液压自补偿免调整离合器操纵机构应用.pdf

设计 计算 研究 液压 自补偿免调整离合器操纵机构应用 曹祖 强 陕西重型汽车有 限公司 摘要 本文对目前重型车上采用的一种新型的液压自补偿免调整离合器操纵机构进行了详细的分析。 介绍了 此种新型机构与传统结构的差异 点及其发展历程 ， 目前存在 的不足及 以后的改进方 向。 关键词离合器操纵液压 自补偿免调整机构膜片弹簧离合器 Ap p fi c a t i o n o f Hy d r a u l i c S e l f Co mp e n s a t e d a n d Ad j u s t me n t f r e e Cl u t c h Ope r a t i n g De v i c e Ca o Zu qi a n g S HAANXI HEAV Y DUT YAUT OM 0BI L E CO．I D XI ’ AN 7l 0 2 0 0 A b s t r a c t A n e w k i n d o f h y d r a u l i c s e l f c o mp l e me n t e d a n d a d j u s t me n t f r e e c l u t c h o p e r a t i o n d e v i c e ， wh i c h i s p r e s e n t l y i n h e a v y d u t y v e h i c l e i n u s e ，i s a n a l y z e d d e t a i l e d i n t h i s t h e s i s ．F u r t h e r mo r e ，t h e a u t h o r e x p a t i a t e d t h e d i ffe r e n c e s be t we e n t he n e w a n d t he t r a d i t i o n al c o ns t r u ．c t i o ns，t he de ve l op me n t pr o c e s s e s a s we l l a s i t s i n co mp l e t e ne s s a t mome nt a n d i mp r o v e me n t d i r e c t i o n i n f u t u r e ． K e y wo r d s c l u t c h o p e r a t i o n ；h y d r a u l i c s e l f c o mp l e me n t e d a n d a d j u s tme n t fr e e c l u t c h o p e r a t i o n d e v i c e ；d i a p h r a g m s p r i n g c l ut c h． 1 ．引言 斯太尔是 2 0世纪 8 0年代末至 9 O年代末我国 重型载货车的主力车型， 即使到 2 1 世纪初， 斯太尔 这一走入成熟期 的重型载货车 品牌， 依然风光无 限。 许多人对重型车的理解可以说是对斯太尔重型 卡车的理解， 在此我将 以斯太尔重卡来论述液压 自 补偿免调整离合器操纵机构的发展历程。 2 ．传统结构的液压离合器操纵机构的产生 及其存在的问题 国民经济持续、快速、健康的发展，大大推动 了公路建设 的步伐 。根据国内外有关测算数据表 明 ， 重型载 货汽车 特 别是大 吨位 重型柴 油载 货汽车 的单位运输成本远低于 中型载货汽车和低吨位重 型载货汽车的运输成本，而且载重吨位越大，经济 一 2一 效益越好 。因此 ，近几年来，我国大吨位重型载货 汽车的市场销售量比重逐渐增大 。 我国重型载货汽 车市场连续迅猛增长大大带动 了国内大功率柴油 发动机的快速发展， 而且随着重型载货汽车快速地 朝着大吨位重型化方向发展， 重型载货汽车用柴油 发动机的功率节节攀升。 随着柴油发动机的功率的持续增大， 原斯太尔 的螺旋弹簧离合器型号已不能满足需求， 在国外重 型车上 2 0 0 3年之前就广泛采用 了膜片弹簧离合 器， 膜片弹簧离合器有膜片弹簧非线性特性的强大 优势，但因其对材料和工艺性要求较高，在国内尚 未形成批产能力， 我国重型车上匹配的膜片弹簧离 合器主要依赖于进 口， 成本是普通 国产螺旋弹簧离 合器的四倍左右，由于成本高， 仅能在少数高档车 辆上采用 ，制约了膜片弹簧离合器的推广 。随着国 内汽车制造业的迅猛发展 ， 国内的一些离合器生产 企业终于在 2 0 0 5年基本掌握了膜片弹簧离合器的 汽 车 实 用 技 术 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 设计 计算 研究 关键技术，生产质量不断提高，国产件 已经具备了 规模推广使用的条件 。2 0 0 4年之前匹配 国产膜片 弹簧离合器时， 仍然采用原斯太尔的机械拉索气助 力操纵机构， 因膜片弹簧离合器与相同扭矩的螺旋 弹簧离合器 比，其需要 的分离力和分 离行程都较 大 ， 这就对操纵机构提 出了更高的要求，采用斯太 尔的机械拉索气助力操纵机构时， 在离合器和操纵 零部件质量严格控制和技术人员的精心调整下， 能 够实现基本 的分离要求 ，但在使用过程 中极不稳 定 ， 因为随着离合器从动盘摩擦片的磨损和操纵零 部件的疲劳，分离性能会下降，分离彻底性就难 以 保证，无论是踏板行程还是助力气缸 ， 继续通过设 计增加的空间都不大， 因此我们确定对使用膜片弹 簧离合器 的车辆需要换用液压气助力离合器操纵 机构。 重型汽 车采用 的传统推式离合器液压操纵气 助力系统沿用 了原先的机械操纵的一些理念 ， 要求 在离合器接合状态 时分离轴承与分离指之间预 留 间隙，而且在离合器从动盘摩擦片磨损后，需不断 对其进行调整，以保证该间隙。传统推式离合器液 压操纵气助力结构，如图 1 所示。 l 发动机 轮2分离指3 分 离轴承 回位弹簧 4分离轴承5离合器分泵6分离摇臂 7分泵 回位 弹簧 图 1 在离合器处于接合状态时， 分离轴承与分离指 之间有间隙， 此间隙靠分离轴承回位弹簧及离合器 分泵 内部回位弹簧实现。由于离合器性能、质量 的 差异 以及用户的驾驶水平和车辆使用条件 的不同， 离合器从动盘摩擦片在一定时间内的磨损量差异 较大，因此上述问隙的调整周期难 以控制。初期的 2 0 1 0 年 第 2期 液压操 纵机构多在较大功率采用膜片弹簧离合器 的车型上使用 ， 通过对采用传统推式离合器液压操 纵气助力结构的故障情况进行调查， 离合器故障率 高，维修次数多，引起 了用户的抱怨和不满。 3 ．新型的液压 自补偿免调整离合器操纵机 构分析 针对上述不足 ， 我们在液压拉式离合器操纵的 启发下大胆提 出了一种新的推式离合器液压操纵 气助力免调系统 ，分离轴承与分离指之 间不 留间 隙，在使用过程中无需对该间隙进行调整。 如图 2所示， 推式离合器液压操纵气助力免调 系统 由分离指、分离轴承、分离摇臂、离合器分泵 等组成，其特征在于，分离轴承为常接触式调心分 离轴承 ，离合器分泵弹簧为具有预压 紧特性 的弹 簧，该弹簧通过推动分泵推杆带动分离摇臂摆动， 通过分离摇臂推压分离轴承， 使分离轴承与分离指 之 问无间隙，为常压紧接触形式 。 本结构实现 了推 式离合器液压操纵气助力装置分离轴承与分离指 之 间间隙的免调整 。 1 发动机 轮2分离指4分 离轴 承5 离合器分泵6 分离摇 臂7 分泵预紧弹簧 图 2 将 图 l 和图 2 对 比后可以看出， 本推式离合器 液压操纵气助力免调系统是在传统离合器的液压 操纵气助力系统 的基础上改进而成 的， 更换分离轴 承为常接触式调心分离轴承， 同时取消分离轴承回 位弹簧 ， 对离合器分泵进行改进，改变离合器分泵 回位弹簧的安装位置 ， 使其 由回位特性变化为预压 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 设计 计算 研究 紧特性，使离合器分泵成为常推式结构 。经过上述 改进后，离合器分泵 的推杆在预压紧弹簧 的作用 下，作用于分离摇臂，推动分离轴承 ，使分离轴承 紧压在离合器分离指上， 从而消除了分离轴承与离 合器分离指之间的间隙。因此 ，当离合器从动盘摩 擦片磨损后，通过本结构可以自动进行调整。 在新型推式离合器液压操纵气助 力免调系统 中，分离轴承与分离指之间不留问隙，故在使用过 程中无需对该间隙进行调整， 不会再有 由调整间隙 所带来的各种麻烦。 新型的离合器分泵工作原理 塞 楚堕 管 b d B a A 卫 一 一 一 ， I ⋯、_ ． 。 _3 2 __ l ． 一 ～ _ 』／ i l l0 一 _ _ l _ ～～ ㈠ 。【 ’ ． ； ； ； j 攀 j 。 意 一 ～。 。 一 。 。 。。 。 一 a 活塞杆b 推杆c 控制阀杆d 分泵预紧弹簧e 小回位 弹簧f 气 门 A液压腔B气压腔1 进气 E l 4 进液 口3 l 排气 口 3 2 液压腔排气 口 放气螺钉 图 3 图 3为离合器分泵结构及其工作原理示意图， 推杆在正常安装时的位置是浮动的，由离合器 、 分 离轴承和分离摇臂确定， 推杆在分泵预紧弹簧的作 用下推动分离摇臂， 使分离摇臂上端推动分离轴承 与分离指结合， 设计的正常安装位置应注意推杆的 有效行程足 以保证离合器彻底分离。 当踩下离合器 分离踏板时，总泵制动液从 4 口输入液压腔，作 用在活塞杆上 ，使推杆产生向左推力 。同时，制动 液经 j 道进入 C腔，推动控制阀杆 向左移动，打开 气门， 压缩空气由进气 口经 g道流入气压腔。在气 压力和液压力同时作用下，使推杆继续往左移动， 从而使离合器分离 。 当离合器分离后离合器踏板停 留在分离状态 的某一位置时， 液压腔停止补充新的 制动液， 当活塞在气压腔中的气压推动下继续向左 移动时，液压腔中的压力会下降，当控制 阀杆受到 的液压推力小于小回位弹簧的弹簧压力时， 控制阀 杆在小回位弹簧 的作用下回位， 气 门由打开状态回 位至关闭状态，停止进气，推杆停止移动，处于平 衡状态。当离合器踏板松开回位时，4 口液压继续 降低直至为零，C腔压力同时降低。控制阀杆在小 回位弹簧和气压的双重作用下向右移动 ， 控制阀杆 与气门脱开， 排气阀开启，空气经控制阀杆 的通道 h由 3 1 口排 向大气，在离合器压盘力的作用下， 推杆向右移动，直至回到起始位置，离合器完全结 合 。 5 ．目前设计过程中存在的不足和改进的方 向 在重型车上采用 的 白补偿免调整的液压离合 器操纵机构， 是在大面积采用国产膜片弹簧离合器 和 国产液压总泵、 分泵及高压油管等的条件下设计 的， 当时过多地考虑了国产件的性能稳定问题及其 新 的使用者对液压机构调整熟练 问题， 将分离行程 的储备系数 离合器操纵系统产生的理论分离行程 除以离合器彻底分离需要的最小分离行程 设计的 较大， 确保离合器 的分离彻底性， 在 当时的环境下， 确实解决了很多问题，用户觉得好用 。随着国产膜 片弹簧离合器及其液压操纵零部件质量的提高和 使用者对液压操纵系统 的深入了解， 设计人员应尝 试逐渐减小分离行程的储备系数 ， 使这一参数达到 合适的范围内， 具体需要反复的改进和试验及试用 才能决定。 分离行程的储备系数较大时有一定的副 作用，如果整个系统调整的很到位，零部件的质量 也较高， 高水平的驾驶员会感到离合器的踏板行程 小，离合器的结合平顺性差，低水平的驾驶员还会 感觉到离合器结合反应迟钝，并且有冲击感，对离 合器的使用寿命造成一定的影响。 总之， 离合器故障除离合器本身的质量 问题和 与发动机及变速箱的匹配等问题外， 还与离合器操 纵的具体技术参数密切相关， 因离合器属于整车的 重要部件和故障高发部件 ， 发生故障后维修成本较 高，维修时间较长 ，因此通过研究提升改进离合器 操纵机构来降低离合器的故障率的意义重大， 还有 待于我们进一步深入研究。 汽 车 实 用 技 术 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m