Назначение и типы

Сцеплением называется силовая муфта, в которой передача крутящего момента обеспечивается силами трения, гидродинамическими силами или электромагнитным полем. Такие муфты называются соответственно фрикционными, гидравлическими и электромагнитными.

Сцепление служит для временного разъединения двигателя и трансмиссии и плавного их соединения. Временное разъединение двигателя и трансмиссии необходимо при переключении передач, торможении и остановке автомобиля, а плавное соединение – после переключения передач и при трогании автомобиля с места.

При движении автомобиля сцепление во включенном состоянии передает крутящий момент от двигателя к коробке передач и предохраняет механизмы трансмиссии от динамических нагрузок, возникающих в трансмиссии. Так, нагрузки в трансмиссии возрастают при резком торможении с двигателем, пре резком включении сцепления, неравномерной работе двигателя и резком снижении частоты вращения коленчатого вала, наезде колес на неровности дороги и т.д.

На автомобилях применяют различные типы сцеплений (схема 1).

Схема 1 – Типы сцеплений, классифицированных по различным признакам.

Все указанные сцепления, кроме центробежных, являются постоянно замкнутыми , т.е. постоянно включенными и выключаемыми водителем при переключении передач, торможении и остановке автомобиля.

На автомобилях наибольшее применение получили фрикционные сцепления . Однодисковые сцепления применяются на легковых автомобилях, автобусах и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности, а иногда и большой грузоподъемности.

Двухдисковые сцепления устанавливают на грузовых автомобилях большой грузоподъемности и автобусах большой вместимости.

Многодисковые сцепления используются очень редко – только на автомобилях большой грузоподъемности.

Гидравлические сцепления, или гидромуфты, в качестве отдельного механизма на современных автомобилях не применяются. Ранее они использовались в трансмиссии автомобилей, но только совместно с последовательно установленным фрикционным сцеплением.

Электромагнитные сцепления имели некоторое применение на автомобилях, но широкого распространения не получили в связи со сложностью их конструкции.

Требования к сцеплениям

Одним из основных показателей сцепления является его способность к передаче крутящего момента. Для ее оценки используется понятие величины коэффициента запаса сцепления ß , определяемой следующим образом:

ß = М СЦ / М max

где

М СЦ – максимальный крутящий момент, который может передать сцепление,

М max – максимальный крутящий момент двигателя.

Помимо общих требований, касающихся каждого узла автомобиля, к сцеплению предъявляется ряд специфических требований, среди которых:

1. Плавность включения . В эксплуатации она обеспечивается квалифицированным управлением, но некоторые элементы конструкции предназначены для повышения плавности включения сцепления даже при низкой квалификации водителя.
2. Чистота выключения . Абсолютное выключение, при котором крутящий момент на выходном вале сцепления равен нулю, труднодостижимо, но если момент, передаваемый выключенным сцеплением, достаточно мал и не мешает включать передачи, то можно считать, что такое сцепление выключено практически чисто.
3. Надежная передача крутящего момента при любых условиях эксплуатации . Слишком низкое значение коэффициента запаса приводит к увеличению времени буксования сцепления при трогании автомобиля (особенно в тяжелых эксплуатационных условиях), повышенному его нагреву и износу. Излишне большая величина коэффициента запаса сопровождается увеличением размеров и массы сцепления, повышением усилия, необходимого для управления им, и ухудшением предохранения трансмиссии и двигателя от перегрузок. Обычно значение коэффициента запаса сцепления составляют 1,4 – 1,7 для легковых и 1,5 – 2,0 для грузовых автомобилей, увеличиваясь до 2,3 на тяжелых тягачах.
4. Минимальная величина момента инерции ведомых частей . Нарушение этого требования не скажется на выполнении сцеплением своих функций, однако будет приводить к удлинению процесса переключения передач и снижению срока службы синхронизаторов коробки передач.
5. Удобство управления . Это общее для всех органов управления требование конкретизируется в виде требований к ходу педали и требуемому для ее нажатию усилию. Действующие в России ограничения в настоящее время составляют 150 Н усилия для автомобилей, имеющих усилители привода сцепления, и 250 Н для автомобилей без усилителей. Ход педали обычно не более 160 мм.

Типовое устройство сцепления - однодисковое, фрикционное

Фрикционным сцеплением называется дисковая муфта, в которой крутящий момент передается за счет силы сухого трения.

Широкое распространение на современных автомобилях получили однодисковые сухие сцепления. Однодисковым сцеплением называется фрикционная муфта, в которой для передачи крутящего момента применяется один ведомый диск.

Однодисковое сцепление (схема 2, а) состоит из ведущих и ведомых деталей , а также из деталей включения и выключения сцепления.

Схема 2 – Однодисковое фрикционное сцепление

а – включено; б – выключено; 1 – кожух; 2 – нажимной диск; 3 – маховик; 4 – ведомый диск; 5 – пластина; 6 – пружина; 7 – подшипник; 8 – педаль; 9 – вал; 10 – тяга; 11 – вилка; 12 – рычаг

Ведущими деталями являются маховик 3 двигателя, кожух 1 и нажимной диск 2, ведомыми – ведомый диск 4, деталями включения – пружины 6, деталями выключения – рычаги 12 и муфта с подшипником 7.

Кожух 1 прикреплен болтами к маховику. Нажимной диск 2 соединен с кожухом упругими пластинами 5. Это обеспечивает передачу крутящего момента от кожуха на нажимной диск и перемещение нажимного диска в осевом направлении при включении и выключении сцепления. Ведомый диск 4 установлен на шлицах первичного (ведущего) вала 9 коробки передач.

Сцепление имеет привод, в который входят педаль 8, тяга 10, вилка 11 и муфта с выжимным подшипником 7.

При отпущенной педали 8 сцепление включено, так как ведомый диск 4 прижат к маховику 3 нажимным диском 2 усилием пружин 6. Сцепление передает крутящий момент от ведущих деталей к ведомым через поверхности трения ведомого диска с маховиком и нажимным диском. При нажатии на педаль 8 (схема 2, б) сцепление выключается, так как муфта с выжимным подшипником 7 перемещается к маховику, поворачивает рычаги 12, которые отодвигают нажимной диск 2 от ведомого диска 4. В этом случает ведущие и ведомые детали сцепления разъединены, и сцепление не передает крутящий момент.

Однодисковые сцепления просты по конструкции, дешевы в изготовлении, надежны в работе, обеспечивают хороший отвод теплоты от трущихся поверхностей, чистоту выключения и плавность включения. Они удобны в обслуживании при эксплуатации и ремонте.

В однодисковых сцеплениях сжатие ведущих и ведомых деталей может производиться несколькими цилиндрическими пружинами, равномерно расположенными по периферии нажимного диска. Оно также может осуществляться одной диафрагменной пружиной или конической пружиной, установленной в центре нажимного диска.

Сцепление с периферийными пружинами несколько сложнее по конструкции (большое количество пружин). Кроме того, поломка одной из пружин в эксплуатации может быть не замечена, что приведет к повышенному износу сцепления.

Сцепление с одной центральной пружиной проще по конструкции и надежнее в эксплуатации. При центральной диафрагменной пружине сцепление имеет меньшие массу и габаритные размеры, а также меньшее количество деталей, так как пружина кроме своей функции выполняет еще и функцию рычагов выключения сцепления. Кроме того, она обеспечивает равномерное распределение усилия на нажимной диск. Сцепления с центральной диафрагменной пружиной применяются на легковых автомобилях из-за трудности изготовления пружин с большим нажимным усилием при малых габаритных размерах сцепления.

Сцепление с центральной конической пружиной имеет преимущество в том, что нажимная пружина не соприкасается с нажимным диском и поэтому при работе сцепления меньше нагревается и дольше сохраняет свои упругие свойства. Кроме того, благодаря конструкции нажимного механизма сцепление может передавать большой крутящий момент при сравнительно небольшой силе пружины. Такие сцепления применяются на грузовых автомобилях большой грузоподъемности.

Приводы сцеплений

Приводы фрикционных сцеплений могут быть механическими, гидравлическими и электромагнитными. Наибольшее применение на автомобилях получили механические и гидравлические приводы.

Механические приводы просты по конструкции и надежны в работе. Однако они имеют меньший КПД, чем гидравлические приводы сцеплений.

Гидравлические приводы , имея большие КПД, обеспечивают более плавное включение сцепления и уменьшают усилие, необходимое для выключения сцепления. Но гидравлические приводы сложнее по конструкции и в обслуживании, менее надежны в работе, более дорогостоящи и требуют больших затрат при обслуживании в эксплуатации.

Для облегчения управления сцеплением в приводах часто применяют механические усилители в виде сервопружин, пневматические и вакуумные.

Так, сервопружины уменьшают максимальное усилие выключения сцепления на 20…40%.

Неисправности и техническое обслуживание сцепления

Неисправности механизма сцепления, наблюдаемые в эксплуатации, заключаются в неполном его включении (пробуксовке ведомых дисков), неполном выключении (сцепление ведет), резком включении и неполном возвращении педали в начальное положение, в износе или разрушении подшипника муфты выключения.

Неисправности

Неполное включение (пробуксовка ) сцепления проявляется при трогании автомобиля с места или при движении на подъем, когда педаль сцепления отпущена и при нажатии на педаль дросселя коленчатый вал двигателя увеличивает число оборотов, а автомобиль не развивает соответствующей скорости или она уменьшается (при движении на подъем).

Пробуксовка происходит при отсутствии свободного хода педали сцепления, износе и замасливании фрикционных накладок ведомых дисков (вследствие чрезмерной смазки подшипника муфты выключения), поломке или ослаблении пружины оттягивающей муфту выключения, поломке нажимных пружин, короблении ведомых дисков и износе шлицев ведущего вала коробки передач.

Уменьшение зазора между торцом подшипника муфты выключения и рычажками влечет за собой уменьшение величины свободного хода педали сцепления.

Неполнота выключения сцепления обнаруживается по шуму при включении передачи автомобиля, несмотря на полное «выжимание» педали сцепления, и является следствием увеличения ее свободного хода, заедания (склеивания) ведомых дисков и перекоса рычажков выключения сцепления, а также следствием попадания воздуха в систему гидравлического привода или износа уплотнительных манжет поршней главного и рабочего цилиндров.

Резкое включение сцепления указывает на заедание муфты включения на ведущем валу коробки передач вследствие износа и задиров рабочих поверхностей или на разрушение поверхности фрикционных накладок, а также может явиться результатом неправильной регулировки зазоров (зазоры неодинаковы) между рычажками выключения сцепления и подшипником муфты выключения.

Неполное возвращение педали сцепления в начальное положение может возникать в результате повышенного трения в шарнирах промежуточного вала привода сцепления или во втулках вала педали, поломки или ослабления отжимных пружин привода.

Преждевременный износ и разрушение подшипника муфты выключения может произойти в результате несвоевременной его смазки или слишком частого и длительного нахождения сцепления в выключенном состоянии.

Техническое обслуживание (ТО) сцепления

При техническом обслуживании механизма сцепления проверяют свободный ход педали и характер работы сцепления при включении передач: отсутствие пробуксовки при передаче крутящего момента, полнота выключения, плавность включения (при смазанном механизме привода сцепления). Указанное состояние сцепления достигается правильной регулировкой свободного хода педали сцепления.

Величина свободного хода педали сцепления соответствует установленному зазору между подшипником муфты выключения сцепления и рычажками выключения (1,5 – 4 мм) и для большинства отечественных автомобилей составляет: легковых – 32 – 40 мм, грузовых – 32 – 50 мм.

Свободный ход педали сцепления замеряют линейкой (рисунок 1, а) с двумя движками 1 и 2. Свободный ход у большинства автомобилей регулируют изменением длины тяги привода сцепления, вращая гайку или вилку тяги (рисунок 1, б).

Рисунок 1 – Регулировка сцепления

а – проверка свободного хода педали; б – регулировка свободного хода педали; 1 и 2 – движки на линейке; 3 – основание линейки; 4 – педаль сцепления; 5 – регулировочная гайка; 6 – тяга привода сцепления

Зазор между нажимными рычагами и подшипником муфты регулируют при снятом сцеплении в специально приспособлении, вращая гайки установочных винтов.

При регулировке сцеплений, у которых сжатие ведущих и ведомых дисков осуществляется одной центральной пружиной , необходимо вначале отрегулировать силу нажатия пружины, затем свободный ход педали сцепления.

У сцепления с гидравлическим приводом свободный ход педали обусловливается зазором между толкателем и поршнем в главном цилиндре (рисунок 2), величиной холостого хода поршня главного цилиндра до момента перекрытия компенсационного отверстия, зазором между подшипником муфты выключения и головками рычагов выключения.

Рисунок 2 – Привод выключения сцепления автомобиля ГАЗ-21 «Волга»

1 – резьбовой наконечник; 2 – пробка; 3 – оттяжная пружина педали; 4 – буфер; 5 – подшипник муфты выключения; 6 – рычаг выключения; 7 – вилка выключения сцепления; 8 – оттяжная пружина вилки выключения; 9 – эксцентриковый палец; 10 – ось педали; 11 – толкатель; 12 – поршень главного цилиндра; 13 – манжета; 14 – главный цилиндр; 15 – перепускное отверстие; 16 – колпачок; 17 – перепускной клапан; 18 – поршень рабочего цилиндра; 19 – рабочий цилиндр; 20 – наконечник толкателя; 21 – контргайка; 22 - толкатель

Наиболее часто в эксплуатации величина свободного хода педали сцепления изменяется в результате уменьшения зазора между подшипником выключения сцепления и головками рычагов выключения.

Этот зазор проверяют по величине свободного хода конца вилки выключения сцепления (3 – 4 мм для автомобилей ГАЗ-21 «Волга») и регулируют изменением длины толкателя рабочего цилиндра. Зазор между толкателем и поршнем главного цилиндра регулируют эксцентриковым болтом, соединяющим толкатель с рычагом педали.

В механизме сцепления периодически смазывают подшипник муфты выключения и втулку оси педали и вилки выключения. У некоторых автомобилей в подшипник муфты выключения смазку закладывают на заводе при сборке сцепления.

Источник информации Сайт: http://autonotes.info/sceplenie/

Должна иметь возможность кратковременного разъединения от работающего двигателя. Это необходимо при остановках автомобиля и при переключении передач в механической ступенчатой коробке передач. Кроме того, при троганье автомобиля с места и переключении передач соединение вала двигателя и трансмиссии должно происходить плавно, без резких рывков. В связи с этим возникает необходимость в специальном устройстве, обеспечивающем постепенное нагружение двигателя. В качестве такого устройства обычно применяется сцепление . Использование сцепления необходимо для переключения передач т.к. если трансмиссия находится под нагрузкой крутящим моментом, переключение невозможно. Прежде чем переключить передачу, сцепление необходимо выключить.
В принципе, в качестве сцепления может быть использована любая управляемая муфта. Первые автомобили были оборудованы ленточным сцеплением, в котором металлическая лента охватывала снаружи металлический барабан или прижималась к нему изнутри при помощи различных рычажных элементов. Ленточные сцепления в обычном положении были выключены и включались путем перемещения рычага в определенное положение. Основным недостатком ленточных сцеплений была необходимость в использовании сложных регулировочных узлов, компенсирующих изнашивание рабочих поверхностей.

Конусное сцепление

С появлением коробок передач со скользящими шестернями появляются сцепления конусного типа. В отличие от постоянно выключенных ленточных сцеплений конусные сцепления удерживались во включенном состоянии пружиной, а выключались, когда водитель, нажимая педаль, сжимал пружину. Именно с первых конструкций конусных пружин в практику автомобилестроения вошел принцип включения сцепления пружинами.

Сцепление конусного типа :
1 - фланец коленчатого вала;
2 - маховик;
3 - муфта выключения сцепления;
4 - педаль сцепления;
5 - рычаг выключения сцепления;
6 - вал сцепления;
7 - кожух сцепления;
8 - пружина;
9 - конус сцепления;
10 - фрикционная накладка

В конусных сцеплениях поверхности трения составляли угол 15° с осью конуса. Конус, представляющий собой ведомый элемент, первоначально покрывался кожей, которая требовала тщательного и трудоемкого ухода, но даже при этом быстро изнашивалась. Поэтому впоследствии стали применяться прокладки из фрикционных материалов с асбестовой основой. Маховик двигателя служил ведущим элементом сцепления - его обод изнутри имел коническую поверхность, соответствующую поверхности ведомого элемента сцепления. Ведомый элемент устанавливался на шлицах (продольных выступах) вала коробки передач с возможностью осевого перемещения для выключения сцепления. В рабочем положении конусные поверхности трения были сжаты усилием пружины. Нажатие педали сопровождалось отводом ведомой части от маховика и выключением сцепления. При работе любого сцепления важно, чтобы при его выключении ведомая часть быстро останавливалась. Главным недостатком конусного сцепления было то, что обладающий большим моментом инерции ведомый элемент долго вращался после выключения сцепления, затрудняя переключение передач.

Многодисковое сцепление

На смену конусному сцеплению пришло многодисковое сцепление, работающее в масле. Оно состояло из чередующихся стальных и бронзовых дисков, закрепленных на шлицах с ведомым и ведущим барабанами. Ведомый барабан с многочисленными ведомыми дисками также обладал большим моментом инерции, что в значительной степени затрудняло переключение передач. Кроме того, при загустевании масла в холодную погоду диски слипались и сцепление не выключалось.
Следующей ступенью в развитии конструкции сцепления явилось сухое многодисковое сцепление. Ведущие диски его были снабжены накладками из фрикционного материала, приклепанного к ним с обеих сторон. Но и в этом сцеплении сохранился основной недостаток многодисковых сцеплений - большой момент инерции ведомых частей сцепления, затрудняющий переключение передач. Другим недостатком такого сцепления было то, что ведомые металлические диски, расположенные между фрикционными обшивками, обладающими низкой теплопроводностью, сильно нагревались при пробуксовке, что ускоряло износ накладок, а иногда возникало сильное коробление дисков, приводившее к нарушению чистоты выключения сцепления.
С 1910 г. на автомобилях начинают применять однодисковые сцепления. Однако первые конструкции не имели фрикционных накладок, диски изготавливались из чугуна и бронзы или из чугуна и стали. Постепенно преимущества однодискового фрикционного сцепления получили всеобщее признание, и к середине 20-х гг. оно уже практически вытесняет прочие конструкции фрикционных муфт.
Сейчас в трансмиссиях автомобилей все чаще применяются также сцепления, построенные на иных принципах действия: гидравлические и электромагнитные .

Гидравлическое сцепление

В гидравлическом сцеплении (гидромуфте) ведущее (насосное) лопастное колесо связано с двигателем, а ведомое (турбинное) лопастное колесо - с трансмиссией. В поперечной плоскости колеса гидромуфты имеют форму тора. В колесах имеются радиальные лопасти. Оба колеса помещены в корпусе, заполненном маслом. При вращении насосного колеса кинетическая энергия жидкости, расположенной между его лопастями и движущейся под действием центробежных сил, передается турбинному колесу. При достижении определенного числа оборотов эта энергия становится достаточной для того, чтобы автомобиль тронулся с места, а при дальнейшем увеличении числа оборотов колеса гидромуфты начинают вращаться практически с одинаковой скоростью.
Гидромуфта в качестве самостоятельного агрегата, выполняющего функции сцепления в трансмиссии автомобиля, не используется, так как для обеспечения ее выключения при переключении передач необходимо создавать сложную систему ее опорожнения. Поэтому гидромуфта применяется вместе с обычным фрикционным сцеплением, которое устанавливается за ней последовательно и служит лишь для переключения передач.

Электромагнитное порошковое сцепление:
А, Б, В - зазоры;
1 - ведущая часть;
2 - неподвижный корпус;
3 - обмотка возбуждения;
4 - ведомая часть

Электромагнитное порошковое сцепление получило некоторое распространение на автомобилях малого класса. Ведущим элементом сцепления является маховик с закрепленными на нем магнитопроводами с обмотками возбуждения. Ведомый диск закреплен на ведущем вале коробки передач. Между магнитопроводами и ведомым диском имеется воздушный зазор, в который вводится специальный фрикционный порошок, обладающий высокими магнитными свойствами. При отсутствии тока в обмотках возбуждения между ведущими и ведомыми элементами сцепления силовой связи нет - сцепление выключено. Если к обмоткам возбуждения подводится электрический ток, то за счет образования магнитного поля, частицы порошка выстраиваются по силовым линиям магнитного поля, и создается силовое взаимодействие между ведущими и ведомыми элементами сцепления. Силовая связь зависит от силы тока, поступающего в обмотку возбуждения. Основное достоинство такой конструкции заключается в том, что управление сцеплением можно перенести с педали сцепления на ручной, кнопочный вариант управления, что актуально для водителей с ограниченными физическими возможностями.

Однодисковое сцепление

Однодисковое сцепление :
1 - картер сцепления;
2 - маховик;
3 - фрикционные накладки ведомого диска;
4 - нажимной диск;
5 - опорные кольца;
6 - диафрагменная пружина;
7 - подшипник выключения сцепления;
8 - первичный вал коробки передач;
9 - поролоновые кольца;
10 - муфта выключения;
11 - шаровая опора вилки;
12 - кожух;
13 - вилка;
14 - шток рабочего цилиндра;
15 - соединительная пластина;
16 - рабочий цилиндр;
17 - штуцер прокачки;
18 - демпферная пружина;
19 - ступица ведомого диска

Фрикционное однодисковое сцепление в большинстве случаев является оптимальным конструктивным решением для рассматриваемого узла трансмиссии. Оно состоит из ведущих частей: маховика, кожуха, нажимного диска, вращающегося с частотой коленчатого вала двигателя, и ведомого диска, расположенного на шлицах ведущего вала коробки передач.
Кроме того, во фрикционном сцеплении выделяют группу деталей, осуществляющих включение-выключение и привод сцепления. Включение сцепления осуществляется под действием силы, создаваемой пружинами, а выключение - в результате преодоления этой силы при воздействии на педаль сцепления, которая обеспечивает перемещение выжимного подшипника.
В зависимости от типа пружин, создающих сжимающие силы, фрикционные сцепления разделяются на:
- сцепления с периферийными пружинами ;
- сцепления с центральной конической пружиной ;
- сцепления с диафрагменной пружиной .
Большинство механических трансмиссий современных легковых автомобилей имеют сцепления с диафрагменной пружиной.
На грузовых автомобилях нашли применение двухдисковые сцепления, использование которых вызвано необходимостью увеличения площади поверхностей трения без увеличения внешних размеров сцепления.

Требования к конструкции сцепления

К конструкции сцепления предъявляются определенные требования.
Плавность включения . Это требование диктуется необходимостью снижения динамических нагрузок в трансмиссии при троганьи автомобиля с места и переключении передач. До недавнего времени для фрикционных сцеплений применялись в основном фрикционные накладки, в состав которых входили асбест, наполнители и связующие материалы. В настоящее время все большее распространение получают фрикционные накладки без асбеста или с минимальным его содержанием. Это связано с тем, что асбестовая пыль признана опасной для здоровья человека.
Конструктивно плавность включения сцепления достигается обеспечением податливости ведомого диска. С этой целью ведомые диски легковых автомобилей выполняются разрезными, с некоторой конусностью или выпуклостью секторов. В этом случае секторы работают как пластинчатые пружины между ведомым диском и одной из фрикционных накладок. Также на плавность включения оказывает влияние упругость элементов в механизме выключения. С этих позиций сцепление с диафрагменной пружиной, у которой податливые лепестки выполняют функции рычагов выключения, предпочтительнее, чем сцепление с периферийными пружинами, у которого выключение осуществляется жесткими рычагами.

Устройство, обеспечивающее гарантированный зазор между поверхностями трения:
a - рычажное;
б, в - со штоком и пружиной;
S - рабочий зазор

Чистота выключения . Полное отсоединение двигателя от трансмиссии достигается получением гарантированного зазора между поверхностями трения при полностью выжатой педали сцепления. Для двухдискового сцепления имеется специальное устройство для принудительного перемещения внутреннего ведущего диска в положение, при котором оба ведомых диска находятся в свободном состоянии.

Предохранение трансмиссии от динамических нагрузок . Динамические нагрузки в трансмиссии могут быть единичными (пиковыми) и периодическими. Пиковые нагрузки возникают при резком изменении угловой скорости трансмиссии, например при включении сцепления броском педали, при наезде на неровность. Чтобы не произошло поломки в трансмиссии, сцепление должно ограничить предельное значение нагрузки путем пробуксовки.

Гаситель крутильных колебаний :
1 - диск;
2 - ступица;
3 - сухарь;
4 - пружина;
5 - стальная шайба;
6 - фрикционная шайба

Периодические нагрузки (крутильные колебания ) возникают в результате неравномерности крутящего момента двигателя. Для гашения крутильных колебаний трансмиссии в ведомом диске сцепления устанавливают гаситель крутильных колебаний. Ступица ведомого диска и сам ведомый диск связаны между собой не жестко, а через пружины гасителя. Колебания, возникающие в трансмиссии, вызывают относительное угловое смещение ведомого диска и его ступицы за счет деформации пружин гасителя, а это смещение сопровождается трением фрикционных элементов гасителя. Таким образом, гашение крутильных колебаний происходит за счет сил трения. Кроме того, гаситель, изменяя жесткость трансмиссии, не допускает возможности наступления резонанса в трансмиссии, выводя резонансные частоты за область рабочих частот двигателя.
Применение двухмассовых маховиков в конструкции двигателя позволило перенести гаситель крутильных колебаний из ведомого диска в маховик. Такое конструктивное решение позволяет упростить сцепление, снизить момент инерции ведомого диска и, следовательно, уменьшить нагрузки на элементы управления коробкой передач. Впервые подобные сцепления появились в 1985 г.

Графики упругих характеристик пружин :
1 - сцепление с периферийными пружинами;
2 - сцепление с диафрагменными пружинами

Поддержание нажимного усилия в заданных пределах в процессе эксплуатации . В процессе эксплуатации в результате износа фрикционных накладок нажимной диск перемещается в сторону маховика, изменяя жесткость пружин сцепления. В сцеплении с периферийными пружинами, которые имеют линейную упругую характеристику, это приводит к снижению нажимного усилия и передаваемого момента трения вплоть до наступления пробуксовывания сцепления.
В сцеплениях с диафрагменной пружиной, которая имеет нелинейную упругую характеристику, усилие при износе накладок поддерживается примерно постоянным.
Применение диафрагменной пружины позволяет упростить конструкцию, так как примерно вдвое сокращается число деталей, уменьшается размер сцепления, а пружина выполняет еще и функцию рычагов выключения. Диафрагменная пружина обеспечивает равномерное распределение усилия по всей накладке. Важным преимуществом диафрагменной пружины, по сравнению с периферийными, является то, что при повышении угловой скорости маховика центробежные силы не искажают ее характеристику. Кроме того, как видно из графика, при выключении сцепления усилие пружины снижается, что облегчает управление сцеплением. В некоторых конструкциях с диафрагменной пружиной выпуклая сторона пружины направлена внутрь сцепления. Это позволяет несколько уменьшить ширину агрегата, но усложняет конструкцию выжимного элемента и привода.
Первоначально диафрагменная пружина появилась в сцеплениях легковых автомобилей. Долгое время применение ее в сцеплениях грузовых автомобилей сдерживалось технологической сложностью изготовления пружины большого диаметра.

Всем автовладельцам знакомо такое слово, как «сцеплением». Но вот подавляющее большинство думает, что именно благодаря этой штуке их машина ездит, а вот вопросом ремонта сцепления, причем собственноручного ремонта, занимался лишь небольшой процент владельцев транспортных средств. И это отчасти правильно, так как специалист на станции технического обслуживания сделает всю работу качественно и быстро, были бы деньги.

Но все же знать о том, как устроено сцепление, по какому принципу работает эта система, дабы никому не позволить себя обвести «вокруг пальца». К примеру, в Вашей машине нужно просто произвести замену пружины в системе сцепления, а механик же скажет, что вышел из строя главный цилиндр.

Классическое устройство сцепления автомобиля

Сцеплением или фрикционной муфтой называется такой механизм внутри машины, через который осуществляется контакт двигателя с трансмиссией. Сцепление обеспечивает не только контакт, но и разъединение узлов в те моменты, когда Вы переключаете передачу или же тормозите. Главная функция сцепления – обеспечивать фрикционную связь дисков, расположенных на обоих валах. Кроме того, благодаря сцеплению Вы можете плавно стартовать с места. Так как вал движка находится в движении, а вал трансмиссии зафиксированный и неподвижен, то сдвинуться с места без использования сцепления невозможно. Именно благодаря фрикционной муфте валы плавно притираются друг к другу, обороты плавно ускоряются, а от этого Вы можете плавно сдвинуться с места и поехать по делам.

В случае слишком быстрого и резкого прерывания контакта между валами, обездвиженный вал трансмиссии заклинит вал движка, от чего Ваш автомобиль в лучшем случае заглохнет, а вот в худшем – в системе сцепления возникнут неисправности, исправление которых стоит достаточно дорого. Чтобы Вы не сломали систему сцепления, необходимо иметь представление не только о принципе его работы, также и об устройстве. Основные составляющие компоненты системы сцепления – ведомая и ведущая части, нажимная система, а также механизм отключения.

Двигатель формирует момент вращения, который идет от маховика к деталям ведущей части. От этих деталей крутящий момент переходит к ведущему валу коробки передач. Момент трения создается за счет нажимного механизма, который выдает желаемый результат за счет плотного сцепления ведущей и ведомой частей. Очень немаловажную роль играет выключение сцепления. На одном диске по периферии расположены пружины, а сам диск помещен в чугунный картер, который расположен в блок-картере движка.

Ведущую часть системы сцепления формирует кожух системы и маховик, последний же прикреплен к маховику коленвалана шесть специальных болтов. Нажимной диск расположен в средней части кожуха. Нажимный диск формирует вращающий момент, который идет от маховика через три выступа, имеющиеся в диске и входящие в окна кожуха. Часть сцепления, именуемая ведомой, сформирована из ведомого диска, ступицы и ведущего вала коробки передач.

По обе стороны от ведомого диска находятся фрикционные накладки, которые изготавливаются из медно-асбестового состава, который сможет выдержать даже самые высокие температуры, причем внешние условия на фрикционные свойства накладок не повлияют. Связь ступицы и ведомого диска осуществляется за счет заклепок или пружин, которые являются составным элементом пружинно-фрикционного гасителя колебаний.

Принцип действия сцепления с механическим приводом

Сцеплений бывает несколько разновидностей, а классификация бывает исходя их ряда признаков. От этих самых признаков зависит и работа системы, то все же отличий не так много. По типу привода сцепление бывает:

1) Механическим;

2) Гидравлическим.

Пока Вы не нажали на педаль, маховик и ведомый диск будут плотно прижаты друг к другу. Передача всего осуществляется от коленчатого вала к первичному валу коробки. Когда Вы нажмете на педаль, начнет двигаться тросик, тянущий рычаг вилки. Благодаря вилке начинает двигаться выжимной подшипник, воздействующий на лепестки корзины.

Когда подшипник давит на лепестки, ведомый диск смещается, из-за чего между ведущим диском, маховиком и ведомым диском образуется люфт, который прерывает связь между двигателем и коробкой передач. Если взглянуть на работающий механизм, то можно заметить, что корзина и маховик продолжают движение, а вот ведомый диск, который размещен в середине корзине, не двигается. Далее можно перейти на первую передачу и плавно убрать ногу с педали.

Именно благодаря плавному отпусканию педали первичный вал будет наращивать обороты постепенно. Если Вы бросите ее полностью, то частота вращения первичного вала коробки передач будет совпадать с частотой вращенияколенвала. Тросик есть исключительно в системах механического привода. Но аналогичные функции может выполнять жидкость.

Принцип работысцепления с гидравлическим приводом

Выше упоминалось, что роль тросика может выполнять, например, тормозная жидкость. Число отличий существенное, так как вместо одного тросика в конструкции размещены трубопроводы вместе с цилиндрами. Ведомый диск расположен на первичном валу коробки передач. Закреплен он шлицевым соединением. К маховику с помощью болтов прикреплена корзина, оснащенная радиальным лепестком и пружиной. Педаль, расположенная в салоне, соединена с кузовом, а с главным цилиндром системы сцепления связывается через шарнир. Говоря простым языком, то во время нажатия на педаль, поршень в цилиндре начинает двигаться.

Механизм с аналогичной конструкцией расположен в области рычага вилки, но именуется он цилиндром рабочим. Между ними есть связь, способная выдержать немалое давление. Когда требуется переключить скорость, то Вы нажмете на педаль. Поршень, расположенный в главном цилиндре, давит на жидкость, благодаря чему в трубопроводе создается давление, толкающее поршень в рабочем цилиндре.

Последний поршень заставляет двигаться вилку сцепления, которая давит на корзину через выжимной подшипник и разъединяет первичный вал КП и Когда педаль отпущена, вилка под действием пружины возвращается в исходное положение. Цилиндры очень похожи по конструкции. Состоят они из:

1) Корпуса, выполненного из цельного листа металла;

2) Поршня

3) Толкателя (является стержнем из цельного металла);

4) Резиновых уплотнительных колец;

5) Отверстий для прокачки со штуцерами конусообразной формы.

Когда Вы нажимаете на педаль, то на поршень через толкатель поступает усилие. Из-за наличия уплотнительных колец поршень достаточно плотно прилегает к цилиндру, за счет чего в трубке образуется давление. Потом на поршень рабочего цилиндра начинает действовать жидкость. Изменен только материал, но по сути это тот же тросик, но только из с жидкой структурой.

Вот так и работает система автомобильного сцепления. Механизм несложный, причем не только в конструкции, но и в управлении. Но вот без сцепления управлять машиной очень сложно. Удачи Вам на дороге.

Сцепление автомобиля - это один из главных компонентов трансмиссии. Именно оно принимает на себя весь основной удар при переключении передач, защищает машину от перегрузок и гасит колебания. Как работает сцепление на автомобиле, как оно устроено, какие функции выполняет? Ответы на все эти вопросы - далее в нашей статье.

Характеристика

Сцепление автомобиля - это узел, предназначенный для кратковременного отсоединения двигателя от коробки передач и плавного их соединения при переключении скоростей.

На большинстве современных автомобилей данный элемент размещается между коробкой передач и двигателем внутреннего сгорания.

Устройство сцепления автомобиля

По своей конструкции данная деталь представляет собой целую систему, состоящую из следующих элементов:

Для чего нужен данный узел?

Как известно, двигатель вращается постоянно, а вот колеса - нет. И чтобы при каждой новой остановке автомобиля не приходилось глушить мотор, на коробке следует выключать ту или иную передачу, то есть путем нажатия на педаль сцепления активировать «нейтралку». При последующем движении данный узел способен снова совместить вращающийся двигатель и неподвижную КПП, плавно соединяя валы между собой. Благодаря этому происходит мягкое трогание автомобиля с места.

«Сухое» сцепление

Схема сцепления автомобиля практически всегда одна и та же (картер сцепления; подшипник выключения сцепления; втулка опорная вала вилки выключения сцепления; вилка выключения сцепления; нажимная пружина; ведомый диск; маховик; нажимной диск; кожух сцепления; первичный вал коробки передач; трос; педаль сцепления; муфта подшипника выключения сцепления; пластина, соединяющая кожух сцепления с нажимным диском; пружина демпфера; ступица ведомого диска). Однако этот узел имеет свои особенности. Некоторые производители оснащают машины разными типами узлов. Один из самых популярных на данный момент вариантов - фрикционный. При таком типе сцепления процесс передачи усилий крутящего момента осуществляются благодаря силам трения. Последние воздействуют на поверхностях соприкосновения ведомой и ведущей части. То есть передача усилий происходит напрямую между диском ДВС и КПП машины. Также данный тип сцепления называется «сухим». Особенно часто он устанавливается на полноприводные джипы.

«Мокрый» тип

Существует и так называемый мокрый тип сцепления. Чем он отличается от первого варианта? В нем имеется гидротрасформаторное масло между двумя дисками. Также на «мокром» узле нет такого жесткого сцепления между ведомым и ведущим диском.

По сравнению со своими аналогами он имеет целый ряд преимуществ. Среди них необходимо отметить хорошую защиту автомобиля от перегревов, а также высокую надежность работы механизмов. Однако есть у «мокрого» элемента и свои недостатки. Главный его минус - высокая стоимость, поэтому на большинстве бюджетных автомобилей такая система не используется.

Предназначение

Какие функции выполняет сцепление автомобиля? Прежде всего, данный узел необходим для плавного трогания автомобиля с места, о чем мы сказали в начале статьи. Если мотор с коробкой соединены жестко, то после включения передачи машина резко дергается вперед, так как на коробку передается сразу вся мощность от двигателя. Неправильное использование сцепления вызывает механическое повреждение деталей, а также приводит к частой остановке двигателя при трогании с места.

Благодаря работе сцепления, а именно скольжению ведущего и ведомого дисков, крутящий момент увеличивается постепенно. Движущие усилия возрастают не сразу, а потому машина трогается очень плавно и мягко.

Также коробка сцепления необходима для легкого переключения передач во время движения транспортного средства. Когда автомобиль едет с определенной скоростью, которая стабильно растет или уменьшается, возникает необходимость в переходе на повышенную или пониженную передачу, чему способствует своевременное разъединение валов узла между трансмиссией и двигателем. В противном случае для переключения передачи требовались бы более высокие усилия, что в дальнейшем спровоцировало бы быстрый износ КПП и других его механизмов. В частности, при принудительном переводе скорости повышается нагрузка на зубья шестерен. Таким образом, сцепление также выполняет функцию уменьшения нагрузки, которая действует на поверхность деталей КПП, что облегчает переход с одной передачи на другую. При этом коробка передач (фото данного механизма представлено ниже) терпит минимальные нагрузки от двигателя. А это значительно повышает срок службы деталей КПП, цена которых порой слишком велика.

Кроме того, работа сцепления направлена на уменьшение уровня нагрузок, действующих на КПП во время экстренного торможения автомобиля. Когда машина резко снижает скорость, момент вращения ее колес значительно уменьшается. Но поскольку трансмиссия в это время соединена с мотором, она обладает инерцией вращения и сохраняет прежнюю частоту оборотов. Это может привести к значительному повреждению ее деталей. Сама защита от перегрузок осуществляется проскальзыванием ведомых и ведущих дисков. В таком случае момент вращения стабилизируется максимально.

Как оно функционирует?

Принцип работы сцепления автомобиля заключается в трении нескольких дисков. Действие данного узла заключается в плотном сжатии рабочих поверхностей маховика и прижимной поверхности корзины. Ниже мы рассмотрим этот момент более подробно.

Когда узел находится в рабочем состоянии, под действием выжимной пружины диск корзины плотно прилегает к сцеплению и прижимает его к маховику. При этом первичный вал заходит в шлицевую муфту. Далее производится передача крутящих усилий на него от диска сцепления. Когда водитель нажимает на педаль, он задействует работу выжимного подшипника. Последний нажимает на пружину. Таким образом, поверхность корзины отходит от диска сцепления. После этого первичный вал КПП прекращает свое движение.

Особенности работы на автоматических коробках

В обычных АКПП такой элемент трансмиссии, как сцепление, попросту отсутствует. Зато на роботизированных и кулачковых «автоматах» она предусмотрена. Кстати, на последнем типе трансмиссий сцепление работает только при старте. В процессе движения данный элемент не функционирует.

На большинстве автоматических коробок используется многодисковое сцепление влажного типа. Однако выжим здесь происходит не путем нажатия определенной педали (которой попросту здесь нет), а сервоприводом (другими словами, актуатором). На данный момент принято различать несколько типов данных устройств:

• Электрический. Подобный сервопривод представляет собой шаговый двигатель. Он управляется при помощи ЭБУ (электронного блока управления).
• Гидравлический. Такой актуатор выполняется в виде гидроцилиндра. Он приводится в действие специальным гидравлическим распределителем.

На КПП типа «робот» используются два типа сцеплений. Они функционируют переменно. При выжиме первого для автоматического переключения определенной передачи второе ожидает команды для выжима следующей.

Продлеваем срок службы

Сцепление - это, пожалуй, один из самых износостойких элементов в конструкции автомобиля. Качественный узел может прослужить 200 и более тысяч километров. Однако чтобы ваша коробка не потребовала ремонта уже на первых неделях езды, нужно знать определенные правила эксплуатации.

При вождении автомобиля с механической трансмиссией, прежде всего, научитесь правильно нажимать на педаль. В то время когда вы приотпускаете ее, происходит включение сцепления. В этот момент пружина нажимного диска подводит ведомый механизм к маховику. Происходит плавное притирание элементов. За счет этого диск немного проскальзывает относительно маховика, последний также начинает вращаться.

На следующем этапе необходимо дать небольшое время узлу для того, чтобы обороты максимально сравнялись. Для этого следует удерживать педаль в средней позиции примерно 2-3 секунды. После этого количество оборотов маховика приблизится к скорости вращения диска. Итак, автомобиль потихоньку набирает ход.

Что же делать далее? Когда маховик с ведомым и нажимным диском стал самостоятельно вращаться с одинаковой скоростью и без проскальзываний, происходит максимально высокая передача крутящего момента. В таком случае необходимость в повторном разъединении КПП и двигателя отсутствует (разве что при экстренном торможении). Как только машина тронулась, а на спидометре уже больше 10 километров в час, педальку можно смело отпускать. Дальше аналогичным путем переключаемся на повышенную передачу вплоть до 5-й (если это позволяют ПДД).

Обратите внимание, что если при трогании с места внезапно сбросить педаль сцепления, машина будет ехать рывками, а через 3-4 секунды заглохнет. Это происходит из-за того, что при резкой притирке дисков мотор передает всю мощь на коробку, тем самым попросту рвет ее. Нагрузка на шестерни увеличивается, соответственно, ресурс механизмов трансмиссии уменьшается. Резко отпускать педаль при трогании не следует, так как это очень вредит вашему автомобилю. Лишь когда машина набирает достаточно большую скорость (это уже 3-5 передача), при переключении на повышенную можно «бросать» педаль сходу.

Как не сжечь этот узел?

Не стоит думать, что если долго давить на данную педаль, работа сцепления автомобиля будет стабильной, а машина от этого не пострадает. К примеру, на перекрестках и при остановке «на красный» следует сразу переключаться на «нейтралку». Если все это время (порядка 20-40 секунд) ваша нога будет находиться на педали сцепления, вы попросту его сожжете через 1-2 дня. Цена на него в зависимости от модели автомобиля колеблется в пределах от 200 до 1000 долларов и выше. Согласитесь, это довольно большая сумма.

Как показывает практика, при правильном использовании сцепления можно не менять корзину и диск на протяжении 100-200 тысяч километров (касается импортных марок машин). Главное - чувствовать, когда следует нажимать на педаль, а когда - нет. Если ваша остановка длится более 5-6 секунд, смело включайте «нейтралку». Сделать это можно и раньше, например если на расстоянии в 300 метров вы увидели красный сигнал светофора. В таком случае машина будет двигаться по собственной инерции. Кстати, используя «накат», можно значительно уменьшить расход топлива автомобиля.

Таким образом, не следует резко отпускать педаль сцепления, но и не нужно очень долго его держать. И в том и в другом случае вы рискуете ухудшить техническое состояние автомобиля.

Регулировка узла

Периодически автомобилю требуется регулировка сцепления. Со временем ход педали увеличивается, вследствие чего механизмы отключаются не полностью. То есть при максимальном нажатии на педаль валы не отключаются, а остаются «в притирке» с двигателем. А это, как мы уже сказали ранее, значительно увеличивает уровень нагрузки на зубья. В результате изнашиваются все компоненты узла.

Как это определить?

Понять, требуется ли вашему автомобилю регулировка сцепления, очень просто. Для этого нужно взять строительную рулетку и замерить расстояние от пола до резиновой накладки педали. На большинстве легковых автомобилей данное значение составляет порядка шестнадцати сантиметров. А выставляется ход педали при помощи специальной контргайки, которая находится на окончании троса под капотом. При этом механизм следует трижды нажать до упора (в пол).

Заключение

Итак, мы подробным образом рассмотрели особенности работы системы сцепления автомобиля. Как видите, данная деталь представляет огромную важность для двигателя и коробки передач. Поэтому не следует пренебрегать правилами ее эксплуатации и впустую жечь корзину при отсутствии особой надобности. Берегите свой автомобиль и эксплуатируйте сцепление бережно!