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离合器压紧弹簧的结构及分类

       汽车诞生100多年来,人们一直在研究汽车离合器技术,希望汽车运行更加快捷、舒适、安全、可靠。对于以内燃机为动力的汽车,离合器在机械传动系统中作为一个独立的总成而存在的,它是汽车传动系中直接与发动机相连接的总成。离合器的主动部分和从动部分借接触面间的摩擦作用,或是用液体作为传动介质,或是用磁力传动来传递转矩,使两者之间可以暂时分离,又可逐渐接合,在传动过程中又允许两部分相互转动。
离合器压紧弹簧的结构型式有:圆柱螺旋弹簧、矩形断面的圆锥螺旋弹簧和膜片弹簧等。可采用沿圆周布置、中央布置和斜置等布置型式。根据压紧弹簧的型式及布置,离合器分为:
       1、周置弹簧离合器
       周置弹簧离合器的压紧弹簧是采用圆柱螺旋弹簧并均匀布置在一个圆周上。有的重型汽车将压紧弹簧布置在同心的两个圆周上。周置弹簧离合器的结构简单、制造方便,过去广泛用于各种类型的汽车上。现代由于轿车发动机转速的提高(最高转速高达5000~7000r/min或更高),在高转速离心力的作用下,周置弹簧易歪斜甚至严重弯曲鼓出而显著降低压紧力;另外,也使弹簧靠到定位座柱上而使接触部位严重磨损甚至出现断裂现象。因此,现代轿车及微、轻、中型客车多改用膜片弹簧离合器。但在中、重型货车上,周置弹簧离合器仍得到广泛采用。
    2、中央弹簧离合器
采用一个矩形断面的圆锥螺旋弹簧或用1~2个圆柱螺旋弹簧做压簧并布置在离合接触,因此压盘由于摩擦而产生的热量不会直接传给弹簧而使其回火失效。压簧的压紧力是经杠杆系统作用于压盘,并按杠杆比放大,因此可用力量较小的弹簧得到足够的压盘压紧力,使操纵较轻便。采用中央圆柱螺旋弹簧时离合器的轴向尺寸较大,而矩形断面的锥形弹簧则可明显缩小轴向尺寸,但其制造却比较困难,故中央弹簧离合器多用在重型汽车上以减轻其操纵力。根据国外的统计资料:当载货汽车的发动机转矩大于400~450N·m时,常常采用中央弹簧离合器。
       3、斜置弹簧离合器
       斜置弹簧结构是重型汽车采用的一种新型结构。以数目较多的一组圆柱螺旋弹簧为压紧弹簧,分别以倾角(弹簧中心线与离合器中心线间的夹角)斜向作用于传力套上,后者再推动压杆并按杠杆比放大后作用到压盘上。这时,作用在压杆内端的轴向推力等于弹簧压力的轴向分力。当摩擦片磨损后压杆内端随传力套前移,使弹簧伸长,压力减小,倾角亦减小,而cos值则增大。这样即可使在摩擦片磨损范围内压紧弹簧的轴向推力几乎保持不变,从而使压盘的压紧力也几乎保持不变。同样,当离合器分离时后移传力套,压盘的压紧力也大致不变。因此,斜置弹簧离合器与前两种离合器相比,其突出优点是工作性能十分稳定。与周置弹簧离合器比较,其踏板力约可降低35%。
       4、膜片弹簧离合器
       膜片弹簧离合器具有很多优点:首先,由于膜片弹簧具有非线性特性,因此可设计成当摩擦片磨损后,弹簧压力几乎可以保持不变,且可减轻分离离合器时的踏板力,使操纵轻便;其次,膜片弹簧的安装位置对离合器轴的中心线是对称的,因此其压力实际上不受离心力的影响,性能稳定,平衡性也好;再者,膜片弹簧本身兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用,使离合器的结构大为简化,零件数目减少,质量减小并显著地缩短了其轴向尺寸;另外,由于膜片弹簧与压盘是以整个圆周接触,使压力分布均匀,摩擦片的接触良好,磨损均匀,也易于实现良好的散热通风等。
        膜片弹簧离合器在轿车及微型、轻型客车上已得到广泛的采用,而且逐渐扩展到载货汽车上。国外已设计生产了传递转矩为80~2000N·m、最大摩擦片外径达420mm的膜片弹簧离合器系列,广泛用于轿车、客车、轻型和中型货车上。甚至某些总质量达28~32t的重型汽车也有采用膜片弹簧离合器的。但膜片弹簧的制造成本比圆柱螺旋弹簧要高。
       膜片弹簧离合器的操纵曾经都是采用压式结构。当前,膜片弹簧离合器的压式操纵已为拉式操纵结构所取代。后者的膜片弹簧为反装,并将支承圈移到膜片弹簧的大端附近,使结构简化、零件减少、拆装方便;膜片弹簧的应力分布也得到改善,最大应力下降;支承圈磨损后仍保持与膜片的接触使离合器踏板的自由行程不受影响。而在压式结构中支承圈的磨损会形成间隙而增大踏板的自由行程。 
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