汽车离合器的工作原理

汽车离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内,用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上,离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。在汽车行驶过程中,驾驶员可根据需要踩下或松开离合器踏板,使发动机与变速箱暂时分离和逐渐接合,以切断或传递发动机向变速器输入的动力。


 中文名  汽车离合器  外文名  automobile clutch
 所属领域  机械制造  所属行业  机动车

离合器(英语:clutch)是把汽车或其他动力机械的引擎动力以开关的方式传递至车轴上的装置。香港俗称极力子,乃从英语clutch而来;台湾话则常称离仔或克拉几(原自日语“クラッチ”)。

汽车离合器的工作原理_汽车离合器分类及应用领域有哪些?

能按工作需要随时将主动轴与从动轴接合或分离的机械零件。可用来操纵机器传动系统的起动、停止、变速及换向等。离合器种类繁多,根据工作性质可分为:

① 操纵式离合器。其操纵方法有机械的、电磁的、气动的和液力的等,如嵌入离合器(通过牙、齿或键的嵌合传递扭矩)、摩擦离合器(利用摩擦力传递扭矩)、空气柔性离合器(用压缩空气胎胀缩以操纵摩擦件接合或分离的离合器)、电磁转差离合器(用激磁电流产生磁力来传递扭矩)、磁粉离合器(用激磁线圈使磁粉磁化,形成磁粉链以传递扭矩)。

② 自动式离合器。用简单的机械方法自动完成接合或分开动作,又分为安全离合器(当传递扭矩达到一定值时传动轴能自动分离,从而防止过载 ,避免机器中重要零件损坏)、离心离合器(当主动轴的转速达到一定值时,由于离心力的作用能使传动轴间自行联接或超过某一转速后能自行分离)、定向离合器(又叫超越离合器,利用棘轮-棘爪的啮合或滚柱、楔块的楔紧作用单向传递运动或扭矩,当主动轴反转或转速低于从动轴时,离合器就自动分开)。

工作原理

当离合器踏板释放时,飞轮内的压板利用弹簧的力量,紧紧压住摩擦盘,使两者不会滑动,引擎的动力因而可以透过此一结构,传递至变速箱,完成动力传动的工作。

而当踩下踏板时,结构将向弹簧加压,使弹簧的周边翘起,压皮便与摩擦板脱离。此时摩擦板与飞轮之间已无法连动,即使引擎持续运转,动力仍不会传递至变速箱及车轮,驾驶者便可以进行换档以及停车等动作,而不会使引擎熄火。

种类分类

锥形离合器

“锥形离合器”是离合器一种,作用与“圆盘离合器”相同,是以构件的形状区分命名。圆锥离合器是以圆锥代替圆盘,当两个锥面通过摩擦来传递扭矩。由于楔作用和作用面积增大的原因,圆锥离合器传递的扭矩比圆盘离合器更大。

锥形离合器有锥形摩擦面,这个锥体意味着一个驱动器的移动量,会以比圆盘离合器更慢的速度与表面接合,此外,驱动力量会在接合的表面上施予更多的压力。常见的例子有手排变速箱的同步齿环,同步齿环负责同步移动轴心和齿轮的速度,以及确保能平稳的变速。

液力耦合器

靠工作液(油液)传递转矩,外壳与泵轮连为一体,是主动件;涡轮与泵轮相对,是从动件。当泵轮转速较低时,涡轮不能被带动,主动件与从动件之间处于分离状态;随着泵轮转速的提高,涡轮被带动,主动件与从动件之间处于接合状态。

电磁离合器

靠线圈的通断电来控制离合器的接合与分离。如在主动与从动件之间放置磁粉,则可以加强两者之间的接合力,这样的离合器称为磁粉式电磁离合器。

目前,与手动变速器相配合的绝大多数离合器为干式摩擦式离合器,按其从动盘的数目,又分为单盘式、双盘式和多盘式等几种。

湿式摩擦式离合器一般为多盘式的,浸在油中以便于散热。采用若干个螺旋弹簧作为压紧弹簧,并将这些弹簧沿压盘圆周分布的离合器称为周布弹簧离合器(如图所示)。采用膜片弹簧作为压紧弹簧的离合器称为膜片弹簧离合器。

自动离合器

随着电子技术在汽车上应用,一种自动离合器系统也进入了汽车领域。这种由控制单元(ECU)控制的离合器已经应用在一些轿车上,使手动变速器换档的一个重要步骤—离合器的断开与接合能够自动地适时完成,简化了驾驶员的操纵动作。

传统离合器分有拉线和液压式两种,自动离合器也分为两种:机械电机式自动离合器和液压式自动离合器。机械电机式自动离合器的ECU汇集油门踏板、发动机转速传感器、车速传感器等信号,经处理后发送指令驱动伺服马达,通过拉杆等机械形式驱使离合器动作;液压式自动离合器则是由ECU发送信号驱动电动液压系统,通过液压操纵离合器动作。

液压式自动离合器在目前通用的膜片离合器的基础上增加了电子控制单元(ECU)和液压执行系统,将踏板操纵离合器油缸活塞改为由开关装置控制电动油泵去操纵离合器油缸活塞。变速器控制单元(ECU)与发动机控制单元(ECU)是集成在一起的,根据油门踏板、变速器档位、变速器输入/输出轴转速、发动机转速、节气门开度等传感器反馈信息,计算出离合器最佳的接合时间与速度。

自动离合器的执行机构由电动油泵、电磁阀和离合器油缸组成,当ECU发出指令驱动电动油泵,电动油泵产生的高压油液通过电磁阀输送到离合器油缸。通过ECU控制电磁阀的电流量来控制油液流量和油液的通道变换,实现离合器油缸活塞的移动,从而完成汽车起动、换档时的离合器动作。

ECU具有自动离合器装置的汽车与自动变速器(AT)和无级变速器(CVT)汽车相比,它在运行经济性方面有优势,因为它的变速器还是手动变速器,因此耗油比较低,制造成本也低于AT和CVT。当然,汽车操纵的便利性也会逊色于AT和CVT,毕竟它是装配手动变速器,仍然要手动换档。

汽车离合器的工作原理_汽车离合器分类及应用领域有哪些?

离合器的应用领域

内燃机车

由于多冲程的特性,汽/柴油引擎只有在运转起来后才能输出动力。但其一引擎的转速有限、其二停车意味着引擎不输出动力——停转熄火,因此必须在引擎对外连动之处加入一组机构,以视需求中断动力的传递,以在引擎持续运转的情形之下,达成让车辆静止或是进行换档的动作。这组机构便是动力接续装置。

汽车用离合器的基本功能

1、在汽车起步时,通过离合器主、从部分之间的滑磨、转速的逐渐接近,确保汽车起步平稳。

2、当变速器换挡时,通过离合器主、从部分的迅速分离来切断动力的传递,以减轻齿轮轮齿间的冲击,保证换挡时工作平顺。

3、当传给离合器的转矩超过其所能传递的最大转矩时,其主、从部分之间将产生滑磨,防止传动系统过载。

控制方式

汽车上离合器的控制方式主要有两种:自动变速和手动变速。

装载自动变速器的汽车的离合器由车载电脑进行控制,而装载手动变速器的汽车的离合器由除去油门刹车之外的第三个操作踏板进行控制。

电动车

纯电动车不需要离合器及变速器。因为马达可以透过电力电子控制转速及扭力。停车则只需切断电力供应。

混合动力车辆可以没有离合器,这时候引擎只用作发电(当电池没有电)。以燃油为主的混合动力车辆则需要离合器。

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