В статье речь пойдет про сцепление, как основного узла трансмиссии автомобиля, какие виды и классификации бывают, их устройство, принцип работы, основные неисправности.

Двигатель и трансмиссия

В автомобилях основными составляющими являются силовая установка и трансмиссия.

Первый компонент обеспечивает создание вращательного движения за счет преобразования энергии сгорания, второй изменяет значения полученного вращения и передает его на ведущие колеса.

Но если двигатель состоит из ряда механизмов и систем, объединенных в одну конструкцию, то трансмиссия включает в себя несколько отдельных, но взаимодействующих между собой узлов.

Назначение сцепления, основные виды

Одним из составных частей трансмиссии является сцепление, выступающее связующим звеном между мотором и основным узлом трансмиссии — КПП.

Коробка передач обеспечивает изменение передаточного числа вращательного движения, и состоит она из набора шестерен, посаженных на валы.

Смена передаточного числа обеспечивается за счет ввода в зацепление определенных шестеренок, но в условиях постоянно поступающего от мотора вращения вывести из зацепления одни шестерни и ввести другие – невозможно.

Чтобы это сделать, необходимо прервать передачу вращения на трансмиссию, и делается это при помощи механизма сцепления.

Причем разрыв передачи вращения осуществляется в двух режимах. При движении на скорости, поскольку и двигатель, и составные части трансмиссии уже вращаются, смена передаточного числа не требует плавного разъединения и возобновление передачи вращения.

Но при старте с места, для исключения рывков и снижения нагрузки на мотор и КПП необходимо плавное наращивание передачи вращения. И это тоже обеспечивает сцепление.

В общем, сцепление в конструкции авто обеспечивает кратковременный разрыв передачи вращения от силовой установки на трансмиссию с возможностью плавного его восстановления.

С момента появления транспортной и специализированной техники, оснащающейся двигателями внутреннего сгорания, было придумано несколько вариаций этого узла.

Основное разделение между ними ведется по тому, за счет чего ведется передача.

Здесь виды сцепления делятся на:

• Фрикционные;
• Гидравлические.

Еще есть и электромагнитные, но по сути, они являются лишь разновидностью фрикционного типа.

Конструкция и принцип действия фрикционного сцепления

Фрикционные обеспечивают передачу вращения за счет сил трения. Сейчас такой тип является одним из самых распространенных.

При этом существует немало модификаций его с разными конструктивными особенностями. Поэтому сцепления фрикционного типа можно разделить по нескольким критериям:

• Вид трения;
• Число потоков передач вращения;
• Количество ведомых дисков;
• Тип управления.

В целом все сцепления фрикционного типа работают по одному принципу, различие же между ними сводится лишь к определенным конструктивным особенностям.

Для большего понимания того, как функционирует сцепления этого типа, коротко рассмотрим конструкцию и принцип действия одного из самых распространенных – однодискового, «сухого», которое применяется на самой разной технике, оснащаемой механической КПП.

Основными элементами его являются два диска – ведущий и ведомый. Первый жестко связан с двигателем (прикручен к маховику), второй – соединен с первичным валом КПП.

При этом ведомый диск в процессе работы должен смещаться по валу, поэтому соединен он с валом не жестко, а посредством шлицевого соединения.

Ведущий диск – название условное, поскольку конструкция его включает в себя непосредственно сам диск, корпус, с которым он соединен направляющими, пружины, обеспечивающие прижим диска.

В народе эту составляющую еще часто называют «корзиной» и «феродо» (нарицательное название от компании, занимающейся выпуском запчастей, включая элементы сцепления).

Особенность конструкции «корзины» заключается в том, что диск имеет возможность перемещаться по направляющих относительно корпуса, но пружины удерживают его на максимальном удалении от корпуса, который уже и крепиться жестко к маховику.

Также в конструкции диска входят элементы, которые позволяют осуществлять его перемещение относительно корпуса (диафрагменная пружина или специальные лапки).

Ведомый элемент представляет собой круглый диск, закрепленный на ступице (с проделанным отверстием со шлицами), по обеим сторонам которого закреплены (наклеены, приклепаны) специальные накладки, обеспечивающие повышение трения (фрикционные).

Отметим, что диск со ступицей соединен не напрямую, а посредством специальных демпферов.

Принцип работы у этого типа узла такой: корпус ведущего диска крепиться к маховику. Между корзиной и маховиком помещен ведомый диск.

Поскольку пружины постоянно отжимают ведущий элемент от корпуса, ведомый находится зажатым, то есть, в обычном состоянии вращение передается постоянно.

На первичном валу установлена направляющая втулка, на которой размещен выжимной подшипник, выполняющий роль основного элемента управления.

Посредством вилки этот подшипник связан с приводом. Водитель, воздействуя на привод, обеспечивает перемещение подшипника по втулке.

При этом он начинает давить на диафрагменную пружину или лапки, благодаря чему ведущий диск по направляющим смещается относительно корпуса и ведомый диск высвобождается – происходит прерывание передачи вращения.

Этот принцип работы заложен практически во все виды фрикционного типа, несмотря на их конструктивные особенности.

Разновидности сцепления

По типу трения.

Вышеописанный вид имеет так называемый «сухой» тип трения. То есть, все конструктивные элементы какой-либо смазки не имеют, мало того – она вообще не допускается, поскольку это может повлиять на сцепные свойства взаимодействующих поверхностей дисков.

Но существуют виды, у которых составляющие находятся в масляной ванне – так называемое «мокрое».

Но такой тип на авто практически не используется, хотя его можно встретить в конструкции некоторых мотоциклов.

В целом, суть работы этого сцепления не отличается от «сухого», с единственной разницей, что картер, в котором располагаются составные элементы, заполнен маслом.

По количеству потоков.

Что касается количества потоков, то здесь сцепления фрикционного типа делятся между собой на однопоточный и двухпоточные.

В первом случае вращение от двигателя передается только на один элемент. В описанном выше типе им выступает первичный вал КПП.

Но на спецтехнике нередко используется двухпоточное сцепление.

Отличительной особенностью от однопоточного является передача вращения на два вала. Но для этого в конструкцию добавлен еще один ведомый диск.

Чаще всего оно встречается на тракторах (второй поток обеспечивал вращение вала отбора мощности).

Что касается легкового автотранспорта, то этот тип нашел применение в авто с роботизированной КПП (о нем более подробно – чуть ниже).

По количеству ведомых дисков.

Относительно количества ведомых дисков, то помимо однодискового есть также двухдисковые и многодисковые сцепления.

Первый вариант двухдискового сцепления используется на двухпоточном типе. В нем вращение от одного ведомого диска передается на вал КПП, а от второго – на ВОМ.

Такое конструктивное исполнение позволило повысить функциональность техники (к примеру, на тракторах благодаря валу отбора мощности удается агрегатировать его с разнообразными механизмами).

Но двухдисковое сцепление может быть и однопоточным (вращение от двух ведомых дисков передается только на один элемент – вал КПП).

Такая конструкция нашла применение на грузовом транспорте (в большинстве случаев, хотя этот тип можно встретить и на спортивных авто, а также некоторых мотоциклах), где из-за высоких мощностей моторов требуется передача высоких крутящих моментов.

Многодисковые же сцепления представляют собой пакет дисков – ведущих и ведомых, чередующихся между собой. Этот пакет помещен в корзину, состоящую из двух барабанов – ведущего и ведомого.

В остальном суть конструкции этого типа не отличается от обычного сцепления – диски соединены с соответствующими барабанными, прижимаемых друг к другу пружинами, благодаря чему между дисками возникает трение.

При задействовании привода один барабанов отходит, благодаря чему и прерывается поток. Этот тип сцепления можно встретить только на мотоциклах.

По типу привода.

Для управления узлом применяется несколько типов приводов:

• Механический (передача усилия от педали на вилку подшипника делается при помощи системы рычагов или троса);
• Гидравлический (усилие передается посредством двух цилиндров – главного и рабочего, соединенных между собой трубопроводом, заполненным жидкостью);
• Электрический (применяется в системах с автоматическим управлением сцеплением. Воздействие на элементы сцепления здесь ведется посредством электродвигателей с сервоприводами);
• Комбинированный (привод сочетает в себе несколько из вышеперечисленных типов, к примеру, гидромеханический).

Дополнительно на спецтехнике нередко применяются разнообразные усилители привода.

Особенности сцепления РКПП

Теперь немного о сцеплении, используемом в трансмиссии с роботизированной КПП.

Конструктивно оно очень похоже на двухдисковый двухпоточный тип, но таковым не является. Его называют просто двойным. А все это из-за особенностей конструкции КПП.

В таком узле присутствует два ведомых диска, который зажаты между маховиком и двумя ведущими дисками (один из них промежуточный).

Каждый из ведомых дисков взаимодействует со своим первичным валом КПП (которых в конструкции коробка – два, и расположены они на одной оси, по сути, один вставлен во второй).

Особенность работы такого сцепления заключается в том, что при наличии двух потоков, одновременно они не задействуются.

В роботизированной коробке имеются так называемые ряды парных и непарных передач, и на каждый из них вращение передается от своего диска сцепления.

То есть, если включена непарная передача, то зажатым оказывается только один из ведомых дисков, а второй находится в свободном состоянии (им вращение не осуществляется).

При смене передачи (переход на парную) диски меняются местами, то есть бывший ранее свободным зажимается, а второй – отпускается. Управляется этот тип сцепления электрическим автоматическим приводом.

Электромагнитный тип

Отдельным типом фрикционного сцепления можно считать электромагнитное.

Конструктивно оно очень схоже с обычным однодисковым «сухим» сцеплением. Но у него отсутствуют элементы, осуществляющие прижим ведущего диска – пружины.

Вместо них, этот диск соединили с электромагнитом, а в его корпус вмонтировали якорь.

Суть работы этого типа сцепления такая: при подаче напряжения на электромагнит, образуется магнитное поле, которое притягивает магнит к якорю. А поскольку он жестко связан с ведущим диском, то это притягивание сопровождается перемещением последнего и зажимом ведомого элемента.

Этот тип сцепления обладает так называемым непостоянно замкнутым режимом включения. То есть, в отличие от обычных видов, где ведомые диски зажаты постоянно, здесь он находится в свободном состоянии и зажимается только после подачи напряжения на электромагнит.

Гидравлическое сцепление

Второй, достаточно распространенный вид сцепления – гидравлический. Он нашел применение на авто с автоматическими КПП и .

Если в фрикционном типе усилие на трансмиссию передается за счет сил трения, то в гидравлическом это делается благодаря создаваемому потоку жидкости.

Такое сцепление состоит из двух лопастных колес – ведущего (насосного) и ведомого (турбинного), помещенных в корпус, заполненный рабочей жидкостью.

Между ними дополнительно установлен реактор – еще одно колесо, обеспечивающее перенаправление жидкости.

Суть работы очень проста: ведущее колесо связано с маховиком и вращается вместе с ним. При этом за счет лопастей создается поток жидкости, который попадает на лопасти турбинного колеса (связанного с валом КПП), что и приводит к его вращению.

Реактор, используемый в конструкции, увеличивает скорость движения потока, тем самым повышая крутящий момент на ведомом колесе.

«Слабые места» сцепления

Это основные виды сцепления, который применяются на транспорте. Сказать однозначно, какой из типов самый лучший – невозможно, поскольку в каждом из них есть свои определенные недостатки.

Так, во всех фрикционных типах сцепления «слабым местом» являются ведомые диски. За счет все того же трения, фрикционные накладки постепенно стираются и требуется их замена (обычно меняется диск в сборе).

Возможно также повреждение других рабочих поверхностей, разрушение пружин, может износиться выжимной подшипник.

Неисправности нередко случаются с элементами привода. При этом, чем сложнее конструкция такого сцепления, тем выше вероятность поломки.

Что касается гидравлического сцепления, то в нем передача усилия осуществляется без жесткой связи элементов (но это не совсем так, поскольку в конструкции присутствует механизм блокировки), что в значительной мере повышает надежность основных рабочих элементов.

Но у него тоже есть «слабые места» — подшипники и сальники. При их выходе из строя, нарушается работоспособность всего сцепления. Также возможно разрушение лопастей колес.

Дополнительно это тип сцепления очень «боится» несоответствие уровня рабочей жидкости.

В целом, все неисправности любого типа сцепления сравнительно легко устраняются, но есть одна существенная проблема – добраться до него для проведения ремонта очень сложно, и для этого приходится полностью снимать коробку передач.

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.

Виды

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

Особенности:

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 , 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.

Autoleek

Сцепление (главный фрикцион) служит для кратковременного отъединения трансмиссии от двигателя перед включением передач, их плавного соединения после включения передач, а также для предохранения трансмиссии от динамических перегрузок, возникающих при движении транспортной машины.

По принципу действия сцепления подразделяют на фрикционные, гидравлические (гидромуфты) и электромагнитные (порошковые). В зависимости от формы и конструкции трущихся деталей фрикционные сцепления могут быть дисковыми, специальными (колодочные, ленточные) и конусными.

По условиям работы поверхностей трения дисковые сцепления (главные фрикционы) делятся на сухие и работающие в масле.

В зависимости от материала поверхностей трения различают следующие сцепления (главные фрикционы):

• сталь по фрикционному материалу
• сталь по стали
• чугун по oстали
• чугун по фрикционному материалу

По способу создания силы, сжимающей диски, выделяют следующие сцепления:

• пружинные (с несколькими периферийными или одной центральной пружиной)
• полуцентробежные
• центробежные
• электромагнитные

В зависимости от типа механизма выключения различают сцепления (главные фрикционы) с рычажным и шариковым механизмами.

По типа привода выключения сцепления (главные фрикционы) бывают с механическим, гидравлическим, пневматическим, гидропневматическим и электромагнитным приводами.

Сцепление обычно устанавливается у маховика двигателя и представляет собой фрикционную муфту, через которую с помощью сил трения вращающий момент от двигателя передается к коробке передач и далее к ведущим колесам.

На изучаемых транспортных машинах применяются, как правило, фрикционные дисковые сухие, постоянно замкнутые сцепления (главные фрикционы у гусеничных машин) с периферийным расположением нажимных пружин и механическим приводом управления. В зависимости от числа ведомых дисков сцепления подразделяются на одно-, двух- и многодисковые.

Сцепление состоит из ведущей и ведомой частей, нажимного механизма и механизма выключения. Детали ведущей части сцепления воспринимают от маховика вращающий момент двигателя, а детали ведомой части сцепления передают этот момент ведущему валу коробки передач.

Ведущая часть сцепления включает в себя маховик 3, установленный на коленчатом валу двигателя, кожух 1 и нажимной диск 2. Маховик имеет обработанную торцевую поверхность, и к нему прикрепляется болтами кожух, соединенный с нажимным диском упругими стальными пластинами 5, что обеспечивает передачу вращающего момента от кожуха на нажимной диск, позволяя последнему перемещаться в осевом направлении при включении и выключении сцепления.

Рис. Схема однодискового сцепления с приводом выключения:
1 - кожух; 2 - нажимной диск; 3 - маховик; 4 - ведомый диск; 5 - упругая пластина; 6 - нажимная пружина; 7 - ведущий вал; 8 - рычаг; 9 - выжимной подшипник; 10, 13 - оттяжные пружины; 11 - вилка; 12 - педаль; 14 - тяга

К ведомой части относится тонкий ведомый диск 4 с прикрепленными к нему фрикционными накладками и ступицей, установленной на шлицах на вал 7, являющийся ведущим валом коробки передач. Нажимной механизм состоит из нажимных пружин 6, сила упругости которых обеспечивает включение сцепления. Механизм выключения состоит из выключающих рычагов 8, муфты выключения с выжимным подшипником 9 и вилки 11, предназначенной для перемещения муфты выключения. К приводу выключения сцепления относят тягу 14 и рычаг 8 с педалью 12 и пружиной 13. Если педаль отпущена, то сцепление включено, так как ведомый диск зажат между маховиком и нажимным диском усилием нажимных пружин, расположенных между нажимным диском и кожухом сцепления. Вращающий момент с помощью сил трения передается от ведущей части на ведомую.

Включение сцепления осуществляется плавным отпусканием педали - нажимной диск перемещается в сторону маховика и прижимает к нему ведомый диск. Пока сила, прижимающая диск к маховику, мала, сила трения между поверхностями ведущих и ведомых частей также мала, и ведомый диск будет вращаться с меньшим числом оборотов, чем маховик. Чем больше сила, прижимающая диск к маховику, тем больше сила трения, а следовательно, и вращающий момент, передаваемый от маховика на вал 7. При полностью отпущенной педали сила трения возрастает настолько, что ведущие и ведомые части вращаются как одно целое, и через сцепление может быть передан полный вращающий момент двигателя. Сцепления рассчитываются на передачу вращающего момента, который в 1,5 - 3 раза больше максимального вращающего момента двигателя, что необходимо для предотвращения буксования сцепления во включенном состоянии при резком изменении усилий на ведущих колесах, торможении, попадании смазки или воды на поверхности трения дисков сцепления.

При нажатии на педаль 12 сцепление выключается, так как муфта выключения, перемещаясь в осевом направлении к маховику, упорным подшипником нажимает на выключающие рычаги и поворачивает их относительно осей, закрепленных в кожухе, а наружные концы выключающих рычагов отодвигают нажимной диск 2 от ведомого диска 4, освобождая его и обеспечивая зазор с каждой стороны ведомого диска примерно по 1 мм. Сила трения между поверхностями ведущих деталей и ведомого диска отсутствует, вследствие чего вращающий момент от маховика на ведомый диск, а следовательно, и к ведущим колесам передаваться не будет.

К сцеплениям предъявляется ряд требований, основными из которых являются плавность включения, чистота и легкость выключения, безотказность работы, малый момент инерции ведомых частей, хороший отвод теплоты и гашение крутильных колебаний. Перечисленные требования определяют рациональную конструкцию элементов сцепления.

Сегодня трудно представить автомобиль, чья коробка передач была бы напрямую подсоединена к двигателю. При такой конфигурации трогаться с места авто будет рывками, переключение передачи станет невозможным, а для остановки будет необходимо полностью отключить двигатель. При такой работе срок службы коробки передач сократится до нескольких дней или еще сильнее. На двигатель же (ДВС) подобного рода перегрузки тоже окажут сильное влияние: его ресурс сократится в несколько раз. В данной статье мы рассмотрим принцип работы сцепления, а также его классификацию и конструкцию.

Назначение сцепления

Основная цель которой служит сцепление, зачем нужно – плавное соединение вала коробки передач и маховика двигателя внутреннего сгорания в моменты начала движения и переключения передачи. Говоря простым языком, работа сцепления заключается в роли выключателя крутящего момента. Кроме того, оно способно уберечь от перегрузки и механических повреждений трансмиссию в случае резкого торможения.

Виды

Системы сцепления различаются по следующим признакам:

• по количеству ведомых дисков (однодисковые и многодисковые). Первые имеют большее распространение.
• по среде работы (сухие и влажные). Первые являются самыми популярными и распространенными. Влажной система называется тогда, когда элементы находятся в масляной ванне.
• по приводу в действие механизма (механические, электрические, гидравлические, комбинированные).
• по типу нажатия на прижимной диск (с центральной диафрагмой, с круговым расположением пружин).

Состав узла сцепления

Нажимной диск

Данный элемент, получивший простонародное название «корзина», является основанием выпуклой округлой формы. Выжимные пружины имеют соединение с прижимной площадкой (также округлой).

Ведомый диск

Также имеет округлую форму, конструкция же его состоит из следующих компонентов: основание, шлицевая муфта, фрикционные накладки, демпферные пружины. Последние расположены вокруг муфты и служат цели гашения вибраций. В основу состава фрикционных накладок входит углепластиковый композит, к тому же они могут быть выполнены из керамики, кевлара и т.д. Присоединяются они к основанию с помощью специальных заклепок.

Выжимной подшипник

Одна из его сторон представляет собой нажимную площадку округлой формы. Располагается на первичном валу, выступающем из коробки передач, и крепится на защитном кожухе вала. Вилкой привода подшипник приводится в действие вследствие нажатия на оправку последнего. Принцип работы подшипника может быть либо оттягивающий, либо нажимной.

Система привода

Она может быть механической, электрической и гидравлической.

1. В механической системе усилие, оказываемое нажатием на педаль, передается на выжимную вилку тросом, находящимся внутри кожуха.
2. В состав электрической системы входит электромотор, к которому подсоединен трос и включающийся нажатием на педаль.
3. Гидравлическая система состоит из главного и рабочего цилиндров, соединенных между собой трубкой высокого давления. Давление на педаль включает в работу шток главного цилиндра, на конце которого располагается специальный поршень. Последний нажимает на тормозную жидкость, создавая давление, передающееся к рабочему цилиндру по трубке. Конструкция рабочего цилиндра аналогична: также имеются шток и поршень. Из-за давления поршень толкает шток, который нажимает на выжимную вилку.

Педаль сцепления

Она располагается возле педалей газа и тормоза, находится всегда слева. В машинах с автоматической коробкой передач этот элемент отсутствует, но сам механизм сцепления имеет место быть.

Принцип работы

Как работает сцепление? Рассмотрим самый популярный на сегодня вариант – постоянно включенное однодисковое сцепление (сухое). Принцип работы сцепления автомобиля заключается в крепком сжатии поверхностей маховика, прижимной поверхности и накладок диска.

Однодисковое, сухое

Благодаря выжимным пружинам, в положении работы нажимной диск очень крепко прижат к диску сцепления, тем самым прижимая его к маховику. В муфту входит первичный вал, крутящий момент на который передается от диска сцепления.
Нажатие активирует работу системы привода: на выжимные трубы нажимает подшипник, а рабочая поверхность «корзины» отделяется от диска сцепления. В результате освобождения диска, первичный вал перестает вращаться, хотя двигатель все еще находится в заведенном состоянии.

Двухдисковое

Как оно работает в случае двухдисковой системы? «Корзина» имеет уже две рабочие поверхности, следовательно и дисков сцепления тоже два. Ограничительные втулки и система регулирования нажатия располагаются между поверхностями ведущего диска. Сам же процесс разъединения вала и маховика полностью аналогичен однодисковому варианту.
Что же касается АКПП, то там чаще всего применяется многодисковое влажное сцепление. Так как педаль отсутствует, выжим обеспечивается сервоприводом, известным также как актуатор.

Сервоприводы делятся на несколько видов: электрические, шаговые и гидравлические. Управляются они или электронным блоком, или гидравлическим распределителем (в зависимости от типа).
Кроме этого, уже созданы роботизированные коробки передач , в которых используются сразу два сцепления, работающие по очереди.

Авторство в создании подобного устройства принадлежит, как принято считать, Карлу Бенцу. Сцепление автомобиля выполняет кратковременное разъединение коробки передач и двигателя. Это необходимо для переключения передач, и чтобы машина могла плавно трогаться с места.

О сцеплении и его месте в автомобиле

Чтобы более ясно представлять его назначение в устройстве машины, достаточно взглянуть на приведенный ниже рисунок.

Из него понятно, что от двигателя через трансмиссию, а также другие узлы автомобиля, крутящий момент поступает на колеса. Конструктивно сцепление находится между КПП и двигателем, вследствие чего у водителя есть возможность при необходимости разорвать связь между двигателем и колесами. Такая ситуация часто возникает в начале движения автомобиля, а также в условиях чрезмерной нагрузки двигателя.

Устройство и принцип работы

Жидкость заливается в бачок, показанный в левом верхнем углу, он связан с главным цилиндром сцепления трубопроводом. Из рисунка хорошо видно, что усилие, прикладываемое к педали через шток и связанный с ним поршень, передается жидкости, поступающей в главный цилиндр. Перемещаясь, поршень отсекает бачок с жидкостью от главного цилиндра. При дальнейшем движении поршня жидкость попадает в рабочий цилиндр и через толкатель и вилку выключения сцепления его выключает.


Кроме показанного принципа работы внимания заслуживает то, что данная схема показывает другие, ранее не упомянутые детали конструкции. Как защитный элемент присутствует картер сцепления, (показан синим цветом), предохраняющий кожух сцепления и прочие элементы.

В первую очередь картер сцепления предохраняет внутренние элементы от попадания пыли, грязи, а также любых жидкостей, способных ухудшить качество соединения ведомого диска с маховиком. Поэтому регулярно стоит обращать внимание на то, в каком состоянии находится картер сцепления.

Эксплуатация сцепления

Стоит обращать внимание на состояние трубопроводов. В бачок заливается тормозная жидкость, ее подтекание может служить свидетельством неисправности сцепления . Подтекать могут бачок, трубопроводы, оба цилиндра. Если есть подтекание, то необходимо долить бачок жидкостью и прокачать всю систему на предмет удаления воздуха. В противном случае при нажатии на педаль нога может просто провалиться, система работать не будет.

Кроме того, надо контролировать уровень жидкости и при необходимости бачок доливать. Уменьшение ее количества может быть не связано с подтеканием, а вот его следствием окажется то, что передачи или совсем не будут включаться, или это будет происходить с огромным трудом. Для освещения важности исправного состояния стоит отметить характерные неисправности сцепления:

• ведет – передачи выключаются не полностью;
• пробуксовывает – передачи включаются не полностью;
• резкое включение;
• шум при отжатой педали и его пропадание при нажатии на педаль – выжимной подшипник необходимо менять.

Сцепление для автомобиля является неотъемлемой частью, такой же, как мотор и колеса. Классическая схема его использования – отключение трансмиссии от двигателя в процессе начала движения и при переключении передач. Конкретный вариант реализации на разных машинах может существенно различаться, но в любом случае его необходимо поддерживать в исправном состоянии.