相關知識

一、離合器簡介

離合器是傳動系統中直接與發動機相連接的部件，安裝在發動機飛輪之后，變速器之前，用來分離或接合前后兩者之間的動力聯系。

（一）離合器的功能

1.輔助起步

汽車起步時，發動機速度由零逐漸增大，如果傳動系統與發動機之間剛性連接，突然接上動力將會猛烈前沖，產生很大的慣性力。發動機在這一慣性力的作用下，轉速急劇下降到最小穩定轉速，然后熄火，汽車將不能起步。裝有離合器后，踩下踏板，使發動機與傳動系統分離，掛上擋位，緩慢抬起踏板，逐漸踩下加速踏板，發動機轉矩由小到大逐漸傳給傳動系統，保證汽車平穩起步。

2.換擋

汽車在行駛過程中，踩下離合器踏板，使發動機與傳動系統徹底分離，暫時切斷發動機與傳動系統的聯系。變速器摘擋、掛擋不產生沖擊。放松離合器踏板，使發動機與傳動系統平順接合，汽車逐步加速，保證發動機不會熄火。

3.過載保護

當汽車起步過猛或行駛速度急劇變化、傳動裝置過載時，借助離合器打滑，限制所傳遞轉矩，實現發動機過載保護。同時，對傳動系統、動力輸出裝置也起到安全保護作用。

4.減震

離合器的扭轉彈簧抑制扭轉震動，使離合器工作平順。

（二）離合器的基本要求

（1）能傳遞發動機發出的最大轉矩，并且還有一定的轉矩儲備能力。

（2）能做到分離時徹底分離，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，分離離合器換擋時，與變速器輸入軸相連接部分的轉速比較容易改變，從而減輕齒輪間沖擊。

（4）具有緩和轉動方向沖擊、衰減震動的能力，且噪聲小。

（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。

二、干式摩擦離合器認知

汽車離合器有摩擦式離合器、液力偶合器、電磁離合器等幾種。摩擦式離合器又分為濕式和干式兩種。

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，按從動盤數目分，有單片式、雙片式和多片式3種形式，轎車和輕、中型貨車一般采用單片式離合器；按壓緊彈簧的形式與布置可分為周布彈簧式、中央彈簧式、膜片彈簧式等。濕式摩擦式離合器一般為多盤式的，浸在油中以便于散熱。本項目主要介紹干式摩擦式離合器的結構以及它們的工作原理。

（一）摩擦式周布彈簧離合器

采用若干個沿從動盤圓周分布螺旋彈簧作為壓緊彈簧的離合器，稱為周布彈簧離合器。目前，周布彈簧離合器主要應用于商用載重汽車上。

1.摩擦式周布彈簧離合器結構

摩擦式周布螺旋彈簧離合器由主動部分、從動部分、壓緊機構及分離機構四大部分組成。如圖1-2所示。

（1）主動部分。離合器主動部分包括飛輪2、離合器蓋19、壓盤16、4組傳動片33等。離合器蓋用低碳鋼沖壓制成，質輕、維修拆裝方便。為了保證離合器與飛輪同心，離合器蓋通過定位銷定位，用螺栓固裝在飛輪上。

（2）從動部分。離合器從動部分主要部件是從動盤。從動盤分為不帶扭轉減震器和帶扭轉減震器兩種類型。目前，轎車上廣泛采用帶扭轉減震器的從動盤，避免傳動系統的共振，緩和沖擊，延長傳動系統的壽命，使汽車平穩起步。從動盤實物如圖1-3（a）所示。

（3）壓緊機構。周布彈簧離合器的壓緊機構是由若干根沿壓盤周向對稱布置的壓緊彈簧組成，裝在壓盤與離合器蓋之間，如圖1-3（b）所示。

1—離合器殼底蓋 2—飛輪 3—鉚釘 4—從動盤本體 5—摩擦片 6—減震器盤 7—減震器彈簧 8—減震器阻尼片 9—阻尼片鉚釘 10—從動盤轂 11—變速器第一軸（離合器從動軸） 12—阻尼彈簧鉚釘 13—減震器阻尼彈簧 14—從動盤鉚釘 15—鉚釘隔套 16—壓盤 17—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

為了減小壓盤向彈簧傳熱，引起退火及彈力降低，在壓盤的彈簧座處做成凸起的十字形筋條，以減小接觸面積，或加隔熱墊。

（4）分離機構。如圖1-2所示。分離機構包括分離杠桿25、分離軸承26、分離套筒回位彈簧27、分離套筒28和分離叉30等。分離叉30與其轉軸制成一體，軸的兩端靠襯套支撐在離合器殼上。分離杠桿結構示意圖如圖1-4所示。分離杠桿通過浮動銷、支承柱和調整螺母支撐在離合器蓋上，分離杠桿的外端利用浮動銷與壓盤的凸塊相連。

2.摩擦式周布彈簧離合器工作原理

（1）單片摩擦式離合器。單片摩擦式離合器結構示意圖如圖1-5所示，其工作情況如下。

①接合狀態。離合器踏板處于自由狀態時，離合器壓緊彈簧將壓盤、從動盤、飛輪互相壓緊。發動機的轉矩經飛輪及壓盤通過從動盤摩擦面的摩擦力矩傳到從動盤，經從動軸向傳動系統輸出。

②分離過程。踩下離合器踏板時，拉桿拉動分離叉外端向右(后)移動，分離叉內端通過分離軸承推動分離杠桿內端向前移動，分離杠桿外端拉動壓盤向右(后)移動，在進一步壓縮壓緊彈簧的同時，解除對從動盤的壓緊力。離合器主、從動部分處于分離狀態，中斷動力傳遞。

③接合過程。當需要恢復動力傳遞時，緩慢抬起離合器踏板，分離軸承減小對分離杠桿內端的作用力，壓盤在壓緊彈簧作用下逐漸壓緊從動盤，使傳遞的轉矩逐漸增大。當傳遞的轉矩小于汽車起步阻力時，汽車不動，從動盤不轉，主、從動摩擦面間完全打滑；當傳遞的轉矩足以克服汽車開始起步的阻力時，從動盤開始旋轉，汽車開始移動，但仍低于飛輪的轉速，即摩擦面間仍存在著部分打滑現象。隨著壓緊力的不斷增加和汽車的不斷加速，主、從動部分的轉速差逐漸減小，直到轉速相等、滑磨現象消失，離合器完全接合為止，接合過程完成。

（2）雙片摩擦式離合器。雙片摩擦式離合器的結構與單片摩擦式離合器相同，不同的是多了一個中間壓盤和一個中間從動盤。其結構如圖1-6所示，工作情況如圖1-7所示。

（3）離合器自由間隙。當離合器處于接合狀態時，分離軸承與分離杠桿內端之間預留的間隙稱為離合器的自由間隙。其作用是防止從動盤摩擦片變薄后壓盤不能向左前移動，使主、從動部分結合不緊。如果離合器自由間隙過大，會導致離合器分離不徹底；反之，間隙過小，造成離合器打滑。

離合器踏板的自由行程：消除離合器自由間隙和分離機構、操縱機構零件的彈性變形所需要的離合器踏板行程。離合器踏板自由行程過大，會導致離合器分離不徹底，如圖1-8（a）所示。

對液壓操作系統，離合器踏板自由行程由兩部分組成，一部分是離合器液壓主缸推桿與活塞之間的間隔，如圖1-8（b）所示；另一部分為分離軸承與分離杠桿之間的間隙。

1—中間從動盤 1—撐持彈簧 3—中間壓盤 4—從動盤 5—隔熱墊 6—壓緊彈簧 7—壓盤 8—離合器蓋 9—調整螺釘 10—回位彈簧 11—分離套筒 12—調整螺母 13—分離杠桿 14—分離杠桿螺釘

1—飛輪 2—曲軸 3—離合器踏板 4—調整螺母 5—壓緊彈簧 6—傳動銷 7—中間從動盤 8—撐持彈簧 9—中間壓盤 10—隔熱墊 11—分離杠桿 12—分離軸承 13—分離叉

（二）膜片彈簧離合器

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。目前，膜片彈簧離合器廣泛應用于現代汽車，不僅在轎車上廣泛使用，而且在輕型、中型貨車，甚至在重型貨車上也得到應用。

1.膜片彈簧離合器的結構

膜片彈簧實質上是一種用薄彈簧鋼板制成的帶有錐度的盤形彈簧，如圖1-9所示。其小端在錐面上均勻開有許多徑向切槽，形成分離指B，起分離杠桿的作用，其余未切槽的大端A部分起壓緊彈簧的作用。

膜片彈簧離合器主要包括主動部分、從動部分、壓緊裝置和操縱機構4大部分，如圖1-10所示，其實物如圖1-11所示。

A—壓緊彈簧 B—分離指

1—飛輪 2、5—螺栓 3—從動盤 4—離合器蓋總成 6—定位銷 7—扭轉減震器 8—從動盤轂 9—減震彈簧

主動部分：由飛輪1和離合器蓋總成4組成，離合器蓋固定在飛輪上，與發動機同步旋轉。

從動部分：從動盤和扭轉減震器。從動盤主要由從動盤鋼片、摩擦片、從動盤轂等組成。由于發動機傳動系統的轉速和轉矩是周期性變化的，為了消除扭轉震動和避免共振，多數汽車在從動盤中裝有扭轉減震器，如圖1-12所示。

從動盤鋼片3用薄彈簧鋼片制成，與從動盤轂6鉚在一起，上邊有輻射狀槽，防止熱變形。摩擦襯片1、10具有較大的摩擦系數，從動盤鋼片3具有軸向彈性，從動盤鋼片3與前摩擦襯片1鉚在一起，波浪形彈簧鋼片2與后摩擦襯片10鉚在一起，從動盤鋼片3與波浪形彈簧鋼片2鉚在一起。從動盤處于自由狀態時，后摩擦襯片與波浪形彈簧鋼片有一定間隙，結合時，彈性變形使壓緊力逐漸增加，從動盤鋼片3產生軸向彈性，使離合器接合柔和，起動平穩。

從動盤鋼片3、從動盤轂6和減震器盤9都開有6個矩形窗孔，在每個窗孔中裝有一個減震器彈簧8。減震器盤與從動盤鋼片用鉚釘5鉚接在一起，將從動盤轂及其兩側的減震器摩擦片4夾在中間，從動片及減震器盤上的窗孔有翻邊，防止6個減震器彈簧脫出。

1、10—摩擦襯片 2—波浪形彈簧鋼片 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—減震器彈簧 9—減震器盤

從動盤工作時，兩側摩擦片所受的摩擦力矩首先傳到從動片和減震器盤上，再經6個彈簧傳給從動盤轂，減震彈簧被壓縮，吸收傳動系統所受的沖擊。傳動系統中的扭轉震動導致從動盤鋼片3、減震器盤9與從動盤轂6之間產生相對往復擺動，依靠兩摩擦片4與上述三者之間的摩擦，來消耗扭轉震動的能量，使扭轉震動迅速衰減。

壓緊裝置：由壓盤、離合器蓋、膜片彈簧等組成，其實物如圖1-13所示。

2.膜片彈簧離合器的工作原理

圖1-14所示為膜片彈簧離合器的工作原理示意圖，膜片彈簧兩側有鋼絲支承圈5，借6個膜片彈簧固定鉚釘7將其安裝在離合器蓋2上。在離合器蓋沒有固定到飛輪1上時，膜片彈簧不受力，處于自由狀態，如圖1-14（a）所示。此時離合器蓋與飛輪安裝面之間有一距離。當將離合器蓋用連接螺釘固定到飛輪上時，如圖1-14（b）、（e）所示。由于離合器蓋靠向飛輪，后鋼絲支承圈5則壓向膜片彈簧使之發生彈性變形，膜片彈簧的圓錐底角變小，幾乎接近于壓平狀態。同時，在膜片彈簧的大端對壓盤3產生壓緊力，使離合器處于接合狀態。當分離離合器時，分離軸承8左移，如圖1-14（c）、（d）所示。膜片彈簧被壓在前鋼絲支承圈5上，其徑向截面以支承圈為支點移動，膜片彈簧變成反錐形，使膜片彈簧大端右移，并通過分離彈簧鉤6拉動壓盤使離合器分離。

3.膜片彈簧離合器的特點

（1）彈簧與壓盤整個圓周接觸，壓力分布均勻，磨損均勻。

（2）膜片彈簧既能起壓緊彈簧的作用，又能起分離杠桿的作用，因此，不需要專門的分離杠桿，使離合器結構緊湊，零件數目減少，質量較輕，維修保養方便。

（3）膜片彈簧對稱性好，受離心力影響小，不會因離心力作用而減少壓緊力，因此工作可靠。

（4）膜片彈簧的軸向尺寸較小而徑向尺寸很大，有利于在不提高離合器轉矩傳遞能力的情況下減小離合器的軸向尺寸。

1—飛輪 2—離合器蓋 3—壓盤 4—膜片彈簧 5—鋼絲支承圈 6—分離彈簧鉤 7—鉚釘 8—分離軸承 l—飛輪與離合器蓋安裝前間隙

4.膜片彈簧離合器的彈性特性

圖1-15所示為膜片彈簧的彈性特性曲線。a點表示兩種彈簧離合器的接合狀態，壓緊力都是F_a。當離合器分離時，兩種彈簧雖然都附加同一變形量ΔL₁，然而膜片彈簧所需的作用力F_b小于螺旋彈簧所需的作用力F_b′，且F_b<F_a，即較接合時的力小，故膜片彈簧離合器具有操縱輕便的特點。

如果由于摩擦片磨損變薄而使彈簧伸長ΔL₂時，膜片彈簧式離合器的壓緊力幾乎保持不變（由F_a變至F_c），而螺旋彈簧離合器的壓緊力則直線下降（由F_a降為F_c′）。因此，膜片彈簧離合器具有自動調節壓緊力的特點。

1—膜片彈簧 2—螺旋彈簧 ΔL₁—分離時彈性變形量 ΔL₂—磨損后彈簧伸長量

（三）離合器的操縱機構

離合器的操縱機構是駕駛員分離或柔和接合離合器的一套機構。其作用是將踏板上的人力變為推動分離軸承的推力。汽車離合器廣泛采用機械式或液壓式操縱機構，在一些重型汽車上，采用以這兩種操縱機構為基礎的油壓和氣壓混合式操縱機構。

按離合器所需的操縱能源可把離合器操縱機構分為機械式、液壓式和彈簧助力式等幾種類型。

1.機械式操縱機構

機械式操縱機構有桿式傳動和繩索式傳動兩種，桿式傳動操縱機構如圖1-16所示。它由踏板、平衡軸連接桿、調節叉、復位彈簧等組成。調節叉用螺紋與踏板、平衡軸連接桿連接，通過調節叉調節連接桿的長度，以實現踏板自由行程的調整。

繩索式傳動操縱機構如圖1-17、圖1-18所示。它可消除位移和變形等缺點，在一些桿式傳動布置比較困難的情況下采用，多用于微型、輕型汽車中。

1—回位彈簧 2—踏板 3—繩索 4—分離撥叉 5—分離軸承 6—離合器蓋

2.液壓式操縱機構

液壓式操縱機構傳動效率高、質量小、接合柔和、布置方便，不受車身變形的影響，因此在各種汽車上的應用日益廣泛。桑塔納2000GSi、奧迪A4型、北京BJ2023型越野車、紅旗CA7220等汽車均采用液壓式操縱機構。液壓式操縱機構以油液作為傳力介質，它主要由踏板1、主缸2、工作缸7、管路系統和回位彈簧等組成，如圖1-19所示。主缸的作用是將機械能轉化為液壓能，而工作油缸的作用則是將液壓能轉化為機械能。

1—踏板 2—主缸 3—儲液室 4—分離杠桿 5—分離軸承 6—分離叉 7—工作缸

主缸和工作缸結構示意圖如圖1-20所示。主缸上部儲油罐1的油孔與主缸相通，閥桿6后端穿在活塞9的中心孔中，無配合關系。后彈簧座7緊套在活塞的前端并被軸向定位，可以單向拉動閥桿，在閥桿的前端裝有橡膠密封圈閥門2，閥門2后端裝有錐形復位彈簧4，前彈簧座3具有軸向中心孔和軸向、徑向槽，復位彈簧5安裝在前、后彈簧座之間。

1—儲油罐 2—閥門 3—前彈簧座 4、19—彈簧 5—主缸活塞復位彈簧 6—閥桿 7—后彈簧座 8—皮圈 9—主缸活塞 10—擋圈 11—推桿 12—偏心調整螺釘 13—踏板 14—調整螺母 15—推桿 16—活塞 17—皮圈 18—工作缸殼體 20—放氣閥 21—管路 22—主缸殼體

由系統的結構可知，液壓傳動的操縱機構摩擦阻力小、布置方便，工作時，不受車身、車架變形及發動機位移的影響，適合遠距離操縱和吊掛式踏板的結構。

3.彈簧助力裝置

為了盡可能減小作用在踏板上的力，減輕駕駛員的勞動強度，在離合器操縱機構中運用了彈簧助力。

圖1-21所示為彈簧助力式操縱機構，助力彈簧5的兩端分別固定在支架板7和可轉三角板3的兩支承銷上，三角板可以繞其銷軸轉動。

當離合器踏板完全放松，離合器處于接合位置時，助力彈簧的軸線位于可轉三角板銷軸的下方。踩下踏板時，通過長度可調推桿2推動可轉三角板3繞其銷軸逆時針轉動。此時，助力彈簧的拉力對銷軸的力矩實際上是阻礙踏板和可轉三角板運動的反力矩，該力矩隨著離合器踏板下移而減小。當可轉三角板轉到使彈簧軸線通過銷軸中心時，彈簧反力矩為零。踏板繼續下移使助力彈簧的拉力對可轉三角板銷軸的力矩方向轉為與踏板力對踏板軸的力矩方向一致時，就能起到助力作用。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過程是允許的，因為在踏板前一段行程中，要消除自由間隙，離合器壓緊彈簧的壓縮力不大，總的阻力在允許范圍內。在踏板后段行程中，壓緊彈簧的壓縮量和相應的作用力繼續增大到最大值。在離合器徹底分離后，為了變速器換擋和制動，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，這時最需助力。

1—離合器踏板 2—長度可調節推桿 3—可轉三角板 4—銷軸 5—助力彈簧 6—主缸 7—支架板

彈簧助力式操縱機構結構簡單，工作可靠，但助力效果有限，一般只能降低踏板力的25%～30%。因此，這種助力機構只應用在載質量較小的汽車上。

三、離合器常見故障

（一）離合器打滑

1.故障現象

（1）當汽車起步時，完全放松離合器踏板，汽車不能起步或起步困難。

（2）汽車行駛中加速時，車速不能隨發動機轉速的提高而增加，發動機的動力不能完全傳給驅動輪，造成行駛無力。

（3）當滿載上坡時，打滑較明顯，嚴重時發出因摩擦片過熱而產生的焦臭味。

2.故障原因

（1）離合器踏板及分離叉沒有自由行程或自由行程太小，使離合器處于半接合狀態。

（2）摩擦片磨損過大而鉚釘頭露出，摩擦片硬化、燒損或沾有油污。

（3）離合器膜片彈簧過軟或折斷變形，離合器壓板或飛輪的摩擦表面出油槽（鉚釘刮磨）、翹曲或磨出臺階。

（4）離合器從動盤轂卡在離合器軸上或發滯。

（5）變速器第一軸前軸承加注潤滑過多，當高溫潤滑脂稀釋后甩入摩擦面而引起打滑。

（6）螺旋彈簧離合器分離杠桿高度調整不一，踏板回位彈簧過軟，折斷或在踏板軸上發滯而踏板不能回位。

壓盤工作不正常及離合器蓋與飛輪之間的緊固螺栓松動，分離軸承套筒軸向移動發滯、不自如。

（二）離合器分離不徹底

1.故障現象

（1）汽車起步時，將離合器踏板踩到底仍感到掛擋困難或雖然強行掛擋，但不抬踏板汽車就前移或造成發動機熄火。

（2）變速時掛擋困難，并伴有變速器齒輪撞擊聲。

2.故障原因

（1）離合器踏板及分離叉自由行程過大，液壓系統中有空氣或漏油。

（2）主缸或工作缸工作不正常，從動盤翹曲、鉚釘松動。

（3）新更換的從動盤摩擦片過厚、離合器膜片彈簧斷裂。

（4）從動盤轂花鍵槽與變速器第一軸鍵齒銹滯，使從動盤移動困難。離合器壓盤不平。

（5）螺旋彈簧離合器分離杠桿彎曲或高低不一。

（三）離合器異響

故障現象與原因如下所述。

（1）發動機在怠速運轉時，離合器踏板盡管完全抬起（放松），但還聽到有間斷的碰擊響聲，這是由于分離軸承刮碰分離杠桿引起的。

（2）踩下離合器踏板少許，使離合器分離軸承和分離杠桿接觸時，若聽到“沙、沙”的響聲，則為離合器分離軸承缺少潤滑油或燒損。

（3）當踩下離合器踏板后，聽到一種“嘩、嘩”的金屬干摩擦聲，再把飛輪底殼拆下，觀察分離杠桿已經磨成溝痕，甚至在轉動時出現火花，則說明分離軸承損壞而不轉動。

（4）當汽車在起步中剛抬起離合器踏板，使離合器將要接合（有的踏板踩到底）時，發出一種尖叫聲，為從動盤鋼片翹曲或破碎，從動盤轂歪斜運轉時擺動、摩擦片硬化凹凸不平、摩擦片鉚釘頭露出刮碰壓板或飛輪引起。

（5）當離合器踏板踩到底時，發出一種“嘎啦”的碰擊聲，則為從動盤花鍵槽與變速器第一軸花鍵齒磨損過甚。

（6）當剛踩下或抬起離合器踏板，使摩擦片和壓板處于要分離或要接觸狀態時，聽到有“咔噠”碰擊聲，則為從動盤轂或摩擦片鉚釘松動。

（7）當剛踩下或抬起離合器踏板時，聽到有與從動盤鍵槽磨損相同的“喀噠”響聲，則為分離杠桿的支架銷與孔磨損松曠（螺旋彈簧離合器）。

（8）離合器分離軸承的回位彈簧過軟、伸長、折斷或脫落，使分離軸承不回位，長期跟著轉而發響。

（四）離合器發抖

1.故障現象

汽車起步時，緩抬離合器踏板，并緩踏下油門踏板，離合器接合不平穩而使車身明顯震動，不能平穩起步。

2.故障原因

（1）從動盤摩擦片沾有油污、鉚釘頭露出（刮壓板）、摩擦片不平或從動盤翹曲。

（2）從動盤轂花鍵槽與變速器第一軸花鍵齒磨損過甚而松曠。

（3）離合器分離軸承套筒軸向移動發滯，離合器蓋與飛輪之間固定螺栓松動。

（4）離合器壓板卡滯、彈簧彈力不均（螺旋彈簧離合器），個別彈簧折斷或高度不一。

（5）膜片彈簧離合器膜片彈簧裂紋，從動盤減震彈簧變弱或折斷，踏板回位彈簧折斷或脫落。

（6）變速器第一軸和發動機曲軸中心線不同心，飛輪固定螺栓松動。