Принцип работы однодискового сцепления

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.

Устройство однодискового сцепления

Картер 8 сцепления, обычно отлитый из чугуна, является, как правило, промежуточной деталью между двигателем и коробкой передач, и в нем размещено сцепление. В картере имеются отверстия для установки вала вилки 15 механизма выключения сцепления, для вентиляции сцепления (что необходимо для лучшего отвода теплоты, выделяющейся при пробуксовке дисков), и для доступа к регулировочным устройствам выключающих рычагов. Регулировочные устройства предназначены для установки внутренних концов рычага в одной плоскости во избежание перекоса нажимного диска.

Картер 8 через прокладку 28 и обрезиненный щиток 29 закрывается крышкой 21, в которой установлены пробка 24 со шплинтом и щиток 25 маслосборника.

Кожух сцепления, штампованный из листовой стали, снабжен ребрами жесткости и вентиляционными отверстиями, а также имеет выемки для удерживания пружин 7 от выбрасывания под действием центробежных сил. Отверстия в кожухе для крепления вилок 18 и пальцев 20 выключающих рычагов 16 в некоторых конструкциях сцепления обработаны под сферу для сопряжения с соответствующей сферой регулировочной гайки 17. Кожух своим фланцем крепится болтами 6 и 23 к маховику 2, соединенному с коленчатым валом 1 двигателя. Маховик и нажимной диск 3, являющиеся ведущей частью сцепления, обычно изготавливаются из чугуна и имеют тщательно обработанную торцевую поверхность, соприкасающуюся с поверхностью трения ведомого диска 26.

Противоположная сторона нажимного диска имеет ребра для уменьшения его коробления и лучшего отвода теплоты, приливы для связи с наружными концами выключающих рычагов, которые обычно устанавливаются на осях с помощью игольчатых подшипников 22, что уменьшает потери на трение в механизме выключения. На этой же стороне нажимного диска имеются, бобышки, на которые устанавливаются периферийные нажимные пружины сцепления. Толщина нажимного диска должна обеспечивать определенную теплоемкость диска во избежание его перегрева при кратковременной пробуксовке сцепления. По внешней окружности диска располагаются устройства, создающие его тангенциальную связь с кожухом сцепления, но допускающие осевое перемещение при включении и выключении сцепления. Эти устройства в разных сцеплениях могут иметь различное конструктивное исполнение: упругие тангенциальные пластины 4 с втулками 5; пазы и выступы соответственно в кожухе и на диске; пальцы, закрепленные в кожухе и маховике и пропущенные в отверстия в диске.

Кожух в сборе с нажимным диском, рычагами и пружинами тщательно балансируется.

Выключающие рычаги (стальные штампованные) изготавливаются жесткими, если в ведомом диске предусмотрены устройства, уменьшающие резкость включения сцепления, или упругими (например, в виде диафрагменной центральной пружины), когда такие устройства не предусмотрены. Потери на трение в механизме выключения минимальны, когда обе оси качания каждого выключающего рычага установлены на игольчатых подшипниках. При этом ось качания рычага, установленная в вилке кожуха, может при повороте рычага перемещаться относительно кожуха за счет упругой опорной пластины 19 и сферических поверхностей гайки на вилке 18 и гнезда, в отверстии кожуха.

Рис. Устройство однодискового сцепления:
1 — коленчатый вал; 2 — маховик; 3 — нажимной диск; 4 — упругая пластина; 5 — втулка пружинных пластин; 6 — болт крепления пластин; 7 — нажимная пружина; 8 — картер сцепления; 9 — кожух сцепления; 10 — теплоизолирующая прокладка нажимной пружины; 11 — подшипник выключения сцепления; 12 — муфта подшипника; 13 — оттяжная пружина муфты; 14 — направляющая муфты; 15 — вилка выключения сцепления; 16 — рычаг выключения сцепления; 17 — регулировочная гайка вилки; 18 — вилка; 19 — опорная пластина регулировочной гайки; 20 — пальцы; 21 — крышка картера сцепления; 22 — игольчатые подшипники; 23 — болт крепления кожуха сцепления к маховику; 24 — пробка со шплинтом; 25 — щиток маслосборника; 26 — ведомый диск сцепления; 27 — масленка для смазывания переднего подшипника ведущего вала коробки передач; 28 — прокладка; 29 — щиток; 30 — ведущий вал коробки передач; 31 — передний подшипник ведущего вала коробки передач; 32 — масленка для смазывания вилки выключения сцепления; 33 — прокладка фланца; 34 — уплотнительное кольцо

В некоторых случаях кронштейны осей качания выключающих рычагов крепятся к кожуху жестко. Тогда для обеспечения поворота рычагов вместо игольчатого подшипника в вилке устанавливаются вдоль оси качания два цилиндрических ролика; иногда один из них имеет продольную лыску. Эти ролики, перекатываясь один по другому, обеспечивают некоторое смещение оси качания при повороте рычага. Регулировка положения внутренних концов выключающих рычагов в одной, перпендикулярной оси вращения, плоскости осуществляется либо гайками со сферической поверхностью, либо (при их отсутствии) специальными регулировочными винтами со сферическими головками, соприкасающимися при выключении сцепления с торцевой поверхностью муфты 12 выжимного подшипника выключения. В отрегулированном положении гайка и винты надежно фиксируются стопорными устройствами. В различных конструкциях сцеплений число выключающих рычагов колеблется от 3 до 20.

Пружины сцепления изготавливают из высококачественной пружинной стали и подвергают термической обработке. Пружины в частично сжатом состоянии устанавливают между кожухом и нажимным диском сцепления, обеспечивая прижатие трущихся поверхностей ведущих и ведомых частей сцепления во включенном состоянии. При выключении сцепления, когда пружины максимально сжаты, усилие их возрастает на 15…20%. В постоянно замкнутых сцеплениях усилие нажимных пружин во включенном, а в некоторых конструкциях и в выключенном состоянии замыкается внутри сцепления и не передается на подшипники валов. Под каждую пружину со стороны нажимного диска подложена теплоизолирующая прокладка 10 для предохранения пружин от нагрева и ухудшения их упругих свойств при сильном нагревании нажимного диска во время буксования сцепления.

Ведомый диск 26 сцепления через ступицу передает при включенном сцеплении вращающий момент двигателя на ведущий вал 30 коробки передач. Для увеличения силы трения к ведомому диску с обеих сторон прикреплены кольцевые накладки из фрикционного материала с большим коэффициентом трения. Диск соединен со ступицей заклепками или через детали гасителя крутильных колебаний. Обычно ведомый диск имеет радиальные прорези для уменьшения коробления.

Для увеличения плавности включения однодискового сцепления в ряде конструкций применяется так называемый пружинящий ведомый диск, когда к центральному плоскому диску приклепан рад секторов из листовой пружинной стали (секторы выполнены не плоскими, а изогнутыми). К секторам приклепываются фрикционные накладки. При включении сцепления по мере увеличения силы нажатия секторы диска постепенно выпрямляются и при полном включении сцепления принимают плоскую форму. Благодаря такой конструкции ведомого диска сила нажатия, а следовательно, и передаваемый вращающий момент возрастают постепенно, чем и обеспечивается плавное включение сцепления.

В других конструкциях между диском и фрикционными накладками устанавливаются фрикционные пластинчатые пружины, которые также увеличивают плавность включения сцепления.

Материалом для фрикционных накладок служит спрессованная при высокой температуре смесь из асбеста, наполнителя (медная проволока, железный порошок) и связующего вещества (синтетические смолы, каучук, бакелит).

В настоящее время все более широкое применение находят безасбестовые фрикционные материалы в связи с обнаруженной канцерогенностью асбеста. В качестве его заменителя используются синтетические арамидные волокна типа «Кевлар», стекло, керамика, борные и углеродные соединения, базальт, слюда, валлостонит и металлическое стальное волокно.

Коэффициент трения по чугуну применяемых фрикционных накладок составляет 0,25…0,40. На наружной поверхности накладок выполняют радиальные и спиральные канавки, способствующие вентиляционному охлаждению дисков и удалению продуктов износа.

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.

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.

Однодисковое и двухдисковое сцепление

Однодисковое и двухдисковое сцепление

Сцепле́ние — механизм, работа которого основана на действии силы трения скольжения (фрикционная муфта); предназначен для передачи крутящего момента, плавного переключения передач, гашения крутильных колебаний, кратковременного отсоединения трансмиссии от маховика двигателя.

Обычно термин «сцепление» относится к компоненту трансмиссии транспортного средства, предназначенному для подключения или отключения соединения двигателя внутреннего сгорания скоробкой передач. Изобретение сцепления приписывают Карлу Бенцу.

Сцепление служит для временного разобщения коленчатого вала двигателя с силовой передачейавтомобиля, что необходимо при переключении шестерён в коробке передач и при торможении автомобиля вплоть до полной его остановки. Кроме того, сцепление даёт возможность плавно (без рывков) трогаться с места.

На тракторах и на бронетанковой технике используется эквивалентный термин фрикцион.

Сцепление с диафрагменной пружиной в сборе

· 3Устройство и принцип действия автомобильного сцепления

o 3.1Однодисковое сцепление

o 3.2Сцепление с диафрагменной нажимной пружиной

o 3.3Двухдисковое сцепление

§ 3.3.1Общее устройство двухдискового сцепления

§ 3.3.2Не показаны на рисунке

§ 3.3.3Принцип действия двухдискового сцепления

o 3.4Пневматический усилитель сцепления

· 4Сцепление, работающее в масляной ванне

o 4.1Устройство мотоциклетного сцепления

o 4.2Механизм выключения мотоциклетного сцепления

o 5.1Неполное включение сцепления (пробуксовка)

o 5.2Неполное выключение сцепления (сцепление «ведёт»)

o 5.3Рывки при включении сцепления

o 5.4Неисправности, связанные с системой гидропривода или механического привода

· 6Некоторые особенности управления автомобилями со сцеплением и механической коробкой передач

· 7Другие виды сцепления

· 8Сцепление в автоматических коробках передач

Общие сведения[править | править вики-текст]

Ведомый диск сцепления

Существует много различных типов сцепления, но большинство основано на одном или нескольких фрикционных дисках, плотно сжатых друг с другом или с маховикомпружинами. Фрикционный материал очень похож на используемый в тормозных колодках и раньше почти всегда содержал асбест, в последнее время используются безасбестовые материалы. Плавность включения и выключения передачи обеспечивается проскальзыванием постоянно вращающегося ведущего диска, присоединённого к коленчатому валу двигателя, относительно ведомого диска, соединённого через шлиц с коробкой передач.

Усилие от педали сцепления передается на механизм механическим (рычажным или тросовым) или гидравлическимприводом.

Нажатие на педаль сцепления (выжимание, выключение)разводит диски сцепления, в итоге оставляя между ними свободное пространство, а отпускание педали(включение) приводит к плотному сжатию ведущего и ведомого дисков.

При включенном сцеплении крутящий момент передается от коленчатого вала на маховик, затем на кожух сцепления и через пластинчатые пружины на ведущий (нажимной) диск. От маховика и ведущего нажимного диска, благодаря силам трения, крутящий момент передается зажатому между ними ведомому диску, ступица которого имеет шлицевое соединение с ведущим валом коробки передач.

Для выключения сцепления нажимают на педаль, которая через систему тяг и рычагов передает усилие на вилку, муфту, рычаги и пальцы отводят назад ведущий нажимной диск. При этом пружины сжимаются и освобождают ведомый диск, по обеим сторонам которого образуются зазоры. В двухдисковом сцеплении для обеспечения необходимых зазоров между ведущими и ведомыми дисками в выключенном состоянии имеются отжимные пружины и регулировочный болт промежуточного диска. При плавном отпускании педали нажимные пружины возвращают все детали механизма выключения в исходное положение, ведомый диск прижимается к ведущему (нажимному) диску и маховику.

Ведомый диск сцепления состоит из собственно диска с пружинными пластинами, к которым приклёпаныили приклеены независимо друг от друга две фрикционные накладки. Такое крепление накладок обеспечивает их расхождение при выключенном сцеплении, при включении пружинные пластины постепенно сжимаются, обеспечивая плавное включение. Центральная часть диска сцепления — ступица — имеет шлицевое соединение и перемещается по первичному валу коробки передач. Ступицасоединена с диском подвижно, через демпферные пружины и фрикционные шайбы гасителя крутильных колебаний (видны на снимке), служащие для выравнивания колебаний крутящего момента, неизбежно возникающих под влиянием переменных нагрузок и инерции массы при передаче его от двигателя к ведущим колёсам и обратно. При некоторых условиях эти колебания могут привести к поломке валов.

Классификация[править | править вики-текст]

· По способу управления — сцепления с механическим, гидравлическим, электрическим или комбинированным приводом (например, гидромеханическим).

· По виду трения — сухие (фрикционные накладки работают в воздушной среде) и мокрые (работающие в масляной ванне).

· По режиму включения — постоянно замкнутые и непостоянно замкнутые.

· По числу ведомых дисков — одно-, двух — и многодисковые.

· По типу и расположению нажимных пружин — с расположением нескольких цилиндрических пружин по периферии нажимного диска и с центральной диафрагменной пружиной.

· По числу потоков передач крутящего момента — одно и двухпоточные.

Устройство и принцип действия автомобильного сцепления[править | править вики-текст]

Устройство автомобильного однодискового сцепления:
1 — маховик
2 — накладки из фрикционного материала(феродо)
3 — ведомый диск сцепления
4 — пружины, прижимающие ведущий диск к маховику
5 — вилка выключения сцепления
6 — нажимная муфта
7 — вал педали сцепления
8 — педаль сцепления
9 — ведущий (нажимной) диск
10 — рычаг включения (или выжимной рычаг, на рисунке 3 шт)
11 — выжимной (упорный) подшипник
12 — ведущий (первичный) вал коробки передач

Однодисковое сцепление[править | править вики-текст]

Принцип действия:

При нажатии на педаль 8 вал 7 поворачивается, вначале выбирается зазор (свободный ход педали сцепления) между вилкой выключения сцепления 5 и нажимной муфтой 6. Затем муфта с выжимным подшипником 11 перемещается и выжимной подшипник нажимает на внутренние концы рычагов 10, которые отводят своими наружными концами нажимной диск 9 от ведомого диска 3. При этом нажимные пружины 4 сжимаются — сцепление выключено, и крутящий момент от двигателя к трансмиссии не передаётся. После отпускания педали муфта выключения сцепления с выжимным подшипником возвращаются в исходное положение под действием пружин. Под действием нажимных пружин нажимной диск 9 прижимается к маховику 1, при этом обжимая ведомый диск 3 — сцепление включено, крутящий момент передаётся от двигателя к коробке передач. Ведомый диск 3 имеет шлицы и перемещается по ответным шлицам первичного вала коробки передач12. Плавную передачу крутящего момента при включении сцепления обеспечивают демпферные пружины, вмонтированные в ведомый диск.

Все детали сцепления закрыты кожухом (корзина сцепления), приворачиваемым к маховику болтами; оси выжимных рычагов через проушины крепятся к кожуху.

Сцепление мотоциклов с продольным расположением двигателя принципиальных отличий не имеет.

· Выжимной подшипник обычно представляет собой специальный упорный шарикоподшипник; на некоторых автомобилях применяются упорные подшипники скольжения, в этом случае применяется термин подпятник (автомобили «Запорожец»; Москвич-412, кроме поздних выпусков).

Сцепление с диафрагменной нажимной пружиной[править | править вики-текст]

Сцепление диафрагменного типа.
1 — коленвал
2 — маховик
3 — ведомый диск сцепления
4 — нажимной диск
5 — диафрагменная пружина
6 — первичный вал коробки передач
7 — нажимная муфта и выжимной подшипник
8 — кожух сцепления (корзина сцепления)
9 — соединения
10 — шпильки
11 — упоры

На легковых автомобилях, как правило, применяется сцепление с диафрагменной нажимной пружиной, вместо большого числа рычагов включения и цилиндрических пружин. Пружина сцепления плоская или имеет форму усечёного конуса, в центральной её части отштампованы лепестки (около двух десятков), служащих одновременно выжимными рычагами. При нажатии на педаль вилка выключения сцепления перемещает нажимную муфту и выжимной подшипник 7, внутренняя кромка пружины передвигается вперёд, пружина прогибается и её наружная кромка отводит нажимной диск 4, сцепление выключается. При отпускании педали детали движутся в обратном порядке, диафрагменная пружина возвращается к форме усечённого конуса, сцепление включается. Сцепление с диафрагменной нажимной пружиной легче и дешевле сцепления с рычагами, требуется меньше регулировок при ремонте.

Двухдисковое сцепление[править | править вики-текст]

Схема устройства двухдискового сцепления

На тяжёлых грузовых автомобилях, тракторах, бронетанковой технике, на некоторых тяжёлых мотоциклах («Урал», «Днепр»), а также на некоторых спорткарах применяются двухдисковые сцепления.

Двухдисковые механизмы устанавливаются для повышения срока службы сцепления, в связи с большой мощностью двигателей и необходимостью передавать увеличенные крутящие моменты.

Общее устройство двухдискового сцепления[править | править вики-текст]

· Фрикционная поверхность маховика двигателя — синий цвет слева

· Два ведомых диска — коричневый цвет

· Промежуточный ведущий диск — голубой цвет

· Нажимной ведущий диск — зелёный цвет

· Нажимные пружины — серый цвет

· Кожух — синий цвет справа

Не показаны на рисунке[править | править вики-текст]

· Рычаги выключения сцепления

· Вилка выключения сцепления

Принцип действия двухдискового сцепления[править | править вики-текст]

Выжимной подшипник нажимает на выжимные рычаги, они оттягивают нажимной диск. Нажимной диск отходит от первого ведомого и отпускает отжимные пружины. Они отпускают промежуточный ведущий диск, а он отходит за счёт других отжимных пружин от второго фрикционного, настолько же, насколько нажимной отошёл от первого фрикционного. При обратном движении отжимные пружины способствуют равномерному прижатию промежуточного диска ко второму ведомому и нажимного — к первому ведомому.

Нажимные диски перемещаются по шпилькам, ввёрнутым в маховик, к ним же прикреплена корзина сцепления. На шпильки надеты отжимные пружины.

Пневматический усилитель сцепления[править | править вики-текст]

Тяжёлые грузовые автомобили, например МАЗ имеют привод сцепления с пневматическим усилителем — предназначен для уменьшения усилия, прилагаемого на педаль выключения сцепления.

Устройство: педаль, тяга, золотник (клапан управления), шланги, пневмокамера, рычаги, тормозок, первичный вал с барабаном тормозка. Принцип действия: при отпущенной педали впускной клапан золотника закрыт, а выпускной открыт. При нажатии на педаль усилие через тягу и золотник передаётся на вилку выключения сцепления. В это время в золотнике открывается впускной клапан и закрывается выпускной — корпус золотника надвигается на выпускной клапан, выпускной клапан прижимается к впускному и закрывается, а впускной этим движением открывается. Воздух через впускной клапан поступает в пневмокамеру, она за счёт давления помогает нажать вилку выключения сцепления.

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.

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.