Сцепление автомобиля назначение и устройство

Сцепление автомобиля, виды, классификация, 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.

Читайте также:  Mercedes-Benz Sprinter MRT 515

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.

Читайте также:  Система охлаждения двигателя устройство и принцип действия

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.

Устройство и принцип работы сцепления автомобиля

Автомобиль состоит из множества сложных узлов и механизмов. Каждый элемент играет свою незаменимую роль. Если исключить сцепление из общей цепочки, автомобиль будет трогаться с места рывками, а двигатель подвергаться большим нагрузкам. Коробка передач в таких условиях эксплуатации прослужит не более трех дней.

  • Сцепление: общие сведения и назначение, функции
  • Устройство и составляющие сцепления
  • Принцип работы и механизм
  • Принцип работы приводов
  • Виды сцепления и классификация
  • Особенности сцепления АКПП
  • Характеристики керамического и металлокерамического сцепления

Сцепление: общие сведения и назначение, функции

Сцепление является неотъемлемой частью трансмиссии, а располагается между двигателем и КПП автомобиля, обеспечивая ступенчатое переключение передач, контроль крутящего момента и временное прерывание связи маховика и трансмиссии.

Принцип работы сцепления основывается на силе трения, а если точнее – скольжения. Состоит система сцепления из привода и непосредственного механизма.

При необходимости резкого торможения именно сцепление может уберечь узел от перегрузки.

Управление в автомобилях с механической коробкой передач происходит за счет педали сцепления. С ее помощью удается соединять и разрывать связь между двигателем и КПП. Если педаль отпустить резко, пружина стремительно вернет ее в исходную позицию.

Езда на транспортном средстве с механической коробкой передач при постоянно выжатом сцеплении спровоцирует перегрев и быстрый износ элементов. Езда с пробуксовкой допустима в экстремальных условиях, для поднятия оборотов.

В стандартном виде сцепление отсутствует в гидромеханических КПП и вариаторах. Хотя, в гидромеханических коробках используются фрикционные муфты для плавного переключения передач. Встретить классическую сборку возможно лишь на РКПП, где процессом переключения управляют сервоприводы (гидравлические или электронные). Очень часто в РКПП используются два сцепления для оптимизации процесса и устранения задержек переключения – когда одно сцепление работает, другое в состоянии ожидания для переключения следующей передачи.

Устройство и составляющие сцепления

Устройство сцепления условно можно разделить на две части: механизм и привод. В целом в конструкцию узла входит:

  1. Нажимной диск или корзина. Является основой для других конструктивных элементов сцепления. Имеет непосредственный контакт с выжимными пружинами, которые направлены к центру. Размер площадки пропорционален двум радиусам маховика ДВС. Прижимной участок отличается наличием шлифовки исключительно с одной стороны. Диск имеет плотное соединение с маховиком двигателя.
  2. Ведомый диск. Располагается в зазоре прижимного участка и маховика. Имеет непосредственный контакт с КПП при помощи шлицевой муфты и фрикционных накладок. Вокруг муфты конструктивно находятся демпферные пружины, которые принимают на себя всю вибрацию.
  3. Фрикционные накладки. Находятся в основании и изготавливаются из различных композитных материалов.
  4. Выжимной подшипник. Визуально делится на две части, одна из которых имеет круглую основу для воздействия на пружины корзины. Подшипник расположен на кожухе вала. Существует два типа подшипников: оттягивающего или нажимного принципа. Первый тип нашел свое применение в Peugeot. Иногда подшипник имеет несколько пружин-фиксаторов.
  5. Привод и педаль сцепления. В автоматических коробках сохранен только механизм.

Принцип работы и механизм

Вся работа сцепления построена на трении между дисками. Ведущий диск является частью ДВС, а ведомый диск – элемент трансмиссии. Когда водитель отпускает педаль, то пружины сжимают диски вместе. В итоге за счет фрикционных поверхностей, диски притираются и продолжают вращение с равной угловой скоростью. От силы лепестков пружин зависит показатель абразива диска.

Когда водитель выжимает сцепление, основа привода перемещают вилку, которая впоследствии оказывает влияние на подшипник. Последний перемещается до упора. Пружины в этот момент уже готовы прижать два диска, что значит, что вилка разорвала связь между трансмиссией и маховиком ДВС. Все трансмиссионные удары, когда водитель резко бросает педаль, когда ТС тронулось с места, поглощают и сглаживает отдельный тип пружин.

Принцип работы приводов

Привод напрямую влияет на исправность всего узла и необходим для дистанционного управления из салона. В общей системе выделяют три основных типа:

  • Механический привод сцепления. Является одним из самых распространенных. Усилие передается при помощи троса к вилке. Конструкция находится под покрытием кожуха, который находится перед педалью и вилкой.
  • Гидравлический. Предполагает наличие основного и рабочего цилиндра, которые связаны под большим давлением трубками. После того как водитель нажимает на педаль, активируется шток. Действующий в итоге поршень имеет стойкую манжету и передает давление жидкости к рабочему цилиндру. Последний имеет отдельный шток, который давит на вилку. Используемая в системе жидкость размещается в отдельном бачке.
  • Электрический привод. По принципу действия схожий с механическим приводом. Единственное отличие заключается в срабатывании мотора при давлении на педаль.

Нажатие на педаль сцепления позволяет напрямую оказывать воздействие на нажимной диск автомобиля.

Виды сцепления и классификация

Сегодня автомобилисты выделяют множество классификаций сцепления. Можно встретить однодисковые или многодисковые механизмы. Кроме того, сцепление бывает сухими и мокрым, на это влияет среда, в которой работает узел. Самое большое распространение имеет сухое однодисковое сцепление. Отдельную классификацию выделяют относительно типа рабочего привода и относительно принципа нажатия на корзину.

По характеру силы трения существует два вида: сухое и мокрое. Сухое – обеспечивается за счет функциональной работы передачи вращения между двумя шкивами. Мокрое сцепление работает за счет передачи энергии при помощи сжатия компонентов, находящихся в автомобильном масле.

Отдельно существует различие по количеству шкивов:

  • Однодисковые. Системы, которые характерны как для легкового транспорта, так и для грузового. Элемент применим для автомобилей, у которых крутящий момент попадает в диапазон 0,7–0,8 кНм.
  • Многодисковая система. Применима для тяжелых транспортных средств с высоким крутящим моментом. В конструкции предусмотрено наличие двух рабочих дисков, корзины и системы контроля синхронного нажатия.
Читайте также:  Александр Клебанов не тонет; ФБР

Если рассуждать относительно расположения пружин на дисках, то можно отметить, что встречаются два варианта: демпферные пружины помещены по периферии и наличие централизованной диафрагмы.

Особенности сцепления АКПП

Чаще всего автомобили с автоматической коробкой наделенны влажным многодисковым типом сцепления, хотя можно встретить варианты сухого сцепления. Управление выжимной силой, как и переключение передач, происходит за счет работы сервопривода. Актуаторы бывают гидравлические и электрические. Управление сервоприводами происходит при помощи ЭБУ или гидрораспределителя.

Больше всего негодований вызывает работа электрических сервоприводов во время переключения передач. Прежде чем, запустить в работу механизм сцепления, акутатор проводит анализ оборотов двигателя и только потом разъединяет ДВС от трансмиссии. Гидравлический сервопривод реагирует на давление, созданное распределителем и масляным насосом при достижении определенного показателя оборотов. После чего запускает в ход механизм сцепления.

Характеристики керамического и металлокерамического сцепления

В последнее время любители экстремальной быстрой езды открыли для себя керамическое и металлокерамическое сцепление. Керамика значительно выигрывает, если ее установить на мощный агрегат, который любит стартовать с пробуксовкой и сжигать резину. Металлокерамическое сцепление может выдерживать значительные нагрузки и является лучшим выбором гонщиков.

Диски производят с добавление углеродистого волокна, кевлара и керамики. Такой состав позволяет на 10–15% поднять передачу крутящего момента без увеличения прижимной силы, оказываемой на корзину. Живут такие диски, как правило, в четыре раза дольше обычных. Производят 3-х, 4-х, 6-и лепестковые модели, которые отлично справляются с температурными и механическими нагрузками. Некоторые водители жалуются на слишком резкое переключение передач при керамическом сцеплении, но определенного
мнения на этот счет среди автомобилистов пока нет.

Чтобы детально понимать принцип работы сцепления автомобиля теорию необходимо подкреплять практикой. Если такой возможности нет, увидеть наглядный пример можно на роликах в сети:

Что такое муфта, ее назначение и устройство

Слово муфта пришло к нам из немецкого и голландского языков. В немецком – это Muffe, а по-голландски – mouwtje. В русском языке, как, впрочем, и в тех, откуда оно было заимствовано, слово употребляется в нескольких значениях. В интересующей нас области под муфтой понимается специальный привод в машинах и механизмах, который передает вращательное движение (момент) с одного вала на другой, соосно расположенный с первым.

Назначение

Муфта сцепления в автомобиле предназначается для обеспечения возможности переключения режимов движения на ходу и плавного трогания с места. С помощью муфты осуществляется кратковременное разъединение двигателя и трансмиссии автомобиля, то есть прекращение плотного соприкосновения ведущих и ведомых дисков механизма сцепления.

Таким образом, муфта – это деталь общего механизма, единого блока сцепления. Зачастую два этих слова употребляются как синонимы, например: «муфту выжми» или «выжми сцепление».

Помимо автомобилей и тракторов различных типов, муфты устанавливаются на мотоблоках, бензопилах, стационарных станках с переменными режимами вращения основного вала.

Разновидности муфт сцепления

Муфты сцепления по особенностям устройства и принципу работы различаются следующим образом:

По числу ведомых дисков:

  • однодисковые (более распространено);
  • многодисковые (два и более).

По условиям работы:

  • сухие (в автомобилях) и;
  • влажные (погружено в масляную ванну).
  • механические;
  • гидравлические;
  • электромагнитные (используются на тепловозах, металлорежущих станках);
  • комбинированные.

Способом нажатия на прижимной диск:

  • с круговым расположением пружин;
  • с диафрагмой в центре.

Наособицу стоит центробежная муфта сцепления, автоматически сцепляющая или расцепляющая валы при определенной скорости вращения ведущего вала. Такая муфта используется, например, на бензопилах.

Устройство и принцип действия

Рассмотрим устройство и работу механизма на примере отечественного ВАЗ 2107. Сцепление на ВАЗах, как на большинстве легковых машин, однодисковое, сухое, замкнутое. Устанавливается на маховике под алюминиевым картером, который болтами прикреплен к блоку цилиндров. Ведомый диск установлен на ступице вала коробки передач. Крутящий момент от него передается на ступицу через пружинно-фрикционный демпфер.

Выключение осуществляется гидроприводом. Главный гидроцилиндр располагается в моторном отсеке и закреплен с помощью двух гаек на шпильках педального узла. Рабочий цилиндр двумя болтами крепится к картеру сцепления. Трубопроводом они соединены между собой и с бачком для жидкости с гофрированным резиновым успокоителем.

При нажатии ногой на педаль поршень главного гидроцилиндра, выдавливая через шланг жидкость под давлением, передает усилие на поршень рабочего цилиндра и затем на вилку выключения сцепления. Она поворачивается на шаровой опоре и по направляющей втулке перемещает выжимной подшипник.

Он в свою очередь давит на диафрагменную пружину корзины. Корзина сцепления, прогибаясь на опорных кольцах, отводит от ведомого диска нажимной. В результате первичный вал КПП и коленчатый вал двигателя рассоединяются. Прекращается передача крутящего момента. При отпускании педали муфты, пружины возвращают диски в состояние плотного соприкосновения, и трение возобновляет передачу крутящего момента.

Характерные неисправности

Различают два основных признака неисправности в механизме сцепления. Это когда «муфта ведет» и, наоборот, «буксует».

  1. В результате в первом случае переключение передач рычагом затруднено, а включение задней скорости сопровождается скрежетом. У педали, как правило, большой свободный ход. Объясняется это неполным расхождением ведомого и ведущего дисков.
  2. «Буксует» сцепление, напротив, когда не происходит полного и плотного соприкосновения дисков, наблюдается эффект «проскальзывания». У педали в этом случае малый свободный ход, а автомобиль при резком открытии дроссельной заслонки на повышенных передачах вяло набирает разгон.

Уход за муфтой сцепления своими силами состоит в регулировке свободного хода педали и своевременной прокачке гидропривода с целью удаления попадающего в систему воздуха.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector