Принцип работы корзины сцепления

Корзина сцепления: основа управления трансмиссией

В каждом автомобиле, тракторе и прочей технике с механической коробкой передач используется фрикционное сцепление. Основу этого механизма составляет специальный узел — корзина сцепления. Все о корзинах сцепления, их типах, конструкции и принципе работы, а также об их выборе и замене читайте в статье.

Что такое корзина сцепления?

Корзина сцепления (кожух) — ведущая часть механизма сцепления трансмиссий с ручным управлением (с механической коробкой передач, МКП); устройство для разрыва и восстановления потока крутящего момента при переключении передач.

На корзину возлагается целый ряд функций:

  • Безударное включение и выключение сцепления;
  • Передача потока крутящего момента от силового агрегата на КП;
  • В некоторых ТС — автоматическое управление сцеплением, регулирование его нагрузки и прочее.

Корзина монтируется на маховике мотора и несет на себе нажимной (ведущий) диск, который обеспечивает прижим соединенного с первичным валом КП ведомого диска к маховику и передачу крутящего момента от него на последующие агрегаты трансмиссии. Этот агрегат играет важную роль в работе всей трансмиссии, поэтому его неисправности зачастую делают эксплуатацию транспортного средства невозможной. Чтобы сделать грамотный ремонт или правильную замену корзины, необходимо разобраться в ее типах, конструкции и особенностях.

Типы и конструкция корзин сцепления

На автомобилях, тракторах и другой технике находит применение (или находило применение в прошлом) сцепление, основанное на различных принципах:

  • Пружинное;
  • Центробежное;
  • Электромагнитное.

Центробежное сцепление сегодня на автотракторной технике уже не используется, а электромагнитное (обычное и порошковое) получило ограниченное применение вследствие ряда недостатков. Пружинное сцепление, напротив, широко применяется вследствие простоты конструкции и надежности функционирования.

Пружинное сцепление (и, соответственно, корзины) делится на две больших группы:

  • С витыми нажимными пружинами и рычажным механизмом выключения (рычажные корзины);
  • С диафрагменной (лепестковой) нажимной пружиной и упругими рычагами выключения (диафрагменные корзины).

Корзины первого типа — классическое решение, используемое на технике многие десятилетия. Рычажные корзины относительно сложны конструктивно, но обеспечивают надежное включение сцепления в широком диапазоне оборотов коленвала и крутящих моментов. В свою очередь, сцепление данного типа делится на две разновидности:

  • Обычные пружинные — прижим нажимного диска к ведомому осуществляется только витыми пружинами;
  • Полуцентробежные — прижим нажимного диска осуществляется как пружинами, так и размещенными на рычагах грузиками за счет возникающих при вращении корзины центробежных сил.

Полуцентробежные корзины сцепления находили широкое применение вплоть до 60-х годов прошлого века — до массового внедрения в автомобилях гидравлического привода сцепления. Сегодня они потеряли актуальность, хотя все еще встречаются на старых автомобилях.

Все пружинные сцепления могут быть одно- и двухдисковыми, их отличие заключается в количестве ведомых дисков и некоторых особенностях конструкции нажимного диска. Однодисковое сцепление является самым распространенным на всех типах транспортных средств, двухдисковое сцепление устанавливается на мощные и высоконагруженные грузовые автомобили, тракторы и иную технику.

Рычажное и диафрагменное сцепление имеет схожее устройство и принцип работы, но обладают рядом особенностей, о которых необходимо рассказать подробнее.

Устройство и функционирование рычажной корзины сцепления

Основу корзины составляет стальной штампованный корпус, внутри которого располагаются все остальные детали. В центре кожуха выполнено отверстие, через которое с рычагами контактирует муфта (выжимной подшипник). Внутри корзины на вилках или кронштейнах иной формы шарнирно устанавливается 3 или 4 рычага. Длинные плечи рычага обращены к центру корзины, а короткие плечи шарнирно соединены с нажимным диском — благодаря этому диск может двигаться вдоль оси корзины. Между корзиной и нажимным диском по окружности располагаются витые пружины — благодаря развиваемому ими усилию диск в свободном положении всегда отведен от корзины и обеспечивает прижим ведомого диска к маховику. Весь этот механизм болтами монтируется на маховик.

Такое же устройство имеют и корзины полуцентробежного сцепления, но с единственным отличием — на наружной (обращенной к периферии) части рычагов расположены грузики, которые при вращении создают центробежную силу, обеспечивающие дополнительный прижим нажимного диска. Так же в этих корзинах используются более слабые пружины, облегчающее управление сцеплением.

Принцип действия рычажных корзин прост. При отпущенной педали сцепления нажимной диск благодаря усилию пружин прижимает ведомый диск к маховику — вся эта конструкция вращается как единое целое, крутящий момент от коленвала силового агрегата на КП. В момент переключения передач выжимной подшипник подходит к рычагам, под воздействием этого усилия внутренние (длинные) плечи рычага отклоняются вперед (внутрь корзины), а короткие — назад. При этом преодолевается усилие пружин и нажимной диск отводится от ведомого — силы трения между ними снижаются, поток крутящего момента разрывается, можно переключить передачу. После переключения передачи педаль сцепления отпускается, выжимной подшипник отходит от рычагов и нажимной диск под действием пружин возвращается в исходное положение — поток крутящего момента от двигателя вновь поступает на КП.

Аналогично работает и полуцентробежное сцепление, однако в нем благодаря грузикам на рычагах прижим ведомого диска увеличивается при росте оборотов коленвала двигателя, а при переключении передач, когда обороты двигателя сбрасываются, прижим уменьшается и для выключения сцепления нужно прикладывать на педаль меньшее усилие.

Устройство и функционирования диафрагменной корзины сцепления

Как и в предыдущем случае, основу конструкции составляет стальной кожух, вмещающий в себя все остальные компоненты. Однако здесь вместо пружин и рычагов используется одна деталь — диафрагменная (лепестковая) пружина. Каждый ее лепесток — это гибкий рычаг, длинное плечо которого направлено к центру корзины, а короткое плечо соединено с нажимным диском. Пружина имеет конусообразную форму, благодаря чему нажимной диск при отпущенной педали прижат к ведомому диску.

Работает диафрагменная корзина сцепления следующим образом. При отпущенной педали сцепления нажимной диск под действием пружины прижат к ведомому диску, крутящий момент от двигателя беспрепятственно поступает на КП. При переключении передач выжимной подшипник подходит к лепесткам и толкает их внутрь — короткие плечи при этом движутся назад и тянут за собой нажимной диск, сцепление выключается и поток крутящего момента разрывается. При отпуске педали сцепления диафрагменная пружина за счет своей упругости возвращается в первоначальное положение и прижимает нажимной диск к ведомому — поток крутящего момента вновь возобновляется.

Описанную конструкцию и принцип работы имеют корзины как одно-, так и двухдисковых сцеплений, во втором случае имеются лишь незначительные отличия. В современных сцеплениях также используются системы (механические и электронные) автоматического изменения нагрузки и другие вспомогательные системы, рассматривать которые здесь мы не будем.

Вопросы ТО, ремонта, выбора и замены корзины сцепления

Корзина — конструктивно простой и надежный узел трансмиссии, однако и в нем могут возникать неисправности. Чаще всего приходится сталкиваться с короблением нажимного диска, обломами лепестков диафрагменной пружины, поломками пружин и рычагов в рычажных корзинах. Такие неисправности проявляются пробуксовками и неполным выключением сцепления. Эти признаки характерны и для других неисправностей, поэтому прежде, чем снимать и менять корзину, необходимо следует диагностику всей системы.

Некоторые модели корзин вполне поддаются ремонту, однако многие современные диафрагменные корзины проще и дешевле полностью заменить. Для замены необходимо выбирать только те узлы, которые рекомендованы производителем транспортного средства — корзины других типов и моделей могут не встать на место и будут работать некорректно, что может привести к более серьезным поломкам. Демонтаж старой корзины и монтаж новой необходимо выполнять в строгом соответствии с инструкцией по ремонту транспортного средства. При замене корзины рекомендуется использовать специальные приспособления для центровки ведомого диска.

В случае верного выбора и правильной замены корзины сцепление будет надежно работать, обеспечивая уверенное управление трансмиссией автомобиля в любых условиях.

Устройство и принцип работы механизма сцепления автомобиля

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

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.

Читайте также  Гидромуфта Маз принцип работы

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.

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.

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.

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.

  1. В первом случае сцепление пробуксовывает, а у автомобиля будет наблюдаться плохая динамика разгона. Обычно это является результатом износа ведомого диска, его фрикционных накладок.
  2. 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.

Видео: принцип работы сцепления автомобиля

zykys › Блог › Принцип работы сцепления

Сцепление является важным конструктивным элементом трансмиссии автомобиля. Сцепление предназначено для кратковременного отсоединения двигателя от трансмиссии и плавного их соединения при переключении передач, а также предохранения элементов трансмиссии от перегрузок и гашения колебаний. Сцепление автомобиля располагается между двигателем и коробкой передач.

В зависимости от конструкции различают следующие типы сцепления:

✔фрикционное сцепление;
✔гидравлическое сцепление;
✔электромагнитное сцепление.

Фрикционное сцепление передает крутящий момент за счет сил трения. В гидравлическом сцеплении связь обеспечивается за счет потока жидкости. Электромагнитное сцепление управляется магнитным полем.

Самым распространенным типом сцепления является фрикционное сцепление. Различает следующие виды фрикционного сцепления:

✔однодисковое сцепление;
✔двухдисковое сцепление;
✔многодисковое сцепление.

В зависимости от состояния поверхности трения сцепление может быть сухое и мокрое. В сухом сцеплении используется сухое трение между дисками. Мокрое сцепление предполагает работы дисков в жидкости.

На современных автомобилях устанавливается в основном сухое однодисковое сцепление. Однодисковое сцепление имеет следующее устройство:

✔маховик;
✔картер сцепления;
✔нажимной диск;
✔ведомый диск;
✔диафрагменная пружина;
✔подшипник выключения сцепления;
✔муфта выключения;
✔вилка сцепления.

Схема однодискового сцепления

Маховик устанавливается на коленчатом вале двигателя. Он выполняет роль ведущего диска сцепления . На современных автомобилях применяется, как правило, двухмассовый маховик. Такой маховик состоит из двух частей, соединенных пружинами. Одна часть соединена с коленчатым валом, другая — с ведомым диском. Конструкция двухмассового маховика обеспечивает сглаживание рывков и вибраций коленчатого вала. В картере сцепления размещаются конструктивные элементы сцепления. Картер сцепления крепиться болтами к двигателю.

Нажимной диск прижимает ведомый диск к маховику и при необходимости освобождает его от давления. Нажимной диск соединен с корпусом (кожухом) с помощью тангенциальных пластинчатых пружин. Тангенциальные пружины, при выключении сцепления, выполняют роль возвратных пружин.

На нажимной диск воздействует диафрагменная пружина, обеспечивающая необходимое усилие сжатия для передачи крутящего момента. Диафрагменная пружина наружным диаметром опирается на края нажимного диска. Внутренний диаметр пружины представлен упругими металлическими лепестками, на концы которых воздействует подшипник выключения сцепления. Диафрагменная пружина закреплена в корпусе. Для закрепления используются распорные болты или опорные кольца.

Нажимной диск, диафрагменная пружина и корпус образуют единый конструктивный блок, который носит устоявшееся название корзина сцепления. Корзина сцепления имеет жесткое болтовое соединение с маховиком. По характеру работы различают два типа корзин сцепления — нажимного и вытяжного действия. В распространенной корзине сцепления нажимного действия лепестки диафрагменной пружины при выключении сцепления перемещаются к маховику. В вытяжной корзине сцепления наоборот — лепестки диафрагменной пружины перемещаются от маховика. Данный тип корзины сцепления характеризуется минимальной толщиной, поэтому применяется в стесненных условиях.

Ведомый диск располагается между маховиком и нажимным диском. Ступица ведомого диска соединяется шлицами с первичным валом коробки передач и может перемещаться по ним. Для обеспечения плавности включения сцепления в ступице ведомого диска размещены демпферные пружины, выполняющие роль гасителя крутильных колебаний.

На ведомом диске с двух сторон установлены фрикционные накладки. Накладки изготавливаются из стеклянных волокон, медной и латунной проволоки, которые запрессованы в смесь из смолы и каучука. Такой состав может кратковременно выдерживать температуру до 400°С. Накладки ведомого диска могут иметь и более высокую тепловую характеристику. На спортивных автомобилях устанавливают т.н. керамическое сцепление, накладки ведомого диска которого состоят из керамики, кевлара и углеродного волокна. Еще более прочные металлокерамические накладки, выдерживающие температуру до 600°С.

Подшипник выключения сцепления (обиходное название — выжимной подшипник) является передаточным устройством между сцеплением и приводом. Он располагается на оси вращения сцепления и непосредственно воздействует на лепестки диафрагменной пружины. Подшипник располагается на муфте выключения. Перемещение муфты с подшипником обеспечивает вилка сцепления.

Схема двухдискового сцепления

На грузовых и легковых автомобилях с мощным двигателем применяется двухдисковое сцепление. Двухдисковое сцепление осуществляет передачу большего крутящего момента при неизменном размере, а также обеспечивает больший ресурс конструкции. Это достигнуто за счет применения двух ведомых дисков, между которыми установлена проставка. В результате получены четыре поверхности трения.
Принцип работы сцепления

Однодисковое сухое сцепление постоянно включено. Работу сцепления обеспечивает привод сцепления.

При нажатии на педаль сцепления привод сцепления перемещает вилку сцепления, которая воздействует на подшипник сцепления. Подшипник нажимает на лепестки диафрагменной пружины нажимного диска. Лепестки диафрагменной пружины прогибаются в сторону маховика, а наружный край пружина отходит от нажимного диска, освобождая его. При этом тангенциальные пружины отжимают нажимной диск. Передача крутящего момента от двигателя к коробке передач прекращается.

При отпускании педали сцепления диафрагменная пружина приводит нажимной диск в контакт с ведомым диском и через него в контакт с маховиком. Крутящий момент за счет сил трения передается от двигателя к коробке передач.

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

  1. Механическое сцепление делает свою работу, используя силы трения.
  2. Гидравлический тип соединения вала мотора с валом коробки происходит благодаря потоку жидкости.
  3. Электромагнитный тип работает за счёт магнитного поля.

Рассмотрим отдельно каждый вид сцепления и его приводы.

Механическое

Сцепление с механическим приводом

Структура механического сцепления обычно представляет собой один и более фрикционных дисков, которые сжаты с маховиком или между собой пружинами. Привод механического сцепления осуществляется по средствам троса.

Маховик болтами крепится к коленвалу мотора. Он используется в качестве ведущего диска.

Сейчас распространено использование 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.

Читайте также  Срок действия удостоверения водителя погрузчика

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.

Принцип работы сцепления

Принцип работы сцепления

Сцепление является важным конструктивным элементом трансмиссии автомобиля. Сцепление предназначено для кратковременного отсоединения двигателя от трансмиссии и плавного их соединения при переключении передач, а также предохранения элементов трансмиссии от перегрузок и гашения колебаний. Сцепление автомобиля располагается между двигателем и коробкой передач.

В зависимости от конструкции различают следующие типы сцепления:

Фрикционное сцепление передает крутящий момент за счет сил трения. В гидравлическом сцеплении связь обеспечивается за счет потока жидкости. Электромагнитное сцепление управляется магнитным полем.

Самым распространенным типом сцепления является фрикционное сцепление.

Различает следующие виды фрикционного сцепления:

В зависимости от состояния поверхности трения сцепление может быть сухое и мокрое. В сухом сцеплении используется сухое трение между дисками. Мокрое сцепление предполагает работы дисков в жидкости.

На современных автомобилях устанавливается в основном сухое однодисковое сцепление.

Однодисковое сцепление имеет следующее устройство:

✔подшипник выключения сцепления;

Схема однодискового сцепления

Маховик устанавливается на коленчатом вале двигателя. Он выполняет роль ведущего диска сцепления . На современных автомобилях применяется, как правило, двухмассовый маховик. Такой маховик состоит из двух частей, соединенных пружинами. Одна часть соединена с коленчатым валом, другая — с ведомым диском. Конструкция двухмассового маховика обеспечивает сглаживание рывков и вибраций коленчатого вала. В картере сцепления размещаются конструктивные элементы сцепления. Картер сцепления крепиться болтами к двигателю.

Нажимной диск прижимает ведомый диск к маховику и при необходимости освобождает его от давления. Нажимной диск соединен с корпусом (кожухом) с помощью тангенциальных пластинчатых пружин. Тангенциальные пружины, при выключении сцепления, выполняют роль возвратных пружин.

На нажимной диск воздействует диафрагменная пружина, обеспечивающая необходимое усилие сжатия для передачи крутящего момента. Диафрагменная пружина наружным диаметром опирается на края нажимного диска. Внутренний диаметр пружины представлен упругими металлическими лепестками, на концы которых воздействует подшипник выключения сцепления. Диафрагменная пружина закреплена в корпусе. Для закрепления используются распорные болты или опорные кольца.

Нажимной диск, диафрагменная пружина и корпус образуют единый конструктивный блок, который носит устоявшееся название корзина сцепления. Корзина сцепления имеет жесткое болтовое соединение с маховиком. По характеру работы различают два типа корзин сцепления — нажимного и вытяжного действия. В распространенной корзине сцепления нажимного действия лепестки диафрагменной пружины при выключении сцепления перемещаются к маховику. В вытяжной корзине сцепления наоборот — лепестки диафрагменной пружины перемещаются от маховика. Данный тип корзины сцепления характеризуется минимальной толщиной, поэтому применяется в стесненных условиях.

Ведомый диск располагается между маховиком и нажимным диском. Ступица ведомого диска соединяется шлицами с первичным валом коробки передач и может перемещаться по ним. Для обеспечения плавности включения сцепления в ступице ведомого диска размещены демпферные пружины, выполняющие роль гасителя крутильных колебаний.

На ведомом диске с двух сторон установлены фрикционные накладки. Накладки изготавливаются из стеклянных волокон, медной и латунной проволоки, которые запрессованы в смесь из смолы и каучука. Такой состав может кратковременно выдерживать температуру до 400°С. Накладки ведомого диска могут иметь и более высокую тепловую характеристику. На спортивных автомобилях устанавливают т.н. керамическое сцепление, накладки ведомого диска которого состоят из керамики, кевлара и углеродного волокна. Еще более прочные металлокерамические накладки, выдерживающие температуру до 600°С.

Подшипник выключения сцепления (обиходное название — выжимной подшипник) является передаточным устройством между сцеплением и приводом. Он располагается на оси вращения сцепления и непосредственно воздействует на лепестки диафрагменной пружины. Подшипник располагается на муфте выключения. Перемещение муфты с подшипником обеспечивает вилка сцепления.

Схема двухдискового сцепления

На грузовых и легковых автомобилях с мощным двигателем применяется двухдисковое сцепление. Двухдисковое сцепление осуществляет передачу большего крутящего момента при неизменном размере, а также обеспечивает больший ресурс конструкции. Это достигнуто за счет применения двух ведомых дисков, между которыми установлена проставка. В результате получены четыре поверхности трения.Принцип работы сцепления

Однодисковое сухое сцепление постоянно включено. Работу сцепления обеспечивает привод сцепления.

При нажатии на педаль сцепления привод сцепления перемещает вилку сцепления, которая воздействует на подшипник сцепления. Подшипник нажимает на лепестки диафрагменной пружины нажимного диска. Лепестки диафрагменной пружины прогибаются в сторону маховика, а наружный край пружина отходит от нажимного диска, освобождая его. При этом тангенциальные пружины отжимают нажимной диск. Передача крутящего момента от двигателя к коробке передач прекращается.

Читайте также  Принцип работы вакуумного насоса автомобиля

При отпускании педали сцепления диафрагменная пружина приводит нажимной диск в контакт с ведомым диском и через него в контакт с маховиком. Крутящий момент за счет сил трения передается от двигателя к коробке передач.

Устройство и принципы работы сцепления

  • Устройство сцепления
  • Принцип работы сцепления
  • Виды сцепления
  • Сухой и мокрый типы
  • Двух и многодисковые сцепления
  • Особенности сцепления АКПП
  • Особенности керамического и металлокерамического сцепления
  • Ресурс узла

В каждом автомобиле с механической или роботизированной трансмиссии есть сцепление. Оно обеспечивает передачу крутящего момента от двигателя к коробке передач. Зная устройство и принцип работы сцепления получится правильно его использовать и не спалить в определенных ситуациях.

Устройство сцепления

Сама конструкция сцепления автомобиля включает в себя три основных элемента:

  • диск;
  • корзину;
  • выжимной подшипник.

Диск — это рабочий элемент для контакта с маховиком, оснащенный фрикционными накладками. Композиционный материал состоит из волокон стекла и укрепляющих добавок. На него приходится вся нагрузка от трения о маховик (выдерживает температуру до 320 градусов). Накладки крепятся к основанию с двух сторон и фиксируются при помощи заклепок. Вот почему чрезмерно изнашивать деталь не стоит — заклепки поцарапают ведущий диск на маховике.

Корзина — это наружный кожух, при помощи которого комплект присоединяется к двигателю автомобиля. Внутри корзины есть диафрагменная пружина. Она работает не как пружины подвески, а прижимает своей площадью лишь центральную часть, передавая усилие на ведомый диск, через нажимной. Это достигается за счет многочисленных изогнутых лепестков и поперечных пружин в конструкции. При отпущенной в салоне машины педали, сцепление всегда включено, т.е. соединены вал МКПП и маховик двигателя.

Третий важный составляющий элемент, входящий в устройство сцепления автомобиля — выжимной подшипник. Он размещается позади корзины на одной оси с диском. Задача подшипника — сохранить вращение вала, но при этом сдвинуться в нужный момент, чтобы передать усилие на диафрагменную пружину и отключить передачу. Подшипник насажен на вал, входящий в КПП.

Принцип работы сцепления

Зная устройство, рассмотрим принцип работы сцепления и его действие в машине. Генератором оборотов является двигатель, к коленвалу которого присоединен маховик. На его внешней реберной части есть венец с зубцами для раскручивания стартером. Далее, когда вращение происходит за счет сгорания воздушно-топливной смеси в цилиндрах, маховик работает только своей боковой стороной с гладкой поверхностью. Это ведущий диск.

К нему, при отпущенной педали сцепления, всегда прижат ведомый диск, за счет чего и происходит передача крутящего момента к трансмиссии. Когда нужно повысить или понизить передачу в КПП, водитель выжимает педаль в салоне. Привод воздействует на выжимной подшипник. Последний сдвигается по оси ближе к маховику и давит на диафрагменную пружину. Ее лепестки прогибаются внутрь и отодвигают нажимной диск, который, в свою очередь, отпускает ведомый диск.

Так разъединяется контакт между ведущим и ведомым диском, что дает возможность переключить передачу в трансмиссии, изменив положение шестерней. После этого педаль отпускается и работа сцепления восстанавливается — крутящий момент снова передается.

Чтобы начать движение, потребуется:

  1. Запустить двигатель.
  2. Выжать педаль сцепления.
  3. Включить первую передачу.
  4. Надавить на педаль газа и добиться удержания 1500 оборотов на тахометре.
  5. Постепенно отпускать педаль сцепления, соединяя маховик с ведомым диском.
  6. Как только автомобиль тронется с места, нужно задержать ногу на педали сцепления и проехать так около 3 метров. Это поможет синхронизироваться дискам.
  7. После этого педаль отпускается и продолжается движение. При переключении на более высокие передачи такой задержки уже не требуется, поскольку синхронизация происходит гораздо быстрее.

Виды сцепления

Общее назначение и принцип работы у этого узла трансмиссии один, но сам механизм сцепления по исполнению и материалам бывает разным. Например, виды сцеплений классифицируются по способу управления. В большинстве автомобилей используется гидравлический тип. Для этого предусмотрен главный цилиндр, работающий с бачком тормозной жидкости. От него давление получает рабочий цилиндр, воздействующий на выжимной подшипник. Когда водитель нажимает педаль, гидропривод давит через вилку на муфту и разъединяет диски. Наличие гидравлического цилиндра значительно облегчает нажатие педали водителю.

Другая разновидность — тросовое сцепление или механическое. Здесь передача усилия от нажатия происходит через трос. Обычно такой тип применяется на мотоциклах, мотоблоках, старых марках автомобилей. Управление выносится в мототехнике на руль, а в авто на педаль. При нажатии приходится прикладывать значительные усилия. Встречается и комбинированный вариант, в котором совмещены механика и гидравлика.

Еще существует электромагнитное сцепление, которое включается и выключается под действием электромагнитного поля. Встречается в автомобилях с вариаторами. Кроме различия в приводе, виды сцепления делятся по условиям работы и составным частям. Рассмотрим это детальнее.

Сухой и мокрый типы

Сухой тип — это вращение рабочего диска внутри корзины, при котором охлаждение происходит за счет потока воздуха. Этот вид применяется в большинстве современных двигателей на автомобилях и мотоциклах. По мере изнашивания накладок мусор от них вылетает и оседает на внутренней поверхности кожуха КПП.

Мокрый тип — применяется на некоторых двигателях мототехники. Это двухтактные и четырехтактные силовые установки, имеющие общий картер с коробкой. За счет такой конструкции диски между ними оказываются частично погруженными в масло. Техническая жидкость обеспечивает охлаждение поверхности и смывает с нее мусор. Но частицы фрикционного материала находятся во взвешенном состоянии и «гуляют» по двигателю, что хуже сказывается на его работе. Масло требуется чаще менять и следить за уровнем.

Двух и многодисковые сцепления

Обычно в автомобилях используется однодисковая конструкция, принцип работы которой мы рассмотрели выше. Но в некоторых агрегатах применяется сразу несколько дисков. Это встречается в:

  • грузовых автомобилях;
  • мотоциклах «Днепр», «Урал»;
  • тракторах;
  • бронетехнике.

Наличие нескольких прослоек фрикционных элементов повышает передачу крутящего момента от двигателя, что обеспечивает уверенное движение многотонной техники или гарантированное отсутствие пробуксовки в трансмиссии. Это достигается за счет использования фрикционной поверхности на маховике и промежуточных ведущих дисков, расположенных между несколькими ведомыми. Благодаря такому устройству значительно увеличивается площадь соприкосновения и передачи усилия, что улучшает работу узла.

В некоторых легковых автомобилях двух- или многодисковое сцепление используется для более плавного хода. Так, когда один фрикцион задействован в переключении первой передачи, второй «ждет наготове», чтобы включить следующую передачу. Работа двигателя и коробки происходит более слаженно и плавно.

Особенности сцепления АКПП

Поскольку в народе под АКПП подразумеваются разные типы трансмиссии (что иногда ошибочно, но название прижилось), рассмотрим их по-очереди. Когда речь идет о роботизированной коробке, то в ней применяется тот же механизм сведения и разведения маховика с ведомым диском, что и в обычной «механике». Отличие состоит лишь в работе привода.

Работает система так:

  1. Водитель жмет на педаль акселератора.
  2. Обороты двигателя повышаются.
  3. Система дает команду исполнительным устройствам расцепить маховик и коробку, чтобы переключить передачу.
  4. Когда двигатель замедляет обороты, система работает так же, но для понижения передачи.

Для исправной работы автоматического блока предусмотрено два раздельных бачка с технической жидкостью. В первом меняется масло самой трансмиссии, а во втором — масло для исполнительного механизма. На резервуаре указан минимально допустимый уровень, за которым требуется следить. Если обслуживание игнорировать, работа автомобиля значительно ухудшится (начнутся проблемы с переключением, можно встать посреди перекрестка, выезжая со второстепенной дороги и т. д.).

В случае настоящих АКПП с планетарным механизмом, гидроблоком и гидротрансформатором, отдельного комплекта сцепления нет. Но его роль выполняет пакет фрикционов, используемый внутри узла. Там тоже находятся диски, трущиеся друг о друга и обеспечивающие передачу вращения от двигателя к ходовой части. Поскольку внутри используется масло, то такое исполнение внутри АКПП чем-то похоже на мокрый тип.

Здесь владельцу автомобиля важно следить за уровнем трансмиссионной жидкости, ее цветом и запахом. Если масло мутное, не просвечивается, сильно темное и воняет гарью, его однозначно пора менять, иначе мусор от фрикционов попадет в гидроблок и может забить гидротрансформатор. Обычно в большинстве АКПП масло положено менять каждые 60-80 тыс. км пробега.

Есть еще один тип коробки, который тоже ошибочно называют «автоматическим» — вариатор (CVT). Водителю здесь ничего переключать кулисой не требуется, поэтому третьей педали в салоне нет. Сам узел сцепления в автомобиле бывает:

  • центробежным автоматическим;
  • электромагнитным с электронным управлением;
  • многодисковым мокрого типа с электронным управлением.

Особенности керамического и металлокерамического сцепления

В некоторых разновидностях накладок, вместо органических материалов используют керамику. Она более устойчива к повышенным температурам, поэтому диск переносит нагрев до 400º С. Если используется смесь с металлом и керамикой, то фрикционные накладки способны кратковременно выдержать до 600º С. Но стоимость комплекта с керамикой или металлокерамикой значительно выше. Большинство водителей устраивает цена за обычные органические материалы, поскольку они не планируют гонять с пробуксовкой, а значит и смысла переплачивать нет.

Ресурс узла

Спалить новые накладки можно за один день, если попасть в песок, грязь или снег. Колеса постепенно зарываются, просаживаясь все глубже. Двигатель и маховик продолжают крутиться, но присоединяемый к ним диск не может передать усилие дальше, поскольку не способен преодолеть сопротивление колес, увязших в почве. Фрикционы нагреваются, появляется характерный специфический запах, толщина накладки уменьшается, стираясь о маховик и прижимной диск. Так узел сгорает и необратимо портится.

При обычной эксплуатации все зависит от качества деталей (кто производитель) и привычек езды. Если трогаться плавно, не держать ногу на педали в процессе движения, и не буксовать в песке, ресурса гарантированно хватит на 100 тыс. км. Нередко узел служит и дольше — до 150-200 тыс. км. После такого пробега его придется заменить.