Сцепление автомобиля. Диск сцепления

Сцепление автомобиля. Диск сцепления

В любом автомобиле основным узлом является силовая установка – она обеспечивает преобразование энергию сгорания топлива в механическую энергию – вращение коленчатого вала. Вся работа силовой установки направлена только на получение этого вращения.

Но для движения автомобиля получение вращения недостаточно. Условий движения автомобиля очень много – ему нужно начать движение, где должно обеспечиваться максимальное тяговое усилие, после набрать скорость, где уже тяговое усилие не так важно, но требуется высокая скорость вращения, а также автомобиль должен менять скорость движения быстро меняя скорость вращения и тяговое усилие.

Двигатель автомобиля этого обеспечить не может, поскольку скорость вращения коленчатого вала находится в определенном диапазоне и силовой установкой менять скорость и тяговое усилие никак не получится.

Сцепление – зачем оно?

Поэтому в конструкцию автомобиля входит еще один немаловажный элемент – трансмиссия. Именно она обеспечивает передачу вращения от силового агрегата на ведущие колеса. При этом, входящая в состав трансмиссии коробка передач позволяет менять тяговое усилие и скорость вращения, подающиеся на ведущие колеса. Классическая механическая коробка передач состоит из валов и шестерен разных диаметров. Ввод в зацепление определенных шестерен позволяет изменять усилие и скорость.

Но вращение от двигателя подается на трансмиссию постоянно. Это вращение делает невозможным во время движения выводить из зацепления одни шестерни и вводить другие. Поэтому в конструкцию трансмиссии включен еще один элемент – сцепление.

Сцепление предназначено для кратковременного разъединения силовой установки и КПП. В результате работы сцепления коробка отсоединяется от мотора, то есть, вращение коленчатого вала перестает подаваться на коробку, что позволяет вводить без проблем нужные шестерни.

На легковых авто с механическими КПП распространение получило однодисковое сухое сцепление. Состоит такое сцепление из ведущего диска, помещенного в корзину, ведомого диска, выжимных рычагов или диафрагмы, выжимного подшипника и привода. Все это закрывает сверху картер сцепления.

Принцип работы

Принцип работы сцепления автомобиля

Принцип работы такого сцепления довольно прост: корзина вместе с ведущим диском жестко закреплена на маховике коленчатого вала. Сам диск может перемещаться относительно корзины, но он подпружинен. Между ведущим диском и маховиком помещен ведомый диск. На этот диск нанесены фрикционные накладки, значительно повышающие трение. По центру ведомого диска расположена ступица. В ней проделано отверстие со шлицами. В ступицу входит ведущий вал коробки передач, а шлицевое соединение обеспечивает надежное, но подвижное соединение – диск может перемещаться по валу, но при этом вращение будет передаваться постоянно.

Когда необходима передача вращения от мотора на КПП, сцепление отпущено. В таком положении ведущий диск за счет давления пружин поджимает ведомый диск к маховику. Наличие фрикционных накладок обеспечивает значительную силу трения, ведомый диск не проскальзывает относительно ведущего диска и маховика. А поскольку ведомый диск связан с валом КПП шлицевым соединением, то производится передача вращения.

Нажимной диск (в просторечии – корзина сцепления) справа, и ведомый диск, слева. Нажимной диск крепится болтами к маховику двигателя

Чтобы отсоединить КПП от мотора, водитель нажимает на педаль сцепления. При помощи привода он воздействует на выжимной подшипник. Тот, перемещаясь, начинает давить на выжимные рычаги или диафрагму, в результате чего ведущий диск отходит внутрь корзины, преодолевая усилие пружин. Он перестает поджимать ведомый диск к маховику, из-за чего передача вращения прекращается, что дает возможность переключить передачу на КПП.

Сцепление также помогает плавно начать движение. При постепенном отпускании педали, ведущий диск плавно увеличивает давление на ведомый диск. При малом усилии ведомый диск начинает принимать вращение, но из-за недостаточного поджатия, он проскальзывает. По мере отпускания педали и поджатия ведомого диска, он все больше принимает вращение, а проскальзывание уменьшается.

Видео: Принцип работы сцепления

Чтобы при выжиме педали и последующим переключением передач, при отпускании педали сцепления не было ударных нагрузок при резкой подаче вращения, ступица ведомого диска закреплена на нем не жестко. Она соединяется при помощи демпферных пружин, которые выравнивают возникающие крутильные колебания.

Классификация

Это было описана конструкция и принцип работы однодискового сухого сцепления. Однако их существует несколько видов, со своими определенными особенностями. Вообще даже введена целая классификация типов сцепления.

Эта классификация делит сцепления по типу привода, используемому трению, количеству ведомых дисков, механизму отжатия ведущего диска.

Существует несколько типов привода сцепления. Самый первый и простой привод – механический. В нем задействуется система рычагов и тяг, или же привод может быть тросовый.

Есть привод гидравлический. В таком приводе в качестве рабочего элемента используется жидкость. В конструкцию входят два цилиндра – главный связан с педалью сцепления, а рабочий – с вилкой, которая перемещает выжимной подшипник.

На некоторых грузовых авто применяется пневматический привод, в качестве рабочего элемента которого выступает сжатый воздух. У такого привода педаль сцепления связана с краном управления. При воздействии на педаль, водитель открывает кран, и воздух под давлением поступает в пневматическую камеру, связанную с вилкой.

Есть также и комбинированные приводы, которые совмещают в себе несколько типов описанных выше приводов (к примеру – гидромеханический привод).

Классификация по используемому трению делит сцепления на сухие и в масляной ванне. Сухие, такое как описано выше, работает в воздушной среде. На многих мотоциклах же применяется сцепление, которое помещено в масляную ванну.

Что касается классификации по количеству ведомых дисков, то встречаются однодисковые, двухдисковые и многодисковые. Однодисковое описано выше. В двухдисковом применяется два ведомых диска и два ведущих диска – промежуточный и ведущий. Принцип работы идентичен однодисковому, разница только в количестве дисков и механизме срабатывания. Существуют многодисковые сцепления, которые получили распространение на мотоциклах.

По механизму отжатия сцепления делятся на рычажные и диафрагменные. В рычажных сцеплениях отжим ведущего диска производится подпружиненными рычагами, на которые и воздействует выжимной подшипник. В диафрагменном сцеплении роль пружин и рычагов выполняет диафрагма, сделанная из пружинистого металла.

Основные неисправности

Конструкция сцепления не включает значительное количество составляющий, поэтому и ломается оно не так часто. И все же в сцеплении тоже бывают неисправности.

Видео: Как определить износ корзины и маховика

Поскольку самое большое распространение на легковых авто получило однодисковое сухое сцепление, то рассмотрим самые частые неисправности, которые случаются с ним:

1. Пробуксовка сцепления. Обычно возникает такая неисправность из-за неправильной регулировки привода. Из-за поджатия выжимного подшипника, он не позволяет ведущему диску полностью прижать ведомый диск к маховику, в результате чего появляется проскальзывание. Сопровождается такая неисправность характерным запахом жженных фрикционов в салоне, затрудненностью переключения передач. Сильный износ фрикционов, или их повреждение тоже может сопровождаться такими симптомами;
2. Сцепление «ведет». Данная проблема тоже возникает из-за неправильной регулировки. В данном случае выжимной подшипник не способен полностью отжать ведущий диск из-за увеличенного зазора между подшипником и вилкой. Верный признак того, что сцепление «ведет» — это продолжение движения авто после полной остановки и выжима сцепления при включенной 1-й передаче;
3. Гул со стороны картера сцепления. Повышенный шум в данном узле может создавать только один элемент – выжимной подшипник. Шуметь он может либо в результате пробуксовки, либо же из-за чрезмерного износа;

Бывают и другие неисправности, но они встречаются гораздо реже, чем описанные выше. Так, проблемы со сцеплением могут возникнуть из-за разрушения диафрагмы или пружин выжимных рычагов, значительного износа демпферных пружин и т. д.

Напоследок хочется отметить, что особо сложного обслуживания сцепление не требует. Достаточно периодически регулировать свободный ход привода, а также соблюдать рекомендации по аккуратному вождению.

Сцепление

Назначение сцепления, специфика работы, особенности конструкции, распространённые неисправности и пути их устранения.

Назначение сцепления

Система сцепления автомобиля — это подсистема трансмиссии. Она ориентирована на создание благоприятных условий для осуществления кратковременного разобщения ДВС с коробкой передач либо трансэксла (для транспортных средств, где коробка передач, главная передача и дифференциал — механизм по передаче мощности вращению представляют собой единый агрегат в общем корпусе).

• Переключать шестерни в коробке передач, размыкая и смыкая цепь, обеспечивая плавное изменение оборотов и крутящего момента ДВС.
• Гасить вибрации, крутильные колебания, являющиеся серьёзными рисками для упругих элементов (чревато деформациями сдвига).
• Снижать нагрузки при неравномерной работе ДВС.
• Снижать перегрузки трансмиссии в момент торможения.

Принцип работы сцепления автомобиля

Рассмотрим принцип функционирования классического решения с педалью сцепления – ПС (характерный вариант для самых популярных решений с гидравликой).

1. Что вращается?
2. Что происходит при нажатии на ПС?

Если при работающем ДВС отвести ДС от маховика, то он остановится. Что получается? Передачи крутящего момента на диск сцепления не будет. Однако, если вновь подвести диск к маховику, снова на диск сцепления начнёт передаваться крутящий момент.

Как отвести и подвести диск сцепления?

Но откуда поступают команды «отвести диск сцепления», «подвести диск сцепления»?Такие команды поступают от педали, на которую нажимает водитель, и сцепления.

Когда водитель нажимает на ПС, то диск отходит от маховика и останавливается, передача КМ не происходит. Когда же водитель отпускает ПС (отводит от нее ногу), диск опять соприкасается с маховиком, начинается передача КМ (диск вращается). Далее в дело вступает коробка передач. От диска сцепления крутящий момент передается на первичный вал и шестерню. Как только происходит передача КМ, вал и шестерня начинают вращаться. Далее к «командной работе» присоединяется вторичный вал и его шестерня. При передаче КМ вторичный вал и шестерня начинают вращаться.

Когда водитель заводит двигатель и нажимает на педаль сцепления, крутящий момент передаётся от маховика на диск сцепления, а потом на первичный вал коробки передач. Водитель нажимает ногой на ПС, диск отходит от маховика, прекращает движение, и в этот же момент останавливается первичный вал. Но стоит только отпустить ПС, и первичный вал опять приходит в движение.

Чтобы активизировать вторичный вал, водитель нажимает на ПС и останавливает первичный вал, нажимает рычаг и вводит шестерни в зацепление. При отпускании ПС крутящий момент начинает передаваться от первичного вала к вторичному.

Как это работает на практике? ПС – это инструмент для изменения положения диска на валу. При нажатии на ПС диски разжимаются, первичный вал останавливается, после этого можно перемещать рычаг на коробке передач и регулировать скорость.

В момент, когда транспортное средство – на полном ходу, ПС можно полностью отпустить.Если в этом положении «газануть», поднимутся обороты двигателя, а вместе с ними и скорость автомобиля.

Распространённая ошибка: если резко бросить сцепление, ведомый диск сожмется, ДВС не успеет среагировать и может заглохнуть.

Чтобы прекратить движение, водителю требуется выжимание СА и плавное нажатие на тормозную педаль с последующим выключением передачи и быстрым отпуском ПС.

Конструкция

Cамый популярный вариант устройства сцепления автомобиля базируется на следующих компонентах:

• Выжимной подшипник. Обеспечивает при нажатии на ПС соединение со сцеплением. Бывает гидравлическим (как на схеме выше) и механическим (шариковым).
• Саморегулирующееся СА для уменьшения хода педали. Фактически это компенсатор её износа. Может выпускаться с механизмом контроля хода (механизм регулировки срабатывает при увеличении хода, вызванного износом) и диафрагменной пружиной для контроля усилия.
• Ведомый диск, состоящий из ступицы, дисков гасителя, фрикционных накладок, маслоотражателей. Принимает на себя вращение от ведущего диска. Работает за счёт движения маховика. Начинает работу посредством вращения маховика. Первоначально вращение передается на кожух, а далее на нажимной диск, фрикционные накладки (плетеные, композитные, из кевлара) , гаситель, фланец, шпицы.
• Демпфер. Смонтирован на ведомом диске. Гаситель крутильных колебаний. Прежде всего, демпфер полезен для гашения угловых колебаний, которые на валы трансмиссии идут со стороны ДВС. Он помогает ослабить резонансные колебания, возникающие как отклик на совпадение частот колебаний трансмиссии и возмущающей силы, которая идёт от пульсации КМ ДВС.
• Маховик – агрегат для передачи усилия вращения от коленвала к коробке передач. На схеме выше вы видите двухмассовый маховик. Такое решение очень популярно у коммерческого транспорта – грузовиков, автобусов. На преимуществах решений с двухмассовым маховиком мы остановимся более подробно еще несколько ниже. Кроме этого бывают сплошные маховики (ставятся на легковые авто эконом-класса, чаще встречались у старых моделей) и облегченные маховики (распространённый вариант маховика для легкового авто с автоматической коробкой передач).
• Муфта – узел фрикционных систем (поэтому его вы не найдёте на верхней картинке – с решением с гидравликой, и схема с муфтой представлена отдельно ниже). Этот узел помогает выключить привод сцепления при выключении передач. Именно муфта передаёт усилие от вилки выключения на подшипник. Муфта же предохраняет подшипник от износа. Ведь благодаря наличию муфты отсутствует прямой контакт между подшипником и вилкой.

Ещё один элемент устройства – ПС. Она присутствует и при гидравлическом, и при механическом сцеплении автомобиля. В гидравлических конструкциях ПС воздействует на поршень главного цилиндра, он нагнетает давление, поршень перемещается. Если же речь идёт о механической передаче усилия, то задействован трос или рычаг.

Но есть решения и без педали. Это роботизированные конструкции. Альтернативой ПС в этом случае выступает роботизированная коробка для переключения скоростей (микропроцессорный блок управления). Вместо переключения передач водитель просто задаёт команды. Оповещения водителю поступают посредством индикаторов.

Виды сцепления

В зависимости от состояния поверхности выделяются сухой и мокрый типы сцепления автомобиля. В зависимости от монтируемого маховика (как было указано в разделе «Конструкция») различают системы с двухмассовым, сплошным и облегчённым маховиком.

В зависимости от сил, которые использованы для передачи КМ выделяют фрикционное (механический принцип), гидравлическое, электромагнитное сцепление. В первом случае «руководитель» — сила трения, во втором — жидкость, в третьем — магнитное поле.

В зависимости от количества дисков у конструктивного решения механизм сцепления автомобиля может быть однодисковым, двухдисковым и многодисковым.

Сухое сцепление

• Работа основана на сухом трении между дисками (ведущим, ведомым и нажимными).
• Рабочие поверхности не требуют обработки смазкой. Фрикционные накладки находятся в воздушной среде. Благодаря этому можно получить жесткую связь ДВС и коробки передач.
• Нагрузки на СА – минимальные.
• Существенно уменьшается сопротивление двигателя, нет увода части мощности двигателя на привод масляного насоса и, соответственно, нет риска снижения мощности ДВС.
• Небольшая масса ведомого диска создаёт идеальные условия для того, чтобы при размыкании диск оперативно останавливался. Переключение передач существенно упрощается.
• Сухие системы наиболее просты конструктивно. Поэтому устройство надёжное. Нет проблем с обслуживанием.
• Производство СДС достаточно дешево.
• Решение подходит для мощных двигателей
• ССЦ адаптивны к транспортным средствам с небольшим крутящим моментом. Благодаря этому ССЦ очень популярны, но на холостом ходу слышен неприятный звук. Это создаёт дискомфорт водителям и стимулирует производителей искать новые решения.

Системы мокрого сцепления (СМЦ)

Характерные черты СМЦ:

• СМЦ работают на моторном масле.
• За счёт смазки – меньший износ СА.
• Моторное масло быстро загрязняется (образованная пыль остаётся в двигателе).
• Конструкция обеспечивает отличное охлаждение, способствующее эффективной передачи КМ.

Специалисты отмечают высокий ресурс сцепления и КП (при использовании качественных смазочных продуктов и своевременной их замене).

СМЦ хорошо себя зарекомендовали в трансмиссиях автомобилей с крутящим моментом выше 250 Нм.

Сухое двухдисковое сцепление

Самое популярное — сухое двухдисковое СА. Оно монтируется на коробках с нечетным количеством передач.

Большинство деталей в этом узле – парные. Два нажимных диска, две диафрагменные пружины, два подшипника, два рычага включения.

Даже при небольшом размере механизма благодаря такой особенности конструкции можно получить впечатляющий крутящий момент. Позиционирует себя как решение, способное увеличить плавность переключения передач, комфорт вождения.

Таким СА даже авто с механической трансмиссией может легко набирать большие скорости. Поэтому, когда большинство спорткаров было с механической коробкой на них ставилось именно двухдисковое СА.

Сцепление двухмассового маховика

Двухмассовый маховик CА – конструкция из-2-х дисков. Соединителем выступает пружинно-демпферная система.

Конструкция включает два блока (корпуса). На одном стоит венец стартера, на втором — узел СА. Конструкция спроектирована так, что возможно осевое вращение одного корпуса относительно другого.

• Работа пружин ступенчата. Первая ступень – с мягкими пружинами, это важно для стабильной работы системы при запуске и выключении ДВС, вторая – с жёсткими пружинами. Они задействованы в обычном режиме езды;
• Минимизированный уровень шума в узле «ДВС – коробка передач»;
• Увеличение топливной эффективности (снижение затрат на бензин, дизель);
• Сложность сборки, влекущая за собой высокую цену.

Распространённые неисправности

Увы, от неисправностей СА никто не застрахован. Но в одном случае требуется полная замена системы, в других – только замена автомеханиками одной из деталей, например, выжимного подшипника.

Одна из частых проблем – пробуксовка СА. Это сигнал о том, что засорился гидропривод (при системах с гидравликой), пришёл в негодность маховик, рабочий цилиндр сильно замаслился или и вовсе повредился ведомый диск. Кроме того, пробуксовка может свидетельствовать о заедании троса, ослаблении либо деформации диафрагмальной пружины.

Нередка ситуация, и когда СА «ведёт». Чаще всего это бывает из-за неполадок с ведомым диском. Например, произошла его деформация, износились шлицы. Кроме того, это часто может быть ответной реакцией поломки рабочего цилиндра.

О износе шлицев и деформации пружин может свидетельствовать и усиленная вибрация. Впрочем, иногда такое «поведение» – это просто свидетельство того, что ослабла опора крепежа.

А вот появление шума при выключении СА для опытного диагноста сразу становится подсказкой, что пора заменит подшипник выключения.

Нередки и проблемы с педалью. Самый распространённый «симптом» – увеличение её хода или уменьшение величины усилия. Как правило, в этом случае педаль заменяют.

А вот одна из самых пугающий проблем на практике — появление крайне неприятного запаха, иногда даже гари от фрикционных накладок. Но проблема чаще всего решается элементарно. Просто нужно заменить трос.

Систематизированный обучающий материал касающийся темы «Коробка передач и сцепление» вы найдёте в курсе «Автомобильные основы» на базе LCMS ELECTUDE. Вас ждёт не только качественная база знаний, но и комплекс практических упражнений (на симуляторе) и комплекс тестов, позволяющих оценить знания и оценить уровень навыков.

Источник https://avtomotoprof.ru/v-pomoshh-avtomobilistu/stseplenie-avtomobilya-disk-stsepleniya/

Источник https://pro-sensys.com/info/articles/obzornye-stati/stseplenie/

Источник