Принцип работы сцепления автомобиля

Устройство и назначение

Рассматривать будем на примере простого однодискового сцепления.

Механизм сцепления состоит:

Корзина (кожух). В ней находятся основные элементы этой конструкции. Она намертво соединена с маховиком двигателя болтами. При вращении коленвала она также вращается с такими же оборотами, как и мотор

Диск сцепления (ведомый). Он с двух сторон покрыт фрикционными накладками из материала с высоким коэффициентом трения. Такой же материал используется для изготовления тормозных колодок. Это та деталь, через которую происходит передача силы вращения от ДВС на коробку. Он единственный из всех частей имеет связь с валом коробки передач. О его конструкции поговорим чуть позже. Устройство берет на себя ключевые нагрузки и удары.

Нажимной диск. Из его названия следует, что он нажимает на что-то. Это что-то – ведомый диск. Он плотно прижимает его к ведущему диску, который находится на маховике мотора.

Два вида пружин – тангенциальная пластинчатая пружина и диафрагменная. Первая служит для прижатия нажимного диска к диску сцепления, вторая – для размыкания их.

Прижимной (выжимной) подшипник и вилка. Первый нужен для передачи усилия на диафрагменную пружину, вилка – для перемещения подшипника в сторону корзины и в исходное положение. Через эту вилку передается степень нажатия педали сцепления водителем. Он находится не в корзине, а насажен на первичный вал трансмиссии.

Как правильно пользоваться сцеплением на автомобиле

На практике работа со сцеплением автомобиля в основном выражается в выработке навыка правильного трогания с места, особенно на подъеме. При оживленном городском движении умелая работа с педалью позволит автомобилю двигаться плавно и не заглохнуть при резком торможении.

При начале движения, нужно, отпуская педаль сцепления, уловить момент соприкосновения дисков, уравновесить скорости их вращения, и дальше плавно отпустить педаль. Ориентир – число оборотов двигателя. Если двигатель работает равномерно, значит, сцепление включается правильно.

Сцеплением следует пользоваться лишь при старте, переключении передач и при остановке автомобиля. Выполнение этого требования продлит срок его службы.

• Резкое или, наоборот, замедленное отпускание педали сцепления при старте приводит к ускоренному износу рабочей поверхности дисков.
• Остановка на светофоре при нажатой педали и включенной передаче не лучшим образом скажется на работе нажимных пружин, подшипника и вилки выключения.

Две главные неисправности механизма сцепления – это недостаточно плотное соприкосновение дисков и недостаточно полное их разъединение.

1. В первом случае сцепление пробуксовывает, а у автомобиля будет наблюдаться плохая динамика разгона. Обычно это является результатом износа ведомого диска, его фрикционных накладок.
2. Во втором случае в результате неполного разъединения дисков при включенной передаче и нажатой педали автомобиль пытается поехать.

Если эти неисправности не устраняются регулировкой привода, то необходим ремонт самого механизма в стационарных условиях.

Виды сцепления и классификация

Сегодня автомобилисты выделяют множество классификаций сцепления. Можно встретить однодисковые или многодисковые механизмы. Кроме того, сцепление бывает сухими и мокрым, на это влияет среда, в которой работает узел. Самое большое распространение имеет сухое однодисковое сцепление. Отдельную классификацию выделяют относительно типа рабочего привода и относительно принципа нажатия на корзину.

По характеру силы трения существует два вида: сухое и мокрое. Сухое – обеспечивается за счет функциональной работы передачи вращения между двумя шкивами. Мокрое сцепление работает за счет передачи энергии при помощи сжатия компонентов, находящихся в автомобильном масле.

Отдельно существует различие по количеству шкивов:

• Однодисковые. Системы, которые характерны как для легкового транспорта, так и для грузового. Элемент применим для автомобилей, у которых крутящий момент попадает в диапазон 0,7–0,8 кНм.
• Многодисковая система. Применима для тяжелых транспортных средств с высоким крутящим моментом. В конструкции предусмотрено наличие двух рабочих дисков, корзины и системы контроля синхронного нажатия.

Если рассуждать относительно расположения пружин на дисках, то можно отметить, что встречаются два варианта: демпферные пружины помещены по периферии и наличие централизованной диафрагмы.

Разновидности муфты

Сухое сцепление

Принцип действия этого типа сцепления основан на силе трения, создаваемой взаимодействием сухих поверхностей: ведущих, ведомых и нажимных дисков. Это обеспечивает жесткое соединение двигателя и трансмиссии. Сухое однодисковое сцепление является наиболее распространенным типом на большинстве автомобилей с механической коробкой передач.

Мокрое сцепление

Муфты этого типа действуют в масляной ванне на трущихся поверхностях. По сравнению с сухой, такая схема обеспечивает более плавный контакт диска; агрегат охлаждается более эффективно благодаря циркуляции жидкости и может передавать больший крутящий момент на коробку передач.

Мокрая конструкция широко используется в современных автоматических трансмиссиях с двойным сцеплением. Особенность работы такой муфты заключается в том, что на четную и нечетную передачи коробки передач крутящий момент подается с отдельных ведомых дисков. Привод сцепления — гидравлический, с электронным управлением. Передачи переключаются с постоянной передачей крутящего момента на трансмиссию без прерывания потока мощности. Такая конструкция дороже и сложнее в изготовлении.

Двухдисковое сухое сцепление

Двухдисковое сухое сцепление имеет два ведомых диска и промежуточную проставку между ними. Такая конструкция способна передавать больший крутящий момент при том же размере муфты. Саму по себе его легче изготовить, чем мокрый вид. Обычно используется в грузовиках и легковых автомобилях с особенно мощными двигателями.

Муфта с двухмассовым маховиком

Двухмассовый маховик состоит из двух частей. Одна из них связана с двигателем, другая — с ведомым диском. Оба элемента маховика имеют небольшой люфт по отношению друг к другу в плоскости вращения и связаны между собой пружинами.

Особенностью двухмассовой муфты маховика является отсутствие гасителя крутильных колебаний в ведомом диске. В конструкции маховика используется функция гашения вибрации. Помимо передачи крутящего момента, он эффективно снижает вибрации и нагрузки, возникающие из-за неравномерной работы двигателя.

Модернизация системы

Если вы взялись увеличивать мощность двигателя, установленное на автомобиле заводское сцепление необходимо проапгрейдить, иначе оно не будет соответствовать приобретённым форсированным возможностям движка. Это происходит потому, что усиление мощностей (а в особенности вращательного момента) нередко увеличивается на 30% и более из расчёта от заводского, при этом значительно превышая установленную допустимую нагрузку на сцепление (при существующем запасе от 20% до 50% выше существующего вращательного момента). В таком случае диск постоянно пробуксовывает и должным образом не передаёт все мощности к колёсам от двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Существенная доработка узла при этом просто необходима.

Схема устройства корзины Ваз 2110

Коробка автомат на ваз 2110 не устанавливается в принципе, а вот виды тюнинга и доработок сцепления и механической коробки передач бывают различные. В общем, само сцепление включает нажимной и ведомый диски, остальные же немаловажные детали не относятся непосредственно к процессу тюнинга. Существуют два варианта конструкции – одно- и многодисковое, что является определяющим для количественной характеристики именно ведомых деталей. Подобные конструкции при относительно небольших размерах сообщают довольно сильный вращательный момент. Причиной этого явления является то, что в самом трении участвует намного больше, чем две поверхности для сообщения вращательного момента (четыре или даже более).

Сами же ведомые диски в конструкции нашего механизма также делятся на два вида – в зависимости от особенностей крепления шлицевых частей бывают с жёстким или демпферным типом крепежа. Диски, имеющие жёсткое крепление шлицевых частей, зачастую используются в изготовлении гоночных моделей для технически подготовленных авто, где приоритетным является увеличение жёсткости, относительной лёгкости и увеличение эффективности работы. Сцепления подобного рода не рекомендуют для установки на серийных автомобилях.

Центробежное сцепление автомобилей

Во всех пружинных типах сцеплений сила сжатия ведущих и ведомых деталей постоянна. Она не зависит от передаваемого через сцепление крутящего момента.

Поэтому при выключении сцепления всегда приходится преодолевать одно и то же усилие пружин, независимо от величины крутящего момента, который зависит от условий движения автомобиля. Это значительно усложняет работу водителя.

Так, в условиях городского движения водителю автобуса приходится пользоваться сцепление до двух тысяч раз за смену. Снижение затрат физических усилий при выключении сцепления достигается применением полуцентробежных и центробежных сцеплений.

Полуцентробежное сцепление

Полуцентробежным называется фрикционное сцепление, в котором сжатие ведущих и ведомых деталей осуществляется совместно пружинами и центробежными грузиками.

В полуцентробежном сцеплении (схема 1) применяются более слабые нажимные периферийные пружины 2 и центробежные грузики 1, выполненные за одно целое с рычагами выключение сцепления. Усилие сжатия зависит от скорости вращения центробежных грузиков, т.е. от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Схема 1 – Полуцентробежное сцепление

1 – грузик; 2 — пружина

Чем больше частота вращения коленчатого вала, тем больше центробежные силы, действующие на грузики, и тем больше усилие, создаваемое грузиками, и наоборот. Поэтому при трогании автомобиля с места для удержания педали сцепления в выключенном состоянии, когда частота вращения коленчатого вала низкая, требуется небольшое усилие.

Но при переключении передач, особенно при высоких скоростях движения автомобиля, к педали сцепления необходимо прикладывать значительное усилие для преодоления суммарной силы сжатия пружин и центробежных грузиков. Кроме того, при движении автомобиля в тяжелых дорожных условиях с небольшой скоростью сцепление может пробуксовывать, что приводит к снижению его долговечности.

В связи с этим полуцентробежные сцепления на современных автомобилях применяются очень редко.

Центробежное сцепление

Центробежным называется фрикционное сцепление, в котором сжатие ведущих и ведомых деталей осуществляется центробежными грузиками.

Центробежное сцепление является разомкнутым. Оно выключено при неработающем двигателе и выключается автоматически при малой частоте вращения коленчатого вала.

При выключенном сцеплении реактивный диск 2 (схема 2) находится на некотором расстоянии от нажимного диска 1. Положение реактивного диска обусловлено рычагами 5, концы которых упираются в выжимной подшипник муфты 6 выключения, а муфта фиксируется упором 7. Нажимной диск подтягивается к реактивному диску отжимными пружинами 8. Это обеспечивает необходимый зазор между нажимным диском 1, ведомым диском 10 и маховиком 11 двигателя.

Схема 2 – Центробежное сцепление легкового автомобиля

а – схема; б – конструкция; 1 – нажимной диск; 2 – реактивный диск; 3 – кожух; 4, 8 – пружины; 5 – рычаг; 6 – муфта; 7 – упор; 9 – грузик; 10 – ведомый диск; 11 — маховик

Грузики, упираясь хвостовиками в нажимной 1 и реактивный 2 диски, перемещают нажимной диск к маховику, создавая при этом давление на ведомый диск 10.

При небольшой деформации пружин 4, что происходит даже при незначительном увеличении частоты вращения коленчатого вала, рычаги 5 выключения поворачиваются на своих опорах, и между концами рычагов 5 и выжимным подшипником муфты 6 выключения образуется необходимый зазор.

При торможении автомобиля до полной остановки сцепление автоматически выключается и исключает остановку двигателя. При переключении передач сцепление выключается с помощью педали.

Торможение автомобиля двигателем при малых скоростях движения (на спуске, при движении накатом) возможно только при перемещении упора 7, для чего имеется специальный привод с места водителя.

В этом случает сцепление включается нажимными пружинами 4, установленными между реактивным диском 2 и кожухом 3, и сцепление становится постоянно замкнутым.

Центробежное сцепление обеспечивает плавность включения при трогании автомобиля с места и автоматическое выключение при снижении частоты вращения коленчатого вала до минимального значения, препятствуя остановке двигателя. Однако сцепление может пробуксовывать при малых скоростях движения автомобиля в тяжелых дорожных условиях.

Виды корзин сцепления

Корзины сцепления подразделяются на два вида:

1. нажимной,
2. вытяжной.

Различие в принципах их функционирования кроется в разнонаправленном перемещении пружинных лепестков при отключении сцепления. В случае нажимной корзины они смещаются в сторону маховика, вытяжной – движутся в противоположную сторону (от маховика). Нажимные корзины более распространены. Основная сфера применения вытяжных корзин основывается на их установке в условиях повышенной узловой плотности. Это возможно благодаря тому, что их размер минимален.

Ведомый диск, расположенный между маховиком коленчатого вала и нажимной частью, своей ступицей способен осуществлять перемещения по первичному валу механических коробок. Внутри ступицы диска устанавливается несколько демпферных пружин, погашающих любые колебания вращения, что, в свою очередь, обеспечивает плавность включения рабочего режима сцепления. Для оберегания ведомого диска от перегрева на обеих плоскостях его поверхности имеются специальные накладки, выполненные из стекловолокна и медной проволоки, залитых смесью каучука и специальной смолы. Это позволяет выдерживать во время работы разогрев до температуры около 400 градусов Цельсия. У спортивных автомобилей ведомый диск оснащен керамическими накладками, способными противостоять почти вдвое большей температуре.

Установленный в сцеплении подшипник, именующийся автолюбителями выжимным, является передаточным звеном между сцеплением и системой приводов. Его воздействие распространено на диафрагменную пружину, а сам подшипник расположен на муфте выключения, по которой он перемещается с помощью вилки сцепления.

Классификация

Сцепление систематизируют по нескольким функциональным устройствам.

По связи ведущих и ведомых частей

По контакту пассивных и активных элементов различают такие категории узлов:

1. Гидравлический. Работа выполняется за счёт потока специальной суспензии. Подобные муфты применяются в автоматических коробках скоростей.

   1 – бачок гидравлического привода сцепления/главного тормозного цилиндра; 2 – шланг подачи жидкости; 3 – вакуумный усилитель тормозов; 4 – пылезащитный колпачок; 5 – кронштейн сервопривода тормоза; 6 – педаль сцепления; 7 – штуцер прокачки главного цилиндра сцепления; 8 – главный цилиндр сцепления; 9 – гайка крепления кронштейна главного цилиндра сцепления; 10 – муфта трубопровода; 11 – трубопровод; 12 – прокладка; 13 – опора; 14 – втулка; 15 – прокладка; 16 – штуцер прокачки рабочего цилиндра сцепления; 17 – рабочий цилиндр сцепления; 18 – гайки крепления кронштейна рабочего цилиндра; 19 – картер сцепления; 20 – муфта гибкого шланга; 21 – гибкий шланг

2. Электромагнитный. Для приведения в действие используется магнитный поток. Устанавливается на малогабаритных автомобилях.

3. Фрикционный или типичный. Передача импульса осуществляется за счёт силы трения. Самый ходовой тип для автомобилей с механической коробкой передач.

   1.* Размеры для справок. 2. Момент затяжки болтов крепления картера 3. Привод выключения сцепления автомобиля должен обеспечить: 1. Перемещение муфты для выключения сцеплении 2. Осевое усилие на упорном кольце при не выключенном сцеплении 4. На виде А-А муфта и кожух коробки передач не показаны

Важно! По причине сложности устройства электромагнитная и гидравлическая муфты не заработали повсеместного применения

По типу создания

В данной категории различают такие типы соединительной муфты:

• центробежные;
• частично центробежные;
• с основной пружиной;
• с периферийными спиралями.

По числу руководимых валов выделяют:

• однодисковые — самый распространённый тип;

• двухдисковые — устанавливаются на грузовом транспорте или автобусах солидной вместимости;

• многодисковые — используются в мототехнике.

По типу привода

По разряду привода сцепления классифицируют на:

1. Механические. Предусматривают передачу импульса при нажиме на рычаг через трос на выжимную вилку.

   1 — фиксирующий зажим; 2 — механизм регулировки свободного хода педали; 3, 4 — уплотнительные шайбы; 5 — втулка; 6 — педаль сцепления; 7 — кронштейн педали сцепления троса; 8, 9 — болты крепления; 10 — рычаг; 11 — стопорная шайба; 12 — уплотнительная шайба; 13 — зубчатая шайба; 14 — пружина; 15 — толкатель; 16 — опорный элемент; 17 — упор оболочки

2. Гидравлические. Включают в состав главный и рабочий цилиндры сцепления, которые сопряжены трубкой повышенного давления. При натиске на педаль включается в работу шток ключевого цилиндра, на котором размещается поршень. Он в ответ давит на ходовую жидкость и создаёт пресс, который передаётся к основному цилиндру.

Знаете ли вы? В авто с автоматической КПП педаль сцепления отсутствует. Но это означает только то, что соединительная муфта работает без участия человека.

Существует и электромагнитный тип соединительной муфты, но сегодня он практически не используется в машиностроении ввиду дорогостоящего обслуживания.

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.

Что такое сцепление?

Сцепление (или как его еще называют «фрикционная муфта») ― это механизм автомобиля, который соединяет двигатель с трансмиссией и время от времени дает возможность рассоединять их при переключении передачи, торможения или же во время остановки. Основное задание сцепления ― это фрикционное взаимодействие дисков, которые располагаются на обоих валах.

Еще одной функцией, которую исполняет сцепление ― это возможность плавно трогать с места автомобиль. Постольку поскольку вал двигателя вращается, а вал трансмиссии пребывает в фиксированном неподвижном положении, начало движения машины без сцепления невозможно, так как оно помогает валам плавно притереться друг к другу, и в то же время обеспечивает плавное ускорение оборотов, которое обеспечивают валы, и наконец-то привести в движение автомобиль.

Если же случайно (или не случайно) слишком быстро и резко рассоединить те двое валов, то неподвижный вал трансмиссии заклинит вращающийся вал двигателя и Ваш автомобиль просто-напросто заглохнет (в лучшем случае), или же в механизме сцепления будут поломки, на которые понадобятся немалые материальные затраты. В основном, на современных автомобилях устанавливается механические сцепления.

ПРИВОД ВЫКЛЮЧЕНИЯ СЦЕПЛЕНИЯ

Дальнейшее изучение автомобиля невозможно без понимания термина — привод.

Попробуем с ним разобраться.

Когда в автомобиле надо передать усилие, допустим от водителя к некому механизму, то могут возникнуть проблемы. Для того чтобы автомобиль исправно работал, а водитель находился на своем месте, существует привод механизмов.

Представьте ситуацию, когда вам необходимо постоянно что-то закрывать и открывать, а сами вы передвигаться не можете. Для передачи усилия на расстоянии по «открыванию» и «закрыванию» двери, вам придется применить палку или дистанционное управление. Пусть это будет палка, привязанная веревками одним концом к вашей руке, а другим к ручке двери. В этом случае, палка с веревками будут являться «приводом», который передаст усилие на расстоянии.

В автомобиле каждый механизм имеет свой привод, посредством которого он приводится в действие. Привод может состоять из большого количества отдельных узлов и деталей, может быть механическим, гидравлическим.

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 (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 передает давление от поршня главного цилиндра на поршень рабочего. Далее шток рабочего цилиндра перемещает вилку выключения сцепления и нажимной подшипник, который передает усилие на механизм сцепления.

Когда водитель отпустит педаль, то под воздействием возвратных пружин все детали привода займут исходные позиции.

В гидравлическом приводе сцепления применяется тормозная жидкость. Перед тем как заливать ее в бачок привода, стоит прочитать, что написано на этикетке. А разрешается ли ее смешивать с жидкостью, которая уже залита в гидроприводе сцепления автомобиля? Как правило, ответ бывает положительным, но существуют жидкости, которые не подлежат смешиванию.

На переднеприводных автомобилях используется механический привод, где педаль сцепления связана с вилкой выключения с помощью металлического троса.

Подведем итоги

Резюмируя, скажем, что сцепление представляет собой сложно устроенный узел, который играет важнейшую роль в работе автомобиля. Именно он производит краткосрочный разрыв взаимодействия двигателя и коробки передач для переключения положения трансмиссионного рычага, а затем вновь объединяет эти части в единый рабочий цикл. Думаем, не нужно говорить, что без полноценного функционирования сцепления езда на автомашине невозможна, а значит, за его технической исправностью водители должны тщательно следить и в случае необходимости оперативно проводить ремонтно-восстановительные работы.

https://youtube.com/watch?v=qTlxN6mV2BY