Содержание
Система сцепления автомобиля
Система сцепления автомобиля служит для плавного соединения коленвала двигателя с валом коробки передач для того, чтобы передать крутящий момент. Это необходимо при движении с места и при переключении передач в пути.
Существует несколько типов сцепления: механическое (фрикционное), электрическое, гидравлическое, а также их комбинированные варианты.
Все сцепления схожи по принципу работы, по сути являются механическими с различными модификациями отвечающих заданным условиям комфорта и эксплуатации. Конструктивно состоит из множества элементов, разнообразие сочетаний которых определяет тип сцепления:
- одно и двухпоточное, представляет собой сочетание двух однопоточных, на легковых автомобилях применяют однопоточное сцепление;
- по трению: мокрое (в масле) и сухое (в воздушной среде);
- постоянно, применяемое на легковых автомобилях и непостоянно замкнутое;
- по количеству имеющихся ведомых дисков: 1-дисковые (наиболее распространенные), 2-дисковые и многодисковые.
- от того, какие используются пружины, могут быть такие типы: с диафрагменной (по центру) пружиной и с цилиндрическими (по окружности) пружинами.
Чаще всего сейчас на автомобилях встречается однодисковое сцепление сухого типа.
Конструктивные особенности и принцип работы
- Механическое сцепление делает свою работу, используя силы трения.
- Гидравлический тип соединения вала мотора с валом коробки происходит благодаря потоку жидкости.
- Электромагнитный тип работает за счёт магнитного поля.
Рассмотрим отдельно каждый вид сцепления и его приводы.
Механическое
Сцепление с механическим приводом
Структура механического сцепления обычно представляет собой один и более фрикционных дисков, которые сжаты с маховиком или между собой пружинами. Привод механического сцепления осуществляется по средствам троса.
Маховик болтами крепится к коленвалу мотора. Он используется в качестве ведущего диска.
Сейчас распространено использование двухмассового маховика, который стабилизирует крутящие нагрузки на вал. Обе части его соединяются одна с другой пружинами.
Корзина бывает нажимного (лепестки сдвигаются внутрь, к маховику) и вытяжного вида (например, на некоторых французских моделях). Для каждого вида применяется свой выжимной подшипник. Крепление корзины к маховику производится болтами.
Ведомый диск входит в шлицы вала коробки и способен по ним смещаться. Дисковые демпферные пружины выполняют функцию сглаживания колебаний в момент переключения передач.
Фрикционные накладки крепятся заклепками к основанию ведомого диска. Выполнены они из композитного вещества: чаще — из кевларовых нитей или углеродного волокна, иногда – из керамики. Особо прочные – это металлокерамические накладки. Они рассчитаны выдерживать температуру вплоть до 600°С кратковременно.
Выжимной подшипник закреплен на защитном кожухе и имеет выжимную площадку. Находится на первичном вале.
Принцип работы
К коленвалу двигателя крепится маховик и выполняет функцию ведущего диска. Кроме этого есть «корзина» (т.е. нажимной диск) и ведомый диск (с фрикционными накладками). «Корзина» придавливает ведомый диск к маховику, что способствует передаче крутящего момента к коробке передач от мотора.
Нажимной диск имеет круглую форму с лучевым основанием и плотно соединен с маховиком. На нем находятся выжимные пружины лепесткового типа, которые взаимодействуют с прижимной площадкой. Размер площадки соответствуют диаметру маховика. Между площадкой и маховиком размещен ведомый диск. Выжимной подшипник давит на выжимные пружины по центру выжимного диска. Движение от надавливания на педаль сцепления переходит через трос далее на выжимную вилку, а она уже смещает выжимной подшипник. По центру диска подшипник давит на выжимные пружины. В итоге площадка выходит с зацепления с ведомым диском.
Гидравлическое
Гидравлический привод сцепления
Гидравлическим называется механическое сцепление с гидравлическим приводом. Основные составляющие – это, прежде всего цилиндры: главный и рабочий. Если утопить педаль сцепления, тогда шток главного гидроцилиндра соответственно сместится. Возникшее давление переходит по трубке в рабочий цилиндр, который двигает выжимную вилку, а та смещает подшипник.
Двухдисковое
Таким сцеплением комплектуются тяжелые грузовики, тракторы, танки, некоторые мотоциклы и спортивные кары.
Оно используется, если присутствуют крутящие моменты повышенной мощности. Его установка обеспечивает более продолжительный ресурс применяемых деталей конструкции.
Здесь используются 2 ведомых диска, а «корзина» обладает двумя рабочими поверхностями. В конструкцию добавлена система управления синхронным нажатием.
Мокрого трения
Механизмы этого сцепления выполняют свои функции в масляной среде.
Оно применяется на мотоциклах, которые имеют поперечное расположение мотора.
Это обусловлено конструктивной особенностью самих мотоциклетных моторов. Здесь используется один и тот же картер: как для коробки передач, так и мотора.
Принцип работы. Шток, который пропускается через пустотелый вал коробки, посылает возвратно-поступательное движение от троса рычага сцепления.
Роль выжимного подшипника играет шарик на торце штока. Он воздействует на грибок. В результате отводится нажимной диск, сжатие между пакетом дисков ослабляется, вал коробки перестает крутиться.
Саморегулирующееся
Бывает таких видов: SAC, XTend, SAT.
Self Adjusting Clutch (SAC). Используется дополнительная пружина. В процессе износа накладок ведомый диск начинает увеличивать давление, в результате чего происходит равномерный прижим до полной выработки накладок.
XTend. Механизм расположен посередине между «корзиной» с одной стороны и пружиной диафрагмы с другой.
В процессе износа по клиновидным ползунам сдвигается верхнее установочное кольцо. Уровень износа устанавливается по пружиной защелке. Она фиксируется и смещается до ограничителя.
Сверху и снизу имеются установочные кольца для компенсации постоянного износа накладок.
Self-Adjusting Technology (SAT). Зубчатая планка на опорном кольце сдвигает храповой механизм, используя червячную передачу, по мере износа накладок. Опорное кольцо конической формы. Оно находится между центральной пружиной и «корзиной». Все это фиксирует собачка. Проконтролировать износ можно по выходу зубчатой планки.
Данное устройство можно использовать на машинах, где они не были установлены заводом-изготовителем.
Электрическое
Конструктивным отличием электрической системы от механической является электромотор. Он включается в момент перемещения педали сцепления вниз. Электромотор двигает трос, и тот уже смещает выжимной подшипник через коромысло.
Электронное
Выполнено на основе электронной педали сцепления на базе механической коробки передач. Сцепление переключается электродвигателем автоматически.
Варианты исполнения
EKM. Здесь, в принципе, педаль уже не нужна, т.к. управляют системой блоки: электронный и гидравлический. Данные от датчиков на коленвале, системе подачи топлива, педали газа идут в блок управления, который передает команды гидравлическому блоку. А тот, в свою очередь, руководит механизмом сцепления.
Такая система обеспечивает экономию топлива до 10%. Переключение передач выполняется быстро и плавно.
Electronic Clutch System. Важными характеристиками такого вида являются то, что если прекратить давить на педаль газа во время движения, например, при движении по городу или на спуске, то двигатель не глохнет, торможение двигателем при спуске не происходит (машина двигается накатом).
Особенности некоторых видов
Автоматические КПП чаще всего имеют влажное (иногда, сухое) сцепление многодискового типа. Исходное движение задает не педаль, а актуатор (сервопривод).
Актуаторы бывают электрические (управляющий электронный блок и шаговый двигатель) и гидравлические (гидрораспределитель и исполнительный гидроцилиндр).
Принцип работы. При достижении заданных оборотов вращения двигателя управляющий блок отсылает сигнал на сервопривод. Тот срабатывает и отсоединяет вал двигателя от вала коробки, используя передаточный механизм. После определения автоматикой необходимой передачи выполняется переключение.
Роботизированные КПП работают от электроприводов. Среди них имеются виды с 2-мя сцеплениями, которые включаются поочередно.
Принцип работы. Когда обороты мотора возрастают, в распределителе начинает увеличиваться давление масла. При заданном значении давления распределитель направляет это давление на актуатор, который запускает весь процесс. Давление приходит к исходному значению после переключения передачи, и двигатель вновь начинает крутить вал коробки.
Вариаторы существуют: цепные, тороидальные, клиноременные. Клиноременные популярны больше других. При росте оборотов мотора сходятся «щеки» шкива под влиянием центробежной силы, натягивая ремень. Ремень приводит в движение ведомый шкив.
Керамическое сцепление служит для высоких нагрузок, поэтому используется в гоночных автомобилях и тяжелых грузовиках. Для легкового транспорта оно не оправдано, так как происходит быстрое схватывание крутящего момента мотора.
Электромагнитное порошковое сцепление можно было встретить на определенных моделях автомобилей с ручным управлением. Суть его заключалась в том, что порошок, находящийся между дисками принимал требуемую жесткость тогда, когда подавалось напряжение на обмотку электромагнита. В итоге диски получали сцепление между собой, и вал мотора начинал крутить вал коробки передач. Не получило распространения из-за очень маленького ресурса.
Кулачковые КПП применяются в гоночных машинах. При этом педаль сцепления нужна только на старте. Далее она не участвует в переключении передач.
Новые разработки
Компания Nissan планируют полностью исключить механику между рулем и колесами, ее заменит электроника. Такая система называется «steer-by-wire».
Европейские конструкторы работают над созданием двухмассовых маховиков с маятниковой системой. Здесь должны добавиться самоопределяющиеся в пространстве 3-4 детали. За счет движения в противофазе они должны более эффективно гасить колебания. Существует несколько вариантов размещения таких деталей: внутри или снаружи маховика, а также на корпусе корзины. Немцы уже выпустили первые образцы с таким типом сцепления.
Заключение
Сцепления постоянно совершенствуются, как и другие узлы и системы автомобилей. Причем, каждый вид имеет как достоинства, так и недостатки. Главное, это иметь понятие о том виде сцепления, которое установлено на вашем автомобиле и правильно его эксплуатировать.
Сцепление что такое
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:
Пока Вы не нажали на педаль, маховик и ведомый диск будут плотно прижаты друг к другу. Передача всего крутящего момента 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 коленвал. 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;
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.
Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.
Была ли эта статья полезна?
Сцепление автомобиля — принцип работы, устройство
| _____________________________________________________________________________________________________________________ |
Представим себе автомобиль, у которого двигатель соединен на прямую с коробкой передач. Завели автомобиль и… поехали? Не тут то было! Автомобиль начнет рывками трогаться с места, переключить передачу станет невозможным, а при остановке придется полностью заглушить двигатель. После такой езды коробка передач прослужит примерно три дня, а может и меньше. Двигатель внутреннего сгорания от перегрузок сократит свой ресурс в несколько раз. Ну как перспектива? Избежать всех этих мрачных последствий поможет сцепление.
Главное назначение сцепления состоит в плавном присоединении маховика двигателя к первичному валу коробки передач во время движения с места и во время переключения коробки передач. Если уж совсем просто, сцепление — это выключатель крутящего момента. Очень важный момент – при резком торможении на включённой скорости, сцепление убережет трансмиссию от механической перегрузки и, как следствие, от дорогостоящего ремонта.
Рассмотрим виды сцепления. По количеству ведомых дисков сцепления делятся на однодисковые и многодисковые. Наиболее распространено однодисковое сцепление. Из-за того в какой среде работает сцепление, оно бывает сухим и «влажным». Сухие сцепления самые популярные у автопроизводителей, если сцепление работает в масляной ванне, оно считается «влажным». По приводу в действие механизма сцепления существуют механические, гидравлические, электрические и комбинированные варианты. Более подробно привод рассмотрим ниже. Конструктивно сцепление различается по способу нажатия на прижимной диск, существует два вида: круговое расположение пружин и сцепления с центральной диафрагмой.
Схема сцепления автомобиля: 1 — картер сцепления; 2 — подшипник выключения сцепления; 3 – втулка опорная вала вилки выключения сцепления; 4 — вилка выключения сцепления; 5 — нажимная пружина; 6 — ведомый диск; 7 — маховик; 8 — нажимной диск; 9 — кожух сцепления; 10 — первичный вал коробки передач; 11 — трос; 12 — педаль сцепления; 13 — муфта подшипника выключения сцепления; 14 — пластина соединяющая кожух сцепления с нажимным диском; 15 — пружина демпфера; 16 — ступица ведомого диска.
В состав узла (сцепления) входят: нажимной диск, диск сцепления (ведомый), выжимной подшипник, вилка привода выжимного подшипника, система привода и педаль выключения сцепления.
Схема сцепления: 1 — маховик; 2 — ведомый диск сцепления; 3 — корзина сцепления; 4 —выжимной подшипник с муфтой.
- Нажимной диск, в народе именуемый «корзиной», представляет собой основание выпуклой круглой формы. В основание встроены выжимные пружины, которые соединены с прижимной площадкой, так же круглой формы. Площадка имеет диаметр соизмеримый с диаметром маховика и отшлифована с одной стороны. Нажимные пружины сводятся к центру «корзины», где на них, во время выжима, воздействует выжимной подшипник. Нажимной диск жестко соединен с маховиком. В зазор между прижимной площадкой и маховиком вставляется, ведомый диск сцепления.
- Диск сцепления (ведомый) имеет округлую форму и конструктивно состоит из лучевого основания, фрикционных накладок, шлицевой муфты, для присоединения первичного вала коробки передач. Так же в состав входят пружины – успокоители, или демпферные пружины, которые расположены по кругу шлицевой муфты. Предназначены для сглаживания вибраций во время включения сцепления.
- Фрикционные накладки изготавливаются из углеродного композитного материала, существуют накладки из кевларовых нитей, керамики и т.д. Накладки крепятся к основанию при помощи заклепок, так же как и шлицевая муфта, которая расположена внутри накладок.
- Выжимной подшипник представляет собой подшипник, у которого одна сторона выполнена в виде нажимной площадки круглой формы соизмеримой с диаметром расположенных в центре «корзины» выжимных пружин. Выжимной подшипник располагается на выступающем из коробки передач первичном вале. Правда, крепится подшипник не на сам вал, а на защитный кожух вала. Подшипник в действие приводит «коромысло» или вилку привода, которая нажимает на оправку подшипника, имеющую специальные выступы. В некоторых случаях вилка и подшипник фиксируются стопорными пружинами. Выжимной подшипник может быть нажимного действия, или оттягивающего. Оттягивающий принцип работы подшипника применяется во многих моделях автомобилей Peugeot.
- Система привода в действие сцепления, как говорилось выше, может быть механическая, гидравлическая, электрическая или комбинированная.
- Механическая система привода предполагает передачу усилия нажатия на педаль сцепления на выжимную вилку тросом. Подвижный трос находится внутри кожуха. Кожух фиксируется перед педалью выжима сцепления и перед выжимной вилкой.
- Гидравлическая система привода состоит из главного гидравлического цилиндра и рабочего цилиндра, соединённых между собой трубкой высокого давления. При нажатии на педаль, в действие приводится шток главного цилиндра, на конце которого установлен поршень с масло-бензо-стойкой манжетой. Поршень в свою очередь нажимает на рабочую жидкость, обычно тормозную, и создает давление, которое передается по трубке к рабочему цилиндру. Рабочий цилиндр, так же имеет рабочий шток, соединенный с поршеньком. Под давлением поршенек приводится в действие и толкает шток. Шток нажимает на выжимную вилку. Рабочая жидкость находится в специальном бачке и самотеком подается в главный цилиндр.
- Электрическая система привода сцепления включает в себя электромотор, который включается при нажатии на педаль сцепления. К электромотору присоединен трос. Далее выжим происходит как в механическом варианте.
Как работает сцепление? Самое распространенное на данное время это сухое однодисковое, постоянно включенное сцепление. Принцип работы сцепления автомобиля сводится к плотному сжатию между собой рабочих поверхностей маховика, накладок диска сцепления и прижимной поверхности «корзины».
В рабочем положении, под действием выжимных пружин прижимной диск «корзины» плотно прилегает к диску сцепления и прижимает его к маховику. В шлицевую муфту заходит первичный вал, соответственно и крутящий момент передается на него от диска сцепления.
При нажатии на педаль водителем в действие вступает система привода, выжимной подшипник нажимает на выжимные пружины и рабочая поверхность «корзины» отходит от диска сцепления. Диск высвобождается, и первичный вал коробки передач прекращает вращение, хотя двигатель продолжает работать.
В двух дисковых вариантах применяются два диска сцепления и «корзина», которая имеет две рабочие поверхности. Между рабочими поверхностями ведущего диска расположена система регулировки синхронного нажатия и ограничительные втулки. Весь процесс отсоединения маховика от первичного вала происходит, как и в однодисковом варианте.
В автоматических коробках передач применяется в основном многодисковое влажное сцепление, хотя существуют АКПП с сухим сцеплением. Только вот выжим происходит не нажатием на педаль (педали просто нет), а специальным сервоприводом, в народе именуемым актуатором. Кстати, переключение передач происходит так же при помощи этих механизмов. Различаются несколько видов актуаторов: электрический, представляющий собой шаговый двигатель и гидравлический выполненный в виде гидроцилиндра. Управление сервоприводами осуществляется при помощи электронного блока управления (для электрических сервоприводов) и гидравлическим распределителем (для гидро актуаторов).
В роботизированных коробках передач применяются два сцепления, которые работают попеременно. При выжиме первого сцепления для автоматического переключения, например первой передачи, второе ожидает команды для выжима для переключения следующей передачи.
Рассмотрим два варианта выжима сцепления электрическим и гидравлическим актуатором.
- В блок управления АКПП поступают данные о скорости вращения двигателя и при достижении нужного значения, подается управляющий сигнал на сервопривод. Двигатель приходит в движение и при помощи передаточного механизма разъединяет двигатель от коробки. Дальше происходит небольшая пауза, автоматика определяет, повышаются ли обороты, и стоит ли включать повышенную передачу. Вот этот «провал» так сильно не нравится автолюбителям. Роботизированные коробки лишены этого недостатка.
- При увеличении оборотов двигателя, масляный насос в АКПП нагнетает масло в распределитель и, по достижении определенного значения давления, распределитель по маслопроводящим каналам предает давление на актуатор. Последний приводит в движение механизм нажатия сцепления. После переключения передачи, давление сбрасывается, и двигатель присоединяется к коробке.
Есть еще один вид сцепления применяется в вариаторе. Классический вариатор это шкив, у которого от центробежной силы начинают «сходиться» «щеки». Между ними располагается клиновидный ремень, который натягивается во время сжатия «щек». После сжатия ремень начинает вращать ведомый шкив. Вариатор применяется еще не так часто. Многие автолюбители называют его ещё «сырым» и недоработанным.
РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ: _____________________________________________________________________________________________________________________
Принцип работы сцепления автомобиля.
Однако в первую очередь данный узел всегда ассоциируется с автомобилем. Кстати, счастливые обладатели машин укомплектованных как механической, так и автоматической КПП, наверняка, будут удивлены, узнав о том, что в их авто присутствует не одно сцепление, а несколько.
Но прежде, чем я начну объяснять, как работает сцепление автомобиля, определимся, что вообще это такое.
Что такое сцепление?
Итак, сцепление – это полезное устройство, расположенное между двумя движущимися валами, один из которых, обычно приводится в движение шкивом либо двигателем, а другой является передаточным.
Основной задачей сцепления является соединение этих валов (для того, чтобы их вращение осуществлялось с одинаковой скоростью) или их разъединение (для того, чтобы вращение осуществлялось с разной скоростью).
Таким образом, автомобилю сцепление нужно потому, что колеса двигаются непостоянно, в то время как мотор во время своей работы находится всегда в движении. Следовательно, для того, чтобы во время каждой остановки не нужно было глушить двигатель, его нужно как-то разъединять с колесами. Этим и занимается сцепление, одновременно способствуя, путем плавного “притирания” валов, мягкому соединению движка, вращающегося во время работы, с неподвижной трансмиссией.
Устройство автомобильного сцепления.
Для того чтобы понять смысл работы сцепления, нужно четко понимать, что такое сила трения, с помощью которой определяется, насколько тяжело обеспечивается скольжение объектов друг по другу. Ведь как всем, наверняка, известно, даже на самой гладкой поверхности имеются микроскопические неровности, и чем больше эти неровности, тем труднее производится скольжение объектов друг о друга. Этим и обусловлен коэффициент трения, на котором и основывается работа сцепления (благодаря трению нажимного диска и диска сцепления, о его замене здесь). Выглядит это следующим образом.
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 При нажатии водителем на педаль сцепления, гидравлический поршень или трос подталкивают вилку, пододвигающую к диафрагменной пружине выжимной подшипник. Лепестки данной пружины прогибаются, а от нажимного диска отходит край пружины (наружный край), тем самым освобождая ее и, соответственно, прерывая передачу крутящего момента на трансмиссию. Кстати, пружины, находящиеся на диске сцепления, также имеют свое предназначение: они нужны для поглощения ударов трансмиссии, которые могут возникать в случаях резкого броска сцепления.
Как работает сцепление?
Виды сцепления и принцип их работы.
В автомобилях могут использоваться следующие виды сцеплений:
- двойное сцепление (обычно входит в комплект автоматической КПП)
Данными сцеплениями производится включение и выключение планетарных передач в автоматической коробке. Каждая из сцеплений осуществляет свою работу (действие) используя гидравлическую жидкость, находящуюся под давлением. В момент падения давления происходит разъединение сцепления пружинами.
- электромагнитное сцепление (устанавливается в кондиционерах автомобиля)
Благодаря данному виду сцепления компрессор может отключаться даже во время работы двигателя. А срабатывает эта система при прохождении по магнитной катушке электрического тока. В случаях прекращения подачи тока (отключения кондиционера), происходит разъединение сцепления.
- вязкостная муфта (используется в некоторых автомобилях в управлении специальными вентиляторами охлаждения, работающими от мотора)
Ее срабатывание происходит в зависимости от температуры специальной жидкости, находящейся в ней. Муфта монтируется в ступицу вентилятора и располагается со стороны проходящего патока воздуха, который движется через радиатор.
Принцип работы сцепления здесь таков: в случаях повышения температуры в муфте вязкость жидкости увеличивается, что приводит и к увеличению скорости движения вентилятора; а в холодном авто в муфте жидкость не нагрета, следовательно, вращение вентилятора происходит медленнее, что способствует скорейшему нагреву двигателя до рабочей температуры.
- вискомуфта дифференциала (ее использование обеспечивает улучшенное сцепление с дорогой)
Во время движения при осуществлении поворота у автомобиля одно колесо движется (вращается) быстрее, чем другое, а это затрудняет управление автомобилем. Работа самоблокирующегося дифференциала осуществляется при помощи сцепления. Когда одно из колес при повороте начинает двигаться (вращаться) быстрее остальных, активируется сцепление и вращение замедляется до необходимой скорости. Также это положительно сказывается при движении по льду или лужам – значительно снижается вероятность пробуксовки. Также советую прочитать инструкцию по прокачке сцепления.
Рекомендую прочитать:
Автомобильное сцепление: устройство, принцип действия, классификация, виды, преимущества и недостатки. Устройство, принцип действия и классификация сцепления автомобиля. Классификация и виды автомобильного сцепления. Его устройство и принцип работы.
Владельцы автомобилей с МКПП, знают, что для качественной работы механической коробки передач нужно, чтобы безотказно функционировал еще один важный узел — сцепление. При поездках водители задействуют его постоянно, когда необходимо переключить передачу.
Что такое сцепление?
Сцеплением является один из компонентов автомобильной трансмиссии. Благодаря ему выполняется краткосрочное отсоединение работающего мотора от приводов трансмиссии. После переключения скорости сцепление плавно включает данную связку обратно в работу.
Где находится сцепление?
Схематическое место нахождения сцепления — пространство между силовым агрегатом и передаточной коробкой. Данный узел дает возможность избегать высоких силовых нагрузок на агрегаты трансмиссии и подавляет появляющиеся колебания.
Функции сцепления автомобиля
Муфта сцепления — один из самых нагруженных элементов трансмиссии. Ее основные функции следующие:
- Плавно разъединяет и соединяет двигатель и КПП.
- Передает крутящий момент без потерь.
- Компенсирует нагрузки и вибрации от неравномерной работы мотора.
- Снижает нагрузки на элементы силового агрегата и трансмиссии.
Компоненты муфты сцепления
В конструкцию стандартной муфты сцепления, используемой на большинстве авто с МКПП, входят такие основные элементы:
- Вилка сцепления
- Привод сцепления.
- Выжимной подшипник сцепления.
- Маховик мотора (ведущий диск).
- Корзина сцепления (то есть нажимной диск).
- Муфта выключения сцепления.
- Ведомый диск сцепления.
На ведомом диске с обоих сторон стоят фрикционные накладки. Его функцией является передача крутящего момента с помощью силы трения. Демпфер крутильных колебаний, который встроен в корпус диска, сглаживает соединение с маховиком, а также гасит нагрузки и вибрации от неравномерности работы мотора.
Диафрагменная пружина и нажимной диск, оказывают воздействие на ведомый диск, в сборе являют собой единый узел, который называется «корзиной сцепления». Что касается ведомого диска сцепления, то он находится между маховиком и корзиной, и соединяется с первичным валом КПП при помощи шлицев, по ним он может передвигаться.
Диафрагменная пружина корзины бывает или вытяжного, или нажимного принципа действия. Отличие основано на направлении приложения усилий от привода сцепления: от маховика или к маховику. Конструкция пружины вытяжного действия дает возможность применять корзину, толщина которой существенно меньше, что делает узел наиболее компактным.
Принцип работы сцепления
Принцип действия сцепления основывается на жестком соединении маховика мотора и ведомого диска сцепления за счет появляющейся силы трения от усилий, создающихся диафрагменной пружиной. У сцепления есть два режима: «выключено» и «включено». Основное время работы маховик прижат к ведомому диску. Маховик передает крутящий момент ведомому диску, а он передает его посредством шлицевого соединения на первичный вал КПП.
Для выключения муфты автомобилист нажимает на педаль, соединенную с вилкой гидравлическим либо механическим приводом. Вилка передвигает выжимной подшипник, а он, нажимая на лепестки диафрагменной пружины, останавливает ее давление на нажимной диск, который освобождает ведомый. В данный момент мотор разъединен с трансмисией.
Когда нужная передача включена, автомобилист отпускает педаль сцепления, вилка перестает оказывать воздействие на выжимной подшипник, а он, в свою очередь, на пружину. Далее нажимной диск прижимает к маховику ведомый. Силовой агрегат соединен с трансмиссией.
Разновидности сцепления
С момента возникновения автотранспортной и специализированной техники, оборудующейся ДВС, было придумано несколько вариантов данного узла. В основном они подразделяются на фрикционные и гидравлические. Также есть электромагнитные, однако по сути они являются разновидностью фрикционного типа. Рассмотрим их подробнее.
гидравлическое сцепление
В таком сцеплении между ведомым и ведущим дисками, которые имеют лопасти, циркулирует жидкость. От количества этой жидкости зависит скорость оборотов ведомого колеса. Если ее удалить полностью, ведомое колесо остановится. Такое сцепление существенно увеличивает плавность хода транспортного средства, однако усложняет его конструкцию.
электромагнитное сцепление
При появлении электромагнитного поля ведомая и ведущая части сцепления электромагнитного типа соединяются между собой либо непосредственно, либо через ферромагнитный порошок, теряющий подвижность под влиянием электромагнитного поля. Такие сцепления использовались на автомобилях, которые предназначены для инвалидов. В наше время электромагнитные сцепления не редко используются в климатических установках ТС.
фрикционное сцепление
Зачастую на автомобилях применяется именно данный тип сцепления. Крутящий момент во фрикционном сцеплении передается с помощью силы трения, которая возникает между прижатыми друг к другу ведомой и ведущей частями сцепления.
В транспорте можно встретить как однодисковые фрикционные сцепления, так и двухдисковые и многодисковые вариации, диски которых могут функционировать в жидкости (так называемое мокрое сцепление) и без нее (то есть сухое сцепление).
В общем фрикционные сцепления можно разделить на следующие критерии:
- По типу привода (управления).
- По типу трения.
- По количеству ведомых дисков.
- По количеству потоков передач вращения.
сухое сцепление
Принцип работы такого сцепления основывается на силе трения, которая возникает в условиях взаимодействия сухих поверхностей: ведомого, нажимного и ведущего дисков, что обеспечивает жесткую связь мотора и КПП. Сухое однодисковое сцепление является наиболее распространенным видом, который используется на автомобилях с МКПП.
мокрое сцепление
Этот тип сцепления предполагает функционирование трущихся элементов в масляной ванне. В сравнении с сухим сцеплением, такая схема способна обеспечить более плавное соприкосновение дисков, узел охлаждается эффективнее благодаря циркуляции жидкости и передает на трансмиссию больший крутящий момент.
Мокрое сцепление, как правило, используется на современных роботизированных КПП с двойным сцеплением. Особенностью функционирования такого сцепления является то, что на нечетные и четные скорости коробки передач крутящий момент подается от разных ведомых дисков. Что касается привода сцепления, то здесь он гидравлический и управляется электроникой. Передачи переключаются при постоянной передаче момента на трансмиссию, не разрывая поток мощности. Такая конструкция является более сложной в производстве и дорогой.
по количеству потоков передач вращения
Сухое двойное сцепление
По данному показателю системы можно разделить на однопоточные и двухпоточные. Что касается однопоточных, то в первом случае вращение от ДВС передается лишь на один элемент. Двухпоточное сцепление достаточно часто применяется на спецтехнике. Их отличие от однопоточных заключается в том, что вращение передается на два вала, для этого в конструкцию входит два ведомых диска. Зачастую двухпоточный вариант сцепления применяется на тракторах. Что касается легкового транспорта, то данный тип нашел свое применение в автомобилях с роботизированной КПП.
по количеству ведомых дисков
Однодисковое устройство
Однодисковые элементы, как правило, монтируются на грузовые и легковые автомобили, где передающийся крутящий момент находится в пределах 0.7-0.8 кНм. Эксплуатация двохдисковых компонентов актуальна в автомобилях с высоким крутящим моментом. Что касается многодисковых систем, то они применяются в специализированных механизмах, например в автоматических коробках, предохранительных муфтах и т. д.
Многодисковое сцепление
Сцепление автомобиля. Принцип работы сцепления автомобиля — схема
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:
- Маховик. На него вырабатывается весь крутящий момент мотора. К маховику подсоединяется корзина. Это одна из наиболее стойких к нагрузкам деталь.
- Нажимной и ведомый диск сцепления. Данные детали тесно взаимосвязаны между собой. Нажимной диск сцепления может как соприкасаться, так и отпускаться от ведомого в зависимости от конкретного положения педали в салоне автомобиля.
- Вилка выключения. Данная деталь при нажатии педали разжимает диски.
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!
Источник http://autoleek.ru/korobka-peredach/sceplenie/sistema-scepleniya-avtomobilya.html
Источник http://piter-at.ru/raznoe/sceplenie-chto-takoe.html
Источник http://www.syl.ru/article/158580/new_stseplenie-avtomobilya-printsip-rabotyi-stsepleniya-avtomobilya—shema
