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离合器的工作原理图解(工程师来详细地说说,简单易懂)

最近有件我觉得比较有趣的事情。有一个还在读书的学生网友,一直想让我们介绍一下离合器,他说他在学科目二,在练习坡起的时候,老是把握不住教练说的联动点,练习的时候经常熄火。那么我们就借着这个机会和大家讲讲汽车的离合系统

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离合器一般是存在于手动挡的变速箱里面,它主要是起到一个动力分离的作用。在燃油车上,动力心脏就是发动机,发动机上输出的动力要传递到车轮上时,中间还要经过变速箱和传动轴。我们可以把这一条传动链叫作动力传动系统。那么离合器位于变速箱的首端,当它结合时就可以让传动系统平稳的传输动力;当离合器分离时就切断了发动机到车轮端的动力传输。

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那为什么需要切断发动机到车轮端的动力呢,这个主要是和发动机的工作特性相关。像一般的发动机都会有个最低转速需求,也就是使发动机要能平稳工作的最低的曲轴旋转速度。像四缸发动机的最低转速大概在500转以上,三缸机的大概在七、八百转以上。低于这个值,发动机很可能就会熄火。所以,当我们车子在原地不动时,发动机也要保持在这个最低转速以上。这时候就要有一个动力的分离装置,来实现动力的连接和分离。

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整车上,离合系统的话大概可以分为两大部分:操纵系统和离合器。操纵系统,就是我们用脚操纵的离合踏板,再加一套传递装置,将离合踏板的动作传递给离合器。而离合器,就是用来实现发动机动力的传输和中断的装置。

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我们再来说说离合系统的几种形式。其中操纵系统总体上有三种形式,杆式操纵系统、拉锁式操纵系统和液压式操纵系统。

像杆式系统的话,可以在以前的拖拉机和在老式的重卡上能看到,他们中间的传递装置都是连杆组成的。这种系统的传动效率比较低,连杆的布置也比较困难,需要的空间比较大,而且整个踏板的行程也会比较大。所以杆式操纵系统应用的局限性比较大。

第二种,拉锁式操纵系统。它中间通过一根拉锁将踏板的操纵动作传递到离合器。这个和之前在制动系统讲解时说到的手刹制动,是比较相似的一个原理。拉锁式系统虽然空间布置上更加灵活,但是它的的传递效率也不高,而且寿命比较短。所以在一些微型和轻型机动车上用的比较多,像在摩托车和三轮车上应用的比较广泛。而在乘用车上,用的基本都是液压式操纵机构。

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液压式操纵系统的传递装置主要是由离合总泵、离合分泵、跟液压管路等组成。具体的传动原理和制动系统工作的原理相似,感兴趣的朋友可以点击我的主页,观看制动系统讲解的视频。液压式的系统传动效率更高,而且可以使离合器的结合更加柔和。如果要继续细分的话,又有半液压式结构,和全液压式结构。它们的主要区别是在分离轴承的驱动方式上,半液压式的结构,由离合分泵推动分离拨叉,然后由分离拨叉推动分离轴承。全液压式的结构,将分离轴承和离合器分泵集成在一起,取消了分离拨叉,这种结构一般是将分泵装在了变速箱内部。

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说完操纵机构的形式,我们再来看看离合器。离合器总成主要是包含离合器从动盘总成和离合器盖总成。从动盘总成里面最主要的就是摩擦片,而离合器盖里面最主要的就是膜片弹簧。膜片弹簧不同于一般减震器上的螺旋弹簧。当我们把离合踏板松掉之后,主缸就没压力来推分泵。膜片弹簧就会因为自身的弹性,将离合器的摩擦盘压到发动机的飞轮上。这样的话,发动机的动力就通过飞轮摩擦盘,传递到摩擦片上。而摩擦片又通过花键与变速箱的输入轴连接,最终使发动机的动力通过离合器、变速箱传递到车轮。

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而当我们踩下离合器踏板的时候,通过液压传递装置,使分离轴承将膜片弹簧往”里“压,压得过程中,膜片弹簧靠近圆心的位置会往里面走,圆周围的地方就会提起来,由于膜片弹簧圆周位置与摩擦盘固定连接的,这样摩擦盘与飞轮就会分离,这样就实现了动力从发动机到变速箱的一个切断。

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我们在开手动挡车的时候,不熟练的话经常会起步熄火。主要原因是,车子在怠速要起步时,需要发动机输出的动力克服车辆的所有阻力之和。而发动机怠速时的输出特性是平缓连续的,如果松开离合器的时间太快,会造成发动机负载瞬间增大,造成它转速过低,从而熄火。

本期简单跟大家分享离合器的结构和工作原理,我们后面会根据离合系统的性能做些分析。喜欢的朋友请点个赞,关注一下。我们下期再见~

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