（一）离合器的功用与要求

1.离合器的功用

离合器的具体功用有如下三个方面：

1）使发动机与传动系逐渐接合，保证汽车平稳起步。汽车起步时，驾驶员缓慢抬起离合器踏板，使离合器的主、从动部分逐渐接合，与此同时，逐渐踩下加速踏板，以增加发动机的输出转矩，这样发动机的转矩便可由小到大传给传动系。当牵引力足以克服汽车起步时的行驶阻力时，汽车便由静止开始缓慢逐渐加速，实现平稳起步。

2）暂时切断发动机的动力传动，保证变速器换档平顺。汽车在行驶过程中，由于行驶条件的变换，需要不断变换档位。对于普通齿轮变速器，换档时，不同的齿轮副要退出啮合或进入啮合，这就要求换档前踩下离合器踏板，中断发动机的动力传动，便于退出原有齿轮副的啮合、进入新齿轮副的啮合。如果没有离合器或离合器分离不彻底使动力不能完全中断，原有齿轮副之间会因压力大而难以脱开，而待啮合齿轮副之间因圆周速度不同而难以进入啮合，勉强啮合也会产生很大的冲击和噪声，甚至会打齿。

3）限制所传递的转矩，防止传动系过载，汽车紧急制动时，如果发动机与传动系统刚性连接，发动机转速将急剧下降，其所有零件将产生很大的惯性力矩，这一力矩作用于传动系统，会造成传动系统过载而使其机件损坏。有了离合器，当传动系统承受载荷超过离合器所能传递的最大转矩时，离合器会通过主、从动部分之间的打滑来消除这一危险，从而起到过载保护的目的。

2.对离合器的要求

根据离合器的功用，它应满足下列主要要求：

1）保证可靠地传递发动机的最大转矩又能防止传动系统过载。

2）接合时应平顺柔和，保证汽车平稳起步，减少冲击。

3）分离时应迅速彻底，保证变速器换档平顺和发动机起动顺利。

4）旋转部分的平衡性好，且从动部分的转动惯量小。

5）具有良好的通风散热能力，防止离合器温度过高。

6）操纵轻便，以减轻驾驶员的疲劳。

3.离合器的分类

汽车上应用的离合器主要有以下三种形式：

1）摩擦离合器：指利用主、从动部分的摩擦作用来传递转矩的离合器。目前在汽车上广泛采用。

2）液力耦合器：指利用液体作为传动介质的离合器。原来多用于自动变速器，目前在汽车上几乎不采用。

3）电磁离合器：指利用磁力传动的离合器，如在空调中应用的就是这种离合器。

下面我们只介绍在汽车传动系统中应用最广泛的摩擦离合器。

（二）摩擦离合器的基本组成和工作原理

1.基本组成

摩擦离合器由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构四部分组成，如图3-2所示。

图3-2 摩擦离合器的基本组成示意图

主动部分包括飞轮、离合器盖和压盘。离合器盖用螺栓固定在飞轮上，压盘后端圆周上的凸台伸入离合器盖的窗口，并可沿窗口轴向移动。这样，当发动机转动，动力便经飞轮、离合器盖传到压盘，并一起转动。

从动部分包括从动盘和从动轴。从动盘带有双面的摩擦衬片，离合器正常接合时分别与飞轮和压盘相接触，从动盘通过花键毂装在从动轴的花键上。从动轴是手动变速器的输入轴（一轴），其前端通过轴承支承在曲轴后端的中心孔中，后端支承在变速器壳体上。

压紧机构由若干根沿圆周均匀布置的压紧弹簧，它们装在压盘与离合器盖之间，用来将压盘和从动盘压向飞轮，使飞轮、从动盘和压盘三者压紧在一起。

操纵机构包括离合器踏板、分离拉杆、调节叉、分离叉、分离套筒、分离轴承、分离杠杆、回位弹簧等组成。

2.工作原理

（1）接合状态离合器在接合状态下，操纵机构各部件在回位弹簧的作用下回到各自位置，分离杠杆内端与分离轴承之间保持有一定的间隙，压紧弹簧将飞轮、从动盘和压盘三者压紧在一起，发动机的转矩经过飞轮及压盘通过从动盘两摩擦面的摩擦作用传给从动盘，再由从动轴输入变速器。

（2）分离过程分离离合器时，驾驶员踩下离合器踏板，分离套筒和分离轴承在分离叉的推动下，先消除分离轴承与分离杠杆内端之间的间隙，然后推动分离杠杆内端前移，使分离杠杆外端带动压盘克服压紧弹簧作用力后移，摩擦力消失，离合器的主、从动部分分离，中断动力传动。

（3）接合过程接合离合器时，驾驶员缓慢抬起离合器踏板，在压紧弹簧的作用下，压盘向前移动并逐渐压紧从动盘，使接触面间的压力逐渐增加，摩擦力矩也逐渐增加；当飞轮、压盘和从动盘之间接合还不紧密时，所能传动的摩擦力矩较小，离合器的主、从动部分有转速差，离合器处于打滑状态；随着离合器踏板的逐渐抬起，飞轮、压盘和从动盘之间的压紧程度逐渐紧密，主、从动部分的转速也渐趋相等，直到离合器完全接合而停止打滑，接合过程结束。

3.离合器自由间隙和离合器踏板自由行程

离合器在正常接合状态下，分离杠杆内端与分离轴承之间应留有一个间隙，一般为几毫米，这个间隙称为离合器自由间隙。如果没有自由间隙，从动盘摩擦片磨损变薄后压盘将不能向前移动压紧从动盘，这将导致离合器打滑，使离合器所能传动转矩下降，车辆行驶无力，而且会加速从动盘的磨损。

为了消除离合器的自由间隙和操纵机构零件的弹性变形所需要的离合器踏板行程称为离合器踏板自由行程。可以通过拧动调节叉来改变分离拉杆的长度对踏板自由行程进行调整。

（三）摩擦离合器的构造和原理

1.摩擦离合器的结构类型

（1）按从动盘的数目可以分为单片离合器和双片离合器。轿车、客车和部分中、小型货车多采用单片离合器，因为发动机的最大转矩一般不是很大，单片从动盘就可以满足动力传动的要求；双片离合器由于增加了一片从动盘，在其他条件不变的情况下，将比单片离合器所能传动的转矩增大了一倍（由于一个从动盘是两个摩擦面传递动力，而两个从动盘则是四个摩擦面传递动力），多用于重型车辆上。

（2）按压紧弹簧的形式可以分为周布弹簧离合器、中央弹簧离合器和膜片弹簧离合器。周布弹簧离合器和中央弹簧离合器采用螺旋弹簧，分别沿压盘的圆周和中央布置；膜片弹簧离合器采用膜片弹簧，目前应用最广泛。

2.膜片弹簧离合器

膜片弹簧离合器目前在各种类型的汽车上都广泛应用，其构造如图3-3、图3-4和图3-5所示。

（1）构造和原理膜片弹簧离合器也是由主动部分、从动部分、压紧机构和操纵机构组成。

图3-3 膜片弹簧离合器的构造

图3-4 膜片弹簧离合器盖和压盘分解图

1—离合器盖 2—膜片弹簧 3—压盘 4—传动片 5—从动盘 6—支承环(www.daowen.com)

图3-5 膜片弹簧离合器盖和压盘示意图

　　主动部分由飞轮、离合器盖和压盘组成。离合器盖通过螺栓固定在飞轮上，为了保持正确的安装位置，离合器盖通过定位销进行定位。压盘与离合器盖之间通过周向均布的三组或四组传动片来传递转矩。传动片用弹簧钢片制成，每组两片，一端用铆钉铆在离合器盖上，另一端用螺钉连接在压盘上。

从动部分包括从动盘和从动轴，从动盘一般都带有扭转减振器。发动机传到传动系统的转速和转矩周期性变化，导致传动系产生扭转振动，传动系的零部件受到冲击性交变载荷，使传动系统寿命下降、零件损坏。采用扭转减振器可以有效地防止传动系统的扭转振动。带扭转减振器的从动盘的结构和原理如图3-6所示。

图3-6 带扭转减振器的从动盘

从动盘钢片外圆周铆接有波浪形弹簧钢片，摩擦衬片分别铆接在弹簧钢片上，从动盘钢片与减振器盘铆接在一起，这两者之间夹有摩擦垫圈和从动盘毂。从动盘毂、从动盘钢片和减振器盘上都有六个圆周均布的窗孔，减振弹簧装在窗孔中。

当从动盘受到转矩时，转矩从摩擦衬片传到从动盘钢片，再经减振弹簧传给从动盘毂，此时弹簧将被压缩，吸收发动机传来的扭转振动。

压紧机构是膜片弹簧，其径向开有若干切槽，形成弹性杠杆。切槽末端有圆孔，固定铆钉穿过圆孔，并固定在离合器盖上。膜片弹簧两侧装有钢丝支承环，这两个钢丝支承环是膜片弹簧工作时的支点。膜片弹簧的外缘通过分离钩与压盘联系起来。

（2）膜片弹簧离合器的工作原理如图3-7所示。当离合器盖未安装到飞轮上时，膜片弹簧不受力而处于自由状态，此时离合器盖与飞轮之间有一距离S，如图3-7a所示。当离合器盖通过螺栓固定在飞轮上时，膜片弹簧在支承环处受压产生弹性变形，此时膜片弹簧的外圆周对压盘产生压紧力使离合器处于接合状态，如图3-7b所示。当踩下离合器踏板时，分离轴承推动膜片弹簧，使膜片弹簧以支承环为支点外圆周向后翘起，通过分离钩拉动压盘后移使离合器分离，如图3-7c所示。

图3-7 膜片弹簧离合器的工作原理

从上面的介绍中可以看出，膜片弹簧既是压紧弹簧，又是分离杠杆，使结构简化。另外膜片弹簧的弹簧特性优于圆柱螺旋弹簧，所以膜片弹簧离合器的应用越来越广泛，在各种车型上都有应用。

（四）离合器的操纵机构

离合器的操纵机构是驾驶员借以使离合器分离、又使之柔和接合的一套机构，它起始于离合器踏板，终止于分离杠杆。

按照分离离合器时所需操纵能源的不同，离合器操纵机构分为人力式和助力式。人力式又可以分为机械式和液压式；助力式又可以分为气压助力式和弹簧助力式。人力式操纵机构是以驾驶员作用在踏板上的力作为唯一的操纵能源。助力式操纵机构除了驾驶员的力以外，一般主要以其他形式的能源作为操纵能源。

本部分主要介绍在轿车中应用较多的机械式操纵机构、液压式操纵机构和弹簧助力式操纵机构，其中液压操纵机构应用最多。

1.机械式操纵机构

机械式操纵机构有杆系传动和绳索传动两种形式。

杆系传动机构如图3-8所示，其结构简单，工作可靠，广泛应用于各类型汽车上。例如东风EQ1090E型汽车即为杆系传动机构。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。

图3-8 杆系传动机构

绳索传动机构如图3-9所示，可消除杆系传动机构的一些缺点，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、微型汽车和轿车。例如桑塔纳、捷达轿车离合器的操纵机构中，采用了绳索传动机构。

2.液压式操纵机构

液压式操纵机构的示意图如图3-10所示，主要由主缸、工作缸和管路系统等组成。目前液压式操纵机构在各类型车上应用广泛。

图3-9 绳索传动机构

图3-10 液压式操纵机构示意图

1—离合器踏板 2—主缸 3—储液罐 4—分离杠杆 5—分离轴承 6—分离叉 7—工作缸

3.气压助力式液压操纵机构

目前泵车底盘均采用气压助力式液压操纵机构，如图3-11所示，气压助力式液压操纵机构利用了泵车上的压缩空气装置。它由踏板、离合器总泵、离合器分泵、储气筒和管路等组成。操纵轻便是其突出优点。工作缸活塞杆的行程与踏板行程成一定比例，而与作用时间的长短无关，能保证当逐渐放松离合器踏板时，离合器能平稳而柔和地接合。

图3-11 气压助力式液压操纵机构

1—离合器踏板机构 2—离合器总泵 3—离合器液压油壶 4—离合器控制系统管路 5—双向阀 6—进气孔 7—助力气缸 8—离合器分泵 9—离合器分离机构 10—离合器总成

（1）主缸的构造和工作情况如图3-12所示，缸体3中部有与储油壶（驾驶室上）相通的制动液输入接口4，活塞2中部切有通槽，限位螺钉5穿过通槽旋装在缸体3上。活塞2前部设置了进油阀6，进油阀的阀杆后端穿在活塞2的中心孔中，无配合关系；在阀杆的前端装有橡胶密封圈的阀门，阀门前端装有锥形复位弹簧；进油阀6的复位弹簧座紧套在活塞的前端并被轴向定位，复位弹簧座上具有轴向中心孔和轴向径向的槽。主缸不工作时，空心的进油阀6以其尾端支靠在限位螺钉5上，使阀保持开启，工作油液可从储油壶经进油孔、活塞切槽、阀杆中的通道和复位弹簧座上的槽孔流入并充满主缸压力腔8。踩下离合器踏板时，推杆1推动活塞2左移，在压缩活塞复位弹簧7的同时，锥形复位弹簧使杆端阀门压紧在活塞的前端，密封了主缸与贮油罐之间的通孔；继续踩下离合器踏板，则缸内油液就在活塞及皮圈的作用下，压力上升，并通过管路输向工作缸。

图3-12 离合器总泵结构示意图

1—推杆 2—活塞 3—缸体 4—制动液输入接口 5—限位螺钉 6—进油阀 7—活塞复位弹簧 8—压力腔 9—制动液输出接口

当抬起离合器踏板时，活塞复位弹簧使主缸活塞后移，活塞后移到位时，通过限位螺钉推动阀杆及杆端密封圈阀门，压缩锥形复位弹簧，使管路与工作缸相通，整个系统无压力。这种结构的优点如下：活塞密封皮圈在光滑主缸内滑动，无蹭伤皮圈的现象；由阀门控制回路的开启和关闭，油液通路断面大，回流通畅，离合器放松速度快；油路中的空气可随时自然排出。

（2）工作缸的构造和工作情况如图3-13所示，气压助力液压工作缸是一个将液压工作缸、助力气缸和气压控制阀三者组合在一起的部件，其中的控制阀本身又受控于液压主缸的压力。

图3-13 离合器分泵结构示意图

1—气压腔 2—进气口 3—平衡弹簧 4—进气阀 5—进气阀座 6—复位弹簧 7—排气阀 8—活塞 9—液压腔

在离合器接合状态时，在平衡弹簧3的作用下进气阀4将进气阀座5上的进气孔关闭，切断了压缩空气从进气口2通向助力气室的气路。而排气阀7前端并未压紧进气阀4前端，因此，工作缸经排气阀的中心孔与大气接通。

当踩下踏板分离离合器时，主缸来的压力油进入液压腔9，一方面作为工作压力作用在液压工作缸活塞上，另一方面又作为控制压力控制复位弹簧6压缩，推动排气阀7左移，使排气阀7前端压紧进气阀4前端，同时封闭排气阀7的中心孔，切断助力气室1与大气的通路。继续踩下踏板，使排气阀7压下进气阀4，进气阀座5上的进气孔开启，使气压腔1与压缩空气接通，离合器即被迅速分离。

在压缩空气进入工作缸的同时，也通过进气孔进入进气阀4的右腔。当进气阀4所受的空气压力大于平衡弹簧的预紧力时，进气阀右移，进气阀将进气孔关闭，而此时排气阀尚未打开，则压缩空气停止进入工作缸，缸内气压保持一定，进气阀左、右压力相等，系统处于平衡状态。因为进气阀使进、排气阀同时处于关闭的位置是一定的，所以平衡弹簧的压缩量反映了踏板力与空气压力两种作用的结果，同时也反映了踏板行程及工作缸活塞杆行程的大小。踏板位置的变化使系统中的气压和工作缸活塞杆位置也相应改变。这种踏板行程与工作缸活塞杆行程之间按比例的随动作用保证了缓慢放松踏板时离合器的接合将平顺柔和。