Для чего предназначено сцепление автомобиля?

Сцепление автомобиля: назначение и устройство

Назначение и устройство сцепления

Сцепление служит для кратковременного разъединения двигателя от трансмиссии и плавного их соединения при трогании с места, а также при переключении передач. Сцепление состоит из привода и механизма сцепления.

Устройство сцепления автомобиля

Схема гидравлического привода выключения сцепления и механизма сцепления:

1. коленчатый вал;
2. маховик;
3. ведомый диск;
4. нажимной диск;
5. кожух сцепления;
6. нажимные пружины;
7. отжимные рычаги;
8. нажимной подшипник;
9. вилка выключения сцепления;
10. рабочий цилиндр;
11. трубопровод;
12. главный цилиндр;
13. педаль сцепления;
14. картер сцепления;
15. шестерня первичного вала;
16. картер коробки передач;
17. первичный вал коробки передач.

Привод выключения сцепления

Привод выключения сцепления (гидравлического типа) состоит из:

• педали,
• главного цилиндра,
• рабочего цилиндра,
• вилки выключения сцепления,
• нажимного подшипника,
• трубопроводов.

При нажатии на педаль сцепления, усилие ноги водителя, через шток и поршень, передается жидкости, которая, в свою очередь, передает давление от поршня главного цилиндра на поршень рабочего. Далее шток рабочего цилиндра перемещает
вилку выключения сцепления и нажимной подшипник, который и передает усилие на механизм сцепления. Когда же водитель отпустит педаль, то под воздействием возвратных пружин все детали привода займут исходные позиции.

Механизм сцепления

Механизм сцепления представляет собой устройство, в котором происходит передача крутящего момента за счет работы сил трения. Именно механизм сцепления позволяет кратковременно разъединять двигатель и коробку передач, а затем вновь
плавно их соединять.

Кроме того, сцепление предохраняет детали трансмиссии от перегрузок. При неравномерном вращении коленчатого вала двигателя в трансмиссии возникают колебания. Для их гашения в сцеплении имеется гаситель колебаний или демпфер. Элементы механизма заключены в картер сцепления, который крепится к картеру двигателя.

Детали механизма сцепления

Механизм сцепления состоит из:

• картера и кожуха,
• ведущего диска (которым является маховик коленчатого вала двигателя),
• нажимного диска с пружинами,
• ведомого диска со специальными износостойкими накладками и гасителем колебаний.

Ведомый диск, связанный с первичным валом коробки передач, постоянно прижат к маховику нажимным диском под воздействием очень сильных пружин. За счет огромных сил трения между маховиком, ведомым и нажимным дисками, все это вместе, как единое целое, вращается при работе двигателя. Но это только тогда, когда водитель не трогает педаль сцепления, независимо от того едет ли или стоит на месте его автомобиль.

А для начала движения машины, необходимо прижать ведомый диск, связанный с ведущими колесами (через первичный вал коробки передач и другие составляющие трансмиссии), к вращающемуся маховику, то есть – включить сцепление.

Схема работы сцепления

Как правильно включать сцепление? Вначале приотпускаем педаль, то есть даем возможность пружинам нажимного диска подвести ведомый диск к маховику до их легкого соприкосновения. За счет сил трения диск, проскальзывая некоторое
время относительно маховика, тоже начнет вращаться, а ваш автомобиль потихоньку двигаться. Затем на две – три секунды удерживаем педаль сцепления в средней позиции для того, чтобы скорость вращения маховика и диска уравнялись.

Машина при этом немного увеличивает скорость движения. И, наконец, когда маховик вместе с нажимным и ведомым дисками уже вращаются вместе без проскальзывания с одинаковой скоростью, 100%-но передавая крутящий момент к коробке передач
и далее на ведущие колеса автомобиля, остается только полностью отпустить педаль сцепления и убрать с нее ногу.

Если при начале движения педаль сцепления резко бросить, то автомобиль «прыгнет» вперед, а двигатель заглохнет. В худшем же варианте, что-нибудь еще и сломается, так как в этот момент возникает сильная ударная волна, которая многократно увеличивает нагрузки на все детали двигателя и агрегаты трансмиссии.

Для выключения сцепления водитель нажимает на педаль, при этом нажимной диск отходит от маховика и освобождает ведомый диск, прерывая передачу крутящего момента от двигателя к коробке передач. Нажимать на педаль сцепления следует достаточно быстрым, но не резким, спокойным движением до конца хода педали.

Основные неисправности сцепления

Сцепление «ведет» (выключается не полностью) из-за большого свободного хода педали сцепления, перекоса нажимного подшипника, коробления ведомого диска или поломки пружин. Для устранения неисправности следует отрегулировать свободный ход педали, удалить воздух из гидропривода, заменить неработоспособные диски и пружины.

Сцепление «пробуксовывает» (включается не полностью) из-за малого свободного хода педали, замасливания или износа фрикционных накладок ведомого диска, поломки пружин. Для устранения неисправности необходимо отрегулировать свободный ход педали, промыть или поменять диски, пружины.

Сцепление включается резко вследствие заеданий в механизме привода, задирах на рабочих поверхностях дисков, маховика и разрушения фрикционных накладок ведомого диска. Для устранения неисправности следует заменить неисправные узлы привода, устранить задиры на поверхностях дисков, заменить ведомый диск.

Подтекание тормозной жидкости в приводе выключения сцепления возможно из главного или рабочего цилиндров, а также в соединительных трубках.
Для устранения неисправности следует визуально определить место утечки и заменить неисправные узлы, с последующей прокачкой всего гидропривода (удалить из него воздух).

Эксплуатация сцепления

При эксплуатации автомобиля необходимо периодически проверять уровень в бачке, питающем жидкостью гидравлический привод сцепления. Если уровень окажется меньше нормы, то его обязательно следует восстановить, долив тормозной жидкости.
В противном случае, когда ее уровень понизится до нуля, усилие вашей ноги на педали сцепления будет передаваться в никуда.

Пониженный уровень жидкости или неправильная регулировка сцепления может привести к тому, что передачи на вашем автомобиле будут включаться с огромным усилием или вообще включаться не будут. И если, при полностью нажатой педали
сцепления, вам все-таки удастся «впихнуть» первую передачу, то автомобиль самопроизвольно начнет медленное движение, хотя в данный момент двигатель еще должен быть отделен от ведущих колес.

Как это может случиться и почему машина едет?

Описанная неприятность называется – сцепление ведет. Суть происходящего в следующем. В то время, когда ведомый диск сцепления не должен иметь контакта с маховиком, он все-таки за него немного цепляется, и поэтому часть крутящего момента передается на вал коробки передач и далее на ведущие колеса.

Со сцеплением может случиться неприятность и другого рода. Так как каждый раз, отпуская педаль сцепления, мы заставляем обе поверхности ведомого диска сильно тереться о железный маховик и не менее железный нажимной диск, то естественно боковые поверхности ведомого диска со временем изнашиваются.

Это нормальный процесс, предусмотренный конструкцией автомобиля, и ведомый диск является расходным материалом. Однако наступает момент, когда и первая передача включена, и педаль сцепления наверху, и «газуете» вы так, что у проезжающих мимо водителей «сердце кровью обливается». Но износ накладок ведомого диска уже настолько велик, что теперь он не зажимается между маховиком и нажимным диском с должным усилием, и, прокручиваясь, не передает крутящий момент от двигателя к трансмиссии. Описанное явление называется – сцепление пробуксовывает.

Конечно, здесь описан пример совсем уж глухого и слепого водителя, потому что машина намного раньше «предупреждала» его о том, что такой случай может произойти в ближайшее время. Еще раньше, на подходе к максимальному износу, ведомый диск начал пробуксовывать, сначала на четвертой передаче, затем на третьей и так далее.

Начало критического износа легко определить, двигаясь на четвертой передаче со скоростью 40 – 45 км/ч. Если при активном нажатии на педаль газа обороты
двигателя начинают увеличиваться, а машина продолжает движение с постоянной скоростью, то в подтверждение своей догадки вы еще и унюхаете специфический запах «подгорающих» накладок диска. Значит, пора покупать новый диск.

«Шелест» в районе сцепления и его пропадание при полностью нажатой педали сцепления означает, что вы должны готовится к замене выжимного подшипника. Резкие старты и ускорения машины, постоянное держание ноги на педали сцепления при
движении ведут к ускоренному износу не только сцепления, но и других агрегатов автомобиля.

Укорачивает срок службы сцепления и еще одна плохая привычка. Это когда водитель долго удерживает педаль сцепления в нажатом состоянии, например, на все время остановки перед красным сигналом светофора.

Устройство и принцип работы сцепления автомобиля

Сцеплением называется механизм трансмиссии, передающий крутящий момент от двигателя к коробке передач за счет силы трения. Также оно позволяет кратковременно отсоединить двигатель от трансмиссии и вновь их плавно соединить. Существует достаточно много разновидностей муфт сцепления. Они различаются по количеству ведомых дисков (однодисковое, двухдисковое или многодисковое), по типу рабочей среды (сухое или мокрое) и по типу привода. Разные виды сцеплений имеют соответствующие преимущества и недостатки, но наибольшее распространение на современных автомобилях получило однодисковое сухое сцепление либо с механическим, либо гидравлическим приводом.

1. Функции сцепления
2. Элементы муфты сцепления
3. Принцип работы
4. Виды сцепления
5. Сухое сцепление
6. Мокрое сцепление
7. Сухое двухдисковое сцепление
8. Сцепление двухмассового маховика
9. Ресурс сцепления
10. Особенности керамического сцепления

Функции сцепления

Муфта сцепления устанавливается между двигателем и коробкой передач и является одним из наиболее нагруженных элементов трансмиссии. Она выполняет следующие основные функции:

1. Плавное разъединение и соединение двигателя и коробки передач.
2. Передача крутящего момента без проскальзывания (без потерь).
3. Компенсация вибраций и нагрузок от неравномерности работы двигателя.
4. Снижение нагрузок на элементы двигателя и трансмиссии.

Элементы муфты сцепления

Стандартная муфта сцепления, применяющаяся на большинстве автомобилей с механической коробкой передач, включает следующие основные элементы:

• Маховик двигателя – ведущий диск.
• Ведомый диск сцепления.
• Корзина сцепления – нажимной диск.
• Выжимной подшипник сцепления.
• Муфта выключения сцепления.
• Вилка сцепления.
• Привод сцепления.

На ведомый диск сцепления с обеих сторон установлены фрикционные накладки. Его функция – передача крутящего момента за счет силы трения. Встроенный в корпус диска пружинный демпфер крутильных колебаний смягчает соединение с маховиком и гасит вибрации и нагрузки от неравномерности работы двигателя.

Схема расположения диска сцепления, корзины и выжимного подшипника с муфтой выключения

Нажимной диск и диафрагменная пружина, воздействующие на ведомый диск сцепления, в сборе представляют собой единый узел, получивший название “корзина сцепления”. Ведомый диск сцепления расположен между корзиной и маховиком и соединен с первичным валом коробки передач с помощью шлицев, по которым он может перемещаться.

Диафрагменная пружина корзины может быть либо нажимного, либо вытяжного принципа действия. Отличие – в направлении приложения усилия от привода сцепления: к маховику или от маховика. Особенность конструкции пружины вытяжного действия позволяет использовать корзину, толщина которой значительно меньше. Это делает узел максимально компактным.

Принцип работы

Принцип работы сцепления основан на жестком соединении ведомого диска сцепления и маховика двигателя за счет возникающей силы трения от усилия, которое создает диафрагменная пружина. Сцепление имеет два режима: «включено» и «выключено». Основное время работы ведомый диск прижат к маховику. Крутящий момент от маховика передаётся ведомому диску, а от него через шлицевое соединение на первичный вал коробки передач.

Схема работы диафрагменной пружины

Для выключения муфты водитель нажимает на педаль, которая соединена с вилкой механическим или гидравлическим приводом. Вилка перемещает выжимной подшипник, который, нажимая на концы лепестков диафрагменной пружины, прекращает её давление на нажимной диск, а он, в свою очередь, освобождает ведомый. В этот момент двигатель разъединен с трансмиссией.

После включения нужной передачи в коробке передач водитель отпускает педаль сцепления, вилка перестаёт воздействовать на выжимной подшипник, а тот на пружину. Нажимной диск прижимает ведомый к маховику. Двигатель соединен с трансмиссией.

Виды сцепления

Сухое сцепление

Принцип действия сцепления данного типа основан на силе трения, возникающей при взаимодействии сухих поверхностей: ведущего, ведомого и нажимного дисков. Это обеспечивает жесткую связь двигателя и коробки передач. Сухое однодисковое сцепление – самый распространенный вид, использующийся на основной массе автомобилей с механической КПП.

Мокрое сцепление

Данный вид сцепления предполагает работу трущихся поверхностей в масляной ванне. По сравнению с сухой, такая схема обеспечивает более плавное соприкосновения дисков; узел эффективнее охлаждается за счет циркуляции жидкости и может передавать больший момент на трансмиссию.

Двойное сцепление мокрого типа

Мокрая схема обычно применяется на современных роботизированных КПП с двойным сцеплением. Особенность работы такого сцепления заключается в том, что на четные и нечетные передачи КПП подается крутящий момент от отдельных ведомых дисков. Привод сцепления – гидравлический, управляемый электроникой. Переключение скоростей происходит при постоянной передаче крутящего момента на трансмиссию без разрыва потока мощности. Данная конструкция является более дорогой и сложной в производстве.

Сухое двухдисковое сцепление

Сухое двухдисковое сцепление предполагает наличие двух ведомых дисков и промежуточной проставки между ними. Данная схема способна передать больше крутящего момента при тех же размерах механизма сцепления. Сама по себе она проще в производстве по сравнению с мокрой. Обычно применяется на грузовиках и легковых автомобилях с особо мощными двигателями.

Сцепление двухмассового маховика

Двухмассовый маховик состоит из двух частей. Одна из них связана с двигателем, вторая – с ведомым диском. Обе составляющие маховика имеют небольшой свободный ход относительно друг друга в плоскости вращения и соединены пружинами между собой.

Схема двухмассового маховика

Особенностью сцепления двухмассового маховика является отсутствие пружинного демпфера крутильных колебаний в ведомом диске. Функция гашения колебаний заложена в конструкцию маховика. Помимо передачи крутящего момента он максимально эффективно сглаживает вибрации и нагрузки, возникающие от неравномерности работы двигателя.

Ресурс сцепления

Ресурс сцепления главным образом зависит от условий эксплуатации автомобиля, а также от стиля езды водителя. В среднем, срок службы сцепления может доходить до 100-150 тысяч километров пробега. В результате естественного износа, возникающего в момент соприкосновения дисков, фрикционные поверхности изнашиваются и требуют замены. Основная причина – проскальзывание дисков.

Двухдисковое сцепление обладает большим ресурсом за счет увеличенного числа рабочих поверхностей. Выжимной подшипник сцепления задействуется при каждом разрыве соединения двигателя и коробки передач. Со временем в подшипнике вырабатывается и теряет свойства вся смазка, в следствие чего он перегревается и выходит из строя.

Особенности керамического сцепления

Ресурс сцепления и эффективность его работы на пределе нагрузок зависит и от свойств материала, обеспечивающего зацепление дисков. Стандартный состав накладок дисков сцепления большинства автомобилей включает спрессованную смесь стеклянных и металлических волокон, смолы и каучука. Поскольку принцип работы сцепления базируется на силе трения, фрикционные накладки ведомого диска рассчитаны на работу при высоких температурах, доходящих до 300-400 градусов Цельсия.

Диск сцепления с керамическими фрикционными накладками

В мощных спортивных автомобилях нагрузки на сцепление намного превышают обычные нормы. Для некоторых трансмиссий может применяться керамическое и металлокерамическое сцепление. В состав материала таких накладок входит керамика и кевлар. Металлокерамический фрикционный материал менее подвержен износу и выдерживает нагрев до 600 градусов без потери рабочих качеств.

Производители используют различные конструкции муфты сцепления, оптимальные для определенного автомобиля, исходя из его назначения и стоимости. Сухое однодисковое сцепление остается достаточно эффективной и недорогой в изготовлении конструкцией. Данная схема широко применяется на легковых автомобилях бюджетного и среднего классов, а также на внедорожниках и грузовиках.

Сцепление: устройство и принцип работы

Сцеплением является механизм трансмиссии, который выполняет несколько функций. Во-первых, он передает крутящий момент от «движка» к КП. Во-вторых, он помогает временно отсоединить мотор от трансмиссии и присоединить обратно. Муфты сцепления подразделяются на виды, каждый из которых имеет положительные и отрицательные стороны. Рассмотрим, что представляет собой устройство сцепления, и какие его разновидности существуют.

Устройство и принцип работы

Около 70% автомобилей, продаваемых в стране, оснащены механическими коробками передач. Такие модели очень популярны и пользуются большим спросом у автолюбителей. Для таких машин важно правильно использовать сцепление, как для его защиты, так и для поддержания коробки передач в наилучшем состоянии.

Какова роль сцепления, и какие компоненты с ним связаны?

Сцепление обеспечивает связь между коробкой и двигателем.

Всем водителям известно, что педаль сцепления (вместе с педалью акселератора) позволяет автомобилю трогаться с места и переключать передачи во время движения.

Таким образом, сцепление и его устройство, и принцип работы довольно просты. Фактически, сцепление обеспечивает связь между коробкой и двигателем посредством двух процессов:

Сначала оно отключает двигатель от коробки передач, т.е. прерывает поток мощности между ними.

Затем двигатель соединяется с КПП, что является прогрессивным процессом и происходит во время старта автомобиля. При каждом переключении передач эти функции выполняются последовательно. Они должны выполняться надлежащим образом, чтобы не вызывать сбоев в работе коробки или сцепления, которые со временем могут повлиять на плавность хода автомобиля. Таким образом, разъединение необходимо, когда поток мощности двигателя уменьшается и нужно установить более низкую передачу.

Большинство автомобилей с МКПП имеют сцепления, которые являются механическими (или фрикционными), приводными (по тросу), гидравлическими, или безмасляными (сухое трение).

Рекомендации по правильному использованию сцепления

Чтобы избежать различных сбоев сцепления, которые представляют большую опасность для водителя, если их не устранить вовремя, рекомендуется следовать некоторым советам:

При каждом переключении передач нажимать на педаль сцепления до упора. Не отпускать педаль внезапно, когда рычаг находится не в «свободном» положении, так как в этом случае двигатель может внезапно остановится и заглохнуть. Кроме сцепления могут выйти из строя шестерни или диски сцепления.

Аналогичным образом, слишком медленное отпускание педали приводит к неполному разъединению и к прокручиванию колес.

Не удерживать сцепление во время ожидания, например, зеленого света на светофоре, и не держать подошву ноги во время езды, так как это перегружает подшипники.

Деформацию диска сцепления можно предотвратить, если избегать подъема на крутые склоны, буксировки других автомобилей и, как правило, всего, что связано с нажатием на педаль.

Не стартовать на автомобиле ни на какой другой передаче, кроме 1-ой.

Использовать не агрессивный и превентивный стиль вождения.

Предотвращение поломки автомобиля означает, помимо осторожного обращения, проведение регулярных проверок с целью раннего выявления любых нарушений. Для этого лучше обращаться в специализированные автосервисы. Специалисты вовремя, а главное правильно определят неисправность и ее причину, а также профессионально проведут ремонт. Полностью исправный автомобиль — это не только комфорт передвижения, но и безопасность, как водителя, так и всех, кто находится в салоне.

Как определить неисправность?

Все машины по коробке передач делятся на 2 большие группы: с автоматической и механической трансмиссиями. У каждой из них есть свои преимущества и недостатки. Задумывались ли вы о том, почему нужно выжимать педаль сцепления при переключении скоростей? Чтобы разобраться, что такое сцепление автомобиля, необходимо первым делом понять, как работает двигатель внутреннего сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания может изменять крутящий момент в ограниченном диапазоне, данный механизм влияет на скорость автомобиля. Чтобы контролировать скорость движения ведущих колес, необходимо к двигателю подключить механизм трансмиссии, который включает в себя коробку передач, ведущий вал, ведущее колесо.

Чтобы переключение скоростей происходило плавно, нужно на время прекратить подачу крутящего момента на двигатель. В данном случае нелогично было бы сделать полную остановку двигателя, поэтому придумали сцепление. Оно блокирует крутящий момент, тем самым обеспечивает непрерывную работу двигателя.

Любой механизм может сломаться внезапно, к сожалению, от этого никто не застрахован. Но есть определенные признаки, которые помогут понять, что со сцеплением что-то не то и его уже пора поменять.

Одним из главных показателей скорого выхода из строя сцепления является характерный скрежет (хруст) коробки передач во время переключения (при полном нажатии на педаль).

Признаком неправильной работы сцепления является его пробуксовка. Вследствие этого повышается расход топлива, и чувствуется потеря мощности двигателя.

Довольно часто появляются моменты, когда ступица начинает заедать и при переключении коробки передач происходят характерные рывки автомобиля. Причиной всего этого является изнашивание деталей сцепления.

Каждому автомобилисту стоит помнить, что как только появляются такие признаки неисправности, следует незамедлительно приступать к проведению диагностики, и в случае подтверждения заменить сцепление. Несвоевременное устранение таких проблем может привести к более серьёзным поломкам, а соответственно к более дорогостоящему ремонту.

Автомобилестроение не стоит на месте и на сегодняшний день на многие современные авто устанавливают усовершенствованные коробки передач и подключают электронное сцепление, за работу которого отвечает блок управления. Если у владельца такой автомобиль, то необходимо как можно чаще проверять коробку передач на наличие признаков неисправностей. Чтобы избежать выхода из строя блока, который обойдется очень дорого. Существуют небольшие рекомендации по поддержанию максимального ресурса сцепления.

Плавная езда. Старайтесь избегать резких и быстрых стартов с полностью нажатой педалью газа.

Рекомендуем иногда проводить диагностику сцепления для своевременного устранения.

Вдобавок стоит отметить, что к выбору нового сцепления стоит относиться со всей серьёзностью и ответственностью. Не стоит пытаться сэкономить и поставить неоригинальные запчасти, это может сыграть против, и обернуться ещё более плохими последствиями. Как говорится «скупой платит дважды».

Причины неисправностей

Зная принцип действия сцепления автомобиля, автовладелец сможет определить его неисправности.

Когда сцепление выключается не до конца из-за большого свободного хода, то нужно отрегулировать этот самый ход, удалив воздух из гидропривода. Если чувствуется пробуксовка сцепления из-за малого свободного хода, то нужно отрегулировать ход педали, либо заменить диски и пружины. Из-за заклинивания привода в механизме сцепление может резко включаться. Для ликвидации проблемы стоит заменить неисправные узлы или устранить задиры на дисках.

И еще одна частая проблема — подтекание «тормозухи» из основного или рабочего цилиндра. Устранить неполадку можно после того, как будет найдено место протечки. Неисправные узлы меняют на новые, не забывая прокачивать гидропривод.

Разновидности сцеплений

Выяснив, из чего состоит сцепление автомобиля, водителю стоит изучить разновидности сцеплений.

Сухое сцепление работает на основе силы трения, которая появляется при взаимодействии сухих поверхностей. Это создает надежную связь между коробкой передач и двигателем. В машинах с МКПП чаще всего используют сухое однодисковое сцепление. Однако также существует мокрое сцепление, которое предполагает работу трущихся элементов в масляной «ванне». Данная схема создает плавное соприкосновение дисков. Чаще всего она применяется на роботизированных коробках передач, имеющих двойное сцепление. Гидравлический привод управляется электроникой. Такая конструкция очень надежна, но дорогая по стоимости.

Существует также сухое двухдисковое сцепление, которое имеет два ведомых диска и промежуточную проставку. По сравнению с другими видами, эта схема проще «мокрой» и часто применяется на грузовых авто и машинах с мощными моторами.

Сцепление двухмассового маховика состоит из частей, связанных с одной стороны с «движком», а с другой стороны с ведомым диском. Эти элементы обладают свободным ходом и соединены пружинами. Конструкция включает в себя опцию гашения колебаний.

Керамическое и металлокерамическое сцепление

Керамическое и металлокерамическое сцепление создано специально для любителей экстремальной езды. Если установить керамику на мощный двигатель, то можно стартовать с пробуксовкой и ездить так, что резина будет сожжена. Металлокерамическое сцепление также выдерживает серьезные нагрузки.

Диски для них изготавливают из сырья с добавлением углеродистого волокна. Срок жизни таких дисков в 5 раз дольше, чем обычных. Они справляются с механическими и температурными нагрузками.

Новые разработки

Что касается новых разработок, то компания Ниссан думает над полным исключением механики между рулем и колесами. Все это заменит электроника, работающая по системе «steer-by-wire» (управление по проводам). Также продолжается работа над производством маховиков с маятниковой системой. При добавлении дополнительных деталей должно произойти улучшенное гашение колебаний. Детали размещают либо внутри, либо снаружи маховика. Немецкие производители уже выпустили несколько образцов.

Заключение

Таким образом, можно сделать вывод, что сцепление, как деталь автомобиля, постоянно совершенствуется. Каждый тип имеет свои отличительные черты, поэтому водитель должен иметь понятие, какой вид сцепления установлен в его машине и как правильно его эксплуатировать.

Система сцепления автомобиля

Система сцепления автомобиля служит для плавного соединения коленвала двигателя с валом коробки передач для того, чтобы передать крутящий момент. Это необходимо при движении с места и при переключении передач в пути.

Существует несколько типов сцепления: механическое (фрикционное), электрическое, гидравлическое, а также их комбинированные варианты.

Все сцепления схожи по принципу работы, по сути являются механическими с различными модификациями отвечающих заданным условиям комфорта и эксплуатации. Конструктивно состоит из множества элементов, разнообразие сочетаний которых определяет тип сцепления:

• одно и двухпоточное, представляет собой сочетание двух однопоточных, на легковых автомобилях применяют однопоточное сцепление;
• по трению: мокрое (в масле) и сухое (в воздушной среде);
• постоянно, применяемое на легковых автомобилях и непостоянно замкнутое;
• по количеству имеющихся ведомых дисков: 1-дисковые (наиболее распространенные), 2-дисковые и многодисковые.
• от того, какие используются пружины, могут быть такие типы: с диафрагменной (по центру) пружиной и с цилиндрическими (по окружности) пружинами.

Чаще всего сейчас на автомобилях встречается однодисковое сцепление сухого типа.

Конструктивные особенности и принцип работы

1. Механическое сцепление делает свою работу, используя силы трения.
2. Гидравлический тип соединения вала мотора с валом коробки происходит благодаря потоку жидкости.
3. Электромагнитный тип работает за счёт магнитного поля.

Рассмотрим отдельно каждый вид сцепления и его приводы.

Механическое

Сцепление с механическим приводом

Структура механического сцепления обычно представляет собой один и более фрикционных дисков, которые сжаты с маховиком или между собой пружинами. Привод механического сцепления осуществляется по средствам троса.

Маховик болтами крепится к коленвалу мотора. Он используется в качестве ведущего диска.

Сейчас распространено использование двухмассового маховика, который стабилизирует крутящие нагрузки на вал. Обе части его соединяются одна с другой пружинами.

Корзина бывает нажимного (лепестки сдвигаются внутрь, к маховику) и вытяжного вида (например, на некоторых французских моделях). Для каждого вида применяется свой выжимной подшипник. Крепление корзины к маховику производится болтами.

Ведомый диск входит в шлицы вала коробки и способен по ним смещаться. Дисковые демпферные пружины выполняют функцию сглаживания колебаний в момент переключения передач.

Фрикционные накладки крепятся заклепками к основанию ведомого диска. Выполнены они из композитного вещества: чаще — из кевларовых нитей или углеродного волокна, иногда – из керамики. Особо прочные – это металлокерамические накладки. Они рассчитаны выдерживать температуру вплоть до 600°С кратковременно.

Выжимной подшипник закреплен на защитном кожухе и имеет выжимную площадку. Находится на первичном вале.

Принцип работы

К коленвалу двигателя крепится маховик и выполняет функцию ведущего диска. Кроме этого есть «корзина» (т.е. нажимной диск) и ведомый диск (с фрикционными накладками). «Корзина» придавливает ведомый диск к маховику, что способствует передаче крутящего момента к коробке передач от мотора.

Нажимной диск имеет круглую форму с лучевым основанием и плотно соединен с маховиком. На нем находятся выжимные пружины лепесткового типа, которые взаимодействуют с прижимной площадкой. Размер площадки соответствуют диаметру маховика. Между площадкой и маховиком размещен ведомый диск. Выжимной подшипник давит на выжимные пружины по центру выжимного диска. Движение от надавливания на педаль сцепления переходит через трос далее на выжимную вилку, а она уже смещает выжимной подшипник. По центру диска подшипник давит на выжимные пружины. В итоге площадка выходит с зацепления с ведомым диском.

Гидравлическое

Гидравлический привод сцепления

Гидравлическим называется механическое сцепление с гидравлическим приводом. Основные составляющие – это, прежде всего цилиндры: главный и рабочий. Если утопить педаль сцепления, тогда шток главного гидроцилиндра соответственно сместится. Возникшее давление переходит по трубке в рабочий цилиндр, который двигает выжимную вилку, а та смещает подшипник.

Двухдисковое

Таким сцеплением комплектуются тяжелые грузовики, тракторы, танки, некоторые мотоциклы и спортивные кары.

Оно используется, если присутствуют крутящие моменты повышенной мощности. Его установка обеспечивает более продолжительный ресурс применяемых деталей конструкции.

Здесь используются 2 ведомых диска, а «корзина» обладает двумя рабочими поверхностями. В конструкцию добавлена система управления синхронным нажатием.

Мокрого трения

Механизмы этого сцепления выполняют свои функции в масляной среде.

Оно применяется на мотоциклах, которые имеют поперечное расположение мотора.

Это обусловлено конструктивной особенностью самих мотоциклетных моторов. Здесь используется один и тот же картер: как для коробки передач, так и мотора.

Принцип работы. Шток, который пропускается через пустотелый вал коробки, посылает возвратно-поступательное движение от троса рычага сцепления.

Роль выжимного подшипника играет шарик на торце штока. Он воздействует на грибок. В результате отводится нажимной диск, сжатие между пакетом дисков ослабляется, вал коробки перестает крутиться.

Саморегулирующееся

Бывает таких видов: SAC, XTend, SAT.

Self Adjusting Clutch (SAC). Используется дополнительная пружина. В процессе износа накладок ведомый диск начинает увеличивать давление, в результате чего происходит равномерный прижим до полной выработки накладок.

XTend. Механизм расположен посередине между «корзиной» с одной стороны и пружиной диафрагмы с другой.

В процессе износа по клиновидным ползунам сдвигается верхнее установочное кольцо. Уровень износа устанавливается по пружиной защелке. Она фиксируется и смещается до ограничителя.

Сверху и снизу имеются установочные кольца для компенсации постоянного износа накладок.

Self-Adjusting Technology (SAT). Зубчатая планка на опорном кольце сдвигает храповой механизм, используя червячную передачу, по мере износа накладок. Опорное кольцо конической формы. Оно находится между центральной пружиной и «корзиной». Все это фиксирует собачка. Проконтролировать износ можно по выходу зубчатой планки.

Данное устройство можно использовать на машинах, где они не были установлены заводом-изготовителем.

Электрическое

Конструктивным отличием электрической системы от механической является электромотор. Он включается в момент перемещения педали сцепления вниз. Электромотор двигает трос, и тот уже смещает выжимной подшипник через коромысло.

Электронное

Выполнено на основе электронной педали сцепления на базе механической коробки передач. Сцепление переключается электродвигателем автоматически.

Варианты исполнения

EKM. Здесь, в принципе, педаль уже не нужна, т.к. управляют системой блоки: электронный и гидравлический. Данные от датчиков на коленвале, системе подачи топлива, педали газа идут в блок управления, который передает команды гидравлическому блоку. А тот, в свою очередь, руководит механизмом сцепления.

Такая система обеспечивает экономию топлива до 10%. Переключение передач выполняется быстро и плавно.

Electronic Clutch System. Важными характеристиками такого вида являются то, что если прекратить давить на педаль газа во время движения, например, при движении по городу или на спуске, то двигатель не глохнет, торможение двигателем при спуске не происходит (машина двигается накатом).

Особенности некоторых видов

Автоматические КПП чаще всего имеют влажное (иногда, сухое) сцепление многодискового типа. Исходное движение задает не педаль, а актуатор (сервопривод).

Актуаторы бывают электрические (управляющий электронный блок и шаговый двигатель) и гидравлические (гидрораспределитель и исполнительный гидроцилиндр).

Принцип работы. При достижении заданных оборотов вращения двигателя управляющий блок отсылает сигнал на сервопривод. Тот срабатывает и отсоединяет вал двигателя от вала коробки, используя передаточный механизм. После определения автоматикой необходимой передачи выполняется переключение.

Роботизированные КПП работают от электроприводов. Среди них имеются виды с 2-мя сцеплениями, которые включаются поочередно.

Принцип работы. Когда обороты мотора возрастают, в распределителе начинает увеличиваться давление масла. При заданном значении давления распределитель направляет это давление на актуатор, который запускает весь процесс. Давление приходит к исходному значению после переключения передачи, и двигатель вновь начинает крутить вал коробки.

Вариаторы существуют: цепные, тороидальные, клиноременные. Клиноременные популярны больше других. При росте оборотов мотора сходятся «щеки» шкива под влиянием центробежной силы, натягивая ремень. Ремень приводит в движение ведомый шкив.

Керамическое сцепление служит для высоких нагрузок, поэтому используется в гоночных автомобилях и тяжелых грузовиках. Для легкового транспорта оно не оправдано, так как происходит быстрое схватывание крутящего момента мотора.

Электромагнитное порошковое сцепление можно было встретить на определенных моделях автомобилей с ручным управлением. Суть его заключалась в том, что порошок, находящийся между дисками принимал требуемую жесткость тогда, когда подавалось напряжение на обмотку электромагнита. В итоге диски получали сцепление между собой, и вал мотора начинал крутить вал коробки передач. Не получило распространения из-за очень маленького ресурса.

Кулачковые КПП применяются в гоночных машинах. При этом педаль сцепления нужна только на старте. Далее она не участвует в переключении передач.

Новые разработки

Компания Nissan планируют полностью исключить механику между рулем и колесами, ее заменит электроника. Такая система называется «steer-by-wire».

Европейские конструкторы работают над созданием двухмассовых маховиков с маятниковой системой. Здесь должны добавиться самоопределяющиеся в пространстве 3-4 детали. За счет движения в противофазе они должны более эффективно гасить колебания. Существует несколько вариантов размещения таких деталей: внутри или снаружи маховика, а также на корпусе корзины. Немцы уже выпустили первые образцы с таким типом сцепления.

Заключение

Сцепления постоянно совершенствуются, как и другие узлы и системы автомобилей. Причем, каждый вид имеет как достоинства, так и недостатки. Главное, это иметь понятие о том виде сцепления, которое установлено на вашем автомобиле и правильно его эксплуатировать.

Сцепление — устройство и назначение сцепления автомобиля

Читайте в статье:

Сложно представить современный автомобиль без такого важного блока как сцепление. Все транспортные средства с механической коробкой переключения передач обязательно оснащаются сцеплением. На автоматических КПП ситуация немного иная, и несмотря на наличие механизма размыкания передач, сцепления в классическом понимании данного слова там нет. Но о работе АКПП и вариаторов поговорим позже.

Сцепление автомобиля в сборе

Пока же более подробно поговорим об устройстве, назначении и принципах работы сцепления автомобиля в его классическом понимании.

Функции сцепления

Сцепление автомобиля отвечает за передачу крутящего момента с двигателя на коробку переключения передач. Происходит это под воздействием силы трения. Также сцепление позволяет обеспечивать кратковременное отключение двигателя от трансмиссии, например, при необходимости торможения или переключения передач.

Если же рассматривать в целом, то функции сцепления заключаются в следующем:

• Обеспечение плавного разъединения и соединения двигателя и КПП.
• Передача крутящего момента с двигателя на КПП без потерь (без проскальзывания).
• Минимизация вибраций и нагрузок, которые возникают в момент работы двигателя.
• Снижение нагрузок на детали двигателя и трансмиссии.

Поскольку сегодня наиболее распространенным остается однодисковое сухое сцепление с гидравлическим или механическим приводом, то и рассматривать будем именно его.

Устройство сцепления

Сцепление состоит из нескольких основных элементов, правильное расположение и функционирование которых обеспечивает стабильную работу всего блока. В конструкции сцепления можно выделить такие детали:

• Ведущий диск – он же маховик двигателя.
• Ведомый диск сцепления.
• Нажимной диск – она же корзина сцепления.
• Выжимной подшипник сцепления.
• Муфта выключения.
• Вилка сцепления.
• Привод сцепления.

Устройство сцепления

В зависимости от типа привода он может быть представлен двумя способами – трос сцепления, который идет от педали, или гидравлической системой. В последней будет представлено несколько цилиндров сцепления – рабочий и главный, а также система трубок.

На ведомый диск сцепления дополнительно устанавливаются фрикционные накладки. Именно он и отвечает за передачу крутящего момента посредством трения. При этом к корпус ведомого диска встраивается специальный пружинный демпфер поворотных движений, что позволяет смягчить процесс соединения с маховиком.

Корзина сцепления включает в себя нажимной диск сцепления и диафрагменную пружину. Именно между корзиной и маховиком располагается ведомый диск.

Принцип работы сцепления

Преимущественно ведомый диск прижимается к маховику. Крутящий момент от маховика двигателя передается на ведомый диск, а дальше через него посредством шлицевого соединения на первичный вал коробки переключения передач.

Чтобы отключить сцепление водитель осуществляет нажатие ногой на педаль (выжимает сцепление), которая соединяется с вилкой гидравлическим или механическим приводом.

Педаль сцепления

В свою очередь вилка сцепления перемещает выжимной подшипник. В этот момент подшипник сцепления передает усилие на лепестки диафрагменной пружины, из-за чего прекращается давление на нажимной диск. Таким образом происходит освобождение ведомого диска, а значит и разъединение двигателя и трансмиссии.

После включения нужной передачи или торможения водитель отпускает педаль сцепления. Соответственно, вилка больше не толкает выжимной подшипник, а он, в свою очередь, не воздействует на пружину. Нажимной диск снова прижимает ведомый диск сцепления к маховику двигателя – силовой агрегат соединяется с трансмиссией.

Вывод

Сцепление является важной составляющей любого автомобиля с механической коробкой переключения передач. Без него осуществлять эффективное и безопасное движение будет крайне проблематично, как и в тех случаях, когда произошел износ отдельных составляющих, например, ведомого диска или выжимного подшипника. Помните, что средний срок качественного набора сцепления составляет 100-150 тысяч км, после чего его придется заменить, но более подробно об этом поговорим в следующих материалах.

Оставайтесь с Cheko2.ru, ведь впереди еще много интересного. Ищите нас в ВК, где кроме полезных материалов вы можете найти много автоюмора.