膜片彈簧離合器研究

宋定波，山巖，賈丙碩

（長安大學，陜西 西安 710064）

引言

近年來，各國都加大了對汽車行業的投入，例如：技術開發的投入、資金的投入，使得它比其他行業更快的顯著增長，使衡量一個國家工業發展水平的標志行列中出現了汽車產業的發展水平。就以內燃機來產生動力的車輛而言，在這種車輛上離合器總成在傳動系統中的存在是獨立的，它是直接連接到發動機上的。當下，摩擦離合器是最多被采用在各類轎車上的，它是利用飛輪與從動盤的摩擦來傳遞動力的。它主要分為從動部分、主動部分、壓緊機構和操縱機構。

1 離合器

1.1 離合器概述

動力由發動機的活塞連桿組傳遞給曲軸，再從曲軸傳遞到飛輪（離合器的主動部分），這樣動力就傳入了離合器，因此可以說離合器總成是整個機械傳動系統的首端。顧名思義，離合器要完成的工作就是“離”與“合”，這二者是矛盾的，離合器始終是處于二者中的其中一種狀態。它的工作就是在駕駛員的操縱下進行接合或是分離。離合器是設置在發動機和變速器之間的總成，它在發動機與傳動系之間的動力傳輸過程中起著決定性的作用，它的功能很多，比較顯著就是以下三點：1、對傳動系統進行過載保護，防止其過載2、保證在變速器換擋時，傳動系工作平順而不出現較大振動和噪聲3、保證汽車起步時較為平穩。

1.2 離合器功用

為達到使汽車在起步時比較平穩的目的，所以在發動機和變速箱之間安裝了離合器，以便于這二者之間的接合是漸進的柔和的，而不是剛性的。現代車用的內燃機為活塞式內燃機，它只能在不帶負荷下啟動，而在帶有負荷時是不能啟動的，載荷是啟動后一點一點增加的。發動機啟動后，它怠速工況時的轉速就是常說的最低穩定轉速約為300500r/min，任何一輛汽車在起步前都是處于靜止狀態，為使汽車起步過程中發動機不熄火和汽車不發生很強的攢動，這就要求了發動機在帶動靜止的傳動系統時，它倆的接合是柔和的。由于發動機與變速箱之間存在著離合器，它使得二者之間的接合是柔和的，所以被傳遞到傳動系統上的發動機轉矩逐漸增加到行駛阻力足以被克服時，汽車便順利由靜止起步了。

雖然當變速器處于空檔時，也能夠實現發動機與傳動系統的分離，但是空檔時變速器的主動齒輪仍然是和發動機連接在一起的，要轉動發動機，就勢必要帶著變速器的主動齒輪一起拖轉，而變速器的主動齒輪是沉浸在黏度大的齒輪油中的，這就使得轉動它時的阻力很大。尤其是當處于寒冬季節時，假設沒有離合器來使發動機與傳動系統分離，那么汽車發動機的起動是很困難的。在變速箱與發動機之間安裝了離合器，使得二者的聯系可以暫時斷開，使發動機便于起動，這就是其第二個功能。

2 膜片彈簧離合器

2.1 膜片彈簧離合器工作原理

汽車正常行駛時不換擋的情況下，離合器的狀態是閉合的，在這種情況下，動力傳遞的順序是這樣的，即發動機產生動力后，動力通過活塞連桿組傳遞給曲軸變為了轉矩，轉矩再從曲軸傳遞到飛輪，飛輪是離合器的主動部件，它與離合器蓋是靠螺栓連接在一起的，所以飛輪和離合器蓋是一起轉動的，然后驅動壓盤壓緊摩擦片，通過壓盤與摩擦面及飛輪與摩擦面間的摩擦作用使得轉矩傳遞到了從動盤，然后通過從動盤轂花鍵傳遞到變速器第一軸（離合器從動軸）。

膜片彈簧離合器比較特殊，它沒有分離杠桿，這是因為分離杠桿這個角色由膜片彈簧的分離指替代。這里僅介紹推式膜片彈簧離合器的工作原理，對于拉式的只不過是分離時的作用力方向相反而已，這里不再贅述。當離合器蓋與飛輪之間沒有用螺栓固定時，離合器蓋與飛輪之間有一定的距離，顯而易見此時離合器并沒有完全裝配好，沒有處于工作狀態，而是自由狀態。當離合器蓋與飛輪用螺栓固定在一起時，膜片彈簧受到了離合器蓋上的鋼絲支承圈擠壓，而發生變形，它的圓錐底角減小了，于是膜片彈簧大端在壓盤上施加了壓力，摩擦片被壓緊，離合器為接合狀態。當離合器分離時，分離軸承推動分離指內端左移，彈簧變形為反錐形，這個過程中，它是繞鋼絲支承圈剛性轉動的。膜片彈簧的大端右移，拉動分離彈簧鉤，而分離彈簧鉤是固定在壓盤上的，于是壓盤也右移離開摩擦片，離合器處于分離狀態。

2.2 拉式膜片彈簧離合器的優點

拉式膜片彈簧離合器在與推式結構的進行比較時有許多顯著的優點，比如說若傳遞的轉矩數值相同，拉式膜片彈簧離合器所選用的膜片彈簧尺寸相比推式來說要小得多，確定壓盤尺寸后，使用拉式膜片彈簧離合器可以得到更大的轉矩容量和彈簧壓緊力，這是因為拉式膜片彈簧安裝時是膜片彈簧的小端與壓盤靠近，所以它可以選用的膜片彈簧直徑更大些。所以拉式膜片彈簧離合器的結構更加簡單、緊湊，從動盤的轉動慣量也比較小，質量也更輕，從而可以減少換檔過程中齒輪輪齒之間的沖擊，可以達到換檔更加便利。

膜片彈簧離合器采用拉式結構的，杠桿比大于推式的杠桿比，且還因為采用拉式后很多中間支承零件被取消掉且要么不用支承環或者只用1個支承環，本設計只用一個支承環，所以使得磨損的部件大大減少，從而提高了其傳動效率；離合器蓋剛度很大，因此無論離合器的工作狀態是否為閉合，離合器蓋的變形都較小，所以分離時能夠得到比較高的分離效率；由于拉式膜片彈簧離合器的杠桿比高，磨損小，所以駕駛員在操縱離合器分離時所需要的踏板力也比較小，一般可減少25%～30%；拉式膜片彈簧離合器蓋的鋼絲支承圈始終與膜片彈簧的大端接觸，二者在支承圈磨損后仍然不會出現不接觸的現象，因此離合器踏板的自由行程保持不變，便可以防止很大的沖擊和振動出現。

3 結論

膜片彈簧離合器具有三大特點，即耐磨、耐壓和耐高溫。膜片彈簧離合器還具有如下四個顯著特征：

（1）分離徹底；

（2）接合平順柔和；

（3）從動部分轉動慣量小；

（4）操縱輕便，工作特征穩定。

由于膜片彈簧離合器優越的性能，所以目前世界各國生產的汽車，特別是轎車已全部采用了膜片彈簧離合器。拉式膜片彈簧離合器比推式來說其性能更為優越。

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