Сцепление автомобиля — принцип работы и классификация

Сцепление автомобиля. Диск сцепления

В любом автомобиле основным узлом является силовая установка – она обеспечивает преобразование энергию сгорания топлива в механическую энергию – вращение коленчатого вала. Вся работа силовой установки направлена только на получение этого вращения.

Но для движения автомобиля получение вращения недостаточно. Условий движения автомобиля очень много – ему нужно начать движение, где должно обеспечиваться максимальное тяговое усилие, после набрать скорость, где уже тяговое усилие не так важно, но требуется высокая скорость вращения, а также автомобиль должен менять скорость движения быстро меняя скорость вращения и тяговое усилие.

Двигатель автомобиля этого обеспечить не может, поскольку скорость вращения коленчатого вала находится в определенном диапазоне и силовой установкой менять скорость и тяговое усилие никак не получится.

как работает сцепление

Сцепление – зачем оно?

Поэтому в конструкцию автомобиля входит еще один немаловажный элемент – трансмиссия. Именно она обеспечивает передачу вращения от силового агрегата на ведущие колеса. При этом, входящая в состав трансмиссии коробка передач позволяет менять тяговое усилие и скорость вращения, подающиеся на ведущие колеса. Классическая механическая коробка передач состоит из валов и шестерен разных диаметров. Ввод в зацепление определенных шестерен позволяет изменять усилие и скорость.

Но вращение от двигателя подается на трансмиссию постоянно. Это вращение делает невозможным во время движения выводить из зацепления одни шестерни и вводить другие. Поэтому в конструкцию трансмиссии включен еще один элемент – сцепление.

Сцепление предназначено для кратковременного разъединения силовой установки и КПП. В результате работы сцепления коробка отсоединяется от мотора, то есть, вращение коленчатого вала перестает подаваться на коробку, что позволяет вводить без проблем нужные шестерни.

На легковых авто с механическими КПП распространение получило однодисковое сухое сцепление. Состоит такое сцепление из ведущего диска, помещенного в корзину, ведомого диска, выжимных рычагов или диафрагмы, выжимного подшипника и привода. Все это закрывает сверху картер сцепления.

Принцип работы

конструкция сцепления

Принцип работы сцепления автомобиля

Принцип работы такого сцепления довольно прост: корзина вместе с ведущим диском жестко закреплена на маховике коленчатого вала. Сам диск может перемещаться относительно корзины, но он подпружинен. Между ведущим диском и маховиком помещен ведомый диск. На этот диск нанесены фрикционные накладки, значительно повышающие трение. По центру ведомого диска расположена ступица. В ней проделано отверстие со шлицами. В ступицу входит ведущий вал коробки передач, а шлицевое соединение обеспечивает надежное, но подвижное соединение – диск может перемещаться по валу, но при этом вращение будет передаваться постоянно.

Когда необходима передача вращения от мотора на КПП, сцепление отпущено. В таком положении ведущий диск за счет давления пружин поджимает ведомый диск к маховику. Наличие фрикционных накладок обеспечивает значительную силу трения, ведомый диск не проскальзывает относительно ведущего диска и маховика. А поскольку ведомый диск связан с валом КПП шлицевым соединением, то производится передача вращения.

 Нажимной диск сцепления

Нажимной диск (в просторечии – корзина сцепления) справа, и ведомый диск, слева. Нажимной диск крепится болтами к маховику двигателя

Чтобы отсоединить КПП от мотора, водитель нажимает на педаль сцепления. При помощи привода он воздействует на выжимной подшипник. Тот, перемещаясь, начинает давить на выжимные рычаги или диафрагму, в результате чего ведущий диск отходит внутрь корзины, преодолевая усилие пружин. Он перестает поджимать ведомый диск к маховику, из-за чего передача вращения прекращается, что дает возможность переключить передачу на КПП.

Сцепление также помогает плавно начать движение. При постепенном отпускании педали, ведущий диск плавно увеличивает давление на ведомый диск. При малом усилии ведомый диск начинает принимать вращение, но из-за недостаточного поджатия, он проскальзывает. По мере отпускания педали и поджатия ведомого диска, он все больше принимает вращение, а проскальзывание уменьшается.

Видео: Принцип работы сцепления

Чтобы при выжиме педали и последующим переключением передач, при отпускании педали сцепления не было ударных нагрузок при резкой подаче вращения, ступица ведомого диска закреплена на нем не жестко. Она соединяется при помощи демпферных пружин, которые выравнивают возникающие крутильные колебания.

Классификация

Это было описана конструкция и принцип работы однодискового сухого сцепления. Однако их существует несколько видов, со своими определенными особенностями. Вообще даже введена целая классификация типов сцепления.

Эта классификация делит сцепления по типу привода, используемому трению, количеству ведомых дисков, механизму отжатия ведущего диска.

Существует несколько типов привода сцепления. Самый первый и простой привод – механический. В нем задействуется система рычагов и тяг, или же привод может быть тросовый.

Есть привод гидравлический. В таком приводе в качестве рабочего элемента используется жидкость. В конструкцию входят два цилиндра – главный связан с педалью сцепления, а рабочий – с вилкой, которая перемещает выжимной подшипник.

На некоторых грузовых авто применяется пневматический привод, в качестве рабочего элемента которого выступает сжатый воздух. У такого привода педаль сцепления связана с краном управления. При воздействии на педаль, водитель открывает кран, и воздух под давлением поступает в пневматическую камеру, связанную с вилкой.

Есть также и комбинированные приводы, которые совмещают в себе несколько типов описанных выше приводов (к примеру – гидромеханический привод).

Классификация по используемому трению делит сцепления на сухие и в масляной ванне. Сухие, такое как описано выше, работает в воздушной среде. На многих мотоциклах же применяется сцепление, которое помещено в масляную ванну.

Что касается классификации по количеству ведомых дисков, то встречаются однодисковые, двухдисковые и многодисковые. Однодисковое описано выше. В двухдисковом применяется два ведомых диска и два ведущих диска – промежуточный и ведущий. Принцип работы идентичен однодисковому, разница только в количестве дисков и механизме срабатывания. Существуют многодисковые сцепления, которые получили распространение на мотоциклах.

По механизму отжатия сцепления делятся на рычажные и диафрагменные. В рычажных сцеплениях отжим ведущего диска производится подпружиненными рычагами, на которые и воздействует выжимной подшипник. В диафрагменном сцеплении роль пружин и рычагов выполняет диафрагма, сделанная из пружинистого металла.

Основные неисправности

Конструкция сцепления не включает значительное количество составляющий, поэтому и ломается оно не так часто. И все же в сцеплении тоже бывают неисправности.

Видео: Как определить износ корзины и маховика

Поскольку самое большое распространение на легковых авто получило однодисковое сухое сцепление, то рассмотрим самые частые неисправности, которые случаются с ним:

  1. Пробуксовка сцепления. Обычно возникает такая неисправность из-за неправильной регулировки привода. Из-за поджатия выжимного подшипника, он не позволяет ведущему диску полностью прижать ведомый диск к маховику, в результате чего появляется проскальзывание. Сопровождается такая неисправность характерным запахом жженных фрикционов в салоне, затрудненностью переключения передач. Сильный износ фрикционов, или их повреждение тоже может сопровождаться такими симптомами;
  2. Сцепление «ведет». Данная проблема тоже возникает из-за неправильной регулировки. В данном случае выжимной подшипник не способен полностью отжать ведущий диск из-за увеличенного зазора между подшипником и вилкой. Верный признак того, что сцепление «ведет» — это продолжение движения авто после полной остановки и выжима сцепления при включенной 1-й передаче;
  3. Гул со стороны картера сцепления. Повышенный шум в данном узле может создавать только один элемент – выжимной подшипник. Шуметь он может либо в результате пробуксовки, либо же из-за чрезмерного износа;

Бывают и другие неисправности, но они встречаются гораздо реже, чем описанные выше. Так, проблемы со сцеплением могут возникнуть из-за разрушения диафрагмы или пружин выжимных рычагов, значительного износа демпферных пружин и т. д.

Напоследок хочется отметить, что особо сложного обслуживания сцепление не требует. Достаточно периодически регулировать свободный ход привода, а также соблюдать рекомендации по аккуратному вождению.

Сцепление автомобиля, виды, устройство, принцип работы

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.

https://avtomotoprof.ru/v-pomoshh-avtomobilistu/stseplenie-avtomobilya-disk-stsepleniya/
https://autotopik.ru/sceplenie/1335-ustroystvo.html

Интересные статьи

Leave a Comment

X