Схема и принцип работы сцепления автомобиля

Как известно, существуют автомобили с механической и автоматической коробкой передач. При этом сцепление – один из агрегатов, входящий в состав как «механики», так и роботизированной трансмиссии АМТ.

Если просто, функция сцепления заключается в «отключении» КПП от ДВС, чтобы далее произвести включение передачи. На авто с механической коробкой для этого имеется педаль сцепления, которую выжимает водитель. В РКПП сцеплением управляет электроника и сервомеханизмы. В этой статье мы рассмотрим принцип работы сцепления.

Сцепление на автомобиле

Начнем с того, что трансмиссия – комплекс узлов и агрегатов, предназначенный для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам. Во время передачи изменяется величина крутящего момента, зависящая от передаточного числа шестерней коробки передач.

Рассмотрим назначение каждого из составляющих элементов:

• Сцепление передает крутящий момент от маховика коленчатого вала на первичный вал коробки передач (только на механической или роботизированной коробках передач).
• Коробка передачслужит для передачи крутящего момента с коленчатого вала двигателя на колеса, изменяя крутящий момент в зависимости от скорости движения автомобиля (автоматическая, механическая, роботизированная и вариаторная КПП).
• Карданный вал служит для передачи крутящего момента от хвостовика коробки передач к редуктору заднего моста (на заднеприводных авто).
• Главная передача служит для передачи крутящего момента от кардана к полуосям под углом 90 градусов.
• Дифференциал обеспечивает возможность вращения правого и левого ведущих колес с разными скоростями при изменении направления движения транспортного средства либо при пробуксовке колес.
• Полуось– это вал, передающий крутящий момент от КПП либо от редуктора к колесу автомобиля (полузагруженная и разгруженная).

Различают несколько видов сцепления:

• сцепление однодисковое, двухдисковое или многодисковое (зависит от количества ведомых дисков).
• сцепление «сухое» или «мокрое» (от принципа функционирования). Принцип действия сухого сцепления основан на взаимодействии трущихся сухих поверхностей ведомого ведущего и нажимного дисков. Принцип действия мокрого сцепления тот же, только диски находятся в масляной ванне. Сцепление при этом включается более плавно.
• Механическое, гидравлическое, электрическое или комбинированное (зависит от принципа включения системы);

Далее рассмотрим простую схему устройства сцепления. Итак, схема сцепления:

• кожух сцепления (корзина сцепления);
• нажимной диск;
• ведомый диск, соединяющийся с первичным валом КПП;
• вилка выключения сцепления;
• нажимной подшипник;
• нажимная пружина.

Однако на механической КПП водитель это делает самостоятельно посредством выжима педали сцепления и ручки переключения передач. В роботизированной коробке управляют сцеплением и переключают передачи электромеханические приводы.

Принцип работы сцепления

При работе двигателя вращается коленвал, к которому прикреплен маховик. В маховик через подшипник вставлен первичный вал КПП. На шлицы первичного вала одет диск сцепления.

Диск может перемещаться по шлицам вала на несколько сантиметров вперед и назад. В свою очередь, первичный вал КПП посредством шестерней коробки передач соединен с вторичным валом, а он передает крутящий момент непосредственно полуосям.

• С помощью педали сцепления водитель транспортного средства регулирует отжим диска сцепления от моховика коленчатого вала. Когда рычаг переключения передач находится в положении «нейтраль», шестерни вторичного вала КПП не входят в зацепление с шестернями первичного вала.

При этом диск сцепления плотно прижимается к маховику, через шлицы передавая вращение на первичный вал КПП. Если вновь выжать педаль сцепления, то диск сцепления снова отходит от маховика и останавливается вместе с первичным валом.

Во время движения данную процедуру переключение передачи КПП необходимо производить в зависимости от изменяемой скорости автомобиля, учитывая обороты двигателя и т.д. Но в движении уже нет необходимости отпускать педаль сцепления плавно, поскольку механизмы трансмиссии и так вращаются.

Чем больше скорость автомобиля, тем выше передача КПП. Необходимо помнить, что чем медленнее мы отпускаем педаль сцепления при начале движения автомобиля, тем больше изнашивается ведомый диск сцепления, поскольку момент присоединение ведомого диска сцепления к маховику более продолжителен, чем обычно.

• С другой стороны, при резком отпускании сцепления, во время начала движения автомобиля большой нагрузке подвергаются демпферные пружины ведомого диска сцепления. Соответственно, при резкой передаче крутящего момента с маховика коленвала на коробку КПП и на полуоси, шестерни трансмиссии автомобиля подвержены чрезмерным перегрузкам.

Выжимные подшипники (ВП) могут быть двух типов: с механическим приводом и гидравлические. При механическом приводе педаль сцепления посредством троса либо тяги соединена с вилкой сцепления, которая в свою очередь отжимает выжимной подшипник.

В случае с гидравликой принцип действия остается тот же. Только в этом случае отсутствует вилка сцепления, а выжимной подшипник сделан в виде подшипника с гидравлическим цилиндром в одном корпусе.

При нажатии педали сцепления повышается давление в гидравлическом контуре выжимного подшипника и, соответственно, подшипник отжимает диск от маховика коленвала. Следовательно, перестает передаваться крутящий момент от ДВС к КПП.

• По работе педали сцепления можно судить об исправности всего узла сцепления. Если педаль сцепления при отпускании подводит диск сцепления в самой нижней точки, сцепление требует регулировки, если это предусмотрено конструкцией.

Наконец, если при включении сцепления слышны посторонние шумы, значит, поврежден или вышел из строя подшипник выключения сцепления (выжимной подшипник).

Что в итоге

Как видно, водителям транспортного средства с МКПП нужно во время езды на автомобиле постоянно выполнять выключение и включение сцепления. При этом для продления срока службы элемента нужно избегать того, чтобы сцепление подвергалось нагрузкам.

Для этого нужно трогаться с места с невысоких оборотов ДВС, отпуская сцепление плавно, не держать передачу включенной и стоять с нажатой педалью сцепления на светофорах, буксовать в грязи или снегу с наполовину включенным сцеплением и т.д.

Напоследок отметим, что освоив принцип работы и получив навыки работы с педалью сцепления, водитель сможет обеспечить плавность хода автомобиля, добиться комфортного переключения передач и увеличить ресурс сцепления.

Коробка передач «механика»: основные плюсы и минусы данного типа КПП, принцип работы механической трансмиссии автомобиля (МКПП).

Стыковка коробки передач и двигателя автомобиля. Соединение механической и автоматической трансмиссии с ДВС: на что обратить внимание, особенности и нюансы.

Устройство и принцип работы роботизированной КПП. Отличия роботизированных коробок передач от гидротрансформаторной АКПП и вариатора CVT.

Устройство и принцип работы механической коробки передач. Виды механических коробок (двухвальная, трехвальная), особенности, отличия

Автоматическая коробка передач (АКПП, АКП) «классического» типа с гидротрансформатором: устройство и принцип работы. Плюсы и минусы гидромеханической АКПП.

Коробка передач АМТ: устройство и работа роботизированной коробки передач, виды коробок-робот. Преимущества и недостатки роботизированной трансмиссии.

Сцепление автомобиля, виды, устройство, принцип работы

В статье речь пойдет про сцепление, как основного узла трансмиссии автомобиля, какие виды и классификации бывают, их устройство, принцип работы, основные неисправности.

Двигатель и трансмиссия

В автомобилях основными составляющими являются силовая установка и трансмиссия.

Первый компонент обеспечивает создание вращательного движения за счет преобразования энергии сгорания, второй изменяет значения полученного вращения и передает его на ведущие колеса.

Но если двигатель состоит из ряда механизмов и систем, объединенных в одну конструкцию, то трансмиссия включает в себя несколько отдельных, но взаимодействующих между собой узлов.

Назначение сцепления, основные виды

Одним из составных частей трансмиссии является сцепление, выступающее связующим звеном между мотором и основным узлом трансмиссии — КПП.

Коробка передач обеспечивает изменение передаточного числа вращательного движения, и состоит она из набора шестерен, посаженных на валы.

Смена передаточного числа обеспечивается за счет ввода в зацепление определенных шестеренок, но в условиях постоянно поступающего от мотора вращения вывести из зацепления одни шестерни и ввести другие – невозможно.

Чтобы это сделать, необходимо прервать передачу вращения на трансмиссию, и делается это при помощи механизма сцепления.

Причем разрыв передачи вращения осуществляется в двух режимах. При движении на скорости, поскольку и двигатель, и составные части трансмиссии уже вращаются, смена передаточного числа не требует плавного разъединения и возобновление передачи вращения.

Но при старте с места, для исключения рывков и снижения нагрузки на мотор и КПП необходимо плавное наращивание передачи вращения. И это тоже обеспечивает сцепление.

В общем, сцепление в конструкции авто обеспечивает кратковременный разрыв передачи вращения от силовой установки на трансмиссию с возможностью плавного его восстановления.

С момента появления транспортной и специализированной техники, оснащающейся двигателями внутреннего сгорания, было придумано несколько вариаций этого узла.

Основное разделение между ними ведется по тому, за счет чего ведется передача.

Здесь виды сцепления делятся на:

• Фрикционные;
• Гидравлические.

Еще есть и электромагнитные, но по сути, они являются лишь разновидностью фрикционного типа.

Конструкция и принцип действия фрикционного сцепления

Фрикционные обеспечивают передачу вращения за счет сил трения. Сейчас такой тип является одним из самых распространенных.

При этом существует немало модификаций его с разными конструктивными особенностями. Поэтому сцепления фрикционного типа можно разделить по нескольким критериям:

• Вид трения;
• Число потоков передач вращения;
• Количество ведомых дисков;
• Тип управления.

В целом все сцепления фрикционного типа работают по одному принципу, различие же между ними сводится лишь к определенным конструктивным особенностям.

Для большего понимания того, как функционирует сцепления этого типа, коротко рассмотрим конструкцию и принцип действия одного из самых распространенных – однодискового, «сухого», которое применяется на самой разной технике, оснащаемой механической КПП.

Основными элементами его являются два диска – ведущий и ведомый. Первый жестко связан с двигателем (прикручен к маховику), второй – соединен с первичным валом КПП.

При этом ведомый диск в процессе работы должен смещаться по валу, поэтому соединен он с валом не жестко, а посредством шлицевого соединения.

Ведущий диск – название условное, поскольку конструкция его включает в себя непосредственно сам диск, корпус, с которым он соединен направляющими, пружины, обеспечивающие прижим диска.

В народе эту составляющую еще часто называют «корзиной» и «феродо» (нарицательное название от компании, занимающейся выпуском запчастей, включая элементы сцепления).

Особенность конструкции «корзины» заключается в том, что диск имеет возможность перемещаться по направляющих относительно корпуса, но пружины удерживают его на максимальном удалении от корпуса, который уже и крепиться жестко к маховику.

Также в конструкции диска входят элементы, которые позволяют осуществлять его перемещение относительно корпуса (диафрагменная пружина или специальные лапки).

Ведомый элемент представляет собой круглый диск, закрепленный на ступице (с проделанным отверстием со шлицами), по обеим сторонам которого закреплены (наклеены, приклепаны) специальные накладки, обеспечивающие повышение трения (фрикционные).

Отметим, что диск со ступицей соединен не напрямую, а посредством специальных демпферов.

Принцип работы у этого типа узла такой: корпус ведущего диска крепиться к маховику. Между корзиной и маховиком помещен ведомый диск.

Поскольку пружины постоянно отжимают ведущий элемент от корпуса, ведомый находится зажатым, то есть, в обычном состоянии вращение передается постоянно.

На первичном валу установлена направляющая втулка, на которой размещен выжимной подшипник, выполняющий роль основного элемента управления.

Посредством вилки этот подшипник связан с приводом. Водитель, воздействуя на привод, обеспечивает перемещение подшипника по втулке.

При этом он начинает давить на диафрагменную пружину или лапки, благодаря чему ведущий диск по направляющим смещается относительно корпуса и ведомый диск высвобождается – происходит прерывание передачи вращения.

Этот принцип работы заложен практически во все виды фрикционного типа, несмотря на их конструктивные особенности.

Разновидности сцепления

Вышеописанный вид имеет так называемый «сухой» тип трения. То есть, все конструктивные элементы какой-либо смазки не имеют, мало того – она вообще не допускается, поскольку это может повлиять на сцепные свойства взаимодействующих поверхностей дисков.

Но существуют виды, у которых составляющие находятся в масляной ванне – так называемое «мокрое».

Но такой тип на авто практически не используется, хотя его можно встретить в конструкции некоторых мотоциклов.

В целом, суть работы этого сцепления не отличается от «сухого», с единственной разницей, что картер, в котором располагаются составные элементы, заполнен маслом.

По количеству потоков.

Что касается количества потоков, то здесь сцепления фрикционного типа делятся между собой на однопоточный и двухпоточные.

В первом случае вращение от двигателя передается только на один элемент. В описанном выше типе им выступает первичный вал КПП.

Но на спецтехнике нередко используется двухпоточное сцепление.

Отличительной особенностью от однопоточного является передача вращения на два вала. Но для этого в конструкцию добавлен еще один ведомый диск.

Чаще всего оно встречается на тракторах (второй поток обеспечивал вращение вала отбора мощности).

Что касается легкового автотранспорта, то этот тип нашел применение в авто с роботизированной КПП (о нем более подробно – чуть ниже).

По количеству ведомых дисков.

Относительно количества ведомых дисков, то помимо однодискового есть также двухдисковые и многодисковые сцепления.

Первый вариант двухдискового сцепления используется на двухпоточном типе. В нем вращение от одного ведомого диска передается на вал КПП, а от второго – на ВОМ.

Такое конструктивное исполнение позволило повысить функциональность техники (к примеру, на тракторах благодаря валу отбора мощности удается агрегатировать его с разнообразными механизмами).

Но двухдисковое сцепление может быть и однопоточным (вращение от двух ведомых дисков передается только на один элемент – вал КПП).

Такая конструкция нашла применение на грузовом транспорте (в большинстве случаев, хотя этот тип можно встретить и на спортивных авто, а также некоторых мотоциклах), где из-за высоких мощностей моторов требуется передача высоких крутящих моментов.

Многодисковые же сцепления представляют собой пакет дисков – ведущих и ведомых, чередующихся между собой. Этот пакет помещен в корзину, состоящую из двух барабанов – ведущего и ведомого.

В остальном суть конструкции этого типа не отличается от обычного сцепления – диски соединены с соответствующими барабанными, прижимаемых друг к другу пружинами, благодаря чему между дисками возникает трение.

При задействовании привода один барабанов отходит, благодаря чему и прерывается поток. Этот тип сцепления можно встретить только на мотоциклах.

По типу привода.

Для управления узлом применяется несколько типов приводов:

• Механический (передача усилия от педали на вилку подшипника делается при помощи системы рычагов или троса);
• Гидравлический (усилие передается посредством двух цилиндров – главного и рабочего, соединенных между собой трубопроводом, заполненным жидкостью);
• Электрический (применяется в системах с автоматическим управлением сцеплением. Воздействие на элементы сцепления здесь ведется посредством электродвигателей с сервоприводами);
• Комбинированный (привод сочетает в себе несколько из вышеперечисленных типов, к примеру, гидромеханический).

Дополнительно на спецтехнике нередко применяются разнообразные усилители привода.

Особенности сцепления РКПП

Теперь немного о сцеплении, используемом в трансмиссии с роботизированной КПП.

Конструктивно оно очень похоже на двухдисковый двухпоточный тип, но таковым не является. Его называют просто двойным. А все это из-за особенностей конструкции КПП.

В таком узле присутствует два ведомых диска, который зажаты между маховиком и двумя ведущими дисками (один из них промежуточный).

Каждый из ведомых дисков взаимодействует со своим первичным валом КПП (которых в конструкции коробка – два, и расположены они на одной оси, по сути, один вставлен во второй).

Особенность работы такого сцепления заключается в том, что при наличии двух потоков, одновременно они не задействуются.

В роботизированной коробке имеются так называемые ряды парных и непарных передач, и на каждый из них вращение передается от своего диска сцепления.

То есть, если включена непарная передача, то зажатым оказывается только один из ведомых дисков, а второй находится в свободном состоянии (им вращение не осуществляется).

При смене передачи (переход на парную) диски меняются местами, то есть бывший ранее свободным зажимается, а второй – отпускается. Управляется этот тип сцепления электрическим автоматическим приводом.

Электромагнитный тип

Отдельным типом фрикционного сцепления можно считать электромагнитное.

Конструктивно оно очень схоже с обычным однодисковым «сухим» сцеплением. Но у него отсутствуют элементы, осуществляющие прижим ведущего диска – пружины.

Вместо них, этот диск соединили с электромагнитом, а в его корпус вмонтировали якорь.

Суть работы этого типа сцепления такая: при подаче напряжения на электромагнит, образуется магнитное поле, которое притягивает магнит к якорю. А поскольку он жестко связан с ведущим диском, то это притягивание сопровождается перемещением последнего и зажимом ведомого элемента.

Этот тип сцепления обладает так называемым непостоянно замкнутым режимом включения. То есть, в отличие от обычных видов, где ведомые диски зажаты постоянно, здесь он находится в свободном состоянии и зажимается только после подачи напряжения на электромагнит.

Гидравлическое сцепление

Второй, достаточно распространенный вид сцепления – гидравлический. Он нашел применение на авто с автоматическими КПП и вариатором.

Если в фрикционном типе усилие на трансмиссию передается за счет сил трения, то в гидравлическом это делается благодаря создаваемому потоку жидкости.

Такое сцепление состоит из двух лопастных колес – ведущего (насосного) и ведомого (турбинного), помещенных в корпус, заполненный рабочей жидкостью.

Между ними дополнительно установлен реактор – еще одно колесо, обеспечивающее перенаправление жидкости.

Суть работы очень проста: ведущее колесо связано с маховиком и вращается вместе с ним. При этом за счет лопастей создается поток жидкости, который попадает на лопасти турбинного колеса (связанного с валом КПП), что и приводит к его вращению.

Реактор, используемый в конструкции, увеличивает скорость движения потока, тем самым повышая крутящий момент на ведомом колесе.

«Слабые места» сцепления

Это основные виды сцепления, который применяются на транспорте. Сказать однозначно, какой из типов самый лучший – невозможно, поскольку в каждом из них есть свои определенные недостатки.

Так, во всех фрикционных типах сцепления «слабым местом» являются ведомые диски. За счет все того же трения, фрикционные накладки постепенно стираются и требуется их замена (обычно меняется диск в сборе).

Возможно также повреждение других рабочих поверхностей, разрушение пружин, может износиться выжимной подшипник.

Неисправности нередко случаются с элементами привода. При этом, чем сложнее конструкция такого сцепления, тем выше вероятность поломки.

Что касается гидравлического сцепления, то в нем передача усилия осуществляется без жесткой связи элементов (но это не совсем так, поскольку в конструкции присутствует механизм блокировки), что в значительной мере повышает надежность основных рабочих элементов.

Но у него тоже есть «слабые места» — подшипники и сальники. При их выходе из строя, нарушается работоспособность всего сцепления. Также возможно разрушение лопастей колес.

Дополнительно это тип сцепления очень «боится» несоответствие уровня рабочей жидкости.

В целом, все неисправности любого типа сцепления сравнительно легко устраняются, но есть одна существенная проблема – добраться до него для проведения ремонта очень сложно, и для этого приходится полностью снимать коробку передач.

http://krutimotor.ru/stseplenie-v-ustrojstve-transmisii-shema-i-printsip-raboty/
https://autotopik.ru/sceplenie/1335-ustroystvo.html