01.07 汽車的離合器是如何工作的?

譯文

當你踩下離合器踏板的時候,你可曾想過車內發生了什麼?為什麼換擋之前還需要踩離合踏板?本文會告訴你問題的答案。在文末,我們還會知道離合器在坡道起步中的決定性作用。

汽車的離合器是如何工作的?

要了解離合器有多重要,首先要了解汽車的結構。內燃機的扭矩峰值只發生在很有限的轉速區間,由於這個原因,為了有效地加速,內燃機需要一個變速箱。變速箱的作用是,車主可以根據駕駛工況來更換檔位,讓引擎處於最佳的轉速。

汽車的離合器是如何工作的?

為什麼離合器很重要?

手動擋車型換擋並非易事。要想平順換擋,需要中斷引擎對變速箱的動力輸出。不過,為了換擋就關掉引擎也不現實。此時離合器就派上用場了。簡單講,離合器是一箇中斷引擎對變速箱的動力輸出,卻不用關閉引擎的機構。讓我們來看它是如何工作的。

汽車的離合器是如何工作的?

離合器的工作原理

離合器的主體結構是離合片,兩側包裹了一層高摩擦係數的材料。它的簡化版如下圖所示。

汽車的離合器是如何工作的?

離合片在引擎的飛輪旁邊。當離合片受到外力擠壓,會隨著飛輪轉動。變速箱的輸入軸與離合片相連。因此,當離合片受到外力作用,引擎動力會傳遞到變速箱。

這個外力來自一套壓盤彈簧系統。這套系統的蓋板固定在飛輪上。只要壓盤緊壓在離合片上,引擎動力就會傳入變速箱。這是一般情況。

汽車的離合器是如何工作的?

汽車的離合器是如何工作的?

如何用離合器中斷動力?一組特別的彈簧引入了壓盤總成。這組彈簧被稱作膜片彈簧。為了方便理解,你可以認為,彈簧沿圖中所示的圓圈做運動。只要按壓彈簧的中心部位,外沿部分會向相反的方向運動。這個膜片彈簧位於壓盤和蓋板之間。

汽車的離合器是如何工作的?

來看看這套總成的橫截面。膜片彈簧的外沿部分固定在壓盤上,這就意味著,如果你按壓彈簧內側,壓盤就會與離合片分離。於是傳送至變速箱的動力被中斷。

汽車的離合器是如何工作的?

汽車的離合器是如何工作的?

這就是你踩下離合踏板之後,發生的真實情況。一套液壓系統用於推動膜片彈簧的中心部位,當膜片彈簧內側受壓,傳遞到變速箱的引擎動力就會中斷。在此期間,你可以更換檔位,完成換擋之後,再鬆開離合踏板,動力又恢復連接。

汽車的離合器是如何工作的?

汽車的離合器是如何工作的?

螺旋彈簧的應用

現實中,離合片上會有幾個螺旋彈簧。它們有什麼作用?這些是用來緩衝引擎輸出動力時產生的起伏和振動。很明顯,離合片和變速箱輸入軸並沒有直接相連。引擎動力首先到達離合片,然後傳遞至螺旋彈簧,最後才到達輸入軸。所以彈簧會形成一個軟連接,弱化大部分引擎波動,傳遞到輪上的動力也會更平順。

汽車的離合器是如何工作的?


汽車的離合器是如何工作的?

現在,我們來談談對手動擋車型來說,最重要,也最困難的任務:坡道起步。即便沒有手剎,你也能通過離合器完成任務。起步時,同時踩下剎車和離合踏板。稍微鬆開離合,直到你感覺它處在“咬合”狀態,這可以通過你的腳來感知,那種感覺就像是引擎在顫抖。此時,即便你鬆開剎車,車輛也不會滑坡。咬合的離合器可以充當剎車。現在你轟油門,車輛就會前進。此處有一個問題,為什麼咬合的離合器可以充當剎車?

這種“剎車”現象不過是一場力量平衡的遊戲。重力在坡面的分力與輪上的靜摩擦力是一樣的,在完美平衡狀態下,車輪會靜止不動。

汽車的離合器是如何工作的?

汽車的離合器是如何工作的?

還有另一種力平衡讓車輪免於滾動:當你半松離合,通過離合的咬合來完成引擎驅動力和靜摩擦力之間的力平衡,這些都發生在你的不經意之間。

汽車的離合器是如何工作的?

當這些作用力達到完美平衡,車輪,變速箱,以及離合片都不再轉動。這就是咬合的離合能夠充當剎車的原因。但要謹記,此時引擎的驅動力源自離合片的摩擦力。這將導致離合片摩擦材料的損耗。

希望對你有幫助。


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