相关知识

一、离合器简介

离合器是传动系统中直接与发动机相连接的部件，安装在发动机飞轮之后，变速器之前，用来分离或接合前后两者之间的动力联系。

（一）离合器的功能

1.辅助起步

汽车起步时，发动机速度由零逐渐增大，如果传动系统与发动机之间刚性连接，突然接上动力将会猛烈前冲，产生很大的惯性力。发动机在这一惯性力的作用下，转速急剧下降到最小稳定转速，然后熄火，汽车将不能起步。装有离合器后，踩下踏板，使发动机与传动系统分离，挂上挡位，缓慢抬起踏板，逐渐踩下加速踏板，发动机转矩由小到大逐渐传给传动系统，保证汽车平稳起步。

2.换挡

汽车在行驶过程中，踩下离合器踏板，使发动机与传动系统彻底分离，暂时切断发动机与传动系统的联系。变速器摘挡、挂挡不产生冲击。放松离合器踏板，使发动机与传动系统平顺接合，汽车逐步加速，保证发动机不会熄火。

3.过载保护

当汽车起步过猛或行驶速度急剧变化、传动装置过载时，借助离合器打滑，限制所传递转矩，实现发动机过载保护。同时，对传动系统、动力输出装置也起到安全保护作用。

4.减震

离合器的扭转弹簧抑制扭转震动，使离合器工作平顺。

（二）离合器的基本要求

（1）能传递发动机发出的最大转矩，并且还有一定的转矩储备能力。

（2）能做到分离时彻底分离，接合时柔和，并具有良好的散热能力。

（3）从动部分的转动惯量尽量小，分离离合器换挡时，与变速器输入轴相连接部分的转速比较容易改变，从而减轻齿轮间冲击。

（4）具有缓和转动方向冲击、衰减震动的能力，且噪声小。

（5）压盘压力和摩擦片的摩擦系数变化小，工作稳定。

（6）操纵省力，维修保养方便。

二、干式摩擦离合器认知

汽车离合器有摩擦式离合器、液力偶合器、电磁离合器等几种。摩擦式离合器又分为湿式和干式两种。

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，按从动盘数目分，有单片式、双片式和多片式3种形式，轿车和轻、中型货车一般采用单片式离合器；按压紧弹簧的形式与布置可分为周布弹簧式、中央弹簧式、膜片弹簧式等。湿式摩擦式离合器一般为多盘式的，浸在油中以便于散热。本项目主要介绍干式摩擦式离合器的结构以及它们的工作原理。

（一）摩擦式周布弹簧离合器

采用若干个沿从动盘圆周分布螺旋弹簧作为压紧弹簧的离合器，称为周布弹簧离合器。目前，周布弹簧离合器主要应用于商用载重汽车上。

1.摩擦式周布弹簧离合器结构

摩擦式周布螺旋弹簧离合器由主动部分、从动部分、压紧机构及分离机构四大部分组成。如图1-2所示。

（1）主动部分。离合器主动部分包括飞轮2、离合器盖19、压盘16、4组传动片33等。离合器盖用低碳钢冲压制成，质轻、维修拆装方便。为了保证离合器与飞轮同心，离合器盖通过定位销定位，用螺栓固装在飞轮上。

（2）从动部分。离合器从动部分主要部件是从动盘。从动盘分为不带扭转减震器和带扭转减震器两种类型。目前，轿车上广泛采用带扭转减震器的从动盘，避免传动系统的共振，缓和冲击，延长传动系统的寿命，使汽车平稳起步。从动盘实物如图1-3（a）所示。

（3）压紧机构。周布弹簧离合器的压紧机构是由若干根沿压盘周向对称布置的压紧弹簧组成，装在压盘与离合器盖之间，如图1-3（b）所示。

1—离合器壳底盖 2—飞轮 3—铆钉 4—从动盘本体 5—摩擦片 6—减震器盘 7—减震器弹簧 8—减震器阻尼片 9—阻尼片铆钉 10—从动盘毂 11—变速器第一轴（离合器从动轴） 12—阻尼弹簧铆钉 13—减震器阻尼弹簧 14—从动盘铆钉 15—铆钉隔套 16—压盘 17—定位销 18—离合器壳 19—离合器盖 20—分离杠杆支承柱 21—摆动支片 22—浮动销 23—分离杠杆调整螺母 24—分离杠杆弹簧 25—分离杠杆 26—分离轴承 27—分离套筒回位弹簧 28—分离套筒 29—变速器第一轴轴承盖 30—分离叉 31—压紧弹簧 32—传动片铆钉 33—传动片

为了减小压盘向弹簧传热，引起退火及弹力降低，在压盘的弹簧座处做成凸起的十字形筋条，以减小接触面积，或加隔热垫。

（4）分离机构。如图1-2所示。分离机构包括分离杠杆25、分离轴承26、分离套筒回位弹簧27、分离套筒28和分离叉30等。分离叉30与其转轴制成一体，轴的两端靠衬套支撑在离合器壳上。分离杠杆结构示意图如图1-4所示。分离杠杆通过浮动销、支承柱和调整螺母支撑在离合器盖上，分离杠杆的外端利用浮动销与压盘的凸块相连。

2.摩擦式周布弹簧离合器工作原理

（1）单片摩擦式离合器。单片摩擦式离合器结构示意图如图1-5所示，其工作情况如下。

①接合状态。离合器踏板处于自由状态时，离合器压紧弹簧将压盘、从动盘、飞轮互相压紧。发动机的转矩经飞轮及压盘通过从动盘摩擦面的摩擦力矩传到从动盘，经从动轴向传动系统输出。

②分离过程。踩下离合器踏板时，拉杆拉动分离叉外端向右(后)移动，分离叉内端通过分离轴承推动分离杠杆内端向前移动，分离杠杆外端拉动压盘向右(后)移动，在进一步压缩压紧弹簧的同时，解除对从动盘的压紧力。离合器主、从动部分处于分离状态，中断动力传递。

③接合过程。当需要恢复动力传递时，缓慢抬起离合器踏板，分离轴承减小对分离杠杆内端的作用力，压盘在压紧弹簧作用下逐渐压紧从动盘，使传递的转矩逐渐增大。当传递的转矩小于汽车起步阻力时，汽车不动，从动盘不转，主、从动摩擦面间完全打滑；当传递的转矩足以克服汽车开始起步的阻力时，从动盘开始旋转，汽车开始移动，但仍低于飞轮的转速，即摩擦面间仍存在着部分打滑现象。随着压紧力的不断增加和汽车的不断加速，主、从动部分的转速差逐渐减小，直到转速相等、滑磨现象消失，离合器完全接合为止，接合过程完成。

（2）双片摩擦式离合器。双片摩擦式离合器的结构与单片摩擦式离合器相同，不同的是多了一个中间压盘和一个中间从动盘。其结构如图1-6所示，工作情况如图1-7所示。

（3）离合器自由间隙。当离合器处于接合状态时，分离轴承与分离杠杆内端之间预留的间隙称为离合器的自由间隙。其作用是防止从动盘摩擦片变薄后压盘不能向左前移动，使主、从动部分结合不紧。如果离合器自由间隙过大，会导致离合器分离不彻底；反之，间隙过小，造成离合器打滑。

离合器踏板的自由行程：消除离合器自由间隙和分离机构、操纵机构零件的弹性变形所需要的离合器踏板行程。离合器踏板自由行程过大，会导致离合器分离不彻底，如图1-8（a）所示。

对液压操作系统，离合器踏板自由行程由两部分组成，一部分是离合器液压主缸推杆与活塞之间的间隔，如图1-8（b）所示；另一部分为分离轴承与分离杠杆之间的间隙。

1—中间从动盘 1—撑持弹簧 3—中间压盘 4—从动盘 5—隔热垫 6—压紧弹簧 7—压盘 8—离合器盖 9—调整螺钉 10—回位弹簧 11—分离套筒 12—调整螺母 13—分离杠杆 14—分离杠杆螺钉

1—飞轮 2—曲轴 3—离合器踏板 4—调整螺母 5—压紧弹簧 6—传动销 7—中间从动盘 8—撑持弹簧 9—中间压盘 10—隔热垫 11—分离杠杆 12—分离轴承 13—分离叉

（二）膜片弹簧离合器

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。目前，膜片弹簧离合器广泛应用于现代汽车，不仅在轿车上广泛使用，而且在轻型、中型货车，甚至在重型货车上也得到应用。

1.膜片弹簧离合器的结构

膜片弹簧实质上是一种用薄弹簧钢板制成的带有锥度的盘形弹簧，如图1-9所示。其小端在锥面上均匀开有许多径向切槽，形成分离指B，起分离杠杆的作用，其余未切槽的大端A部分起压紧弹簧的作用。

膜片弹簧离合器主要包括主动部分、从动部分、压紧装置和操纵机构4大部分，如图1-10所示，其实物如图1-11所示。

A—压紧弹簧 B—分离指

1—飞轮 2、5—螺栓 3—从动盘 4—离合器盖总成 6—定位销 7—扭转减震器 8—从动盘毂 9—减震弹簧

主动部分：由飞轮1和离合器盖总成4组成，离合器盖固定在飞轮上，与发动机同步旋转。

从动部分：从动盘和扭转减震器。从动盘主要由从动盘钢片、摩擦片、从动盘毂等组成。由于发动机传动系统的转速和转矩是周期性变化的，为了消除扭转震动和避免共振，多数汽车在从动盘中装有扭转减震器，如图1-12所示。

从动盘钢片3用薄弹簧钢片制成，与从动盘毂6铆在一起，上边有辐射状槽，防止热变形。摩擦衬片1、10具有较大的摩擦系数，从动盘钢片3具有轴向弹性，从动盘钢片3与前摩擦衬片1铆在一起，波浪形弹簧钢片2与后摩擦衬片10铆在一起，从动盘钢片3与波浪形弹簧钢片2铆在一起。从动盘处于自由状态时，后摩擦衬片与波浪形弹簧钢片有一定间隙，结合时，弹性变形使压紧力逐渐增加，从动盘钢片3产生轴向弹性，使离合器接合柔和，起动平稳。

从动盘钢片3、从动盘毂6和减震器盘9都开有6个矩形窗孔，在每个窗孔中装有一个减震器弹簧8。减震器盘与从动盘钢片用铆钉5铆接在一起，将从动盘毂及其两侧的减震器摩擦片4夹在中间，从动片及减震器盘上的窗孔有翻边，防止6个减震器弹簧脱出。

1、10—摩擦衬片 2—波浪形弹簧钢片 3—从动盘钢片 4—摩擦片 5—特种铆钉 6—从动盘毂 7—调整垫片 8—减震器弹簧 9—减震器盘

从动盘工作时，两侧摩擦片所受的摩擦力矩首先传到从动片和减震器盘上，再经6个弹簧传给从动盘毂，减震弹簧被压缩，吸收传动系统所受的冲击。传动系统中的扭转震动导致从动盘钢片3、减震器盘9与从动盘毂6之间产生相对往复摆动，依靠两摩擦片4与上述三者之间的摩擦，来消耗扭转震动的能量，使扭转震动迅速衰减。

压紧装置：由压盘、离合器盖、膜片弹簧等组成，其实物如图1-13所示。

2.膜片弹簧离合器的工作原理

图1-14所示为膜片弹簧离合器的工作原理示意图，膜片弹簧两侧有钢丝支承圈5，借6个膜片弹簧固定铆钉7将其安装在离合器盖2上。在离合器盖没有固定到飞轮1上时，膜片弹簧不受力，处于自由状态，如图1-14（a）所示。此时离合器盖与飞轮安装面之间有一距离。当将离合器盖用连接螺钉固定到飞轮上时，如图1-14（b）、（e）所示。由于离合器盖靠向飞轮，后钢丝支承圈5则压向膜片弹簧使之发生弹性变形，膜片弹簧的圆锥底角变小，几乎接近于压平状态。同时，在膜片弹簧的大端对压盘3产生压紧力，使离合器处于接合状态。当分离离合器时，分离轴承8左移，如图1-14（c）、（d）所示。膜片弹簧被压在前钢丝支承圈5上，其径向截面以支承圈为支点移动，膜片弹簧变成反锥形，使膜片弹簧大端右移，并通过分离弹簧钩6拉动压盘使离合器分离。

3.膜片弹簧离合器的特点

（1）弹簧与压盘整个圆周接触，压力分布均匀，磨损均匀。

（2）膜片弹簧既能起压紧弹簧的作用，又能起分离杠杆的作用，因此，不需要专门的分离杠杆，使离合器结构紧凑，零件数目减少，质量较轻，维修保养方便。

（3）膜片弹簧对称性好，受离心力影响小，不会因离心力作用而减少压紧力，因此工作可靠。

（4）膜片弹簧的轴向尺寸较小而径向尺寸很大，有利于在不提高离合器转矩传递能力的情况下减小离合器的轴向尺寸。

1—飞轮 2—离合器盖 3—压盘 4—膜片弹簧 5—钢丝支承圈 6—分离弹簧钩 7—铆钉 8—分离轴承 l—飞轮与离合器盖安装前间隙

4.膜片弹簧离合器的弹性特性

图1-15所示为膜片弹簧的弹性特性曲线。a点表示两种弹簧离合器的接合状态，压紧力都是F_a。当离合器分离时，两种弹簧虽然都附加同一变形量ΔL₁，然而膜片弹簧所需的作用力F_b小于螺旋弹簧所需的作用力F_b′，且F_b<F_a，即较接合时的力小，故膜片弹簧离合器具有操纵轻便的特点。

如果由于摩擦片磨损变薄而使弹簧伸长ΔL₂时，膜片弹簧式离合器的压紧力几乎保持不变（由F_a变至F_c），而螺旋弹簧离合器的压紧力则直线下降（由F_a降为F_c′）。因此，膜片弹簧离合器具有自动调节压紧力的特点。

1—膜片弹簧 2—螺旋弹簧 ΔL₁—分离时弹性变形量 ΔL₂—磨损后弹簧伸长量

（三）离合器的操纵机构

离合器的操纵机构是驾驶员分离或柔和接合离合器的一套机构。其作用是将踏板上的人力变为推动分离轴承的推力。汽车离合器广泛采用机械式或液压式操纵机构，在一些重型汽车上，采用以这两种操纵机构为基础的油压和气压混合式操纵机构。

按离合器所需的操纵能源可把离合器操纵机构分为机械式、液压式和弹簧助力式等几种类型。

1.机械式操纵机构

机械式操纵机构有杆式传动和绳索式传动两种，杆式传动操纵机构如图1-16所示。它由踏板、平衡轴连接杆、调节叉、复位弹簧等组成。调节叉用螺纹与踏板、平衡轴连接杆连接，通过调节叉调节连接杆的长度，以实现踏板自由行程的调整。

绳索式传动操纵机构如图1-17、图1-18所示。它可消除位移和变形等缺点，在一些杆式传动布置比较困难的情况下采用，多用于微型、轻型汽车中。

1—回位弹簧 2—踏板 3—绳索 4—分离拨叉 5—分离轴承 6—离合器盖

2.液压式操纵机构

液压式操纵机构传动效率高、质量小、接合柔和、布置方便，不受车身变形的影响，因此在各种汽车上的应用日益广泛。桑塔纳2000GSi、奥迪A4型、北京BJ2023型越野车、红旗CA7220等汽车均采用液压式操纵机构。液压式操纵机构以油液作为传力介质，它主要由踏板1、主缸2、工作缸7、管路系统和回位弹簧等组成，如图1-19所示。主缸的作用是将机械能转化为液压能，而工作油缸的作用则是将液压能转化为机械能。

1—踏板 2—主缸 3—储液室 4—分离杠杆 5—分离轴承 6—分离叉 7—工作缸

主缸和工作缸结构示意图如图1-20所示。主缸上部储油罐1的油孔与主缸相通，阀杆6后端穿在活塞9的中心孔中，无配合关系。后弹簧座7紧套在活塞的前端并被轴向定位，可以单向拉动阀杆，在阀杆的前端装有橡胶密封圈阀门2，阀门2后端装有锥形复位弹簧4，前弹簧座3具有轴向中心孔和轴向、径向槽，复位弹簧5安装在前、后弹簧座之间。

1—储油罐 2—阀门 3—前弹簧座 4、19—弹簧 5—主缸活塞复位弹簧 6—阀杆 7—后弹簧座 8—皮圈 9—主缸活塞 10—挡圈 11—推杆 12—偏心调整螺钉 13—踏板 14—调整螺母 15—推杆 16—活塞 17—皮圈 18—工作缸壳体 20—放气阀 21—管路 22—主缸壳体

由系统的结构可知，液压传动的操纵机构摩擦阻力小、布置方便，工作时，不受车身、车架变形及发动机位移的影响，适合远距离操纵和吊挂式踏板的结构。

3.弹簧助力装置

为了尽可能减小作用在踏板上的力，减轻驾驶员的劳动强度，在离合器操纵机构中运用了弹簧助力。

图1-21所示为弹簧助力式操纵机构，助力弹簧5的两端分别固定在支架板7和可转三角板3的两支承销上，三角板可以绕其销轴转动。

当离合器踏板完全放松，离合器处于接合位置时，助力弹簧的轴线位于可转三角板销轴的下方。踩下踏板时，通过长度可调推杆2推动可转三角板3绕其销轴逆时针转动。此时，助力弹簧的拉力对销轴的力矩实际上是阻碍踏板和可转三角板运动的反力矩，该力矩随着离合器踏板下移而减小。当可转三角板转到使弹簧轴线通过销轴中心时，弹簧反力矩为零。踏板继续下移使助力弹簧的拉力对可转三角板销轴的力矩方向转为与踏板力对踏板轴的力矩方向一致时，就能起到助力作用。在踏板处于最低位置时，这一助力作用最大。

助力弹簧的助力作用由负变正过程是允许的，因为在踏板前一段行程中，要消除自由间隙，离合器压紧弹簧的压缩力不大，总的阻力在允许范围内。在踏板后段行程中，压紧弹簧的压缩量和相应的作用力继续增大到最大值。在离合器彻底分离后，为了变速器换挡和制动，往往需要将踏板在最低位置保持一段时间，由此导致驾驶员疲劳，这时最需助力。

1—离合器踏板 2—长度可调节推杆 3—可转三角板 4—销轴 5—助力弹簧 6—主缸 7—支架板

弹簧助力式操纵机构结构简单，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，这种助力机构只应用在载质量较小的汽车上。

三、离合器常见故障

（一）离合器打滑

1.故障现象

（1）当汽车起步时，完全放松离合器踏板，汽车不能起步或起步困难。

（2）汽车行驶中加速时，车速不能随发动机转速的提高而增加，发动机的动力不能完全传给驱动轮，造成行驶无力。

（3）当满载上坡时，打滑较明显，严重时发出因摩擦片过热而产生的焦臭味。

2.故障原因

（1）离合器踏板及分离叉没有自由行程或自由行程太小，使离合器处于半接合状态。

（2）摩擦片磨损过大而铆钉头露出，摩擦片硬化、烧损或沾有油污。

（3）离合器膜片弹簧过软或折断变形，离合器压板或飞轮的摩擦表面出油槽（铆钉刮磨）、翘曲或磨出台阶。

（4）离合器从动盘毂卡在离合器轴上或发滞。

（5）变速器第一轴前轴承加注润滑过多，当高温润滑脂稀释后甩入摩擦面而引起打滑。

（6）螺旋弹簧离合器分离杠杆高度调整不一，踏板回位弹簧过软，折断或在踏板轴上发滞而踏板不能回位。

压盘工作不正常及离合器盖与飞轮之间的紧固螺栓松动，分离轴承套筒轴向移动发滞、不自如。

（二）离合器分离不彻底

1.故障现象

（1）汽车起步时，将离合器踏板踩到底仍感到挂挡困难或虽然强行挂挡，但不抬踏板汽车就前移或造成发动机熄火。

（2）变速时挂挡困难，并伴有变速器齿轮撞击声。

2.故障原因

（1）离合器踏板及分离叉自由行程过大，液压系统中有空气或漏油。

（2）主缸或工作缸工作不正常，从动盘翘曲、铆钉松动。

（3）新更换的从动盘摩擦片过厚、离合器膜片弹簧断裂。

（4）从动盘毂花键槽与变速器第一轴键齿锈滞，使从动盘移动困难。离合器压盘不平。

（5）螺旋弹簧离合器分离杠杆弯曲或高低不一。

（三）离合器异响

故障现象与原因如下所述。

（1）发动机在怠速运转时，离合器踏板尽管完全抬起（放松），但还听到有间断的碰击响声，这是由于分离轴承刮碰分离杠杆引起的。

（2）踩下离合器踏板少许，使离合器分离轴承和分离杠杆接触时，若听到“沙、沙”的响声，则为离合器分离轴承缺少润滑油或烧损。

（3）当踩下离合器踏板后，听到一种“哗、哗”的金属干摩擦声，再把飞轮底壳拆下，观察分离杠杆已经磨成沟痕，甚至在转动时出现火花，则说明分离轴承损坏而不转动。

（4）当汽车在起步中刚抬起离合器踏板，使离合器将要接合（有的踏板踩到底）时，发出一种尖叫声，为从动盘钢片翘曲或破碎，从动盘毂歪斜运转时摆动、摩擦片硬化凹凸不平、摩擦片铆钉头露出刮碰压板或飞轮引起。

（5）当离合器踏板踩到底时，发出一种“嘎啦”的碰击声，则为从动盘花键槽与变速器第一轴花键齿磨损过甚。

（6）当刚踩下或抬起离合器踏板，使摩擦片和压板处于要分离或要接触状态时，听到有“咔哒”碰击声，则为从动盘毂或摩擦片铆钉松动。

（7）当刚踩下或抬起离合器踏板时，听到有与从动盘键槽磨损相同的“喀哒”响声，则为分离杠杆的支架销与孔磨损松旷（螺旋弹簧离合器）。

（8）离合器分离轴承的回位弹簧过软、伸长、折断或脱落，使分离轴承不回位，长期跟着转而发响。

（四）离合器发抖

1.故障现象

汽车起步时，缓抬离合器踏板，并缓踏下油门踏板，离合器接合不平稳而使车身明显震动，不能平稳起步。

2.故障原因

（1）从动盘摩擦片沾有油污、铆钉头露出（刮压板）、摩擦片不平或从动盘翘曲。

（2）从动盘毂花键槽与变速器第一轴花键齿磨损过甚而松旷。

（3）离合器分离轴承套筒轴向移动发滞，离合器盖与飞轮之间固定螺栓松动。

（4）离合器压板卡滞、弹簧弹力不均（螺旋弹簧离合器），个别弹簧折断或高度不一。

（5）膜片弹簧离合器膜片弹簧裂纹，从动盘减震弹簧变弱或折断，踏板回位弹簧折断或脱落。

（6）变速器第一轴和发动机曲轴中心线不同心，飞轮固定螺栓松动。