一、离合器操纵的作用
离合操纵机构是离合器系统的重要组成部分,它始于离合器的踏板,终止于离合器壳内的分离轴承,是驾驶员控制离合器分离,而后又使之柔和接合的一套专设机构。虽然离合器操纵机构类型较多,但位于飞轮壳内的分离操纵机构的结构基本相同(分离轴承和分离拨叉),本文主要介绍位于飞轮壳外面的离合器操纵机构。
二、结构分类及工作原理
按分离离合器所需要的操纵能源划分,离合器操纵机构有人力式和助力式两类。人力式是以驾驶员的肌体作为唯一的操纵能源,按传动方式划分,主要有机械式和液压式两类。助力式是依靠发动机驱动空气压缩机或真空泵作为主要的操纵能源,以人体作为辅助和后备的操纵能源。助力式按伺服来源又分为弹簧助力、真空助力式与气压助力式。
1、机械式离合器操纵机构
机械式操纵机构有杆系传动和绳索传动两种形式。
离合操纵机构是离合器系统的重要组成部分,它始于离合器的踏板,终止于离合器壳内的分离轴承,是驾驶员控制离合器分离,而后又使之柔和接合的一套专设机构。虽然离合器操纵机构类型较多,但位于飞轮壳内的分离操纵机构的结构基本相同(分离轴承和分离拨叉),本文主要介绍位于飞轮壳外面的离合器操纵机构。
二、结构分类及工作原理
按分离离合器所需要的操纵能源划分,离合器操纵机构有人力式和助力式两类。人力式是以驾驶员的肌体作为唯一的操纵能源,按传动方式划分,主要有机械式和液压式两类。助力式是依靠发动机驱动空气压缩机或真空泵作为主要的操纵能源,以人体作为辅助和后备的操纵能源。助力式按伺服来源又分为弹簧助力、真空助力式与气压助力式。
1、机械式离合器操纵机构
机械式操纵机构有杆系传动和绳索传动两种形式。
(1)杆系传动
其结构特点是从离合器踏板到分离叉都由杆件组成,杆与杆之间用球销或铰链连接。该机构结构简单,工作可靠,但杆系传动中杆件间铰接多,摩擦损失大,车架或车身变形以及发动机位移时会影响其正常工作。远距离操纵时,合理布置杆系比较困难,且较难采用便于驾驶员操纵的吊挂式踏板。
(2)绳索传动
其结构特点是离合器踏板和分离叉之间用钢丝绳连接。该机构结构简单,布置方便,不受车身和车架变形的影响,并能采用便于驾驶员操纵的吊挂式踏板。但绳索寿命较短,拉伸刚度较小,故只适用于轻型、微型汽车和某些轿车。
机械式离合操纵机构的工作原理:
下面以绳索传动为例,踩下离合器踏板,拉线上端上移,下端带动分离杠杆,使离合器分离。当放松离合器踏板回位时,拉线下端受拉力作用下移,自动调整机构被松开,恢复到离合器接合状态。
2、液压式离合器操纵机构
液压式离合器操纵机构由离合器踏板、离合器主缸、贮液室、离合器工作缸、进油管和连接油管等组成。
其结构特点是从离合器踏板到分离叉都由杆件组成,杆与杆之间用球销或铰链连接。该机构结构简单,工作可靠,但杆系传动中杆件间铰接多,摩擦损失大,车架或车身变形以及发动机位移时会影响其正常工作。远距离操纵时,合理布置杆系比较困难,且较难采用便于驾驶员操纵的吊挂式踏板。
(2)绳索传动
其结构特点是离合器踏板和分离叉之间用钢丝绳连接。该机构结构简单,布置方便,不受车身和车架变形的影响,并能采用便于驾驶员操纵的吊挂式踏板。但绳索寿命较短,拉伸刚度较小,故只适用于轻型、微型汽车和某些轿车。
机械式离合操纵机构的工作原理:
下面以绳索传动为例,踩下离合器踏板,拉线上端上移,下端带动分离杠杆,使离合器分离。当放松离合器踏板回位时,拉线下端受拉力作用下移,自动调整机构被松开,恢复到离合器接合状态。
2、液压式离合器操纵机构
液压式离合器操纵机构由离合器踏板、离合器主缸、贮液室、离合器工作缸、进油管和连接油管等组成。
液压式离合器操纵机构具有摩擦阻力小,传递效率高,接合平顺等优点。它结构比较简单,便于布置,不受车身和车架变形的影响,是普遍采用的一种操纵型式。
液压式离合操纵机构的工作原理:
当踏下离合器踏板时,通过主缸推杆使活塞向左移动,止回阀关闭。当活塞前皮碗将补偿孔关闭后,管路中油压开始升高。在油压作用下,工作缸活塞右移,工作缸推杆顶头直接推动分离板,带动分离套筒和分离轴承左移,使离合器分离。
液压式离合操纵机构的工作原理:
当踏下离合器踏板时,通过主缸推杆使活塞向左移动,止回阀关闭。当活塞前皮碗将补偿孔关闭后,管路中油压开始升高。在油压作用下,工作缸活塞右移,工作缸推杆顶头直接推动分离板,带动分离套筒和分离轴承左移,使离合器分离。
当快速放松离合器踏板时,回位弹簧使主缸活塞较快右移,由于管道阻力的作用,管路中油液回流到油缸的速度跟不上活塞的移动,使活塞左面可能形成一定的真空度。在压力差的作用下,从贮液室和进油管来的油液经进油孔和活塞上的轴向小孔(活塞进油阀),沿皮豌的外缘流向活塞下左边油腔弥补真空。当工作缸活塞回位,原先压人到工作缸的油液流回主缸时,多余的油液经补偿孔流入进油管和贮液室。当液压系统因漏损或温度变化引起油液容积改变时,可通过补偿孔自动进出油液,保证液压操纵系统的正常工作。
3、助力式离合器操纵机构
对于离合器压紧弹簧力很大的车型,为了减小所需踏板力,又不致因传动机构杠杆比过大而加大踏板行程,可在机械式或液压式操纵机构基础上加设各种助力装置,其中常用的有弹簧式、真空式和气压式三种。
(1)弹簧助力式离合器操纵机构
3、助力式离合器操纵机构
对于离合器压紧弹簧力很大的车型,为了减小所需踏板力,又不致因传动机构杠杆比过大而加大踏板行程,可在机械式或液压式操纵机构基础上加设各种助力装置,其中常用的有弹簧式、真空式和气压式三种。
(1)弹簧助力式离合器操纵机构
弹簧助力式离合器操纵机构在离合踏板处增加弹簧,利用踏板的运动轨迹和弹簧的受力平衡点达到助力效果。其结构简单,布置方便,成本变动较小,但其弹簧受力平衡点较难掌握,较难发挥最大助力效果,且其助力值有限,降低的离合踏板力一般不超过30N,仅能辅助提升踏板操纵轻便性。
簧助力式离合器操纵机构的工作原理:
在离合器处于接合状态时助力臂销轴中心位于固定销轴中心与离合器踏板轴中心连线之下,弹簧作用给离合器踏板一个逆时针方向的力矩。在踏下离合器踏板初期,顺时针方向的踏板力矩要克服逆时针方向的弹簧力矩。当助力臂销轴中心转到固定销轴中心与离合器踏板轴中心连线时,弹簧对离合器踏板的作用力矩为零。当助力臂销轴中心转到固定销轴中心与离合器踏板轴中心连线以上时,弹簧作用给离合器踏板一个顺时针方向的力矩,起助力作用。
(2)气压助力式离合器操纵机构
气压助力装置可装在机械式操纵机构中,也可装在液压式操纵机构中。其在离合工作缸处接入助力器,利用由发动机带动的空气压缩机提供的能量作为主要的操纵能源,驾驶员的肌体则作为辅助的和后备的操纵能源。由于包括空气压缩机、储气罐在内的一整套压缩空气源,结构较复杂,重量也大,所以单为离合器操纵机构设置整套能源系统是不适宜的,一般都是与汽车的气压制动系统共用一套压缩空气源。
簧助力式离合器操纵机构的工作原理:
在离合器处于接合状态时助力臂销轴中心位于固定销轴中心与离合器踏板轴中心连线之下,弹簧作用给离合器踏板一个逆时针方向的力矩。在踏下离合器踏板初期,顺时针方向的踏板力矩要克服逆时针方向的弹簧力矩。当助力臂销轴中心转到固定销轴中心与离合器踏板轴中心连线时,弹簧对离合器踏板的作用力矩为零。当助力臂销轴中心转到固定销轴中心与离合器踏板轴中心连线以上时,弹簧作用给离合器踏板一个顺时针方向的力矩,起助力作用。
(2)气压助力式离合器操纵机构
气压助力装置可装在机械式操纵机构中,也可装在液压式操纵机构中。其在离合工作缸处接入助力器,利用由发动机带动的空气压缩机提供的能量作为主要的操纵能源,驾驶员的肌体则作为辅助的和后备的操纵能源。由于包括空气压缩机、储气罐在内的一整套压缩空气源,结构较复杂,重量也大,所以单为离合器操纵机构设置整套能源系统是不适宜的,一般都是与汽车的气压制动系统共用一套压缩空气源。
气压助力式离合器操纵机构的工作原理:
踏下离合器踏板时,液压总泵活塞后移,液压腔中的制动液沿油管进入助力缸液压腔,制动液一方面作为工作压力作用在工作气室上,另一方面作为控制压力作用在气压控制阀上,将其打开,使压缩空气进入助力缸气室,一起推动工作活塞,作用于离合摇臂,通过分离拨叉推动分离轴承使离合器分离。
踏下离合器踏板时,液压总泵活塞后移,液压腔中的制动液沿油管进入助力缸液压腔,制动液一方面作为工作压力作用在工作气室上,另一方面作为控制压力作用在气压控制阀上,将其打开,使压缩空气进入助力缸气室,一起推动工作活塞,作用于离合摇臂,通过分离拨叉推动分离轴承使离合器分离。
1口为压缩空气输入,4口连接离合器总泵,推杆a与离合器相连,行车常规状态4口压力为零。在回位弹簧g的作用下,阀门e处于关闭状态,推杆a在离合器压盘回位力与复位弹簧b作用下,把活塞c恢复到初始安装位置。
助力时,踏下离合踏板,离合器总泵液压压力增大,制动液从4口输入B腔,作用在活塞轴d上,使活塞轴d产生向左的推力,同时制动液经通道h进入C腔,液压力作用在控制活塞f上,使活塞f向左移,关闭排气阀门e,打开进气阀门,压缩空气经D腔通过管路流入A腔。气压压力和液压压力同时作用在活塞c上使推杆a往左移,实现离合器分离。
解除助力时,松开离合踏板,4口液压下降,解除液压压力。在气压压力与回位弹簧g的作用下,使活塞f右移,关闭进气阀门,打开排气阀门, 压缩空气从31口排向大气。在离合器压盘回位力与复位弹簧b的作用下,通过推杆a把活塞c恢复到初始安装位置。
离合器总成在分离与接合过程中,踏板行程与输出压力呈线性关系,保持总成的随动性。
(3)真空助力式离合器操纵机构
助力时,踏下离合踏板,离合器总泵液压压力增大,制动液从4口输入B腔,作用在活塞轴d上,使活塞轴d产生向左的推力,同时制动液经通道h进入C腔,液压力作用在控制活塞f上,使活塞f向左移,关闭排气阀门e,打开进气阀门,压缩空气经D腔通过管路流入A腔。气压压力和液压压力同时作用在活塞c上使推杆a往左移,实现离合器分离。
解除助力时,松开离合踏板,4口液压下降,解除液压压力。在气压压力与回位弹簧g的作用下,使活塞f右移,关闭进气阀门,打开排气阀门, 压缩空气从31口排向大气。在离合器压盘回位力与复位弹簧b的作用下,通过推杆a把活塞c恢复到初始安装位置。
离合器总成在分离与接合过程中,踏板行程与输出压力呈线性关系,保持总成的随动性。
(3)真空助力式离合器操纵机构
真空助力式主要应用于液压式操纵机构中。其在离合器主缸处接入真空助力器,利用外界大气与助力器内部真空的压差提供的能量作为主要的操纵能源,驾驶员的肌体则作为辅助的和后备的操纵能源。由于柴油发动机需增加真空泵(汽油发动机需增加进气歧管分支),故一般与液压制动系统共用真空源。与无助力液压式操纵相比,结构变化较小且增加重量也少,故被广泛应用。
真空助力式离合器操纵机构工作原理:
通过发动机工作将真空助力器内的空气抽走形成真空。当踏下离合器踏板时,助力器内部形成前后真空腔,两腔之间由作用盘隔开。前腔与大气相通被空气充满,后腔仍为密封的真空腔。利用二者之间的压力差,推动中间的作用盘移动,作用盘直接连接离合器主缸推杆,从而推动主缸活塞移动,完成助力过程。当踏板抬起时,助力器内部通道打开致使两腔相通,并与大气隔绝形成相通的密封腔,助力过程吸入的空气从真空助力器吸气口被抽走,助力器内部恢复真空。
通过发动机工作将真空助力器内的空气抽走形成真空。当踏下离合器踏板时,助力器内部形成前后真空腔,两腔之间由作用盘隔开。前腔与大气相通被空气充满,后腔仍为密封的真空腔。利用二者之间的压力差,推动中间的作用盘移动,作用盘直接连接离合器主缸推杆,从而推动主缸活塞移动,完成助力过程。当踏板抬起时,助力器内部通道打开致使两腔相通,并与大气隔绝形成相通的密封腔,助力过程吸入的空气从真空助力器吸气口被抽走,助力器内部恢复真空。