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[摘要]介绍了离合操纵系统助力的三种形式，解决了轻型货车离合踏板沉重的问题。以主流离合器参数为研究对象，设计和分析了离合操纵系统。为工程设计开发提供的有利的设计依据。
[关键词] 真空助力 正压助力 弹簧助力 踏板沉重 解决
中图分类号：U463
一、离合助力形式结构分析和原理
1、离合真空助力结构分析和原理
当进行离合时，离合踏板被踏下，踏板力经杠杆放大后作用在控制阀推杆上。首先， 控制阀推杆回位弹簧被压缩，控制阀推杆连同空气阀柱前移。当控制阀推杆前移到控制阀皮碗与真空阀座相接触的位置时，真空阀口关闭。此时，助力器的真空、应用气室被隔开。此时，空气阀柱端部刚好与反作用盘的表面相接触。随着控制阀推杆的继续前移，空气阀口将开启。外界空气经过滤气后通过打开的空气阀口及通往应用气室的通道，进入到助力器的应用气室，伺服力产生。由于反作用盘的材质有受力表面各处的单位压强相等的物理属性要求，使得伺服力随着控制阀推杆输入力的逐渐增加而成固定比例增长。当达到最大伺服力时，即应用气室的真空度为零时，伺服力将成为一个常量，不再发生变化。
2、离合正压助力结构分析和原理
正压助力离合总泵结构主要由气体控制阀、气缸、油缸组成。正压助力离合总泵不工作时，进气阀门在压紧弹簧a的作用下关闭，排气阀6打开
实现离合分离时，在踏板力作用下，挺杆1推动气门活塞3向后移动，克服回位弹簧b的作用力，向后移动一定行程，关闭排气阀门6，将进气阀门4顶开，压缩空气通过进气口3、进气通道A及进气阀门4进入气压助力腔B，压缩空气推动气缸活塞5向后移动实现气压助力，在挺杆力和压缩空气作用力下，气缸活塞5及液压缸活塞8一起向后移动，C腔容积减小，多余气体通过消音单向阀10排出，随液压缸活塞8后移关闭总泵补偿孔，液压腔D中油液受压，行程液压能，传递到离合分泵，实现离合分离。在挺杆后移过程中任意位置停止，当气压力与油液压力达到平衡时，进气阀门4关闭，从而实现气压助力泵的随动控制功能。
离合器结合时，慢慢松抬离合踏板，随挺杆1前移，气门活塞3在回位弹簧b的作用下，关闭进气阀门4，打开排气阀门6，部分压缩空气通过排气通道7及消音单向阀10排入大气，气缸活塞5及液压缸活塞8在回位弹簧c和液压力的作用下向前移动，随挺杆慢慢回位，排气阀门6完全打开，压缩空气排出，活塞回位，实现离合结合。在挺杆迁移过程中任意位置停止，当油液压力与气压达到平衡时，排气阀门6关闭，从而实现回位过程的随动控制功能。
当气压助力部分失效时，挺杆1向后推气门活塞3顶靠到导向座台阶E上，挺杆同时推动气门活塞3、气缸活塞5及液压缸活塞8一起后移，可以靠驾驶员人力实现离合分离。
二、弹簧助力结构分析和原理
弹簧助力式离合器操纵机构，在离合器处于接合状态时助力臂销轴中心位于固定销轴中心与离合器踏板轴中心连线之下，弹簧作用给离合器踏板一个逆时针方向的力矩。在踏下离合器踏板初期，顺时针方向的踏板力矩要克服逆时针方向的弹簧力矩。当助力臂销轴中心转到固定销轴中心与离合器踏板轴中心连线时，弹簧对离合器踏板的作用力矩为零。当助力臂销轴中心转到固定销轴中心与离合器踏板轴中心连线以上时，弹簧作用给离合器踏板一个顺时针方向的力矩，起助力作用。
弹簧助力起作用点为踏板行程为60mm处，设定踏板助力为25N。
等效助力F=踏板助力（25N）乘以杠杆比（313/159.3）=49.12N
弹簧力=等效助力F/sin（2.089）=1347.6N
根据公式：弹簧力=K·Δx，得出，Δx=3.27mm
由图中测出弹簧在踏板行程为60mm处的长度为43.3mm，弹簧自由长度为43.3+3.27=46.3mm
1、离合踏板行程和力计算结果及判定
计算公式及目标值设定说明：
S自由2= （S2×i拨叉+ S自由 1）×i踏板；
S工作 = S1× i拨叉×i踏板×d2 ÷D2 ÷η行程；
S余裕 = S0- S工作；
Fmax= F÷（i拨叉×i踏板×d2 ÷D2）÷η负载-F等效 踏板带助力弹簧；
Fmax= （F÷（i拨叉×d2 ÷D2 ）-803）÷η负载÷i踏板+ F回位 带真空助力，803为真空助力特性曲线解方程得出；
Fmax= （F÷（i拨叉×d2 ÷D2 ）-710）÷η负载÷i踏板+ F回位 带正压助力，710为工作气压压力0.8MPa时，助力特性曲线解方程得出；
判定：
按经验轻型货车的离合踏板的自由行程一般在：20mm～40mm 的范围内；踏板的富余行程，防止踏板臂过度变形；按经验离合踏板行程控制在165mm以内，富余行程大于4mm，踏板力在120N～160N之间。通过表一计算结果满足性能要求。
2、 离合器总泵行程校核
计算公式及目标值设定说明：
S总泵= （S0- S自由 1×i踏板）×i踏板；
△S1= S总泵max - S总泵；
目标值设定大于2mm，目的防止离合系统出现意外，作为补偿行程。
表四
离合器总泵行程校核 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅰ Ⅴ
离合器总泵行程计算 总泵工作行程 S总泵 mm 25.79 25.15 22.08 29.36 29.36 25.79 25.79
总泵最大行程 S总泵max mm 37 37 35 35 35 35 35
总泵行程余裕量△S1 mm 11.21 11.85 12.92 5.64 5.64 9.21 9.21
判定：
總泵的工作行程小于总泵的最大行程，满足要求。富裕行程大于2mm，通过表四数据满足要求。
3、离合器分泵行程校核
计算公式及目标值设定说明：
S工作 = （S1 + S2）×i拨叉；
△S2= S分泵 max - S工作；
目标值设定大于2mm，目的防止离合系统出现意外，作为补偿行程。
表五
离合器分泵行程校核 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅰ Ⅴ
离合器分泵行程计算 分泵工作行程 S工作 mm 19.08 19.32 22.88 18.655 19.08 19.08 22.88
分泵最大行程 S分泵 max mm 31 31 31 31 31 31 31
分泵行程余裕量△S2 mm 11.92 11.68 8.12 12.345 11.92 11.92 8.12
判定：
分泵的工作行程小于分泵的最大行程，满足要求。富裕行程大于2mm，通过表五数据满足要求。
三、束语
针对轻型货车主流离合操纵系统的设计和分析，重点介绍了三种离合系统的助力形式，通过案例车型详细分析了离合操纵系统在实际工作中的应用情况。解决了轻型货车离合踏板沉重的问题。
参 考 文 献
[1]《汽车设计》 清华大学出版社 2001年7月第一版
[2]《汽车理论》 机械工业出版社 1981年8月重庆第一版
[3]《汽车工程手册》人民交通出版社 2001年5月第一版 设计篇
[关键词] 真空助力 正压助力 弹簧助力 踏板沉重 解决
中图分类号：U463
一、离合助力形式结构分析和原理
1、离合真空助力结构分析和原理
当进行离合时，离合踏板被踏下，踏板力经杠杆放大后作用在控制阀推杆上。首先， 控制阀推杆回位弹簧被压缩，控制阀推杆连同空气阀柱前移。当控制阀推杆前移到控制阀皮碗与真空阀座相接触的位置时，真空阀口关闭。此时，助力器的真空、应用气室被隔开。此时，空气阀柱端部刚好与反作用盘的表面相接触。随着控制阀推杆的继续前移，空气阀口将开启。外界空气经过滤气后通过打开的空气阀口及通往应用气室的通道，进入到助力器的应用气室，伺服力产生。由于反作用盘的材质有受力表面各处的单位压强相等的物理属性要求，使得伺服力随着控制阀推杆输入力的逐渐增加而成固定比例增长。当达到最大伺服力时，即应用气室的真空度为零时，伺服力将成为一个常量，不再发生变化。
2、离合正压助力结构分析和原理
正压助力离合总泵结构主要由气体控制阀、气缸、油缸组成。正压助力离合总泵不工作时，进气阀门在压紧弹簧a的作用下关闭，排气阀6打开
实现离合分离时，在踏板力作用下，挺杆1推动气门活塞3向后移动，克服回位弹簧b的作用力，向后移动一定行程，关闭排气阀门6，将进气阀门4顶开，压缩空气通过进气口3、进气通道A及进气阀门4进入气压助力腔B，压缩空气推动气缸活塞5向后移动实现气压助力，在挺杆力和压缩空气作用力下，气缸活塞5及液压缸活塞8一起向后移动，C腔容积减小，多余气体通过消音单向阀10排出，随液压缸活塞8后移关闭总泵补偿孔，液压腔D中油液受压，行程液压能，传递到离合分泵，实现离合分离。在挺杆后移过程中任意位置停止，当气压力与油液压力达到平衡时，进气阀门4关闭，从而实现气压助力泵的随动控制功能。
离合器结合时，慢慢松抬离合踏板，随挺杆1前移，气门活塞3在回位弹簧b的作用下，关闭进气阀门4，打开排气阀门6，部分压缩空气通过排气通道7及消音单向阀10排入大气，气缸活塞5及液压缸活塞8在回位弹簧c和液压力的作用下向前移动，随挺杆慢慢回位，排气阀门6完全打开，压缩空气排出，活塞回位，实现离合结合。在挺杆迁移过程中任意位置停止，当油液压力与气压达到平衡时，排气阀门6关闭，从而实现回位过程的随动控制功能。
当气压助力部分失效时，挺杆1向后推气门活塞3顶靠到导向座台阶E上，挺杆同时推动气门活塞3、气缸活塞5及液压缸活塞8一起后移，可以靠驾驶员人力实现离合分离。
二、弹簧助力结构分析和原理
弹簧助力式离合器操纵机构，在离合器处于接合状态时助力臂销轴中心位于固定销轴中心与离合器踏板轴中心连线之下，弹簧作用给离合器踏板一个逆时针方向的力矩。在踏下离合器踏板初期，顺时针方向的踏板力矩要克服逆时针方向的弹簧力矩。当助力臂销轴中心转到固定销轴中心与离合器踏板轴中心连线时，弹簧对离合器踏板的作用力矩为零。当助力臂销轴中心转到固定销轴中心与离合器踏板轴中心连线以上时，弹簧作用给离合器踏板一个顺时针方向的力矩，起助力作用。
弹簧助力起作用点为踏板行程为60mm处，设定踏板助力为25N。
等效助力F=踏板助力（25N）乘以杠杆比（313/159.3）=49.12N
弹簧力=等效助力F/sin（2.089）=1347.6N
根据公式：弹簧力=K·Δx，得出，Δx=3.27mm
由图中测出弹簧在踏板行程为60mm处的长度为43.3mm，弹簧自由长度为43.3+3.27=46.3mm
1、离合踏板行程和力计算结果及判定
计算公式及目标值设定说明：
S自由2= （S2×i拨叉+ S自由 1）×i踏板；
S工作 = S1× i拨叉×i踏板×d2 ÷D2 ÷η行程；
S余裕 = S0- S工作；
Fmax= F÷（i拨叉×i踏板×d2 ÷D2）÷η负载-F等效 踏板带助力弹簧；
Fmax= （F÷（i拨叉×d2 ÷D2 ）-803）÷η负载÷i踏板+ F回位 带真空助力，803为真空助力特性曲线解方程得出；
Fmax= （F÷（i拨叉×d2 ÷D2 ）-710）÷η负载÷i踏板+ F回位 带正压助力，710为工作气压压力0.8MPa时，助力特性曲线解方程得出；
判定：
按经验轻型货车的离合踏板的自由行程一般在：20mm～40mm 的范围内；踏板的富余行程，防止踏板臂过度变形；按经验离合踏板行程控制在165mm以内，富余行程大于4mm，踏板力在120N～160N之间。通过表一计算结果满足性能要求。
2、 离合器总泵行程校核
计算公式及目标值设定说明：
S总泵= （S0- S自由 1×i踏板）×i踏板；
△S1= S总泵max - S总泵；
目标值设定大于2mm，目的防止离合系统出现意外，作为补偿行程。
表四
离合器总泵行程校核 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅰ Ⅴ
离合器总泵行程计算 总泵工作行程 S总泵 mm 25.79 25.15 22.08 29.36 29.36 25.79 25.79
总泵最大行程 S总泵max mm 37 37 35 35 35 35 35
总泵行程余裕量△S1 mm 11.21 11.85 12.92 5.64 5.64 9.21 9.21
判定：
總泵的工作行程小于总泵的最大行程，满足要求。富裕行程大于2mm，通过表四数据满足要求。
3、离合器分泵行程校核
计算公式及目标值设定说明：
S工作 = （S1 + S2）×i拨叉；
△S2= S分泵 max - S工作；
目标值设定大于2mm，目的防止离合系统出现意外，作为补偿行程。
表五
离合器分泵行程校核 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅰ Ⅴ
离合器分泵行程计算 分泵工作行程 S工作 mm 19.08 19.32 22.88 18.655 19.08 19.08 22.88
分泵最大行程 S分泵 max mm 31 31 31 31 31 31 31
分泵行程余裕量△S2 mm 11.92 11.68 8.12 12.345 11.92 11.92 8.12
判定：
分泵的工作行程小于分泵的最大行程，满足要求。富裕行程大于2mm，通过表五数据满足要求。
三、束语
针对轻型货车主流离合操纵系统的设计和分析，重点介绍了三种离合系统的助力形式，通过案例车型详细分析了离合操纵系统在实际工作中的应用情况。解决了轻型货车离合踏板沉重的问题。
参 考 文 献
[1]《汽车设计》 清华大学出版社 2001年7月第一版
[2]《汽车理论》 机械工业出版社 1981年8月重庆第一版
[3]《汽车工程手册》人民交通出版社 2001年5月第一版 设计篇