了解汽车离合器的工作原理和系统性能,踩离合才能更专业

栏目:汽车资讯  时间:2023-01-18
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  手动型汽车在变换档位时需要踩下离合器踏板,这样才能顺利的转换档位。相信不少朋友在学车时有过这种经历:如果离合器踏板没有踩下就去变换档位,这时候档位把手往往是拉不动的。

  为什么在换挡时要先踩下离合器踏板呢?离合器是做什么用的?他又是如何工作的呢?看完本文,大家就会明白它的作用和设计原理了。

  

  发动机是汽车的心脏,发动机的动力通过动力传输轴承传递给驱动轮,从而驱使汽车前进。汽车点火后,发动机会一直保持转动,即使是汽车下坡滑行时,发动机也会一直工作。

  但如果发动机一直保持和动力传输轴承相连,下坡时不但控制不了车速,汽车还会受到发动机的动力作用,跑得更快,那将非常危险。那怎样才能在发动机不熄火的情况下,阻止发动机把动力传输给动力轴承呢?这就要用到汽车的重要部件离合器了。

  一、离合器的工作原理

  汽车离合器是汽车发动机与汽车变速箱之间的动力隔离装置。离合器其实可以简单的理解为两个圆形的盘子,当车主踩下脚踏板的时候,这两个盘子就会分开,会让发动机的动力就无法传递到轮子上,此时汽车也就停了下来,反之脚松开圆盘就又贴紧了,车子就动了起来。

  

  由于离合器功能特殊,而且使用频繁,所以要求离合器接合要平稳,耐磨性要好,而且要有足够的散热能力。下面我们就来分步骤讲解,神奇的离合器是如何使用简单的操作实现发动机动力的分离与结合的。

  二、离合器如何实现发动机的分离与集合

  前面我们说过,离合器本质上就是两块圆盘,通过他们的吸附性能来传输动能,下图左边红色部分为发动机主动力圆盘,右侧的蓝色圆盘直接与变速箱相连。

  

  左侧圆盘有一个红色圆环,主要是用来给蓝色圆盘压力,目的是让蓝色圆盘紧紧地吸附在红色圆盘上。当红色发动机的动力圆盘转动的时候,右侧蓝色圆盘会跟着一起转动。

  而当他们分开脱离时,右边蓝色圆盘就停止转动了,其实这就是圆盘的动能传输机制了。那么两个圆盘是通过什么机制来实现分离与结合的呢?下面我们就把离合器拆开简单的了解一下。

  

  左边第一个部件叫飞轮,也就是前面所说的红色圆盘,左边数的第二个是离合器片,它就是我们刚刚所说的蓝色圆盘,它与动力传输轴承相连来传输动力,第三个部件是压盘,主要负责压紧离合器片与飞轮片的结合。

  第四个也是最重要的部件叫膜片弹簧,它有个特殊的性能,当中间的弹片按下时,周边的环片会受到作用力的影响,向相反方向弹起。

  

  当离合踏板踩下时,离合器片与飞轮片分离,动力被隔断。当离合踏板松开时,离合器片又与飞轮片结合,动力传输轴承开始转动,这样神奇的离合器分离机制就实现了。

  三、离合器的系统性能

  可能大家现在开手动挡的车的比较少了,对于一些一直还在开手动挡的车主来说,对于离合系统的一些性能要求并不会比转向、制动和悬架这些系统低。

  如果车主长距离行驶在拥堵路段走走停停,离合器设计的不是特别合理的话,大部分的司机都会踩得十分费劲。确实,离合踏板相对于自动踏板和油门踏板而言,工作时的踩踏力需要更大一些。

  制动系统在工作时都会有助力机构提供额外的助力,比如真空助力器或者电机提供助力,而油门踏板的踩踏力就更轻了。

  

  现在的车上基本用的都是电子油门踏板,其踩踏力基本是依靠扭簧提供的,也都是可调的,主要目的是给驾驶员提供一定的脚感,所以没有必要设计的很重,那么为什么离合踏板的踩踏力一般,感觉上会很重的?

  首先离合踏板没有助力机构,虽然能够通过调节离合踏板的杠杆比和传递装置的油缸来调节踏板力,但是终归来说它还是依靠机械传动来工作的。

  

  其次,在我们明白了离合器的工作原理之后,就会清楚离合器是被膜片弹簧压紧在飞轮上的,而压力的大小直接决定了离合片可以传递的扭矩大小,如果压力太小就会发生打滑,所以要保证车辆在最大扭矩时不打滑,摩擦片的压紧力是有个下限值的。

  虽然市场上有一些多片离合的结构,多片离合的结构就是通过增大摩擦片的接触面积,从而降低摩擦片的压紧力,但是这种结构存在着成本问题,在一些手动挡的性能车上可以看到,一般家用车因为动力不会很大,也就没有太大的必要使用多片离合的结构。

  

  四、离合踏板的高低设置

  为什么有的离合踏板的位置会非常的高,有的都超出了人机工程的尺寸范围,要是像油门踏板一样,设计在脚轻轻一抬就能够到的位置,这不是更加人性化一些吗?其实这也是和离合器的工作特点有关。

  

  为了调节离合踏板的踩踏力,可以通过调节离合踏板的杠杆比,也就是支点到两个受力点距离的比值,这个杠杆比不仅和力有关,也和行程有很大的关系。如果踏板的杠杆比做得非常大,车主在踩踏的时候出的力就可以非常小,和一个支点就能撬动地球的原理相似。

  

  当然前提是杠杆要非常的大,但是杠杆比做得太大会带来一个新的问题,在离合踏板端运动了十几甚至二十多厘米之后,最终传递到膜片弹簧上可能就几毫米,无法使离合器分离,虽然力降低了,但是需要踏板的行程增加了很多。

  因此有些车型离合踏板的位置会设计得很高,就是为了给踏板留出足够的踩踏空间,在离合器的设计中,车主也要平衡离合踩踏力和离合踏板行程的关系。

  

  1889年,德国人戴姆勒首次使用摩擦式离合器,实现了汽车的四速变速。经过半个多世纪的发展,1960年代末,低效的老式离合器被磨片式离合器取代。直到现在,膜片式离合器依然被使用在马路上来来往往的汽车身上。了解了更多关于离合器的知识后,车主也可以看看汽车上的离合器,是否也对人类的智慧产生更多的敬佩。

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