摩擦離合器的結構型式選擇

www.sail-shipping.com 來源：互聯網作者：wl04qc1b 類別：汽車構造維修時間：2006-11-10

    現代汽車摩擦離合器在設計中應根據車型的類別，使用要求，與發動機的匹配要求，制造條件以及標準化、通用化、系列化要求等，合理地選擇離合器總成的結構和有關組件的結構，現分述如下：
    1．從動盤數及干、濕式的選擇
    （1）單片干式摩擦離合器
    其結構簡單，調整方便，軸向尺寸緊湊，分離徹底，從動件轉動慣量小，散熱性好，采用軸向有彈性的從動盤時也能接合平順。因此，廣泛用于各級轎車及微、輕、中型客車與貨車上，在發動機轉矩不大于1000N·m的大型客車和重型貨車上也有所推廣。當轉矩更大時可采用雙片離合器。
    （2）雙片干式摩擦離合器
    與單片離合器相比，由于摩擦面增多使傳遞轉矩的能力增大，接合也更平順、柔和；在傳遞相同轉矩的情況下，其徑向尺寸較小，踏板力較小。但軸向尺寸加大且結構復雜；中間壓盤的通風散熱性差易引起過熱而加快摩擦片的磨損甚至燒傷碎裂；分離行程大，調整不當分離也不易徹底；從動件轉動慣量大易使換檔困難等。僅用于傳遞的轉矩大且徑向尺寸受到限制時。
    （3）多片濕式離合器
    摩擦面更多，接合更加平順柔和；摩擦片浸在油中工作，表面磨損小。但分離行程大、分離也不易徹底，特別是在冬季油液粘度增大時；軸向尺寸大；從動部分的轉動慣量大，故過去未得到推廣。近年來，由于多片濕式離合器在技術方面的不斷完善，重型車上又有采用，并有不斷增加的趨勢。因為它采用油泵對摩擦表面強制冷卻，使起步時即使長時間打滑也不會過熱，起步性能好，據稱其使用壽命可較干式高出5～6倍。
    2．壓緊彈簧的結構型式及布置
    離合器壓緊彈簧的結構型式有：圓柱螺旋彈簧、矩形斷面的圓錐螺旋彈簧和膜片彈簧等。可采用沿圓周布置、中央布置和斜置等布置型式。根據壓緊彈簧的型式及布置，離合器分為：
    （1）周置彈簧離合器
    周置彈簧離合器的壓緊彈簧是采用圓柱螺旋彈簧并均勻布置在一個圓周上。有的重型汽車將壓緊彈簧布置在同心的兩個圓周上。周置彈簧離合器的結構簡單、制造方便，過去廣泛用于各種類型的汽車上。現代由于轎車發動機轉速的提高(最高轉速高達5000～7000r／min或更高)，在高轉速離心力的作用下，周置彈簧易歪斜甚至嚴重彎曲鼓出而顯著降低壓緊力；另外，也使彈簧靠到定位座柱上而使接觸部位嚴重磨損甚至出現斷裂現象。因此，現代轎車及微、輕、中型客車多改用膜片彈簧離合器。但在中、重型貨車上，周置彈簧離合器仍得到廣泛采用。
    （2）中央彈簧離合器
    采用一個矩形斷面的圓錐螺旋彈簧或用1~2個圓柱螺旋彈簧做壓簧并布置在離合接觸，因此壓盤由于摩擦而產生的熱量不會直接傳給彈簧而使其回火失效。壓簧的壓緊力是經杠桿系統作用于壓盤，并按杠桿比放大，因此可用力量較小的彈簧得到足夠的壓盤壓緊力，使操縱較輕便。采用中央圓柱螺旋彈簧時離合器的軸向尺寸較大，而矩形斷面的錐形彈簧則可明顯縮小軸向尺寸，但其制造卻比較困難，故中央彈簧離合器多用在重型汽車上以減輕其操縱力。根據國外的統計資料：當載貨汽車的發動機轉矩大于400～450N·m時，常常采用中央彈簧離合器。
    （3）斜置彈簧離合器
    是重型汽車采用的一種新型結構。以數目較多的一組圓柱螺旋彈簧為壓緊彈簧，分別以傾角（彈簧中心線與離合器中心線間的夾角）斜向作用于傳力套上，后者再推動壓桿并按杠桿比放大后作用到壓盤上。這時，作用在壓桿內端的軸向推力等于彈簧壓力的軸向分力。當摩擦片磨損后壓桿內端隨傳力套前移，使彈簧伸長，壓力減小，傾角亦減小，而cos值則增大。這樣即可使在摩擦片磨損范圍內壓緊彈簧的軸向推力幾乎保持不變，從而使壓盤的壓緊力也幾乎保持不變。同樣，當離合器分離時后移傳力套，壓盤的壓緊力也大致不變。因此，斜置彈簧離合器與前兩種離合器相比，其突出優點是工作性能十分穩定。與周置彈簧離合器比較，其踏板力約可降低35％。
    （4）膜片彈簧離合器
    膜片彈簧離合器具有很多優點：首先，由于膜片彈簧具有非線性特性，因此可設計成當摩擦片磨損后，彈簧壓力幾乎可以保持不變，且可減輕分離離合器時的踏板力，使操縱輕便；其次，膜片彈簧的安裝位置對離合器軸的中心線是對稱的，因此其壓力實際上不受離心力的影響，性能穩定，平衡性也好；再者，膜片彈簧本身兼起壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使離合器的結構大為簡化，零件數目減少，質量減小并顯著地縮短了其軸向尺寸；另外，由于膜片彈簧與壓盤是以整個圓周接觸，使壓力分布均勻，摩擦片的接觸良好，磨損均勻，也易于實現良好的散熱通風等。
    膜片彈簧離合器在轎車及微型、輕型客車上已得到廣泛的采用，而且逐漸擴展到載貨汽車上。國外已設計生產了傳遞轉矩為80~2000N·m、最大摩擦片外徑達420mm的膜片彈簧離合器系列，廣泛用于轎車、客車、輕型和中型貨車上。甚至某些總質量達28~32t的重型汽車也有采用膜片彈簧離合器的。但膜片彈簧的制造成本比圓柱螺旋彈簧要高。
    膜片彈簧離合器的操縱曾經都是采用壓式結構。當前，膜片彈簧離合器的壓式操縱已為拉式操縱結構所取代。后者的膜片彈簧為反裝，并將支承圈移到膜片彈簧的大端附近，使結構簡化、零件減少、拆裝方便；膜片彈簧的應力分布也得到改善，最大應力下降；支承圈磨損后仍保持與膜片的接觸使離合器踏板的自由行程不受影響。而在壓式結構中支承圈的磨損會形成間隙而增大踏板的自由行程。
    3．從動盤的結構型式
    簡單的從動盤由從動片、摩擦片及從動盤轂鉚接而成，其結構簡單、質量小，有時用于重型汽車尤其是雙片離合器中。
    采用帶扭轉減振器的從動盤是發展趨勢，轎車均采用之。這時，從動片與花鍵轂間通過減振彈簧相聯，具有切向彈性以消除高頻共振并起緩沖作用，在從動片、花鍵轂與減振盤問有減振摩擦片，裝碟形墊片作彈性夾緊后起摩擦阻尼作用，并使阻尼力矩保持穩定，以吸收部分能量、衰減低頻振動。扭轉減振器按發動機及傳動系專門設計并經試驗修正，則可得到最佳減振、降噪效果。線性彈性特性的扭轉減振器，減振彈簧由一組圓柱螺旋彈簧組成，常用于汽油機汽車。柴油機怠速旋轉不均勻度較大，會引起變速器常嚙合齒輪間的敲擊。采用二或三級非線性扭轉減振器并使第一級減振彈簧組的剛度小，可緩和柴油機怠速不平穩及消除變速器怠速噪聲。
    為了使離合器接合平順，從動片尤其是單片離合器的從動片，一般都使其具有軸向彈性。最簡單的方法是在從動片上開T形槽，外緣形成許多扇形，并將它們沖壓成依次向不同方向彎曲的波浪形。兩邊的摩擦片則分別鉚在每相隔一個的扇形片上。在離合器接合時，從動片被壓緊，彎曲的波浪形扇形部分被逐漸壓平，使從動盤上的壓力和傳遞的轉矩逐漸增大，故接合平順柔和。這種切槽有利于減少從動片的翹曲。其缺點是很難保證每片扇形部分的剛度完全一致。
    分開式結構中，波形彈簧片與從動片分別沖壓成型后鉚在一起。由于波形彈簧片是由同一模具沖制，故其剛度比較一致；由于波形彈簧是采用比從動片更薄的鋼板(厚度僅為0.7mm)，故這種結構容易得到更小的轉動慣量，這些方面都優于整體式結構。上述兩種結構尤其是后一種多為轎車所采用。
    在載貨汽車上常采用一種所謂組合式從動片。這種結構在靠近壓盤一側的從動片上鉚著波形彈簧片，摩擦片則鉚在波形彈簧片上，而靠近飛輪一側的摩擦片則直接鉚在從動片上。其轉動慣量較大，但對于要求剛度較高、外形穩定性較好的大型從動片來說，這種結構也是可以采用的。當載貨汽車離合器的直徑小于380mm時，則從動片仍可采用前兩種結構。