某中重卡離合總泵與離合助力器匹配設計

劉潔浩，梁麗娟

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某中重卡離合總泵與離合助力器匹配設計

劉潔浩，梁麗娟

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章以某中重卡的離合操縱系統為研究對象，介紹離合總泵與離合助力器的匹配原則及計算方法，并針對生產現場常出現的異常問題進行介紹并提出的解決措施方法。

中重卡；離合操縱系統；離合助力器；離合總泵

引言

目前離合器操縱機構主要有機械式、液壓式、彈簧助力式、氣壓助力機械式、氣壓助力液壓式等。在眾多的操縱機構中，氣壓助力液壓式操縱機構具有操縱輕便，布置簡單等優點，中重型卡車離合器操縱機構一般采用氣壓助力液壓式操縱系統。

氣壓助力液壓式操縱系統主要組成部件為離合踏板、離合總泵、離合助力器三大部件。由于市場需求和政策的變化，車輛不斷進行更新換代，為了保證不同車型離合操縱系統具有操縱舒適，工作可靠等要求，離合操縱系統也要進行變化。一般一種類型車型離合踏板技術狀態是統一不變，這樣變化的主要部件為離合總泵和離合助力器。本文以某中型卡車車型離合操縱系統為研究對象，主要介紹離合總泵及離合助力器的匹配設計，以及對離合系統匹配異常問題進行介紹。

1 離合操縱系統工作原理

某中重型卡車離合操縱系統示意圖，如圖1所示。

圖1 離合器液壓氣助力操縱系統

此操縱系統為離合器液壓氣助力操縱系統，零部件為離合油壺、離合踏板、離合總泵、離合助力器以及離合管路組成。

此系統工作原理簡要分析：

當駕駛員踩下離合踏板后，推動離合總泵的活塞，將總泵的工作缸中的油液經管路傳輸至離合助力器的液壓腔, 一部分液壓力作用于液壓工作活塞，另一部分液壓力作用于液壓控制活塞，打開離合助力器進氣閥座的閥門后，液壓力和氣壓力共同作用于推桿上，使離合助力器的推桿推動分離撥叉，分離撥叉撥動分離軸承，分離軸承作用于離合器的分離指，使離合器產生分離作用。

當駕駛員抬起腳松離合踏板時，液壓油回到主缸，離合器分離指的恢復力作用于分離軸承，通過分離撥叉作用于離合助力器的推桿上，液壓控制活塞回位，進氣閥門關閉，排氣閥打開，壓縮空氣排到大氣，離合器接合，發動機動力傳遞至變速器，汽車實現起步。

2 離合總泵及離合助力器匹配計算

2.1 離合總泵及離合助力器匹配原則

（1）離合器助力器在使用中有最大的工作行程，與其相匹配的離合器總泵輸出的液體量必須能滿足離合器助力器達到最大工作行程時所需輸入的液體量，用公式表示為： V1≥V2+V3+V4。

V1：離合器總泵的活塞總成最大行程減去空行程所移動的空間體積，

V2：離合器助力器的工作行程從零到最大時液壓缸內活塞總成移動的空間體積，

V3：離合器助力器開啟進氣閥門的活塞總成從未動作到進氣閥門達到最大開啟時 移動的空間體積，

V4：管路內液體的正常損耗及壓縮變形的總體積。

（2）離合器助力器的輸出力能滿足離合器的最大分離力。

2.2 離合總泵及離合助力器匹配計算

（1）某中重卡離合操縱系統相關參數：

表1

（2）根據某中重卡離合操縱系統相關參數計算如下：

①：離合器踏板行程為 150mm，踏板杠桿比 i=360÷60=6，總泵缸徑φ23.81 mm。可知：總泵推桿行程為150÷6=25mm；

總泵空行程按3mm計算總泵有效行程為:25-3=22mm；

②：離合器分離軸承最大分離行程為 14mm，最大分離力為4160N；分離行程驅動杠桿比為i=88÷65=1.35。

擬選離合器助力器為φ90型自調間隙式。助力器液壓缸直徑為φ22。可知：離合器助力器最大工作行程：14x1.35=18.9mm；

③：離合器助力器中繼活塞（即頂開閥門的活塞）直徑為φ19.5mm（所在的油缸直徑），頂開閥門最開時的中繼活塞行程為4mm，可知：

④：V4的值是一個不確定的值，只能用估計的方法根據管路的長短及其它一些因素來估算。根據國內外相關技術資料顯示，V4不超過2ml；取0.5ml

據以上可得出：V2+V3+V4=7.18+1.2+0.5=8.88ml

φ90型離合器助力器的工作特性曲線如下：

根據φ90型離合器助力器的工作特性曲線可知在助力器供氣壓力為600kPa，制動液壓為 1.1Mpa時，該助力器輸出力約F推=3800N。

離合器助力器端要求最小輸出力：F min=4160÷1.35=3081N

F推=3800N> F min=3081N，符合離合總泵與離合助力器匹配原則2。

（3）小結：

①：所選用離合器總泵與助力器匹配可行。

②：所選用離合器助力器缸徑能滿足離合器的分離力。

（4）反推計算離合器踏板力驗證：

根據離合器助力器的工作特性曲線可知，當離合器助力器氣壓6bar時，推桿輸出力最小為F min=4322N，總泵所產生的液壓力為p=1.2Mpa。

此時總泵推桿所產生的推力 F推=πx（23.81÷2）2 x1.2=534N；

根據踏板杠桿比可知踏板力 F踏=534÷6÷0.8=111.25 N<120N，滿足系統踏板力性能要求。

注：以上計算均為理論值，系統效率取0.8

3 離合系統設計安裝注意事項

（1）離合總泵、離合助力器總成設計安裝時，應保持活塞與推桿保持同一中心，推桿工作偏擺角度應<±3°，否則會引起活塞偏磨而早期失效。

（2）安裝離合總泵時需要注意調整總泵推桿與活塞之間的間隙，必須保證該間隙為0.5～1mm。（只能用手搖動推桿找感覺、切記不要去按踏板找感覺)。離合總泵油壺與離合助力器高度落差距離控制在1.0m以上。

（3）安裝離合助力器時需要注意安裝方向，使放氣螺釘朝左或朝右，確保放氣螺釘在放氣時能夠排盡離合器總泵與助力器之間的空氣。

4 離合總泵與離合助力器使用匹配情況及匹配異常情況介紹

4.1 離合總泵與離合助力器使用匹配情況

根據目前市場上一汽、二汽、北汽福田、江淮、重汽、北方奔馳等汽車廠家中重卡離合總泵及離合助力器的使用情況，主要有匹配概況如下：

表2 離合器總泵與離合器助力器常用匹配概況

4.2 離合系統匹配異常情況介紹

（1）離合回油慢，分離時有微小臺階感

原因：管路布置、設計缺陷：①一般為液壓油管內徑設計偏小（如 4.5mm）。②管路布置折彎過多出現阻尼現象以及管路膨脹系數過大等因素所致。

快速踩離合時，助力器輸出工作行程過大，在連續踩離合踏板時總泵液壓輸入過多，在正常離合需求范圍時間內無法及時回油，導致助力器不能及時回位、半離合點越來越高、輸出力不穩定。

解決措施：調整管路布置減少折彎，增加液壓油管內徑（如6mm）后故障可消除。

（2）離合沉重、有臺階感

原因：①助力器推桿與搖臂夾角不良。如助力器與推桿夾角為83度左右時，搖臂與分離軸承位置匹配不合理，對離合器助力器輸出力分解較大，影響分離助力性能。②分離軸承干涉。分離軸承導向槽內側與撥叉導向釘干涉、且兩個受力面受力不均衡。增加了摩擦助力、影響了離合整體的平順性能。

解決措施：①助力器推桿與搖臂夾角不良：調整助力器安裝支架位置，實現角度優化。

②分離軸承干涉：更換合格分離軸承。

（3）快速踩踏板離合助力器異常排氣

原因：液壓壓力工作點正處于進氣閥門開啟點的邊緣，快速踩離合時助力器隨動平衡的氣壓壓力差較大（排出的氣壓壓力較多）當連續快速踩離合時，液壓壓力急劇上升。進入氣缸的氣壓也隨動急劇上升、推動助力活塞快速推出。此時液壓壓力也隨動下降、助力器在隨動特性下排氣平衡，助力活塞與液壓活塞隨動回位、在平衡氣壓壓力未排盡時使液壓壓力再次增加（管路制動液未能及時回油），使氣壓壓力再次輸入到助力氣缸內。產生下一個工作循環、持續情況下即出現了異響排氣的現象。

解決措施：更改離合負載匹配或減小離合助力器工作氣壓后故障消除。

（4）離合打滑

原因：推桿壓縮工作行程過大，導致整車使用后期助力器補償行程不足，出現半離合點高、摩擦片打滑（嚴重的燒摩擦片）的現象。

解決措施：后續調整推桿長度后故障消除。

5 總結

本文對中重型4×2載貨車 HFC1121K3R1ZT離合總泵及離合助力器匹配輕卡ung進行介紹，著重于離合助力器與離合總泵匹配設計原則及計算方法，通過反推法驗證離合助力器匹配的合理性及可行性。以上內容雖然主要針對中重型4×2載貨車，但不失一般性，對于輕型及重型汽車采用液壓氣助力的離合系統，離合總泵與離合助力器匹配設計原則及計算方法可按此過程進行設計。

[1] 劉維信主編.汽車設計.[M]北京:清華大學出版社2001.7.

[2] 陳家瑞主編.汽車構造(下冊).[M]北京:機械工業出版社2000.10.

[3] 徐石安主編.汽車離合器(汽車設計叢書)[M].北京:清華大學出版社2004.12.

[4] 劉維信主編.機械最優化設計.[M]北京:清華大學出版社1994.

Matching Design of Clutch And Clutch Booster For A Heavy Truck

Liu Jjiehao, Liang Lijuan
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

In this paper, a heavy truck clutch control system as the research object, introduces the matching principle and calculation method of clutch master cylinder and clutch booster, and the abnormal problems often appear in the production site are introduced and put forward the solution method.

heavy Truck; Clutch Control System; Clutch Booster; clutch master cylinder

CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)12-35-03

U462.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7988 (2017)12-35-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.013

劉潔浩，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。