;3—摩擦片鉚釘;4—從動盤本體;5—摩擦片;6—減振器盤;7—減振器彈簧;8—減振器阻尼片;9—阻尼片鉚釘;10—從動盤轂;11—變速器第一軸;12—阻尼彈簧鉚釘;13—減振器阻尼彈簧;14—從動盤鉚釘;15—從動盤鉚釘隔套;16—壓盤;17—離合器蓋定位銷;18—離合器殼;19—離合器蓋;20—分離杠桿支承柱;21—擺動支承片;22—浮動銷;23—分離杠桿調整螺母;24—分離杠桿彈簧;25—分離杠桿;26—分離軸承;27—分離套筒回位彈簧;28—分離套筒;29—變速器第一軸軸承蓋;30—分離叉;31—壓緊彈簧;32—傳動片鉚釘;33—傳動片
離合器的主動部分、從動部分和壓緊裝置都裝在發動機后方的離合器殼18內,而操縱機構的各個部分則分別位于離合器殼內部、外部和駕駛室中。
1)主動部分
飛輪2、離合器蓋19和壓盤16是離合器的主動部分。離合器蓋用低碳鋼板沖壓制成,蓋的側面制有通風口,通過螺釘與飛輪固定,并用定位銷17定位以保證二者同心和正確的周向安裝位置,從而保證離合器的平衡。壓盤由鑄鐵制成,其前端面為工作面,要求平整光潔。離合器蓋和壓盤之間通過4組傳動片33來傳遞轉矩。傳動片用彈簧鋼片制成,每組兩片,其一端用傳動片鉚釘32鉚在離合器蓋上,另一端則用傳動片固定螺釘與壓盤連接,因此,壓盤能隨飛輪一起旋轉。在離合器分離時,彈性的傳動片兩端沿離合器軸向作相對位移。為使離合器分離時不至于破壞壓盤的對中和離合器的平衡,4組傳動片是相隔90°沿圓周方向均勻分布的。
傳動片沒有傳動間隙,因此不存在離合器蓋與壓盤之間的摩擦和磨損問題,且具有傳動效率高、沖擊噪聲小、接合平穩、結構簡單、壓盤定心性能好等優點,但傳動片的反向承載能力差,汽車反拖時易折斷。
2)從動部分
從動盤由從動盤轂10、從動盤本體4、摩擦片5及減振器盤6等組成。鉚裝在從動盤轂上的從動盤本體由薄鋼片制成,故其轉動慣量小,它的兩面各鉚有一片由石棉合成物制成的摩擦片5。從動盤轂的花鍵孔套在變速器第一軸11前端的花鍵軸上,并可軸向移動。
3)壓緊裝置
壓緊裝置由16個沿圓周均布于壓盤和離合器蓋之間的壓緊彈簧31組成。在壓緊彈簧壓力作用下,壓盤把從動盤壓向飛輪,三者一同旋轉,使離合器處于接合狀態。這樣,在發動機工作時,發動機的轉矩一部分由飛輪經與之接觸的摩擦片直接傳給從動盤本體;另一部分則由飛輪傳給離合器蓋19,再經4組傳動片33傳給壓盤16,然后也通過摩擦片傳給從動盤本體。從動盤本體則將轉矩通過從動盤轂的花鍵傳給變速器第一軸11。為了減少壓盤向壓緊彈簧傳熱,防止彈簧受熱后彈力下降,在壓盤的彈簧座處鑄有筋條,以減小接觸面積,并加裝隔熱墊。
4)操縱機構
操縱機構中的分離杠桿25、分離軸承26及分離套筒28、分離叉30裝在離合器殼18的內部,而分離叉臂、分離拉桿、踏板軸、踏板臂和踏板等則裝在離合器殼的外部。
4個用薄鋼板沖壓制成的分離杠桿沿周向均布并沿徑向安裝,其中部以分離杠桿支承柱20孔中的浮動銷22為支點,外端通過擺動支承片21抵靠在壓盤的溝狀凸起部。當在分離杠桿內端施加一個向前的水平推力時,分離杠桿繞支點擺動,其外端通過擺動支承片推動壓盤克服壓緊彈簧的力而后移,從而解除對從動盤的壓緊力,摩擦面摩擦作用消失,實現離合器的分離。
前端壓裝有分離軸承26的分離套筒28松套在變速器第一軸軸承蓋29的軸套上,并在分離套筒回位彈簧27的作用下,以其兩側的凸臺與分離叉30上對應的兩圓弧表面接觸。分離叉以其兩端軸頸支承在離合器殼孔中的襯套內,且一端軸頸伸出離合器殼并與分離叉臂固定,分離叉臂通過拉桿與拉臂相連,拉臂用滾花圓柱銷與踏板軸固定,踏板軸支承在固定于車架上的支座的孔中,外側與踏板和踏板臂組成的剛性曲桿固定連接。這樣,當踩下踏板時,分離叉撥動分離套筒和分離軸承前移,對分離杠桿內端施加一個向前的推力。離合器分離時,由于分離杠桿隨離合器蓋和壓盤一起轉動,而分離套筒并不轉動,為了減小兩者之間的摩擦和噪聲,在分離套筒前端壓裝有分離軸承。
從分離杠桿的工作情況可以看出,若分離杠桿的支點是簡單的鉸鏈,則分離杠桿轉動時,其外端將作圓弧運動;若分離杠桿的外端也與壓盤作簡單的鉸鏈連接,由于壓盤是一個剛性整體,因此,分離杠桿外端只能隨壓盤作直線移動。顯然,分離杠桿將產生運動干涉。東風EQ1090E型汽車離合器的分離杠桿采用了浮動銷支承、擺動支承片傳動的結構,利用浮動銷的移動和支承片的擺動,消除分離杠桿與壓盤之間的運動干涉,其工作情況如圖2.3所示。支承螺柱上的調整螺母,用于保證4個分離杠桿的內端位于平行于飛輪后端面的平面內。

圖2.3 東風EQ1090 E的分離杠桿工作情況
(a)接合位置;(b)分離位置(圖注同圖2.2)
在離合器分離或接合過程中,壓盤應沿軸線作平行移動,否則會使離合器分離不徹底,接合不平順。因此,4根分離杠桿內端的后端面沿離合器軸線方向的高度應相等,即分離杠桿內端的后端面應處于垂直于軸線的同一平面內,這一高度稱為分離杠桿工作高度,轉動調整螺母23就可對工作高度進行調整。
2.雙片周布彈簧離合器
黃河JN1181C13型汽車采用雙片周布彈簧離合器,其結構如圖2.4所示。

圖2.4 黃河JN1181C13型汽車雙片周布彈簧離合器
1—定位塊;2—分離彈簧;3、4—從動盤;5—分離杠桿;6—壓盤;7—中間壓盤;8—飛輪;9—支承銷;10—調整螺母;11—壓片;12—鎖緊螺母;13—分離軸承;14—分離套筒;15—壓緊彈簧;16—離合器蓋;17—限位螺釘;18—鎖緊螺母
其主動部分由飛輪8、離合器蓋16、壓盤6和中間壓盤7組成。離合器蓋由鑄鐵制成并用螺釘裝于飛輪后端,壓盤后端的外緣制有4個凸耳并伸入離合器蓋對應的4個切槽中,用來傳遞離合器蓋至壓盤的轉矩。中間壓盤的外緣上有4個缺口,飛輪上的4個定位塊1即嵌裝在這4個缺口中,用以傳遞飛輪至中間壓盤的轉矩,同時還起導向和定心作用。這種傳動方式與前述傳動片傳動方式相比,傳動可靠,但對傳動件接觸部分的尺寸和位置精度要求較高,且由于存在傳動間隙,在離合器分離和接合過程中,傳動件磨損大,磨損后沖擊噪聲大,并使導向、定心性能變壞。
從動部分的兩個從動盤3和4分別被夾在飛輪8與中間壓盤7、中間壓盤7與壓盤6之間,并由12個沿圓周分布的壓緊彈簧壓緊,使離合器處于接合狀態。這樣,發動機的轉矩便可經4個摩擦面傳給從動軸。
雙片離合器有兩個壓盤和兩個從動盤,摩擦面增加到4個。與單片離合器相比,在其他因素相同時,能傳遞較大的轉矩,可以滿足中、重型汽車的要求。由于摩擦片數增多,接合較為柔和。
中間壓盤不能像壓盤一樣由分離杠桿直接拉動分離,為保證主、從動部分徹底分離,需設中間壓盤的分離裝置。黃河JN1181C13型汽車離合器采用彈簧—限位螺釘滿足這一要求。離合器分離時,4根分離杠桿5繞支承銷9上的支點轉動并將壓盤拉向后方,而中間壓盤則被裝在它和飛輪之間的分離彈簧2推向后方,使前從動盤4分離。同時為了防止中間壓盤后移過多將后從動盤3夾緊,在離合器蓋上裝有4個限位螺釘17,用以限制中間壓盤的行程,限位螺釘的軸向位置可以調整。
雙片離合器分離機構的分離杠桿的工作高度可由調整螺母10來調整,其消除運動干涉的結構措施是支點擺動式。
3.膜片彈簧離合器
膜片彈簧離合器按照分離杠桿內端受推力還是受拉力,可分為推式膜片彈簧離合器和拉式膜片彈簧離合器兩種形式。
1)推式膜片彈簧離合器
解放CA1092型貨車采用推式單片膜片彈簧離合器,其結構如圖2.5所示。離合器的壓緊彈簧是一個用優質薄彈簧鋼板制成的帶有錐度的膜片彈簧3,靠中心部分開有16條徑向切槽,槽的末端接近外緣處呈圓孔,形成16根彈性杠桿。膜片彈簧兩側有前后支承環4和5,借助鉚釘7、隔套6及支承圈8固定在離合器蓋1上,成為膜片彈簧的支點。膜片彈簧外緣抵靠在壓盤2的環形凸起上,分離鉤10和傳動片12共4組,每組3片,用內六角螺栓11固定在壓盤上。

圖2.5 解放CA1092型汽車單片膜片彈簧離合器
1—離合器蓋;2—壓盤;3—膜片彈簧;4、5—前后支承環;6—隔套;7—鉚釘;8—支承圈;9—分離軸承;10—分離鉤;11—內六角螺栓;12—傳動片;13—座;14—摩擦片;15—從動盤轂;16—止動銷;17—碟形墊圈;18—摩擦板;19—摩擦墊圈;20—減振彈簧;21—從動盤鋼片;22—鉚釘;23—減振器盤;24—摩擦片;25—摩擦片鉚釘;26—離合器固定螺釘;27—飛輪;28—定位銷
奧迪100型轎車也采用推式膜片彈簧離合器,如圖2.6所示為離合器蓋及壓盤總成分解圖,主要由離合器蓋、支承環、膜片彈簧、壓盤、支承鉚釘和傳動鋼片組成。

圖2.6 奧迪100型轎車膜片彈簧離合器蓋和壓盤總成分解圖
1—離合器蓋;2、4—支承環;3—膜片彈簧;5—壓盤;6—傳動鋼片;7—鉚釘;8—支承鉚釘
膜片彈簧離合器的工作原理,如圖2.7所示。當離合器蓋2未固定到飛輪1上時,如圖2.7(a)所示,在飛輪后端面與離合器蓋裝配面之間有一段距離l,膜片彈簧4不受力,處于自由狀態。

圖2.7 膜片彈簧離合器工作原理示意圖
1—飛輪;2—離合器蓋;3—壓盤;4—膜片彈簧;5—后支承環;6—分離鉤;7—前支承環;8—分離軸承
當用螺釘將離合器蓋緊固在飛輪上時,如圖2.7(b)所示,由于離合器蓋前移消除距離l,后支承環5壓靠膜片彈簧4使之發生彈性形變,同時膜片彈簧外端對壓盤產生壓緊力,離合器處于接合狀態。
當分離離合器時,如圖2.7(c)所示,離合器踏板力通過傳動桿件使分離軸承8前移[圖2.7(c)中左移],推動離合器膜片彈簧小端前移,膜片彈簧被壓在前支承環7上,并以前支承環為支點順時針轉動,于是膜片彈簧外端后移,并通過分離鉤6拉動壓盤后移,使離合器分離。可見,膜片彈簧兼起了壓緊彈簧和分離杠桿的作用。
2)拉式膜片彈簧離合器
拉式膜片彈簧離合器的結構形式與推式膜片彈簧離合器的結構形式大體相同,只是將膜片彈簧反裝,使其支承點和力的作用點位置有所改變。支承點由原來的中間支承環處移至膜片彈簧大端外徑的邊緣處,支承在離合器蓋上,其支承結構形式如圖2.8所示。圖2.8(a)為無支承環,將膜片彈簧的大端直接支承在離合器蓋沖出的環形凸臺上;圖2.8(b)為有支承環,將膜片彈簧的大端支承在離合器凹槽中的支承環上,力的作用點為膜片彈簧碟簧部分的內徑端壓緊在離合器壓盤上,這樣可獲得較大的壓緊力,其操縱方式由推式操縱變為拉式操縱。離合器在分離時,將分離軸承向后拉,使膜片彈簧帶動壓盤離開飛輪,因此,拉式膜片彈簧離合器的膜片彈簧分離端需要嵌裝適合拉式用的分離軸承。

圖2.8 拉式膜片彈簧離合器
(a)無支承環;(b)有支承環;(c)結構組成1—飛輪;2—從動盤;3—壓盤;4—支承環;5—膜片彈簧;6—分離套筒及軸承;7—傳動片;8—驅動銷;9—離合器蓋
我國一汽大眾生產的捷達、高爾夫轎車離合器即采用拉式膜片彈簧離合器。如圖2.8(c)所示,膜片彈簧5反向安裝,即接合狀態下錐頂向前,外緣抵靠在支承環4上,中部與壓盤3的環形凸起部接觸,并對壓盤產生壓緊力,離合器處于接合狀態。分離離合器時,只需通過分離套筒及軸承6將膜片彈簧中央部分往右拉。由于支承環移到膜片彈簧的外端,使其支承結構大為簡化,膜片彈簧結構強度也得到提高。離合器蓋9的中央窗孔也可制作得較大些,進一步改善了離合器的通風散熱條件。
與推式膜片彈簧離合器相比較,拉式膜片彈簧離合器的機構更為簡化,便于提高壓緊力和轉矩;增強了離合器蓋的剛度,提高了分離效率,有利于分離負荷的降低;改善了離合器操縱的輕便性。另外拉式膜片彈簧離合器的支承環磨損后,膜片彈簧仍能保持與支承環接觸而不會產生間隙。但其缺點是膜片彈簧的分離指與分離軸承套總成嵌裝在一起,結構較復雜,安裝與拆卸較困難,分離行程也比推式要求略大些。
3)膜片彈簧離合器的特點
(1)膜片彈簧兼有壓緊彈簧和分離杠桿的雙重作用,與周布彈簧離合器相比,膜片彈簧離合器結構簡單緊湊、軸向尺寸小、零件少、質量輕、容易平衡。
(2)膜片彈簧與壓盤的整個圓周方向接觸,壓緊力分布均勻、摩擦片接觸良好、磨損均勻、壓盤不易變形、接合柔和、分離徹底。
(3)膜片彈簧由制造保證其內端處于同一平面,不存在分離杠桿工作高度的調整。
(4)在離合器分離和接合過程中,膜片彈簧與分離鉤及支承環之間為接觸傳力,不存在分離杠桿的運動干涉。
(5)膜片彈簧具有非線性的彈性特征,能隨摩擦片的磨損自動調節壓緊力,傳動可靠,不易打滑,且離合器分離時操縱輕便。
(6)膜片彈簧中心位于旋轉軸線上,壓緊力幾乎不受離心力的影響,具有高速時壓緊力穩定的特點。
由于膜片彈簧離合器具有上述一系列優點,因此,這種離合器在轎車、輕型及中型貨車上用得越來越廣泛,甚至在重型貨車上也得到應用。
4.離合器主要部件結構
1)從動盤
離合器從動盤有帶扭轉減振器和不帶扭轉減振器兩種形式。其結構都是由從動盤本體、摩擦片和從動盤轂3個基本部分組成的,從動盤本體也稱從動盤鋼片。不帶扭轉減振器的多用在雙片離合器中,從動盤本體直接與從動盤轂相連;帶扭轉減振器的則多用在單片離合器中。從動盤本體和從動盤轂之間是通過減振器彈性的連接在一起。
(1)不帶扭轉減振器的從動盤。不帶扭轉減振器的從動盤,如圖2.9所示。從動盤本體3直接鉚接在從動盤轂5上。從動盤本體通常是用薄彈簧鋼板制成,其上開有輻射狀的槽,可防止熱變形。前摩擦片1和后摩擦片應有較大的摩擦系數、良好的耐磨性和耐熱性。摩擦片和從動盤本體之間一般用銅或鋁鉚釘鉚合,也有的用樹脂粘接的。為了使離合器接合柔和、啟動平穩,單片離合器從動盤本體均具有軸向彈性。圖2.9中從動盤本體3與后摩擦片6之間的6塊波浪形彈簧鋼片4就起這個作用。這樣,從動盤在自由狀態時,后摩擦片與從動盤本體之間有一定間隙。在離合器接合時,彈性形變使壓緊力逐漸增加,產生軸向彈性,接合柔和。

圖2.9 不帶扭轉減振器的從動盤
1—前摩擦片;2—壓片;3—從動盤本體;4—波浪形彈簧鋼片;5—從動盤轂;6—后摩擦片
(2)帶扭轉減振器的從動盤。發動機傳到汽車傳動系中的轉矩是周期性地不斷變化著的,這就使得傳動系中產生扭轉振動。如這一振動頻率與傳動系的固有頻率相等或成倍數關系,系統將發生劇烈的共振。此外,當汽車進行緊急制動而未使離合器分離或離合器接合過猛時,瞬間內將給傳動系造成極大的沖擊載荷。共振和沖擊載荷都會降低汽車的乘坐舒適性,縮短零件的使用壽命。為了緩沖減振,在不少汽車離合器從動盤上設置了扭轉減振器。如奧迪100型、上海桑塔納、神龍富康等轎車離合器都采用了這種從動盤。
帶扭轉減振器的從動盤,其結構如圖2.10(a)所示。從動盤鋼片3和從動盤轂6通過減振彈簧8彈性地連接在一起,構成減振器的緩沖機構。從動盤轂6夾在從動盤鋼片3和減振器盤9之間。在從動盤轂與從動盤鋼片和減振器盤之間還夾有環狀摩擦片4,摩擦片是減振器的阻尼耗能元件。從動盤轂、從動盤鋼片和減振器盤上都開有4~6個沿圓周均布的窗孔,減振彈簧裝在窗孔中。特種鉚釘5將從動盤鋼片和減振器盤鉚接成一體,但鉚釘中部和從動盤轂上的缺口存在一定的距離,從動盤轂可相對鋼片和減振器盤作一定量的轉動。
從動盤不工作時,從動盤鋼片3、從動盤轂6及減振器盤9者的窗孔是相互重疊的,如圖2.10(b)所示。
從動盤工作時,由摩擦襯片1和10傳來的轉矩首先傳到從動盤鋼片3和減振器盤9,再經過減振彈簧8傳給從動盤轂6,這時減振彈簧被壓縮,如圖2.10(c)所示。因而,由發動機曲軸傳來的扭轉振動所產生的沖擊即被彈簧所緩和,而不會傳到傳動系部件上。傳動系中的扭轉振動會使從動盤轂6相對于從動盤鋼片3和減振器盤9來回轉動,夾在它們之間的摩擦片4靠摩擦消耗扭轉振動的能量,將扭轉振動衰減下來。

圖2.10 扭轉減振器結構與工作原理示意圖
1、10—摩擦襯片;2—波浪形彈性鋼片;3—從動盤鋼片;4—摩擦片;5—特種鉚釘;6—從動盤轂;7—調整墊片;8—減振彈簧;9—減振器盤
離合器從動盤在安裝時,應具有方向性,以避免連接長度不足、摩擦片懸空、頂分離軸承等現象的發生。
有些汽車離合器從動盤上采用兩組或兩組以上不同剛度的減振器彈簧,并將裝彈簧的窗孔長度做成尺寸不一的,使彈簧起作用的時間不一致以獲得變剛度特性,從而使其振動頻率不斷變化,避免了傳動系的共振。另外,少數減振器中采用橡膠彈性元件,可同時起緩沖和減振作用。
2)分離杠桿與分離軸承
分離杠桿是隨離合器主動部分一起繞其中心轉動的元件,而分離套筒則沿其軸線移動,因此兩者之間裝有分離軸承。分離軸承廣泛采用軸向或徑向推力軸承,其中多數在軸承裝配之前一次加足潤滑脂,即預潤滑軸承。
在小尺寸的離合器中也采用結構簡單的石墨滑動軸承,為降低滑動接觸面的單位壓力,減小磨損,在分離杠桿內端用卡簧浮動地安裝一個與之一起轉動的分離環,利用其環形平面與石墨分離軸承接觸傳動。
分離杠桿與分離軸承間有周向滑動,也有徑向滑動,當兩者在旋轉中不同心時,徑向滑動加劇。為了消除因不同心引起的磨損,在膜片彈簧離合器中廣泛采用自動調心式分離軸承,如圖2.11所示。軸承內圈轉動,軸承外圈4與外罩3之間以及軸承內圈1與分離套筒5之間都留有徑向間隙。在外圈與外罩間有波紋形彈簧片2使軸承在不工作時不能發生曠動。工作時,內圈便會自動地徑向浮動到與膜片彈簧分離旋轉軸線同心的位置,消除徑向滑動。

圖2.11 自動調心式分離軸承
1—軸承內圈;2—波紋形彈簧片;3—外罩;4—軸承外圈;5—分離套筒
3)離合器殼
離合器在發動機與變速器之間,用離合器殼將它們連接起來。
大多數離合器殼是單獨用鑄鐵或鋁合金制成的。前端面與氣缸體的后端面間用定位套定位,并用螺栓緊固。變速器用螺栓緊固于離合器殼后端面,并用變速器第一軸的軸承蓋凸緣與離合器殼后孔定心。為了保證變速器第一軸與曲軸的同軸度,離合器殼安裝在氣缸體上,其后端應與曲軸軸線垂直,其后孔應與曲軸軸線同軸。
4)離合器的操縱機構
離合器操縱機構能使離合器分離又能使離合器柔和接合。它起始于離合器踏板,終止于離合器殼內的分離軸承。
按離合器分離時所需的操縱能源不同,離合器操縱機構分為人力式和助力式兩類。人力式操縱機構是以駕駛員作用在踏板上的力作為唯一的操縱能源。
人力式操縱機構按傳動裝置的形式又可分為機械式和液壓式兩種。機械式操縱機構又分為桿式和繩索式兩種。雖然離合器操縱機構類型較多,但位于離合器殼內的分離操縱機構基本相同。
桿式操縱機構由一組桿系組成,其特點是結構簡單、工作可靠,但機構中桿件間鉸接點多,摩擦損失大,車架或車身的變形會影響其工作。當后置發動機,離合器需要遠距離操縱時,桿系布置比較困難。
繩索式離合器操縱機構可消除上述缺點,并可以采用便于駕駛員操縱的吊掛式踏板,結構簡單、布置靈活。但操縱繩索壽命較短,拉伸剛度較小,故多用于輕型和微型汽車上。
有的汽車上離合器壓緊彈簧彈力很大,為了減小所需踏板力,減輕駕駛員的勞動強度,又不致因傳動機構杠桿比值過大而加大踏板行程,可在機械式或液壓式操縱機械基礎上加設各種助力裝置,而成為助力式操縱機構。常用的有彈簧助力式操縱機構和氣壓助力式操縱機構。氣壓助力式操縱機構是以發動機驅動的空氣壓縮機作為主要操縱能源,以人體作為輔助和后備的操縱能源,主要用于一些重型汽車上。
(1)拉索式離合器操縱機構。上海桑塔納2000GLI轎車離合器操縱機構屬于拉索式操縱機構,如圖2.12所示。由分離軸承、分離套筒、分離叉軸、拉索組件、分離叉臂、回位彈簧、軸承襯套、踏板軸、踏板組件等零部件組成。踩下離合器踏板時,踏板上端拉動離合器拉索,使分離軸承傳動桿順時針轉動,同時帶動分離軸順時針轉動,使分離叉推動分離軸承,壓迫膜片彈簧,使離合器分離。

圖2.12 上海桑塔納2000GLI轎車離合器拉索式操縱機構
1—從動盤;2—離合器壓盤總成;3—分離軸承;4—分離套筒;5—分離叉軸;6—拉索組件;7—分離叉臂;8—回位彈簧;9—卡環;10—軸承襯套;11—踏板軸;12—踏板組件
(2)液壓式離合器操縱機構。液壓式離合器操縱機構以油液作為傳力介質,主要由主缸、工作缸及管路系統組成。液壓式離合器操縱機構具有摩擦阻力小、布置方便、接合柔和等特點,并且不受車身或車架變形的影響,因而應用日趨廣泛。北京BJ2020、一汽奧迪100和桑塔納2000GSi等汽車離合器均采用液壓式操縱機構。
下面以北京BJ2020型汽車離合器液壓式操縱機構為例介紹其組成與結構,如圖2.13所示。它主要由主缸、工作缸、推桿、儲液室和油管等組成。該車離合器主缸與液壓制動系中的制動主缸和儲液室鑄為一體,儲液室與制動主缸共用。

圖2.13 北京BJ2020型汽車離合器液壓式操縱機構
1—主缸體;2—儲液室螺塞;3—活塞回位彈簧;4—皮碗;5—活塞墊片;6—主缸活塞;7—密封圈;8—推桿;9—踏板支承銷;10—踏板回位彈簧;11—限位塊;12—偏心螺栓;13—踏板;14—踏板臂;15—分離套筒;16—分離叉;17—分離叉回位彈簧;18—擋環;19—分離叉推桿;20—工作缸活塞;21—工作缸皮碗;22—工作缸體;23—活塞限位塊;24—進油管接頭;25—放氣螺釘;26—油管;Ⅰ—主缸;Ⅱ—工作缸;A—補償孔;B—進油孔;C—出油口
當離合器處于接合狀態時,離合器踏板13處于最高位置,主缸活塞6在其回位彈簧3的作用下處于最右端位置,此時主缸皮碗4剛好位于補償孔A和進油孔B之間,活塞6與推桿8之間保持0.5~1mm的間隙,以保證活塞徹底回位。該間隙與離合器自由間隙之和,反映到踏板上的行程即為離合器踏板的自由行程。
當駕駛員踩下離合器踏板時,主缸推桿8推動活塞6左移至皮碗4,關閉補償孔A后,主缸工作腔內的油壓開始升高,并經油管26傳至工作缸Ⅱ的工作腔,推動工作缸活塞20連同分離叉推桿19右移,使離合器分離。
當駕駛員放松離合器踏板時,主缸活塞在其回位彈簧3的作用下右移回到原位,工作缸內的油液回到主缸,油壓下降,工作缸活塞20及分離叉推桿19在分離叉回位彈簧17作用下回位。
若迅速放松離合器踏板,主缸活塞回位速度快,但由于油液在管路中流動有一定阻力,回油較慢,使主缸活塞左腔,即主缸工作腔形成一定的真空度,此時,儲液室中的部分油液便經進油孔B、主缸活塞頭部軸向小孔推開皮碗4進入工作腔彌補真空。待主缸活塞完全回位后,多余的油液便經補償孔A流回儲液室。
離合器踏板的自由行程可通過偏心螺栓12和分離叉推桿19上的調整螺母來調整。當管路內進入空氣而影響離合器操縱時,可擰出放氣螺釘25進行放氣。
離合器主缸的外形結構各式各樣,但其內部結構基本相同,除了補償孔、旁通孔位置上有些變化外,其基本構造大體相同。
桑塔納2000GSi型轎車離合器液壓式操縱機構如圖2.14所示。它主要由離合器踏板、儲液室、進油軟管、主缸、工作缸、油管總成、分離叉、分離軸承等組成。其儲液室有兩個出油孔,分別把制動液供給制動主缸和離合器主缸。

圖2.14 桑塔納2000GSi型轎車液壓式離合器操縱機構
1—變速器殼體;2—分離叉;3—工作缸;4—儲液室;5—進油軟管;6—助力彈簧;7—推桿接頭;8—離合器踏板;9—油管總成;10—主缸;11—分離軸承
離合器主缸的主缸體借補償孔、進油孔通過進油軟管與儲液室相通。主缸內裝有活塞,活塞中部較細,且為“十”字形斷面,使活塞右方的主缸內腔形成油室。活塞兩端裝有皮碗,活塞左端中部裝有單向閥,經小孔與活塞右方主缸內腔的油室相通。當離合器踏板處于初始位置時,活塞左端皮碗位于補償孔與進油孔之間,兩孔均開放。
離合器工作缸的結構如圖2.15所示,工作缸內裝有活塞、皮碗、推桿等,缸體上還設有放氣螺塞。當管路內有空氣而影響操縱時,可擰出放氣螺塞進行放氣。工作缸活塞直徑略大于主缸活塞直徑,故液壓系統稍有增力作用,以補償液流通道的壓力損失。

圖2.15 離合器工作缸的結構
1—殼體;2—活塞;3—皮碗;4—管接頭;5—擋圈;6—保護套;7—推桿;A—放氣孔;B—進油孔
(3)彈簧助力式離合器操縱機構。彈簧助力式離合器操縱機構如圖2.16所示,其組成與桿式機械操縱機構相同,只是在踏板與車架之間掛裝了助力彈簧2。

圖2.16 解放CA1092型汽車彈簧助力操縱裝置
(a)接合狀態;(b)分離狀態1—踏板;2—助力彈簧;3—拉臂;4—拉桿;5—分離叉臂;6—調整螺母
離合器處于接合狀態時,如圖2.16(a)所示,助力彈簧2的拉力對踏板產生一個順時針方向的力矩幫助踏板回位。
當踩下踏板使離合器分離時,最初助力彈簧拉力所產生的力矩成為踏板的阻力矩。但由于此時力臂L較小,且踏下踏板所需力矩也不大,處于自由行程位置,所以踏板并不沉重。只有當助力彈簧中心線轉過踏板的鉸接中心O時,如圖2.16(b)所示,助力彈簧拉力產生的力矩才與踏板力F產生的力矩方向相同,即起到助力作用。并隨著踏板行程的增大,助力彈簧中心到踏板鉸接點O的距離L增大,助力作用也增大。
放松踏板時,離合器壓緊彈簧所產生的力矩較助力彈簧產生的力矩大,踏板仍能逐漸抬高,當助力彈簧中心轉回到踏板鉸接中心點O的上方時,即可幫助踏板回位。
在踏板處于最低位置時,這一助力作用最大。助力彈簧的助力作用由負變正的過程是可以允許的,因為在踏板的前一段行程中要消除自由間隙,而離合器壓緊彈簧的壓縮力還不大,總的阻力也在允許范圍內;在踏板后段行程中,壓緊彈簧的壓縮及其相應的作用力繼續增大到最大值。在離合器徹底分離以后,為了變速器換擋或制動,往往需要將踏板在最低位置保持一段時間,由此導致駕駛員疲勞,此時最需要助力作用。
(4)氣壓助力式離合器操縱機構。彈簧助力式操縱機構結構簡單、工作可靠,但助力效果有限,一般只有踏板力的20%~30%,且主要在踏板后段行程時助力作用才較明顯。因此,這種助力機構只應用在載質量較小的汽車上,重型汽車多采用氣壓助力式操縱機構。
紅巖CQ2160重型越野汽車離合器操縱機構就是采用氣壓助力式,如圖2.17所示。其中氣壓助力裝置主要由控制閥4、助力氣缸8及氣壓管路11、12組成。控制閥4連接在第一拉桿3與第二拉桿5之間,并能隨拉桿一起移動。助力氣缸8固定在車架上,其前端伸出部分與中間軸外臂6下端鉸接,其后端通過通氣軟管11與控制閥4連通。控制閥4通過進氣管12與壓縮空氣源相連。

圖2.17 氣壓助力式離合器操縱機構
1—離合器踏板;2—踏板回位彈簧;3—第一拉桿;4—控制閥;5—第二拉桿;6—中間軸外臂;7—中間軸內臂;8—助力氣缸;9—第三拉桿;10—分離叉臂;11—控制閥至工作氣缸的連接軟管;12—進氣管
駕駛員施于踏板上的力通過踏板機構的放大,經第一拉桿3控制氣壓助力系統的控制閥4后,一部分力作為分離離合器的作用力直接由第二拉桿5輸出,經中間軸外、內臂6和7、第三拉桿9傳給離合器分離叉臂10;另一部分力則作為對控制閥作用的控制力,使氣源中的壓縮空氣經進氣管口輸入控制閥4,并將其壓力調節到一定值,然后由管道控制閥至助力氣缸的連接軟管11輸送給助力氣缸8。助力氣缸的輸出力也作用在中間軸外臂上,對中間軸造成的力矩與第二拉桿5加于中間軸的力矩同向,因而起到助力作用。踏板力撤除后,助力氣缸的壓縮空氣通過控制閥4排入大氣,于是助力作用消失。
為了使駕駛員能隨時感知并控制離合器分離或接合的程度,氣壓助力裝置的輸出力必須與踏板力和踏板行程有一定的關系。此外,當氣壓助力系統失效后,應保證仍能靠人力操縱離合器,但相應踏板行程增大,所需踏板力增加。