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离合器的原理是什么?有什么用?
了解后,或许驾校学员更能掌握如何在开车时正确踩离合踏板,学会“远离驾校”,考取驾照,成功落地。
1离合器的作用
暂时切断电源
离合器是汽车传动系统中与发动机直接相连的部件。
顾名思义,离合器可以控制发动机和汽车传动系统的“关”和“开”,即可以切断或传递汽车发动机的动力。
“关闭”时,发动机和变速器可以接合,为汽车传递动力;“离开”时,发动机与变速器的连接被切断。此时,发动机虽然还在运转,但无法将动力传递给车轮,汽车无法主动前行。
来源:YouTube学习工程
想象一下,如果没有离合器,发动机的动力会一直传递给车轮,带动车轮前进。当我们想临时停车或者等红灯的时候,必须关掉发动机,而当我们想开车的时候,又得重新打开,这就很麻烦了。
更重要的是,发动机不仅驱动汽车前进,还为刹车、控制电路、空调等重要部件提供能量。一旦发动机熄火,这些部件可能无法工作,造成一系列安全隐患。
所以汽车需要一个部件,既能随时切断发动机的动力,又能保证发动机持续运转。这个部件就是离合器。
调节扭矩
此外,发动机的一些“娇气”特性也是离合器的本质原因。
无论在起步、停车还是正常行驶时,驾驶员都必须保证汽车发动机保持在最佳转速范围附近。速度突然增加或降低会损坏发动机和其他相关部件。
来源:YouTube学习工程
由于汽车的惯性很大,要使汽车从静止状态跑起来需要很大的力。如果起步时没有离合,这个力会在瞬间几乎完全作用在发动机上,形成很大的阻力矩。
在阻力矩的作用下,转速会急剧下降到最低稳定转速(300-500转/分)以下,对发动机造成损坏。
好在现在的车遇到这种情况会自动熄火保护自己不受伤害,但是车子熄火后会突然停下来,无法前进。这时候,离合器就派上用场了。
起步时,驾驶员需要踩下离合器踏板,分离离合器,断开发动机与传动系统的连接,将变速器挂档,然后逐渐松开离合器踏板,使离合器逐渐接合。
在缓慢接合的过程中,发动机被阻挡的扭矩逐渐增大,然后逐渐踩下油门踏板,增加对发动机的供油量,使发动机转速保持在最低稳定转速而不熄火。
同时逐渐松开离合器踏板,使发动机的动力一点一点传递给车轮,扭矩逐渐增大,直至牵引力足以克服起步阻力,汽车行驶成功。
松开离合器踏板,动力就会传递。
来源:YouTube学习工程
同样,发动机停机时,由于与传动系统刚性连接,发动机转速会急剧下降,产生很大的惯性矩,可能导致传动系统过载损坏。因此,驾驶员需要在汽车即将停下来的时候,保证汽车的安全停放。
离合器在换挡中也起着重要的作用。同样受到发动机性能的限制,汽车在不同工况下行驶时,传动系统需要换不同的挡位,以保证发动机转速在不同转速下处于最佳范围。
在换挡前,驾驶员必须踩下离合器踏板,中断动力传递,便于原挡位的齿轮脱开,同时新挡位的齿轮啮合部分速度逐渐趋于同步,实现平稳换挡。
如果没有离合器,齿轮会在发动机的带动下高速旋转,新旧齿轮转速很难同步,无法使齿轮啮合换挡。
断电后,新的档位逐渐啮合。
来源:YouTube托马斯施文克
2档离合器结构
在解释离合器的结构之前,我们需要明确离合器和离合器踏板是两个概念。
离合器踏板是指制动踏板旁边的另一个踏板。当驾驶员踩下离合器踏板时,推杆将主缸的活塞向左移动,主缸和管路中的油被压缩,压力上升。
在油压的作用下,油缸的活塞也被推向左侧,带动分离轴承分离离合器,切断动力传递。
当驾驶员松开离合器踏板时,离合器被反方向的动作压下,以连接动力传输。
目前汽车上最常见的离合器是摩擦离合器,主要由驱动部分、从动部分、压紧机构和控制结构四部分组成。
驱动部分包括飞轮、离合器盖和压盘。从动部分包括从动轮毂和摩擦衬片;按压部包括膜片弹簧;操作机构包括释放杆和释放叉。
飞轮是指发动机飞轮。当离合器连接时,膜片弹簧通过压盘将从动盘压紧在飞轮上。
从动盘上有摩擦衬片,飞轮通过摩擦带动从动盘转动,从动盘带动整个传动系统转动。
分离叉位于从动盘的轮毂上。当离合器处于分离状态时,分离叉推动从动盘,克服膜片弹簧的力,使从动盘与飞轮分离,切断动力传递。
3踩下离合器后发生了什么?
离合器有三种状态:踩下离合器时的非连接状态,未踩下(松开)离合器时的完全连接状态,以及部分踩下离合器时的半连接状态。
汽车启动前,驾驶员必须踩下离合器踏板,使膜片弹簧带动压盘向后移动,从动盘与飞轮分离。
然后,司机踩下离合器的一半。此时从动盘与飞轮之间存在滑动摩擦,飞轮的转速大于输出轴的转速,只有一部分发动机动力传递给变速箱。
随着驾驶员逐渐松开离合器踏板,在膜片弹簧的压力下,从动盘会慢慢压向飞轮,传递给车轮的动力逐渐增大。
当汽车完成起步动作,在道路上正常行驶时,离合器踏板完全松开,在膜片弹簧的压力下,从动盘紧压在飞轮上,两者通过摩擦连接在一起,从而传递动力。
对于手动挡汽车,驾驶员必须掌握控制离合器的技巧,才能很好地控制汽车,保证其平稳起步和换挡。
自动挡也有离合器。
现在自动挡汽车越来越普及,这让很多新手司机习惯了自动挡的“智能”,不会手动操作离合器。有些司机甚至认为自动挡汽车不需要离合器。
其实自动变速器只是没有单独的外置离合器踏板,而是由电脑控制离合器。甚至自动挡的离合器数量都比手动挡的多!
比如AT变速箱的汽车,通过同时控制多个离合器的压下和断开,可以瞬间切换行星齿轮组合,达到无意识换挡的效果。
所以每个档位需要对应一组离合器,总共需要多组离合器才能实现“自动”换挡功能。
变速箱里有很多离合器。
不同类型的自动挡汽车配备的离合器号不同,作用也不同,这里就不介绍了。
看到这里,小伙伴们是不是恍然大悟?没想到让新司机抓狂的离合器竟然有这么大的作用!
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