刘洁浩，梁丽娟

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某中重卡离合总泵与离合助力器匹配设计

刘洁浩，梁丽娟

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章以某中重卡的离合操纵系统为研究对象，介绍离合总泵与离合助力器的匹配原则及计算方法，并针对生产现场常出现的异常问题进行介绍并提出的解决措施方法。

中重卡；离合操纵系统；离合助力器；离合总泵

引言

目前离合器操纵机构主要有机械式、液压式、弹簧助力式、气压助力机械式、气压助力液压式等。在众多的操纵机构中，气压助力液压式操纵机构具有操纵轻便，布置简单等优点，中重型卡车离合器操纵机构一般采用气压助力液压式操纵系统。

气压助力液压式操纵系统主要组成部件为离合踏板、离合总泵、离合助力器三大部件。由于市场需求和政策的变化，车辆不断进行更新换代，为了保证不同车型离合操纵系统具有操纵舒适，工作可靠等要求，离合操纵系统也要进行变化。一般一种类型车型离合踏板技术状态是统一不变，这样变化的主要部件为离合总泵和离合助力器。本文以某中型卡车车型离合操纵系统为研究对象，主要介绍离合总泵及离合助力器的匹配设计，以及对离合系统匹配异常问题进行介绍。

1 离合操纵系统工作原理

某中重型卡车离合操纵系统示意图，如图1所示。

图1 离合器液压气助力操纵系统

此操纵系统为离合器液压气助力操纵系统，零部件为离合油壶、离合踏板、离合总泵、离合助力器以及离合管路组成。

此系统工作原理简要分析：

当驾驶员踩下离合踏板后，推动离合总泵的活塞，将总泵的工作缸中的油液经管路传输至离合助力器的液压腔, 一部分液压力作用于液压工作活塞，另一部分液压力作用于液压控制活塞，打开离合助力器进气阀座的阀门后，液压力和气压力共同作用于推杆上，使离合助力器的推杆推动分离拨叉，分离拨叉拨动分离轴承，分离轴承作用于离合器的分离指，使离合器产生分离作用。

当驾驶员抬起脚松离合踏板时，液压油回到主缸，离合器分离指的恢复力作用于分离轴承，通过分离拨叉作用于离合助力器的推杆上，液压控制活塞回位，进气阀门关闭，排气阀打开，压缩空气排到大气，离合器接合，发动机动力传递至变速器，汽车实现起步。

2 离合总泵及离合助力器匹配计算

2.1 离合总泵及离合助力器匹配原则

（1）离合器助力器在使用中有最大的工作行程，与其相匹配的离合器总泵输出的液体量必须能满足离合器助力器达到最大工作行程时所需输入的液体量，用公式表示为： V1≥V2+V3+V4。

V1：离合器总泵的活塞总成最大行程减去空行程所移动的空间体积，

V2：离合器助力器的工作行程从零到最大时液压缸内活塞总成移动的空间体积，

V3：离合器助力器开启进气阀门的活塞总成从未动作到进气阀门达到最大开启时 移动的空间体积，

V4：管路内液体的正常损耗及压缩变形的总体积。

（2）离合器助力器的输出力能满足离合器的最大分离力。

2.2 离合总泵及离合助力器匹配计算

（1）某中重卡离合操纵系统相关参数：

表1

（2）根据某中重卡离合操纵系统相关参数计算如下：

①：离合器踏板行程为 150mm，踏板杠杆比 i=360÷60=6，总泵缸径φ23.81 mm。可知：总泵推杆行程为150÷6=25mm；

总泵空行程按3mm计算总泵有效行程为:25-3=22mm；

②：离合器分离轴承最大分离行程为 14mm，最大分离力为4160N；分离行程驱动杠杆比为i=88÷65=1.35。

拟选离合器助力器为φ90型自调间隙式。助力器液压缸直径为φ22。可知：离合器助力器最大工作行程：14x1.35=18.9mm；

③：离合器助力器中继活塞（即顶开阀门的活塞）直径为φ19.5mm（所在的油缸直径），顶开阀门最开时的中继活塞行程为4mm，可知：

④：V4的值是一个不确定的值，只能用估计的方法根据管路的长短及其它一些因素来估算。根据国内外相关技术资料显示，V4不超过2ml；取0.5ml

据以上可得出：V2+V3+V4=7.18+1.2+0.5=8.88ml

φ90型离合器助力器的工作特性曲线如下：

根据φ90型离合器助力器的工作特性曲线可知在助力器供气压力为600kPa，制动液压为 1.1Mpa时，该助力器输出力约F推=3800N。

离合器助力器端要求最小输出力：F min=4160÷1.35=3081N

F推=3800N> F min=3081N，符合离合总泵与离合助力器匹配原则2。

（3）小结：

①：所选用离合器总泵与助力器匹配可行。

②：所选用离合器助力器缸径能满足离合器的分离力。

（4）反推计算离合器踏板力验证：

根据离合器助力器的工作特性曲线可知，当离合器助力器气压6bar时，推杆输出力最小为F min=4322N，总泵所产生的液压力为p=1.2Mpa。

此时总泵推杆所产生的推力 F推=πx（23.81÷2）2 x1.2=534N；

根据踏板杠杆比可知踏板力 F踏=534÷6÷0.8=111.25 N<120N，满足系统踏板力性能要求。

注：以上计算均为理论值，系统效率取0.8

3 离合系统设计安装注意事项

（1）离合总泵、离合助力器总成设计安装时，应保持活塞与推杆保持同一中心，推杆工作偏摆角度应<±3°，否则会引起活塞偏磨而早期失效。

（2）安装离合总泵时需要注意调整总泵推杆与活塞之间的间隙，必须保证该间隙为0.5～1mm。（只能用手摇动推杆找感觉、切记不要去按踏板找感觉)。离合总泵油壶与离合助力器高度落差距离控制在1.0m以上。

（3）安装离合助力器时需要注意安装方向，使放气螺钉朝左或朝右，确保放气螺钉在放气时能够排尽离合器总泵与助力器之间的空气。

4 离合总泵与离合助力器使用匹配情况及匹配异常情况介绍

4.1 离合总泵与离合助力器使用匹配情况

根据目前市场上一汽、二汽、北汽福田、江淮、重汽、北方奔驰等汽车厂家中重卡离合总泵及离合助力器的使用情况，主要有匹配概况如下：

表2 离合器总泵与离合器助力器常用匹配概况

4.2 离合系统匹配异常情况介绍

（1）离合回油慢，分离时有微小台阶感

原因：管路布置、设计缺陷：①一般为液压油管内径设计偏小（如 4.5mm）。②管路布置折弯过多出现阻尼现象以及管路膨胀系数过大等因素所致。

快速踩离合时，助力器输出工作行程过大，在连续踩离合踏板时总泵液压输入过多，在正常离合需求范围时间内无法及时回油，导致助力器不能及时回位、半离合点越来越高、输出力不稳定。

解决措施：调整管路布置减少折弯，增加液压油管内径（如6mm）后故障可消除。

（2）离合沉重、有台阶感

原因：①助力器推杆与摇臂夹角不良。如助力器与推杆夹角为83度左右时，摇臂与分离轴承位置匹配不合理，对离合器助力器输出力分解较大，影响分离助力性能。②分离轴承干涉。分离轴承导向槽内侧与拨叉导向钉干涉、且两个受力面受力不均衡。增加了摩擦助力、影响了离合整体的平顺性能。

解决措施：①助力器推杆与摇臂夹角不良：调整助力器安装支架位置，实现角度优化。

②分离轴承干涉：更换合格分离轴承。

（3）快速踩踏板离合助力器异常排气

原因：液压压力工作点正处于进气阀门开启点的边缘，快速踩离合时助力器随动平衡的气压压力差较大（排出的气压压力较多）当连续快速踩离合时，液压压力急剧上升。进入气缸的气压也随动急剧上升、推动助力活塞快速推出。此时液压压力也随动下降、助力器在随动特性下排气平衡，助力活塞与液压活塞随动回位、在平衡气压压力未排尽时使液压压力再次增加（管路制动液未能及时回油），使气压压力再次输入到助力气缸内。产生下一个工作循环、持续情况下即出现了异响排气的现象。

解决措施：更改离合负载匹配或减小离合助力器工作气压后故障消除。

（4）离合打滑

原因：推杆压缩工作行程过大，导致整车使用后期助力器补偿行程不足，出现半离合点高、摩擦片打滑（严重的烧摩擦片）的现象。

解决措施：后续调整推杆长度后故障消除。

5 总结

本文对中重型4×2载货车 HFC1121K3R1ZT离合总泵及离合助力器匹配轻卡ung进行介绍，着重于离合助力器与离合总泵匹配设计原则及计算方法，通过反推法验证离合助力器匹配的合理性及可行性。以上内容虽然主要针对中重型4×2载货车，但不失一般性，对于轻型及重型汽车采用液压气助力的离合系统，离合总泵与离合助力器匹配设计原则及计算方法可按此过程进行设计。

[1] 刘维信主编.汽车设计.[M]北京:清华大学出版社2001.7.

[2] 陈家瑞主编.汽车构造(下册).[M]北京:机械工业出版社2000.10.

[3] 徐石安主编.汽车离合器(汽车设计丛书)[M].北京:清华大学出版社2004.12.

[4] 刘维信主编.机械最优化设计.[M]北京:清华大学出版社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 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)12-35-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.013

刘洁浩，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。