Принцип работы сцепления автомобиля

Что такое сцепление автомобиля

Сцепление автомобиля — это один из главных автомобильных узлов, с помощью которого передается крутящий момент от двигателя к трансмиссии. По сути это фрикционная муфта, смыкающая валы силового агрегата и коробки передач. Существуют технические муфты, которые устанавливаются на механические коробки с ручным управлением, а также муфты аж с двумя сцеплениями для роботизированных преселективных коробок с автоматическим управлением, которые по функциональности почти повторяют гидромеханические автоматы.

Когда новичок садится за руль автомобиля, оснащенного механической коробкой передач, то со сцеплением начинаются его главные проблемы. Вернее, не с самим техническим узлом, а с его управлением. Молодой водитель учится правильно выжимать педаль, чтобы замыкать крутящий момент ровно без рывков и пробуксовок колес, которые напрямую отражаются на ресурсе сцепления. Получается не сразу.

Водитель может неправильно действовать педалью акселератора, и машина при старте глохнет с неприятным подергиванием. Или, наоборот, он настолько сильно давит на газ, что избыточный крутящий момент заставляет диски сцепления проскальзывать и раскаляться, из-за чего муфта в целом испытывает повышенный износ. Таким образом сцепление можно вывести из строя буквально за месяц, а при правильном использовании оно служит долгие годы.

Два типа коробок

Инженеры с течением времени разрабатывают новые типы механических коробок. Существует несколько разновидностей конструкции сцепления. Раньше большое распространение получили муфты с тросиком, который крепился на рычаге педали и уходил у такому же рычагу на коробке. Сейчас в основном делают гидравлические приводы. Они находятся под управлением электроники, которая регулирует давление в гидравлическом механизме и помогает водителю смыкать диски сцепление правильно.

Читайте также

В момент соединения дисков сцепления гидравлический механизм создает именно то усилие, которое необходимо для безопасного выравнивания вращения валов двигателя и коробки. Пробуксовки получаются незначительные, из-за чего автомобиль трогается без риска для техники. При этом плавность включения и выключения сцепления обеспечивается за счет незначительного проскальзывания фрикционных дисков.

Ошибки водителей сейчас исправляет электронный блок управления, который в современных автомобилях с механической коробкой регулирует и подачу газа при трогании с места. Он добавляет немного оборотов двигателю, чтобы обеспечить необходимую тягу для плавного старта машины, что очень сильно упрощает эксплуатацию транспортного средства для новичков. Тем самым, от водителя сейчас требуется только выжимать плавно педаль сцепления даже без нажатия акселератора, чтобы начать движение. Газ можно добавлять уже после полного смыкания дисков муфты и начала движения машины на первой передаче.

Принцип работы сцепления

Конструкция сцепления состоит из нескольких основных элементов:

• Картер и кожух закрывают основной механизм и принимают на себя часть нагрузки;.
• Внутри корзины заключен ведущий диск вместе с маховиком коленчатого вала двигателя;.
• Нажимной диск с пружинами связан через шлиц с коробкой передач;.
• С первичным валом коробки соединен ведомый диск со специальными износостойкими накладками и гасителем колебаний.

В свободном рабочем режиме сцепление сомкнуто очень жестко за счет напряжения пружин, и крутящий момент от мотора передается от коленчатого вала на маховик, затем на кожух и через пластинчатые пружины на ведущий (нажимной) диск. При отжатой педали сцепления, то есть в рабочем режиме ведомый диск плотно примыкает к маховику и нажимному диску.

Для размыкания сцепления водитель должен продавить педаль, при этом нажимной диск отходит от маховика и освобождает ведомый диск, прерывая передачу крутящего момента от двигателя к коробке передач. На эту операцию отводится всего несколько секунд. На продолжительные размыкания устройство сцепления не предназначено.

Что будет, если долго держать педаль сцепления выжатой?

Некоторые водители при остановке на светофоре не переключают коробку в нейтраль, а пережидают время работы красного света, удерживая автомобиль тормозом и выжимая педаль сцепления. Причем первая передача остается включенной. Это позволяет им сэкономить время при старте. Однако для техники такой алгоритм крайне вреден.

При нажатии на педаль усилие через гидравлическую систему передается на выжимную вилку и заставляет ее отводить диски друг от друга. Усилие это немаленькое, поэтому при долгом использовании деталь переживает сверхнормативные нагрузки. А запас прочности у нее не безграничен.

Выжимной подшипник давит на пластинчатую пружину корзины сцепления. Ее лепестки хоть и рассчитаны на частые срабатывания, но держать нагрузку минуты напролет они не должны. Это приводит к износу деталей, к потере эластичности и снижению упругости, что впоследствии ведет к выходу из строя всей конструкции. Сломаться может вилка или выжимной подшипник, который принимает на себя основную нагрузку.

Какие неисправности бывают у сцепления?

Узнать, что сцепление выработало свой ресурс, можно по ряду признаков. Диски стираются и их зацепление становится неплотным. Фрикционные накладки проскальзывают и диски начинают буксовать под нагрузкой. Если ведомый диск начал пробуксовывать, сначала на четвертой передаче, затем на третьей, то пора ехать на сервис. Водитель нажимает на газ, а автомобиль реагирует с ленцой, не столь активно, как прежде.

Часто эта неисправность проявляется после активного буксования в грязи или с снежных сугробах. Буксующие фрикционные диски трутся и горят с выделением едкого запаха. Их пригоревшая поверхность совсем перестает держать момент и сцепление уже не может работать. Автомобиль при добавлении газа не разгоняется и в лучшем случае ползет на второй передаче с невысокой скоростью.

Бывает, что сцепление пробуксовывает и включается не полностью из-за малого свободного хода педали, повреждения вилки или из-за течи масла из сальника вала двигателя. Бывает, что активные водители разбивают пружины внутри корзины.

Если сцепление включается резко с ударом, то скорее всего причина в повреждении механизма привода или в задирах на рабочих поверхностях дисков.

Как выглядит сцепление?

Ремонт сцепления требуется нечасто, но иногда все-таки приходится с ним сталкиваться. Для того чтобы снять корзину сцепления, необходимо сначала вывесить автомобиль на подъемнике и демонтировать коробку передач. Внутри корпуса трансмиссии сразу видна так называемая корзина сцепления.

К примеру, для автомобилей ВАЗ 2108−2115 она включает в себя три основные детали: чугунный нажимной диск, прикрепленный к металлическому литому корпусу, внутри прекрасно видны прорези диафрагменной пружины. Эта деталь легко узнаваема и по ней даже новичок легко различает технический узел. От формы диафрагменной пружины и величины ее лепестков зависит прижимное усилие, которые необходимо развить при выжиме педали сцепления.

Это усилие передается через вилку на выжимной подшипник, который принимает на себя немалую долю нагрузки. На переключение передачи отводится пара секунд, после чего диски должны вновь смыкаться. Однако если удерживать сцепление в разомкнутом состоянии, технический узел выходит за пределы регламентированных нагрузок и начинается его повышенный износ. Поэтому при каждой остановке необходимо включать нейтральную передачу и полностью отпускать педаль сцепления.

Преселективные коробки с двумя сцеплениями

Большое распространение сейчас получили роботизированные трансмиссии с двумя сцеплениями. Они совмещают в себе достоинства механических и автоматических коробок. Называются они преселективными, от англ. preselect — «выбирать предварительно». То есть трансмиссия позволяет включить следующую ступень коробки еще до отключения работающей передачи.

В существующем виде эти трансмиссии были представлены в середине 80-х годов конструкторами из Porsche для спортивных автомобилей. Они могли обеспечить мгновенное переключение ступеней под максимальной тягой. Причем для этого не требовалось сбрасывать педаль газа. Благодаря двойному сцеплению передачи переключались без потери крутящего момента.

Главной деталью КПП с двойным сцеплением является двойной вал. Внутри внешнего вала расположен внутренний, вставленный словно сердцевина. Оба вала работают попеременно.

Когда автомобиль трогается с места, трансмиссия включает сразу две передачи. Первая передает крутящий момент от двигателя, а вторая работает вхолостую. Затем, при достижении определенных оборотов, автоматика задействует второй вал с второй включенной ступенью, а коробка предварительно активирует третью передачу, которая начинает работать вхолостую, ожидая своей очереди. Непосредственно в процессе переключения передачи, оба сцепления становятся разомкнутыми на сотые доли секунды, из-за чего разрыв потока мощности почти не ощущается.

Вслед за спортивными автомобилями эти коробки перешли на обычные гражданские модели, причем совершенно не рассчитанные на спортивный ритм езды. Используют их Volkswagen, BMW, Ford, Audi, Porsche и даже китайские производители. Главной причиной такого шага стали экологические требования. Преселективные роботы из-за конструкции своего двойного сцепления обеспечивают меньше потерь энергии и показывают высокую экономию топлива, благодаря чему снижаются выбросы вредных веществ.

Но преселективные роботы имеют и существенные недостатки. Блок двойного сцепления имеет такой же ресурс, как и обычное сцепление в механических коробках, а стоимость его в разы выше. Кроме того, существуют проблемы при длительной эксплуатации автомобилей с преселективными роботами в условиях затрудненного городского трафика. Другими словами, они боятся пробок из-за того, что при длительных остановках коробка не включает нейтраль, а лишь удерживает диски сцепления разомкнутыми, что оборачивается повышенным износом.

Сцепление: как работает, как ломается

Сцепление передает крутящий момент от двигателя к коробке передач и далее на колеса на машинах с механической или роботизированной КПП.

Оно позволяет кратковременно отсоединить двигатель от остальных узлов трансмиссии. Вот для чего это необходимо:

1. Чтобы запускать двигатель на неподвижном автомобиле.
2. Переключать передачи.
3. Плавно трогаться с места.

В статье мы расскажем, как устроен механизм сцепления, как он работает и сколько стоит его поменять.

Рассылка для автолюбителей и тех, кто подумывает ими стать

Главное о том, сколько стоит владеть машиной, к чему быть готовым и как отстаивать свои права, — в вашей почте дважды в месяц. Бесплатно

Из чего состоит сцепление

Маховик крепится болтами к коленчатому валу двигателя со стороны КПП. Его задача — сглаживать колебания от работы двигателя.

Когда топливно-воздушная смесь воспламеняется, поршень двигается с ускорением вниз. В одноцилиндровом двигателе поршень двигается до следующего рабочего такта как раз благодаря инерции маховика. Если в ДВС два и более цилиндра, моменты воспламенения разносят во времени.

Например, в вазовской рядной четверке смесь воспламеняется сначала в первом, потом в третьем, четвертом и втором цилиндрах соответственно.

Когда смесь воспламеняется в первом цилиндре, ускорение получает первый поршень, пока он двигается вниз, поршень в третьем цилиндре двигается вверх, там происходит такт сжатия. Дальше смесь воспламеняется уже в нем, и поршень идет вверх в четвертом цилиндре — и так далее.

Коленвал двигателя при этом вращается то с ускорением — при рабочем такте, — то с замедлением — при такте сжатия. Маховик выравнивает скорость вращения коленвала.

Маховик — массивный металлический диск с рабочей площадью диска сцепления. Прикреплен болтами к хвостовику коленвала, в нем есть отверстия с резьбой и направляющие втулки, которые позволяют смонтировать на нем корзину сцепления. Также по внешнему радиусу маховика идет зубчатый венец привода стартера.

1. Одномассовые — самые простые и распространенные, недорогие в производстве. Нередко автовладельцы прибегают к замене двухмассового маховика на одномассовый, если это конструктивно возможно. Так делают, чтобы сэкономить на запчастях или поставить хоть что-то , если нормальный двухмассовый маховик обещают привезти только через десять недель.
2. Двухмассовые гасят колебания еще лучше, их часто можно встретить на дизельном двигателе. Также служат для сглаживания резких толчков и ударов. Они могут произойти в моторе — например, во время детонации. А могут в трансмиссии, если машина едет по плохой дороге.
3. Облегченные маховики используют в основном в автоспорте. Они хуже гасят колебания, но позволяют мотору легче набирать обороты. Педаль газа отзывается лучше, машина разгоняется быстрее.

Также можно встретить маховик из тонкого металла с прорезями. Он может показаться облегченным, но на нем нет рабочей плоскости диска сцепления. Есть лишь зубчатый венец и отверстия. Такой маховик называют ведомым диском, его ставят на автомобили с классической АКПП и вариатором. В них есть гидротрансформатор: он достаточно тяжелый и хорошо справляется с задачами маховика.

Диск сцепления идет сразу за маховиком. Он установлен на шлицы первичного вала механической или роботизированной КПП и вращается вместе с ним.

Шлицы обеспечивают неразрывную связь диска и первичного вала и при этом дают возможность движения диска вдоль оси вала, чтобы сцепление можно было включать и выключать.

Диски сцепления делают в том числе из керамики. У таких нет единой фрикционной накладки — есть несколько отдельных лепестков. Накладки на них делают из металлокерамики, иногда с добавлением карбона или кевлара. Диск получается более прочным, служит дольше. Он без проблем переживет высокие нагрузки и температуры, поэтому такие диски применяют в автоспорте. Но есть и минусы:

1. Материалы дороже, сделать диск сцепления сложнее.
2. Нужно подбирать под такой диск специальные маховик и корзину сцепления — стандартные не подойдут.
3. Сцепление включается сразу, как отпускают педаль сцепления: вряд ли получится трогаться плавно. Это неприемлемо для повседневной езды по городу. Мотор и трансмиссия подвергаются ударным нагрузкам.
4. Тугая педаль сцепления. Дело в корзине с усиленной нажимной пружиной. Говорят, можно привыкнуть, но удовольствия мало.

Корзина сцепления — буквально корпус, накрывающий диск сцепления. Вот из чего она состоит:

1. Корпус. Крепится болтами к маховику по внешнему радиусу.
2. Тарельчатая пружина с лепестками, их видно в центре корзины. Пружина создает усилие, которое позволяет включить сцепление.
3. Нажимной диск. Взаимодействует непосредственно с фрикционной накладкой диска сцепления. На него давит тарельчатая пружина.

Диски сцепления корзины также бывают облегченными и с усиленной тарельчатой пружиной. Брать все это по отдельности не стоит: усиленное — спортивное — сцепление придется подбирать комплектом.

Привод сцепления нужен, чтобы сцеплением управлять. Вот из чего он состоит:

1. Выжимной подшипник. В прямом смысле выжимает лепестки пружины и при этом выключает сцепление.
2. Вилка сцепления: в механической КПП и роботе с одним сцеплением — одна, в роботе с двумя сцеплениями — две. Рычаг, который передает усилие от рабочего цилиндра на выжимной подшипник.
3. Рабочий цилиндр. Стоит на корпусе коробки передач вблизи сцепления и давит на вилку сцепления.
4. Главный цилиндр сцепления. Установлен под педалью сцепления, от которой воспринимает усилие и через магистраль передает его на рабочий цилиндр.
5. Педаль сцепления. На машине с механической КПП первая слева.

Главный и рабочий цилиндры сцепления — гидравлический привод. Работает с тормозной жидкостью из того же бачка, что и тормоза, реже — из отдельного. При ТО обращайте внимание, чтобы жидкость менялась и в рабочем цилиндре сцепления — у него тоже есть прокачной штуцер, как и на тормозных суппортах. Сцепление прокачивают после замены выжимного подшипника — если он в одном корпусе с рабочим цилиндром. А также после замены каких-либо деталей гидропривода.

Привод сцепления может быть механическим и работать через тяги или тросики. Конструкция более простая и дешевая, но давить на педаль такого сцепления придется сильнее. Комфорта меньше.

Как работает

В механической КПП. Вспомним детали механизма сцепления, о которых говорили выше, и рассмотрим их на схеме.

В нормальном состоянии сцепление всегда включено, вращение от двигателя передается на первичный вал коробки передач. Нейтраль на механической КПП существует как раз для того, чтобы двигатель работал на неподвижном автомобиле без выжатого сцепления. Чтобы переключить передачу или плавно тронуться с места, сначала следует выключить сцепление — разъединить связь между двигателем и коробкой. Вот как это происходит:

1. Водитель нажимает на педаль сцепления.
2. Поршень главного цилиндра создает давление тормозной жидкости, та в свою очередь давит на поршень рабочего цилиндра.
3. Шток рабочего цилиндра выдвигается и перемещает вилку сцепления.
4. Вилка через шарнир на корпусе КПП давит на выжимной подшипник.
5. Подшипник давит на лепестки пружины.
6. Тарельчатая пружина выгибается на шарнирах внутри корзины.
7. Усилие нажимного диска падает, образуется зазор между диском и маховиком, сцепление выключается.

Направление перемещения тарельчатой пружины и нажимного диска показаны стрелками.

На роботизированных КПП сцепление устроено так же , но педали нет. За включение, выключение сцепления и переключение передач отвечает блок управления.

В случае с классическим автоматом и вариатором вместо механизма сцепления используют гидротрансформатор. Внутри него — трансмиссионное масло для АКПП или жидкость для вариатора, через которую он передает вращение на КПП. Гидротрансформатор может свободно проскальзывать, поэтому он всегда передает крутящий момент от двигателя к КПП, даже если передача включена и автомобиль стоит на месте.

Ресурс сцепления

Сцепление несложно сжечь буквально за раз, если долго буксовать на бездорожье или пытаться на легковой машине вытянуть, например, рамный внедорожник. Дело в нагрузке, при которой даже исправное сцепление начнет перегреваться и проскальзывать.

Сожженное сцепление не всегда можно считать изношенным. Оно перестанет работать не потому, что накладки износились: они перегреваются, теряют свои свойства и не могут зацепиться за маховик и нажимной диск. Такое бывает и с тормозами. Если тормозить часто и резко, педаль тормоза становится ватной, жать на нее бесполезно. Колодки перегреваются, поверхности тормозной накладки и диска стекленеют, машина не может замедлиться.

Пробег до замены может достигать 200 000 км и больше, если речь идет о коммерческом транспорте или машине, которая в основном ходит по трассе. В этом случае транспортное средство двигается равномерно: водителю редко приходится выжимать сцепление, переключать передачи и трогаться с места.

При городском цикле все это происходит часто и негативно сказывается на ресурсе сцепления. В зависимости от стиля езды и грамотности эксплуатации автомобиля с механической КПП сцепление на городских авто работает без проблем от 15 000 до 200 000 км и более. Есть водители, которые меняют сцепление так же часто, как масло в двигателе. Причина тому — привычка держать ногу на педали сцепления.

Многие не убирают ногу с педали сцепления просто потому, что им так удобнее. Проблемы с преждевременным износом встречаются и у новичков: на учебных машинах в автошколах сцепление меняют чуть ли не раз в 7000—8000 км. Не у всех новичков быстро получается отвыкнуть от этого и на своей машине. Сцепление тоже ломается, но менять его приходится уже самостоятельно. Обычно привычка держать ногу на сцеплении уходит через одну-две замены.

Какими запчастями обслуживать: оригинальными или аналогами

Оригинальная запчасть почти всегда лучше по качеству, ресурсу и совместимости. Оригинальный комплект сцепления точно подойдет к машине, а педаль будет выжиматься с комфортом. Главный недостаток — цена.

Из хороших неоригинальных комплектов стоит обратить внимание на LUK и SACHS. С китайскими производителями надо быть поосторожнее. Цена будет привлекательной, но есть риск купить сцепление, которое физически не подойдет к вашему автомобилю, даже если его подберет хороший специалист. Могут не совпадать посадочные отверстия, диаметр диска, форма корзины и так далее.

Однажды пришлось ставить дешевое китайское сцепление на свою машину. У нее нештатная КПП, поэтому перед подбором комплектующих понадобилось снять коробку передач и смотреть номер на старом сцеплении. Возможности ждать оригинал не было, машина встала бы почти на месяц.

Первый запуск оказался неудачным: был жуткий скрежет. Он почти сразу прекратился, машина поехала как ни в чем не бывало, но примерно через полгода сцепление начало буксовать. Выяснилось, что лепестки корзины задевали корпус коробки. Мне повезло, что они не проточили его насквозь, но пострадала и тарельчатая пружина. Заменил комплект на более качественный, так как уже были номера нужных запчастей, и проблема ушла.

Сколько стоит замена

Стоимость замены комплекта сцепления обычно сводится к стоимости снятия и установки коробки передач и начинается от 6000 Р в зависимости от сложности операции. Этих денег хватит, чтобы поменять сцепление на Шкоде Рапид: коробку снять несложно.

Цена будет значительно выше, если это полноприводный внедорожник, на котором, возможно, придется снимать подрамник, угловую передачу и частично разбирать выхлопную систему. Цена — от 10 000 Р .

Цены на комплект сцепления начинаются примерно от 3000 Р , если речь идет о сцеплении для Жигулей. От 7000 Р стоит сцепление для бюджетных иномарок вроде Хендай Солярис, Фольксваген Поло Седан или Шкода Рапид.

Если есть опыт ремонта автомобиля, можно сэкономить: арендовать подъемник в сервисе самообслуживания. Цены начинаются от 200 Р в час. Опытный слесарь справляется с задачей за два-три часа. Есть смысл взять с собой напарника. Снимать и устанавливать коробку передач лучше вдвоем, иначе есть риск получить травму и повредить КПП.

Запомнить

1. Дольше всего работает сцепление, которым правильно пользуются. Чем меньше водитель держит ногу на педали сцепления, тем реже его приходится менять.
2. Старайтесь избегать излишних нагрузок: не вытаскивайте на тросе машину, если она больше и тяжелее, чем ваша. Если машина серьезно застряла на бездорожье, может быть выгоднее попросить помощи у человека на рамном внедорожнике, чем сжечь сцепление.
3. Меньше всего проблем с оригинальными комплектами сцепления. Дешевые китайские варианты могут не подойти к вашему автомобилю физически, даже если по каталогу все будет в порядке.

Источник https://avtonov.com/%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%BF-%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D1%8B-%D1%81%D1%86%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F-%D0%B0%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BB%D1%8F/

Источник https://auto.mail.ru/article/84693-chto-takoe-stseplenie-avtomobilya/

Источник https://journal.tinkoff.ru/guide/clutch/