Устройство и принцип работы сцепления автомобиля
Сцеплением называется механизм трансмиссии, передающий крутящий момент от двигателя к коробке передач за счет силы трения. Также оно позволяет кратковременно отсоединить двигатель от трансмиссии и вновь их плавно соединить. Существует достаточно много разновидностей муфт сцепления. Они различаются по количеству ведомых дисков (однодисковое, двухдисковое или многодисковое), по типу рабочей среды (сухое или мокрое) и по типу привода. Разные виды сцеплений имеют соответствующие преимущества и недостатки, но наибольшее распространение на современных автомобилях получило однодисковое сухое сцепление либо с механическим, либо гидравлическим приводом.
Функции сцепления
Муфта сцепления устанавливается между двигателем и коробкой передач и является одним из наиболее нагруженных элементов трансмиссии. Она выполняет следующие основные функции:
- Плавное разъединение и соединение двигателя и коробки передач.
- Передача крутящего момента без проскальзывания (без потерь).
- Компенсация вибраций и нагрузок от неравномерности работы двигателя.
- Снижение нагрузок на элементы двигателя и трансмиссии.
Элементы муфты сцепления
Стандартная муфта сцепления, применяющаяся на большинстве автомобилей с механической коробкой передач, включает следующие основные элементы:
- Маховик двигателя – ведущий диск.
- Ведомый диск сцепления.
- Корзина сцепления – нажимной диск.
- Выжимной подшипник сцепления.
- Муфта выключения сцепления.
- Вилка сцепления.
- Привод сцепления.
На ведомый диск сцепления с обеих сторон установлены фрикционные накладки. Его функция – передача крутящего момента за счет силы трения. Встроенный в корпус диска пружинный демпфер крутильных колебаний смягчает соединение с маховиком и гасит вибрации и нагрузки от неравномерности работы двигателя.
Нажимной диск и диафрагменная пружина, воздействующие на ведомый диск сцепления, в сборе представляют собой единый узел, получивший название “корзина сцепления”. Ведомый диск сцепления расположен между корзиной и маховиком и соединен с первичным валом коробки передач с помощью шлицев, по которым он может перемещаться.
Диафрагменная пружина корзины может быть либо нажимного, либо вытяжного принципа действия. Отличие – в направлении приложения усилия от привода сцепления: к маховику или от маховика. Особенность конструкции пружины вытяжного действия позволяет использовать корзину, толщина которой значительно меньше. Это делает узел максимально компактным.
Принцип работы
Принцип работы сцепления основан на жестком соединении ведомого диска сцепления и маховика двигателя за счет возникающей силы трения от усилия, которое создает диафрагменная пружина. Сцепление имеет два режима: «включено» и «выключено». Основное время работы ведомый диск прижат к маховику. Крутящий момент от маховика передаётся ведомому диску, а от него через шлицевое соединение на первичный вал коробки передач.
Для выключения муфты водитель нажимает на педаль, которая соединена с вилкой механическим или гидравлическим приводом. Вилка перемещает выжимной подшипник, который, нажимая на концы лепестков диафрагменной пружины, прекращает её давление на нажимной диск, а он, в свою очередь, освобождает ведомый. В этот момент двигатель разъединен с трансмиссией.
После включения нужной передачи в коробке передач водитель отпускает педаль сцепления, вилка перестаёт воздействовать на выжимной подшипник, а тот на пружину. Нажимной диск прижимает ведомый к маховику. Двигатель соединен с трансмиссией.
Виды сцепления
Сухое сцепление
Принцип действия сцепления данного типа основан на силе трения, возникающей при взаимодействии сухих поверхностей: ведущего, ведомого и нажимного дисков. Это обеспечивает жесткую связь двигателя и коробки передач. Сухое однодисковое сцепление – самый распространенный вид, использующийся на основной массе автомобилей с механической КПП.
Мокрое сцепление
Данный вид сцепления предполагает работу трущихся поверхностей в масляной ванне. По сравнению с сухой, такая схема обеспечивает более плавное соприкосновения дисков; узел эффективнее охлаждается за счет циркуляции жидкости и может передавать больший момент на трансмиссию.
Мокрая схема обычно применяется на современных роботизированных КПП с двойным сцеплением. Особенность работы такого сцепления заключается в том, что на четные и нечетные передачи КПП подается крутящий момент от отдельных ведомых дисков. Привод сцепления – гидравлический, управляемый электроникой. Переключение скоростей происходит при постоянной передаче крутящего момента на трансмиссию без разрыва потока мощности. Данная конструкция является более дорогой и сложной в производстве.
Сухое двухдисковое сцепление
Сухое двухдисковое сцепление предполагает наличие двух ведомых дисков и промежуточной проставки между ними. Данная схема способна передать больше крутящего момента при тех же размерах механизма сцепления. Сама по себе она проще в производстве по сравнению с мокрой. Обычно применяется на грузовиках и легковых автомобилях с особо мощными двигателями.
Сцепление двухмассового маховика
Двухмассовый маховик состоит из двух частей. Одна из них связана с двигателем, вторая – с ведомым диском. Обе составляющие маховика имеют небольшой свободный ход относительно друг друга в плоскости вращения и соединены пружинами между собой.
Особенностью сцепления двухмассового маховика является отсутствие пружинного демпфера крутильных колебаний в ведомом диске. Функция гашения колебаний заложена в конструкцию маховика. Помимо передачи крутящего момента он максимально эффективно сглаживает вибрации и нагрузки, возникающие от неравномерности работы двигателя.
Ресурс сцепления
Ресурс сцепления главным образом зависит от условий эксплуатации автомобиля, а также от стиля езды водителя. В среднем, срок службы сцепления может доходить до 100-150 тысяч километров пробега. В результате естественного износа, возникающего в момент соприкосновения дисков, фрикционные поверхности изнашиваются и требуют замены. Основная причина – проскальзывание дисков.
Двухдисковое сцепление обладает большим ресурсом за счет увеличенного числа рабочих поверхностей. Выжимной подшипник сцепления задействуется при каждом разрыве соединения двигателя и коробки передач. Со временем в подшипнике вырабатывается и теряет свойства вся смазка, в следствие чего он перегревается и выходит из строя.
Особенности керамического сцепления
Ресурс сцепления и эффективность его работы на пределе нагрузок зависит и от свойств материала, обеспечивающего зацепление дисков. Стандартный состав накладок дисков сцепления большинства автомобилей включает спрессованную смесь стеклянных и металлических волокон, смолы и каучука. Поскольку принцип работы сцепления базируется на силе трения, фрикционные накладки ведомого диска рассчитаны на работу при высоких температурах, доходящих до 300-400 градусов Цельсия.
В мощных спортивных автомобилях нагрузки на сцепление намного превышают обычные нормы. Для некоторых трансмиссий может применяться керамическое и металлокерамическое сцепление. В состав материала таких накладок входит керамика и кевлар. Металлокерамический фрикционный материал менее подвержен износу и выдерживает нагрев до 600 градусов без потери рабочих качеств.
Производители используют различные конструкции муфты сцепления, оптимальные для определенного автомобиля, исходя из его назначения и стоимости. Сухое однодисковое сцепление остается достаточно эффективной и недорогой в изготовлении конструкцией. Данная схема широко применяется на легковых автомобилях бюджетного и среднего классов, а также на внедорожниках и грузовиках.
Как работает сцепление автомобиля — особенности устройства
Сцепление – составная часть совокупности механизмов для передачи крутящего момента от главного вала двигателя колесам автомобиля. Находится за силовой установкой перед КПП. Обеспечивает аккуратное переключение передач без рывков, дает возможность в любой момент разорвать связь между ДВС и трансмиссией. Работает вместе с приводом и составляет с ним единую систему.
Конструктивная схема устройства и элементы сцепления
За исключением некоторых особенностей, узел с различными типами приводов имеет одинаковое устройство и состоит из:
- Корзины. Другое наименование – нажимной, или ведущий, диск. Напрямую взаимодействует с выжимными пружинами. Плотно контактирует с маховиком посредством площадки, вдвое большей по радиальному размеру. Прижимной участок с односторонней шлифовкой.
- Ведомого диска. Установлен в пространстве между маховиком и корзиной со стороны ее прижимной части. Через шлицевую муфту при помощи фрикционных накладок контактирует с КПП. На муфте расположены пружинные детали, которые гасят вибрации.
- Фрикционных накладок. Закреплены в основании ведомого диска, изготовлены из композитов.
- Выжимного подшипника. Находится на кожухе вала и состоит из двух частей. Одна из них круглой основой воздействует на пружины нажимного диска. По принципу действия на диск сцепления подшипник может быть оттягивающим либо нажимным.
- Привода с педалью. Узел, с помощью которого водитель управляет сцеплением из салона авто.
Принципиальная схема работы сцепления
Механизм работы сцепления основан на трении нажимного диска о ведомый. Нажимной является частью двигателя, а ведомый – трансмиссии. Когда отпускают педаль сцепления, пружины прижимают оба диска друг к другу. Они притираются и вращаются вместе с одинаковой угловой скоростью. От силы давления лепестков зависит степень трения.
Когда сцепление в автомобиле выжимают, основа на приводе двигает вилку, которая в свою очередь воздействует на подшипник, и он перемещается в крайнее положение. Диски разъединяются, и вилка таким образом прерывает контакт между трансмиссией и маховиком двигателя. Любые удары, которые возникают при резком отпускании педали, гасит отдельная группа пружин.
Принцип действия привода сцепления
Корзина и ведомый диск сцепления были бы неуправляемыми без привода, соединенного с педалью. Их существует 3 типа, которые отличает принцип работы:
- Механический. Усилие от нажатия педали передается вилке через трос. Конструкция обычно закрыта защитным кожухом и размещена перед педалью с вилкой. Механическое сцепление автомобиля наиболее распространенное.
- Гидравлический. В системе гидравлики сцепления есть 2 связанных между собой цилиндра – основной и рабочий. При нажатии педали срабатывает шток, и в движение приходит поршень основного цилиндра. Он сообщает давление рабочему пропорционально степени нажатия педали, другой шток воздействует на вилку.
- Электрический. В сравнении с тем, как работает гидравлическое сцепление автомобиля, электрическое устроено значительно проще. После нажатия педали включается электродвигатель, который и приводит в движение вилку.
Особенности устройства сцепления в авто с КПП
Отдельная категория – сцепление в авто с АКПП. Его принцип работы отличается тем, что для выжимной силы используются сервоприводы (акутаторы) гидравлические либо электрические. Для их управления не нужно участие водителя. Эту функцию выполняет гидравлическое распределительное устройство или электронный блок управления.
Электронные акутаторы отключают и включают сцепление в автомобиле с учетом числа оборотов двигателя. Величину измеряет и передает в блок управления датчик. Гидравлический сервопривод надежнее. Он отключает маховик от трансмиссии при достижении нужных значений давления при наборе определенного числа оборотов.
Как правильно работать сцеплением автомобиля?
Чем ниже передача, тем с большей плавностью отпускают сцепление, и так же плавно добавляют газ. Держать слишком долго отключенное сцепление при движении не стоит. Это приводит к перегреву и быстрому износу узла. При необходимости постепенно снизить скорость лучше тормозить двигателем, то есть ехать на включенной передаче, не нажимая газ и не выжимая сцепление. При переключении передач важно уловить момент схватывания сцепления. На каждом авто он отличается, поэтому придется привыкать.
Привод сцепления
Сцепление – это механизм, предназначенный для передачи крутящего момента двигателя к коробке передач, а также плавного соединения и разъединения двигателя с механизмами трансмиссии. С его помощью можно начинать движение на автомобиле, переключать передачи, останавливаться с работающим двигателем, маневрировать при резком изменении скорости.
Механизм сцепления предохраняет детали двигателя и трансмиссии автомобиля от повреждений и перегрузок при быстром включении передач и резком торможении.
В конце этой статьи смотрите видео-урок, в котором очень наглядно продемонстрированно, как работает механизм сцепления в автомобиле.
А ниже мы расскажем о принципе работы сцепления автомобиля, об устройстве и типах приводов включения и выключения сцепления, и о том, как правильно пользоваться механизмом сцепления на автомобилях с механической коробкой передач.
Принцип работы сцепления автомобиля
Читайте также: Дерзкий: тест-драйв Can-Am Maverick X3
Принцип работы сцепления автомобиля заключается в плавном соединении и разъединении между собой двух металлических дисков: один жестко привязан к валу двигателя, а второй – к коробке переключения передач.
Механизм сцепления приводится в действие тросом, ведущим от педали в подкапотное пространство автомобиля непосредственно к самому механизму сцепления. При нажатой педали происходит разъединение двигателя и трансмиссии.
Основными деталями механизма сцепления являются:
- Маховик коленвала;
- Ведущий диск (нажимной);
- Ведомый диск.
Диск, передающий усилие двигателя, называется ведущим (он же нажимной или «корзина» сцепления). Он крепится шарнирными соединениями к штампованному стальному кожуху, который, в свою очередь, жестко соединен болтами с маховиком коленчатого вала. Такой вид крепления позволяет ведущему диску сцепления изменять расстояние до кожуха.
При продольном перемещении «корзина» сцепления прижимает к маховику диск, называемый ведомым. Он соединен с первичным валом коробки переключения передач. В рабочем положении ведомый диск зафиксирован между маховиком и нажимным диском, а при нажатии на педаль сцепления он освобождается.
Плавность включения сцепления обеспечивается за счет проскальзывания дисков до момента их полного прижатия друг к другу. Для этого ведомый диск делают из нескольких частей, разделенных упругими пластинами. Также он имеет специальные накладки из материала, устойчивого к нагреву и износу. Нажимной диск сцепления тоже подпружинен и имеет теплоизолирующие прокладки.
При отпущенной педали сцепления ведущий и ведомый диски прижимаются сильными пружинами к маховику, образуя жесткую конструкцию. При этом вал коробки передач начинает вращаться со скоростью вращения коленвала, передавая усилие к узлам трансмиссии и далее через приводные валы к колесам. Автомобиль трогается с места.
Но скорости двух валов не могут моментально стать одинаковыми, автомобиль в этом случае «прыгнет» и заглохнет. Поэтому педаль управления сцеплением отпускается плавно, чтобы с помощью сил трения уравнять вращение ведущего и ведомого дисков. Тогда можно нажатием на педаль акселератора изменять скорость вращения коленвала и, соответственно, управлять скоростью движения автомобиля.
Такой вид сцепления называется сухим, дисковым и постоянно замкнутым. Это значит, что для его работы нужны сухие поверхности дисков, при отпущенной педали, соединенных друг с другом.
Виды привода сцепления
Приводное устройство предназначено для дистанционного управления сцеплением непосредственно водителем в салоне автомобиля. Нажатие на педаль сцепления напрямую влияет на нажимной диск.
Известны следующие типы приводов:
- механический;
- гидравлический;
- электрогидравлический;
- пневмогидравлический.
Наиболее распространены первые два типа. В грузовиках и автобусах используется пневмогидравлический привод. Электрогидравлика устанавливается на машины с роботизированной коробкой передач.
В некоторых автомобилях для облегчения используется пневматический или вакуумный усилитель.
Механический привод
Механический или тросовый привод отличается простой конструкцией и невысокой стоимостью. Он неприхотлив в обслуживании и состоит из минимального количества элементов. Механический привод установлен в легковых и легких грузовых автомобилях.
Читайте также: Как зарядить аккумулятор автомобиля на холостом ходу
К компонентам механического привода относятся:
- трос сцепления;
- педаль сцепления;
- вилка разблокировки;
- выжимной подшипник;
- механизм регулировки.
Трос сцепления с покрытием является основным приводным элементом. Трос сцепления прикреплен к вилке, а также к педали в салоне. В тот момент, когда водитель нажимает на педаль, действие передается через трос на вилку и выжимной подшипник. В результате маховик отсоединяется от трансмиссии и, следовательно, выключается сцепление.
На соединении троса и приводного рычага предусмотрен регулировочный механизм, который гарантирует свободное движение педали сцепления.
Ход педали сцепления является свободным, пока не будет активирован привод. Расстояние, пройденное педалью без особых усилий со стороны водителя, когда она нажата, является свободным.
Если переключения передач шумные, а в начале движения есть легкая тряска автомобиля, необходимо будет отрегулировать ход педали.
Зазор сцепления должен составлять от 35 до 50 мм свободного хода педали. Нормы этих показателей указаны в технической документации на автомобиль. Ход педали регулируется изменением длины штока с помощью регулировочной гайки.
В грузовиках используется не тросовый, а механический рычажный привод.
К преимуществам механического привода относятся:
- простота устройства;
- низкая стоимость;
- эксплуатационная надежность.
Основным недостатком считается меньший КПД, чем у гидропривода.
Гидравлический привод сцепления
Гидравлический привод более сложен. Его компоненты, помимо выжимного подшипника, вилки и педали, также имеют гидравлическую магистраль, заменяющую трос сцепления.
Фактически, эта магистраль аналогична гидравлической тормозной системе и состоит из следующих компонентов:
- главный цилиндр сцепления;
- рабочий цилиндр сцепления;
- бачок и магистраль тормозной жидкости.
Устройство главного цилиндра сцепления аналогично устройству главного тормозного цилиндра. Главный цилиндр сцепления состоит из поршня с толкателем, расположенного в картере. Он также включает резервуар для жидкости и уплотнительные кольца.
Рабочий цилиндр сцепления, аналогичный по конструкции главному цилиндру, дополнительно оснащен клапаном для удаления воздуха из системы.
Механизм действия гидравлического привода такой же, как и у механического, только сила передается жидкостью в трубопроводе, а не тросом.
Читайте также: Форд f650 технические характеристики
Когда водитель нажимает на педаль, усилие передается через шток на главный цилиндр сцепления. Затем из-за несжимаемости жидкости приводятся в действие рабочий цилиндр сцепления и рычаг управления выжимным подшипником.
В качестве преимуществ гидравлического привода можно выделить следующие особенности:
- гидравлическое сцепление позволяет передавать усилие на значительные расстояния с высокой эффективностью;
- сопротивление переливу жидкости в гидравлические компоненты способствует плавному включению сцепления.
Главный недостаток гидропривода — более сложный ремонт по сравнению с механическим. Утечки рабочей жидкости и воздух в системе гидропривода — пожалуй, самые частые неисправности, которые встречаются в главном и рабочем цилиндрах сцепления.
Гидравлический привод применяется в легковых и грузовых автомобилях с откидной кабиной.
Принцип работы приводов сцепления
Принцип работы привода сцепления автомобиля, с которым усилие от педали передается на механизм переключения, может быть механическим, гидравлическим или электрическим.
Механический привод сцепления конструктивно самый простой: он представляет собой стальной трос, связывающий тягу педали и рычаг включения сцепления. На нем обычно находится резьбовое соединение, которым можно регулировать длину троса. Недостаток такого привода – большее усилие при нажатии на педаль.
Гидравлический привод комфортнее в работе, особенно если приходится часто пользоваться сцеплением. Его принцип работы похож на работу тормозной системы: при нажатии на педаль поршень давит на жидкость, которая, двигаясь в цилиндре, приводит в движение толкатель рычага включения сцепления. В этом случае ход педали мягче, но нужно следить за состоянием гидравлических шлангов, и контролировать уровень и качество заливаемой в систему гидравлической жидкости.
Электрический привод отличается от механического тем, что трос выключения сцепления приводится в движение от электромотора, который включается при нажатии на педаль. В остальном его устройство мало чем отличается от механического привода.
Основные неисправности
Основным неисправностями приводов сцепления является выход из строя одного из элементов системы вследствие износа.
В механическом приводе сцепления чаще всего выходит из строя трос, который связывает педаль сцепления и вилку переключения. Вследствие износа трос может порваться, перекрутиться или растянуться, что приводит к ухудшению работы сцепления.
Основными причинами возникновения проблем с работой гидравлического привода сцепления может быть следующее:
- Не герметичность систем трубопроводов.
- Отсутствие или малое количество рабочей жидкости в системе.
- Выход из строя одного из цилиндров из-за износа манжет, перекоса штока или повреждения наружного корпуса.
В случае с электрогидравлической системой к выше приведенным неисправностям гидравлической системы можно добавить проблемы с электрикой, механизмом, который приводит в действие цилиндры, системой управления работы привода.
Привод сцепления должен всегда находиться в исправном состоянии, поэтому необходимо своевременно обращаться на специализированные сервисные центры, где опытные мастера смогут провести качественную диагностику и ремонт отдельных элементов привода.
Также на эту тему вы можете почитать:
Тюнинг ВАЗ-2170 (Лада Приора) улучшит стандартную Приору
Форд Мондео с пробегом: какие могут быть проблемы?
Система охлаждения двигателя также незаменимая вещь в автомобиле
Топливный насос (бензонасос) ВАЗ 2109 (карбюратор) и его замена
Volvo S40 2003-2013 годов на вторичном рынке
Поделитесь в социальных сетях
Alex S 17 октября, 2013
Опубликовано в: Полезные советы и устройство авто
Метки: Как устроен автомобиль
Как правильно пользоваться сцеплением на автомобиле
На практике работа со сцеплением автомобиля в основном выражается в выработке навыка правильного трогания с места, особенно на подъеме. При оживленном городском движении умелая работа с педалью позволит автомобилю двигаться плавно и не заглохнуть при резком торможении.
Читайте также: Принцип действия контактной системы зажигания
При начале движения, нужно, отпуская педаль сцепления, уловить момент соприкосновения дисков, уравновесить скорости их вращения, и дальше плавно отпустить педаль. Ориентир – число оборотов двигателя. Если двигатель работает равномерно, значит, сцепление включается правильно.
Сцеплением следует пользоваться лишь при старте, переключении передач и при остановке автомобиля. Выполнение этого требования продлит срок его службы.
- Резкое или, наоборот, замедленное отпускание педали сцепления при старте приводит к ускоренному износу рабочей поверхности дисков.
- Остановка на светофоре при нажатой педали и включенной передаче не лучшим образом скажется на работе нажимных пружин, подшипника и вилки выключения.
Две главные неисправности механизма сцепления – это недостаточно плотное соприкосновение дисков и недостаточно полное их разъединение.
- В первом случае сцепление пробуксовывает, а у автомобиля будет наблюдаться плохая динамика разгона. Обычно это является результатом износа ведомого диска, его фрикционных накладок.
- Во втором случае в результате неполного разъединения дисков при включенной передаче и нажатой педали автомобиль пытается поехать.
Если эти неисправности не устраняются регулировкой привода, то необходим ремонт самого механизма в стационарных условиях.
Разновидности привода сцепления
Зависимо от реализации передачи усилия различают несколько видов приводов, используемых соответственно типу сцепления, компоновке авто и принятым при конструировании техническим решениям по обеспечению управления.
На сегодняшний день основными типами привода являются:
- Механический.
- Гидравлический.
Есть ещё электрический привод, имеющий в составе электромотор, и комбинированные варианты, но они не получили массового распространения в современном автомобилестроении, потому далее речь пойдёт именно об основных разновидностях.
При условии отсутствия усилителя, усилие на ножной рычаг не должно быть более 150 Н для легкового транспорта и 250 Н для грузовиков, полный ход педали находиться в границах 120-190 мм, при этом общее передаточное число привода имеет значение 25-50. Если же управление сцеплением требует усилий больше допустимого, для упрощения задачи в конструкции используют пневматические и вакуумные усилители.
Легковой автомобиль чаще всего оснащается механизмом с гидравлическим типом привода, нередко с серво пружиной, или механическим тросовым приводом. Для малотоннажных грузовиков или транспорта средней грузоподъёмности также применяют механический и гидравлический типы приводов, а для крупнотоннажного транспорта (автомобили-тягачи, часто используемые для формирования автопоездов) устанавливается комбинированный – механический с пневмоусилителем или гидравлический с пневмоусилителем.
Виды устройства
На современных автомобилях устанавливают привод трех видов: гидравлический, механический.
Механический привод
Механический – чаще всего используется в конструкции небольших легковых авто. Его основные преимущества – простата, надежность в эксплуатации, взаимозаменяемость узлов, низкая стоимость ремонта.
Механический привод включает в себя педаль, трос, а также рычажную передачу.
Основной элемент этой версии – трос, заключенный в оболочку, он соединяет педаль и вилку выключения.
После нажатия на педаль усилие посредством троса передается на рычажную передачу, та, в свою очередь, двигает вилку, которая выключает сцепление.
Устройство оснащено механизмом, которым можно регулировать свободный ход педали. Необходимость такой регулировки вызвана постоянным изменением расположения педали вследствие износа фрикционных накладок.
Источник https://techautoport.ru/transmissiya/sceplenie-i-mufty/sceplenie.html
Источник https://bestdriver.by/article/kak-rabotaet-sczeplenie-avtomobilya.html
Источник https://k-sportracing.ru/moto-marki/ustrojstvo-gidravlicheskogo-scepleniya.html
