没你想的那么复杂!多片离合器就这么点事

发布时间:2022-09-20 10:53:25 来源:iMapp苹果版 作者:iM官方最新版

  多片离合器,想必大家都不会对这个名字感到陌生。在变速箱分动箱差速器中经常可见它的身影。今天ams就给大家来介绍其结构及工作原理。

  其实多片离合器的构造及原理并没有多么复杂,让我们从它的基本工作原理开始,逐步了解它的一切吧。

  多片离合器,先不用管它有多少“片”,它的本质其实就是一个离合器,起到接合/分离两个传动轴上动力的作用。目前市面上的所有手动挡乘用车,95%采用的都是“单片式”膜片,所谓“单片式”,即离合器内只有一组压盘和摩擦片。

  由于摩擦片和压盘能传递的最大扭矩有限,因此负载较大的车辆,如重型货车,大都会采用多片式离合器以提升离合器的扭矩容量。所谓“多片式”,及离合器内有多组压盘和摩擦片,在多组纸基摩擦片之间,通常夹有数组对偶钢片来增加摩擦效能。

  ▲上学时期拆解的多片离合器。我手中的是对偶钢片,桌面上方重叠的是纸基摩擦片

  相同尺寸下,多片离合器肯定比单片离合器有着更高的扭矩容量;换句话说,相同扭矩容量下,多片离合器有着更小的体积,而这正是它得以被广泛应用的重要原因。

  只要是两根传动轴相交的位置,多片离合就有存在的意义。首先,它最应该出现在连接发动机变速箱之间的地方,像我们常说的湿式双离合器,其密闭油腔内便是多片离合。其次,在AT变速箱内多片离合负责控制行星轮、行星架、太阳轮的锁止/自由旋转,从而实现不同挡位的切换。

  四驱车辆通常有三种驱动形式分时四驱适时四驱全时四驱适时四驱是目前市场上最常见的四驱形式,常见于之上。分时四驱的原理,即在中央差速器之前装有一个液控多片离合器。正常工况下车辆仅以两轮驱动,当前后车轮存在转速差时,ECU便自动控制多片离合接合,来实现四轮驱动。

  前后桥中央差速器也可使用多片离合器来帮助实现锁止的功能,与拓森式、伊顿式等机械式自锁差速器相比,其重量更轻、而且可受电控,响应速度更快。与借助ESP实现差速锁功能的开放式差速器相比,其工作稳定性更高,锁止能力更优秀。

  接下来我们以常见的湿式双离合变速箱上的离合器为例,介绍多片离合的构造及执行机构工作原理。

  如上图所示,对偶钢片(压盘)和摩擦片成对出现,对偶钢片通过外缘上突起的齿固定在外壳上,随外壳一起旋转构成输入轴A。施力活塞则与输出轴B固定在一起并同时旋转。当活塞受到外力的作用逐渐压向最近的摩擦片时,输入轴A和输出轴B便逐渐连成一体共同旋转。

  对活塞施加的外力从何而来?一般有两种常用的方式:1、液压传动。2、伺服电机推动杠杆传动。

  如下图所示,此时两个离合器活塞控制油路里均未连通高压油液,此时两个离合器均处于分离状态。

  当高压油液(红色表示)经管路冲击到活塞1(橘色表示)外表面时,活塞1便向左移动,使多片离合1(橘色表示)接合。

  使用液压传动的好处是可以减小离合器的轴向尺寸,而且改变油泵转速即可改变油液压力,因此对离合器接合力的控制将更加精准,迅速。但是其内部管路复杂,相对增加了工艺要求和技术成本。

  顾名思义,推动活塞轴向运动的力来自于杠杆机构。杠杆短臂连接活塞,长臂连接电机执行机构(凸轮滑块或套筒)。如下gif图所示,电机控制套筒轴向运动,杠杆长臂在套筒的挤压下运动,从而带动活塞做轴向运动。

  另一种方式为:伺服电机控制滑块上下移动(滑块实为凸轮,可轴向转动),从而带动杠杆大臂移动,杠杆小臂推动分离轴承做轴向运动,分离轴承压动膜片弹簧小端,从而使与膜片弹簧相连的活塞卸力。

  没错,这种执行机构加入了膜片弹簧,阅读过上一篇介绍单片离合器工作原理的朋友都知道,膜片弹簧始终处于压紧状态,只有当分离轴承推动膜片弹簧小端的时候,膜片弹簧才会被压平,从而失去压力。

  上图中,分离轴承1卸力,膜片弹簧1压紧,离合器1接合。分离轴承2施力,膜片弹簧2失去压力,离合器2分离。

  使用这种方式的好处是,离合器内部构造简单,可靠性和耐用性较强。但缺点在于,执行机构力传递路线过长,导致双离合交接速度变慢。

  很少有干式离合器(此指变速箱发动机之间的离合器)做成多组摩擦片结构的,因为干式离合器的摩擦片只能通过空气冷却,其冷却速度很难比肩多组摩擦片的热衰退速度,所以干式离合器多做成大尺寸单摩擦片结构。

  当有了冷却液的帮助,摩擦片的散热效果自然得到提升,因此多组摩擦片的散热得到了保证。在下图中我们可以看到,蓝色部分表示冷却液流动方向,多组摩擦片浸泡在冷却液内。

  其中动力指标包括:车重和驾驶风阻,发动机功率汽油机还是柴油机,传动系的传动比。空间指标包括:离合器安装控件,离合器冷却和热容量,磨损要求。当然,此表格仅供参考,最终的选型还是要经过车辆工程们的不断仿真才能得以确定哦。

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