Виды прижимных устройств в сцеплениях. Как правильно пользоваться автомобильным сцеплением - принцип работы, как выжимать и отпускать педаль

Трансмиссия необходима для того, чтобы передавать крутящий момент на ведущие колёса от двигателя, и изменять значения крутящего момента и его направления.

В автомобилях заднеприводных агрегаты трансмиссии расположены вдоль всего кузова и отправляют крутящий момент на задние колёса от двигателя.

Трансмиссия заднеприводного автомобиля состоит из сцепления, коробки передач, карданной и главной передачи, дифференциала и других деталей.

В автомобилях с передним приводом колеса крутящий момент находится от двигателя намного ближе, чем в автомобялях с задним приводом. Все устройства, которые принадлежат трансмиссии, находятся под капотом автомобиля, и объединяются в большой общий узел агрегатов. В кожухе между двигателем и коробкой передач находится механизм сцепления, содержащую в себе к тому же главную передачу с дифференциалом. По этой причине валы привода передних колёс выходят напрямую из картера коробки передач.

Трансмиссия автомобиля с передним приводом состоит из сцепления, главной передачи, коробки передач, дифференциала и валов привода передних колёс.

Данная часть считается первым и наиболее значимым устройством трансмиссии, предназначено которое для передачи крутящего момента от маховики коленчатого вала к первичному валу коробки передач. При этом сцепление даёт возможность водителю недолговременно прерывать передачу крутящего момента, чтобы отделять двигатель от трансмиссии, а затем их плавно воссоединять.

Сцепление образуют всего лишь две следующие части: привод и сам механизм сцепления.

Привод выключения сцепления

В дальнейшем невозможно будет изучать автомобиль, если не понять термин привод. Давайте попробуем разобраться с ним.

В повседневной жизни человек собственными усилиями, при помощи рук и ног перемещается по своей квартире, по улице, прилагая при этом усилия и передавая их окружающим предметам. Другими словами, что-то открывает и закрывает, запускает и останавливает, и всё это без использования различных трубопроводов и рычагов.

Если же в автомобиле необходимо передать усилие, например, от водителя к определённому механизму или от одного агрегата к другому, могут появиться определённые проблемы. Но в машине всё надёжно закреплено во всевозможных местах кузова, к тому же, водитель не может выйти из-за руля, чтобы несильно приоткрыть дроссельную карбюраторную заслонку или произвести ещё какое-нибудь действие. Для корректной и правильной работы автомобиля в то время, когда водитель находится на своём месте, имеется привод механизмов.

Давайте представим ситуацию, что вам необходимо что-либо практически постоянно закрывать или постоянно открывать, но при этом вы не можете передвигаться. Чтобы лучше понять, попробуйте привязать себя к своему дивану. А теперь в таком состоянии попробуйте открыть дверь. Чтобы осуществить это действие, вы должны будете использовать верёвку, палку, дистанционное управление или любое другое средство, которое может помочь. Давайте это будет палка, которая привязана одним концом к вашей руке верёвками, а другим — к дверной ручке. Тяните и толкайте палку, чтобы открыть и закрыть дверь. Палка с верёвками в таком случае будет именно тем приводом, который будет передавать усилие на расстоянии.

В автомобиле практически у каждого механизма имеется свой привод, при помощи которого он начинает приводиться в действие. Привод может быть выполнен из нескольких узлов и деталей, быть механическим, гидравлическим или другим.

Привод включения сцепления составляют:

1. Педали
2. Главный цилиндр.
3. Рабочий цилиндр.
4. Вилка включения сцепления.
5. Нажимной подшипник.
6. Трубопровод.

Когда нажимается педаль сцепления, водитель производит ногой усилие, через поршень и шток передаётся жидкость, передающая давление на поршень рабочего цилиндра от поршня цилиндра главного. После этого шток рабочего цилиндра переносит вилку выключения и нажимной подшипник, передающий усилия на механизм сцепления. Когда водитель педаль отпустит, возвратные пружины вернут все детали привода в позиции начальные.

В гидравлическом приводе автомобилей ВАЗ используется тормозная жидкость «Томь», «Нева», «Роса» и подобные им. Тем не менее, при покупке жидкости, или, в крайнем случае, перед её заливанием в бачок привода, необходимо ознакомиться со сведениями, которые написаны на этикетке флакона. Можно ли эту жидкость смешивать с той, которая уже присутствует в гидравлическом приводе сцепления автомобиля? Чаще всего ответ бывает положительным, однако попадаются иногда и такие жидкости, которые смешивать друг с другом ни в коем случае нельзя.

На переднеприводных автомобиля используется механический привод, в котором педаль сцепления сообщается с вилкой выключения металлическим тросом.

Механизм сцепления

Этот механизм представляет собой устройство, в котором выполняется передача крутящего момента за счёт работы сил трения. Именно благодаря механизму сцепления двигатель и коробка передач плавно соединяются друг с другом после кратковременного разъединения. Элементы механизма находятся в картере сцепления, прикрепляется который к картеру двигателя.

Состоит механизм сцепления из:

1. Картер и кожуха
2. Ведущий диск или маховик КВ двигателя
3. Нажимной диск с пружинами
4. Ведомый диск, оснащённый особыми износостойкими накладками.

Ведомый диск, связан который с первичным валом коробки передач, постоянно зажат с маховиком нажимными дисками под воздействием очень сильных пружин.Благодаря огромным силам трения между маховиком и дисками (нажимным и ведомым), всё это может вращаться как единое целое во время работы двигателя. Однако это происходит лишь в том случае, когда водитель не трогает педаль сцепления, независимо от того, едет в это время автомобиль или стоит на месте.

Чтобы автомобиль начал двигаться, необходимо прижать ведомый диск, который связан с ведущими колёсами, к вращающемуся маховику, иными словами, запустить сцепление и привести его к состоянию монолита. И это непростая проблема, поскольку угловая скорость вращения маховика соответствует примерно 20 - 25 оборотам за 1 секунду, а в это время скорость вращения ведущих колёс — нуль.

Давайте подумаем вместе, как это можно сделать? Представьте, что вы не успели на поезд, и он уже начал отправляться. Если производить грамотные действия, сначала вы будете его догонять, двигаясь параллельно, затем схватитесь за поручень, и только после того, как ваша скорость и скорость поезда уравняются, вы сможете уже смело запрыгнуть в свой вагон.

Однако вы можете увидеть кошмарный сон, в котором вы пытаетесь сразу запрыгнуть в движущийся вагон, двигаясь при этом прямо наперерез поезду. И, разумеется, - промахиваетесь, и не попадаете в больницу лишь по той причине, что вовремя просыпаетесь от страха. Зато после этого вы будете всегда правильно отпускать педаль сцепления, действуя исключительно в три этапа.

Во время первого этапа работы по запуску сцепления вы приопускаете педаль, при этом давая возможность подвести ведомый диск к маховику пружинам нажимного диска, чтобы они легко соприкоснулись друг с другом. . За счёт сил трения диск проскальзывает определённое время относительно маховика и тоже начинает при этом вращаться, а ваш автомобиль медленно ехать.

При втором этапе необходимо удерживать ведомый диск от любого перемещения, для этого нужно на 2 — 3 секунды удержать педаль сцепления в средней позиции для того, чтобы скорость, при которой происходит вращение диска и маховика стала практически равной. Машина при этом будет двигаться немного быстрее.

При третьем этапе маховик, а также нажимной и ведомый диски вращаются вместе при одинаковой скоростью, передавая при этом 100%-но крутящий момент в направление к коробке передач и после на ведущие колёса автомобиля. Это соответствует тому, что механизм сцепления во включенном состоянии, автомобиль едет. После этого остаётся только полностью отпустить педаль, убрав совсем с неё ногу.

Если при начале движения резко перестать нажимать педаль сцепления, автомобиль может «прыгнуть» вперёд, и при этом также заглохнет двигатель. В худшем случае, какая-нибудь деталь автомобиля вообще сломается по причине сильной ударной волны, которая во много раз увеличивает нагрузки на каждую из деталей двигателя и агрегатов трансмиссии.

Чтобы выключить сцепление, водителю необходимо нажать на педаль, при этом нажимной диск отойдёт от маховика и освободит ведомый диск, прервав передачу крутящего момента к коробке передач от двигателя. Делать это нужно достаточно быстро, но обязательно не резко, доводя спокойное движение ногой до самого конца хода педали.

Действия водителя по выключению и включению сцепления во время поездки повторяются очень много раз, особенно это касается условий города. Однако, при освоении работы с педалью сцепления в три этапа, можно в значительной степени увеличить такие важные особенности, как плавность хода автомобиля, комфортность для пассажиров и водителя, ресурс не только деталей сцепления, но и всего автомобиля в общем.

Наиболее часто встречающиеся неисправности сцепления

Сцепление выключается не полностью по причине перекошенного состояния нажимного подшипника, выхода из строя пружин, коробления ведомого диска или излишне большого свободного хода педали сцепления.

Чтобы устранить эти неисправности, необходимо провести регулирование свободного хода педали, удалить воздух из гидропривода, поменять каждый из не способных работать дисков и пружин.

Сцепление запускается не полностью по причине слишком маленького свободного хода педали, замасливания или износа фрикционных накладок ведомого диска, выхода из строя пружин.

Устранить эту неисправность можно отрегулировав свободный ход педали, промыв или поменяв диски, пружины.

Сцепление начинает свой запуск слишком резко из-за заеданий в механизме привода, задирах, образующихся на рабочих поверхностях дисков и маховика.

Чтобы устранить эту неисправность, необходимо заменить сломанные узлы привода, избавиться задиров на поверхностях дисков, заменить сам ведомый диск.

Подтекать тормозная жидкость в приводе выключения сцепления может быть из любого цилиндра, а также из соединительных труб.

Чтобы устранить эту неисправность, необходимо отыскать место утечки и заменить вышедшие из строя узлы, и после этого удалить воздух из гидроприводы.

Эксплуатация сцепления

В любом автомобиле необходимо время от времени проверять уровень жидкости в бачке, которая питает гидропривод сцепления. Если уровень опустится ниже допустимых норм, его следует обязательно восстановить, долив для этого тормозную жидкость. В противном случае, допустив понижение уровня до нуля, усилие вашей ноги на педали сцепления будет просто бесполезным.

Слишком маленький уровень жидкости, а так же некорректно сделанная регулировка сцепления могут привести к тому, что передачи на вашем автомобиле будут включаться с огромным усилием или не будут включаться вообще. При полностью нажатой педали сцепления автомобиль может продолжать ехать на медленной скорости, что очень даже нежелательно.

Это далеко не все проблемы со сцеплением, которые могут произойти. Каждый раз, когда мы опускаем педаль сцепления, это заставляет обе поверхности ведомого диска достаточно сильно тереться о железный маховик и железный нажимной диск, в результате поверхность ведомого диска изнашивается. Это естественный процесс, который предусмотрен конструкцией автомобиля, ведомый диск считается материалом расходным. . Машина при этом может просто не двигаться с места. Данное явление получило название пробуксирование сцепления.

Неоднократно уже упоминалось о том, что автомобиль сам будет пытаться сообщить водителю о наличие неисправностей при помощи звуковых сигналов, вибрации и запахов, поэтому следить за своей машиной нужно очень и очень тщательно.

К примеру, «шелестение» в районе сцепления, которое перестаёт, когда полностью нажата педаль сцепления, говорит о том, что скоро придётся заменить выжимной подшипник.

О стиле вождения автомобиля говорилось и будет говориться ещё не один раз. Нельзя резко запускать и ускорять машину, постоянно держать ногу на педали сцепления во время движения. Всё это может привести в результате к износу не только сцепления, но и прочих агрегатов автомобиля.

Также срок службы сцепления довольно значительно укорачивает такая вредная привычка, как удерживание педали сцепления в нажатом состоянии вовремя остановки на красном сигнале светофора. Поэтому действовать таким образом, как видим, определённо не стоит. Самым грамотным решением в такой ситуации будет запуск нейтральной передачи и полностью опущенная педаль сцепления.

Разумеется, все прежние рекомендации тоже сохраняются в силе. Грубое обращение с педалями, движение при максимальных нагрузках, максимально высокая скорость и плохая дорога — всё это приводит к значительному понижению срока службы всех частей автомобиля и, в том числе, сцепления.

Авторство в создании подобного устройства принадлежит, как принято считать, Карлу Бенцу. Сцепление автомобиля выполняет кратковременное разъединение коробки передач и двигателя. Это необходимо для переключения передач, и чтобы машина могла плавно трогаться с места.

О сцеплении и его месте в автомобиле

Чтобы более ясно представлять его назначение в устройстве машины, достаточно взглянуть на приведенный ниже рисунок.

Из него понятно, что от двигателя через трансмиссию, а также другие узлы автомобиля, крутящий момент поступает на колеса. Конструктивно сцепление находится между КПП и двигателем, вследствие чего у водителя есть возможность при необходимости разорвать связь между двигателем и колесами. Такая ситуация часто возникает в начале движения автомобиля, а также в условиях чрезмерной нагрузки двигателя.

Устройство и принцип работы

Жидкость заливается в бачок, показанный в левом верхнем углу, он связан с главным цилиндром сцепления трубопроводом. Из рисунка хорошо видно, что усилие, прикладываемое к педали через шток и связанный с ним поршень, передается жидкости, поступающей в главный цилиндр. Перемещаясь, поршень отсекает бачок с жидкостью от главного цилиндра. При дальнейшем движении поршня жидкость попадает в рабочий цилиндр и через толкатель и вилку выключения сцепления его выключает.


Кроме показанного принципа работы внимания заслуживает то, что данная схема показывает другие, ранее не упомянутые детали конструкции. Как защитный элемент присутствует картер сцепления, (показан синим цветом), предохраняющий кожух сцепления и прочие элементы.

В первую очередь картер сцепления предохраняет внутренние элементы от попадания пыли, грязи, а также любых жидкостей, способных ухудшить качество соединения ведомого диска с маховиком. Поэтому регулярно стоит обращать внимание на то, в каком состоянии находится картер сцепления.

Эксплуатация сцепления

Стоит обращать внимание на состояние трубопроводов. В бачок заливается тормозная жидкость, ее подтекание может служить свидетельством неисправности сцепления . Подтекать могут бачок, трубопроводы, оба цилиндра. Если есть подтекание, то необходимо долить бачок жидкостью и прокачать всю систему на предмет удаления воздуха. В противном случае при нажатии на педаль нога может просто провалиться, система работать не будет.

Кроме того, надо контролировать уровень жидкости и при необходимости бачок доливать. Уменьшение ее количества может быть не связано с подтеканием, а вот его следствием окажется то, что передачи или совсем не будут включаться, или это будет происходить с огромным трудом. Для освещения важности исправного состояния стоит отметить характерные неисправности сцепления:

• ведет – передачи выключаются не полностью;
• пробуксовывает – передачи включаются не полностью;
• резкое включение;
• шум при отжатой педали и его пропадание при нажатии на педаль – выжимной подшипник необходимо менять.

Сцепление для автомобиля является неотъемлемой частью, такой же, как мотор и колеса. Классическая схема его использования – отключение трансмиссии от двигателя в процессе начала движения и при переключении передач. Конкретный вариант реализации на разных машинах может существенно различаться, но в любом случае его необходимо поддерживать в исправном состоянии.

Многие автовладельцы задаются вопросом, как работает сцепление, из каких элементов оно состоит, и где находится. На большей части авто, узел установлен между двигателем и коробкой передач, а его назначение - кратковременное отсоединение мотора от КПП, для плавного начала движения и переключения скорости. Но обо всем подробнее.

Как устроено сцепление?

Сцепление состоит из нескольких комплектующих:

• Вилка отключения. Задача детали заключается в разжимании дисков, после нажатия на педаль сцепления.
• Маховик - узел, на который передается момент вращения двигателя. Именно к нему подключена корзина, отличающаяся высокой стойкостью к нагрузке.
• Диски сцепления (ведомый и нажимной, или выжимной). Эти детали тесно взаимодействуют друг с другом. Диски могут расходиться или соприкасаться, в зависимости от позиции педали.
• Первичный вал «коробки» - узел, который получает момент вращения, через сцепление от двигателя автомобиля.

Назначение сцепления

Известно, что коленчатый вал мотора крутится постоянно, а колеса машины - нет. Нажатие на педаль сцепления позволяет перейти на «нейтралку», то есть разъединить двигатель и колеса. В результате, при каждой остановке транспортного средства, не нужно совершать лишних действий и глушить двигатель. В дальнейшем, сцепление работает по обратному принципу, то есть совмещает коробку передач и двигатель, постепенно приближая валы, и обеспечивая плавное начало движения.

«Сухое» сцепление

Схема сцепления различных видов авто, как правило, идентична и состоит из нескольких элементов - картера, подшипника отключения, опорной втулки вала вилки выключателя, самой вилки отключения и нажимной пружины. Также, в составе сцепления, имеется ведомый и нажимной диски, маховик, кожух, первичный вал КПП, тросик, педаль и муфта подшипника отключения. Кроме того, неизменными элементами «сухого» сцепления считается пластина, для объединения кожуха с нажимным диском, демпферная пружина, а также ступица ведомого диска.

Несмотря на общие черты в конструкции, у «сухого» узла имеется ряд особенностей. Так, некоторые производители ставят на машины разные типы сцеплений. Наиболее популярный вариант - фрикционный механизм. Его особенность в том, что передача момента вращения производится, с помощью силы трения, которая действует на ведомый и ведущий элемент конструкции. Происходит непосредственная передача усилий, между коробкой передач и двигателем автомобиля. Этот тип сцепления называется «сухим» и, как правило, монтируется на автомобили с полным приводом.

«Мокрое» сцепление

В автомобильной отрасли применяется еще один тип механизма, который называется «мокрое» сцепление. Главное отличие - присутствие между дисками смазывающей жидкости (гидротрансформаторного масла). Кроме того, в таком узле, нет жесткого сцепления между двумя типами дисков (ведущим и ведомым).

К преимуществам этого вида сцепления можно отнести большую надежность, а также защиту мотора от перегрева. Из недостатков - высокая цена, поэтому, на большей части машин, такая система не применяется.

Функции

Чтобы разобраться, как работает сцепление, важно понять его функциональную нагрузку. Как отмечалось выше, главным назначением узла является обеспечение плавного начала движения, после остановки машины. Если двигатель и КПП будут иметь жесткую связь, то после включения передачи, автомобиль дернется вперед, из-за чрезмерной мощности, передаваемой на КПП. Ошибки в применении сцепления приводят к повреждению деталей, а также к частой остановке мотора, в момент начала движения.

Сцепление работает так, чтобы обеспечить плавное увеличение момента вращения. Благодаря скольжению двух дисков (ведомого и ведущего) усилие возрастает постепенно, что гарантирует плавность и мягкость старта автомобиля.

Вторая функция сцепления - изолирование мотора от КПП, для легкого переключения скоростей, во время движения машины. В чем суть? В процессе поездки, водитель вынужден, время от времени, переходить на более низкую или высокую передачу. Включение сцепления и изолирование трансмиссии от двигателя позволяет безболезненно решить эту задачу. В ином случае, для переключения скорости, пришлось бы потратить больше усилий, с последующим износом КПП и других узлов.

Практика показала, что принудительное переключение передач (без включения сцепления) приводит к росту нагрузки на зубья шестеренок. Задача механизма сцепления - свести к минимуму эту нагрузку и упростить процесс перехода, между различными скоростями. Благодаря работе сцепления, ресурс трансмиссии значительно возрастает и снижается периодичность ее ремонта. Это важно, ведь стоимость некоторых деталей КПП очень высока.

Стоит отметить, что сцепление работает в роли гасителя нагрузок, при резком (экстренном) срабатывании тормоза. Это необходимо, когда авто резко снижает скорость, а частота вращения колес уменьшается к минимуму. Если своевременно не разделить трансмиссию и двигатель, то частота вращения сохраняется, и высок риск повреждения деталей КПП. Что касается самой защиты, в ее основе лежит работа ведомого и ведущего дисков, которые взаимодействуют между собой, с эффектом проскальзывания. Благодаря этой особенности, момент вращения максимально стабилизируется.

Принцип действия

Теперь рассмотрим, как работает сцепление. Принцип действия механизма построен на трении группы дисков, а также плотном сжатии поверхностей корзины и маховика.

Когда трансмиссия находится в рабочем состоянии, то, на диск корзины, действует выжимная пружина. Благодаря ее усилию, обеспечивается плотное прилегание диска к сцеплению и маховику. В этот момент, первичный вал входит в муфту шлицевого типа и получает момент вращения от диска сцепления.

Человек за рулем жмет на педаль и активирует выжимной подшипник, который давит на пружину. В результате, поверхность пружины отходит от диска сцепления, а первичный вал трансмиссии останавливается.

Особенности работы сцепления на АКПП

Стоит отметить, что на машинах с обычной автоматической коробкой передач механизм сцепления не предусмотрен. В свою очередь, на КПП роботизированного и кулачкового типа он присутствует. Интересно, но в кулачковых коробках-автомат сцепление необходимо только в начале движения, после чего оно не применяется.

На многих АКПП установлен многодисковый тип сцепления «мокрого» типа. Особенность механизмов в том, что срабатывание происходит не путем нажатия педали (как в автомобилях с МКПП), а посредством сервопривода или актуатора. Сегодня существует насколько видов таких устройств:

• Гидравлический. Этот вид сервопривода имеет вид гидравлического цилиндра, приводимого в действие специальным гидрораспределителем.
• Электрический. Здесь сервопривод выполнен в виде шагового двигателя, находящегося под управлением ЭБУ.

На авто с роботизированными коробками, применяются оба сцепления, которые работают по очереди. При срабатывании первого, для автоматического перевода скорости - второе ждет приказа, для выжима следующего механизма.

Как продлить ресурс сцепления

Работники СТО в один голос уверяют, что сцепление - наиболее износостойкий элемент, среди всех узлов машины. Если узел сделан качественно, то его ресурс достигает 200 тысяч километров и больше. Но срок службы механизма зависит не только от качества, но и от водителя, который должен знать и соблюдать определенные правила эксплуатации.

Для начала, научитесь правильно давить на педаль сцепления. Помните, что, при нажатии на рычаг, происходит включение механизма, а пружина нажимного диска создает усилие, для подвода ведомого устройства к маховику. В результате, детали плавно притираются друг с другом. Благодаря этому, диск проще проскальзывает, по отношению к маховику. При этом, последний также будет крутиться.

Теперь дайте время сцеплению, и дождитесь выравнивания оборотов. Решение этой задачи производится, путем удержания педали, в средней части свободного хода, в течение 2-3 секунд. Этого достаточно, чтобы число оборотов маховика выровнялось, со скоростью вращения диска. При этом, машина постепенно набирает ход.

Именно так сцепление работает. Но что дальше? Когда оба диска (ведомый и нажимной), а также маховик, начинают самостоятельно крутиться, без проскальзывания и с идентичной скоростью, то передача момента вращения достигает пикового значения. В этом случае, повторно отделять трансмиссию от мотора не нужно. Единственным исключением является экстренное торможение автомобиля.

Как только машина начала движение, а спидометр показывает скорость от 10 км/час и более, педаль можно отпускать. Теперь необходимо, аналогичным образом, переключиться на более высокую скорость, путем перевода селектора, вплоть до пятой скорости (если это разрешено ПДД).

Учтите важный момент . Если, в момент начала движения автомобиля, резко сбросить сцепление, то авто будет ехать рывками, а через несколько секунд, мотор и вовсе заглохнет. Причина в том, что, при резком совмещении дисков, происходит передача момента вращения от мотора - на КПП. В результате, возрастает нагрузка на шестеренки, а ресурс узлов трансмиссии снижается.

Так что, в момент начала движения, бросать педаль сцепления запрещено - ее необходимо опускать максимально плавно. Только после достижения высокой скорости, и переключении от 3-й передачи и выше, допускается «бросание» рычага.

Как избежать «сжигания» устройства

Среди автовладельцев бытует заблуждение, что продолжительное давление на педаль приводит к стабильной работе узла, а сам автомобиль ничуть от этого не страдает. Это не так. При остановке на красный свет светофора, или просто на перекрестке, лучше сразу перейти на нейтральную скорость. Если в течение 30-40 секунд, держать педаль сцепления выжатой, то это приведет к «сжиганию» механизма, уже через 1-2 дня такой эксплуатации.

Если водитель знает, как работает сцепление, и правильно использует его возможности, то диск и корзина служат от 100 000 км и более (это относится к зарубежным автомобилям). Главная сложность для автовладельца - понять, когда можно давить на педаль, а когда ее нужно отпустить. Если продолжительность остановки превышает 5-6 секунд, включите нейтральную скорость. По возможности, сделайте это заблаговременно, к примеру, за 200-300 метров до подъезда к перекрестку. Инерции автомобиля хватит, чтобы доехать до перекрестка накатом. К слову, благодаря этому, можно сэкономить горючее.

Вывод простой. Долго держать педаль сцепления выжатой - плохо, но и сразу бросать ее не нужно. И в первом, и во втором случае, страдает техническое состояние машины.

Теперь вы разобрались, как работает сцепление, знаете особенности взаимодействия его элементов и нюансы конструкции. Помните, что этот узел важен для автомобиля и его механизмов - КПП и двигателя. Так что, следуйте правилам эксплуатации и берегите корзину от «сжигания».

Видео: Как работает однодисковое сухое сцепление

Видео: Принцип работы сцепления

Если видео не показывает, обновите страницу или

Должна иметь возможность кратковременного разъединения от работающего двигателя. Это необходимо при остановках автомобиля и при переключении передач в механической ступенчатой коробке передач. Кроме того, при троганье автомобиля с места и переключении передач соединение вала двигателя и трансмиссии должно происходить плавно, без резких рывков. В связи с этим возникает необходимость в специальном устройстве, обеспечивающем постепенное нагружение двигателя. В качестве такого устройства обычно применяется сцепление . Использование сцепления необходимо для переключения передач т.к. если трансмиссия находится под нагрузкой крутящим моментом, переключение невозможно. Прежде чем переключить передачу, сцепление необходимо выключить.
В принципе, в качестве сцепления может быть использована любая управляемая муфта. Первые автомобили были оборудованы ленточным сцеплением, в котором металлическая лента охватывала снаружи металлический барабан или прижималась к нему изнутри при помощи различных рычажных элементов. Ленточные сцепления в обычном положении были выключены и включались путем перемещения рычага в определенное положение. Основным недостатком ленточных сцеплений была необходимость в использовании сложных регулировочных узлов, компенсирующих изнашивание рабочих поверхностей.

Конусное сцепление

С появлением коробок передач со скользящими шестернями появляются сцепления конусного типа. В отличие от постоянно выключенных ленточных сцеплений конусные сцепления удерживались во включенном состоянии пружиной, а выключались, когда водитель, нажимая педаль, сжимал пружину. Именно с первых конструкций конусных пружин в практику автомобилестроения вошел принцип включения сцепления пружинами.

Сцепление конусного типа :
1 - фланец коленчатого вала;
2 - маховик;
3 - муфта выключения сцепления;
4 - педаль сцепления;
5 - рычаг выключения сцепления;
6 - вал сцепления;
7 - кожух сцепления;
8 - пружина;
9 - конус сцепления;
10 - фрикционная накладка

В конусных сцеплениях поверхности трения составляли угол 15° с осью конуса. Конус, представляющий собой ведомый элемент, первоначально покрывался кожей, которая требовала тщательного и трудоемкого ухода, но даже при этом быстро изнашивалась. Поэтому впоследствии стали применяться прокладки из фрикционных материалов с асбестовой основой. Маховик двигателя служил ведущим элементом сцепления - его обод изнутри имел коническую поверхность, соответствующую поверхности ведомого элемента сцепления. Ведомый элемент устанавливался на шлицах (продольных выступах) вала коробки передач с возможностью осевого перемещения для выключения сцепления. В рабочем положении конусные поверхности трения были сжаты усилием пружины. Нажатие педали сопровождалось отводом ведомой части от маховика и выключением сцепления. При работе любого сцепления важно, чтобы при его выключении ведомая часть быстро останавливалась. Главным недостатком конусного сцепления было то, что обладающий большим моментом инерции ведомый элемент долго вращался после выключения сцепления, затрудняя переключение передач.

Многодисковое сцепление

На смену конусному сцеплению пришло многодисковое сцепление, работающее в масле. Оно состояло из чередующихся стальных и бронзовых дисков, закрепленных на шлицах с ведомым и ведущим барабанами. Ведомый барабан с многочисленными ведомыми дисками также обладал большим моментом инерции, что в значительной степени затрудняло переключение передач. Кроме того, при загустевании масла в холодную погоду диски слипались и сцепление не выключалось.
Следующей ступенью в развитии конструкции сцепления явилось сухое многодисковое сцепление. Ведущие диски его были снабжены накладками из фрикционного материала, приклепанного к ним с обеих сторон. Но и в этом сцеплении сохранился основной недостаток многодисковых сцеплений - большой момент инерции ведомых частей сцепления, затрудняющий переключение передач. Другим недостатком такого сцепления было то, что ведомые металлические диски, расположенные между фрикционными обшивками, обладающими низкой теплопроводностью, сильно нагревались при пробуксовке, что ускоряло износ накладок, а иногда возникало сильное коробление дисков, приводившее к нарушению чистоты выключения сцепления.
С 1910 г. на автомобилях начинают применять однодисковые сцепления. Однако первые конструкции не имели фрикционных накладок, диски изготавливались из чугуна и бронзы или из чугуна и стали. Постепенно преимущества однодискового фрикционного сцепления получили всеобщее признание, и к середине 20-х гг. оно уже практически вытесняет прочие конструкции фрикционных муфт.
Сейчас в трансмиссиях автомобилей все чаще применяются также сцепления, построенные на иных принципах действия: гидравлические и электромагнитные .

Гидравлическое сцепление

В гидравлическом сцеплении (гидромуфте) ведущее (насосное) лопастное колесо связано с двигателем, а ведомое (турбинное) лопастное колесо - с трансмиссией. В поперечной плоскости колеса гидромуфты имеют форму тора. В колесах имеются радиальные лопасти. Оба колеса помещены в корпусе, заполненном маслом. При вращении насосного колеса кинетическая энергия жидкости, расположенной между его лопастями и движущейся под действием центробежных сил, передается турбинному колесу. При достижении определенного числа оборотов эта энергия становится достаточной для того, чтобы автомобиль тронулся с места, а при дальнейшем увеличении числа оборотов колеса гидромуфты начинают вращаться практически с одинаковой скоростью.
Гидромуфта в качестве самостоятельного агрегата, выполняющего функции сцепления в трансмиссии автомобиля, не используется, так как для обеспечения ее выключения при переключении передач необходимо создавать сложную систему ее опорожнения. Поэтому гидромуфта применяется вместе с обычным фрикционным сцеплением, которое устанавливается за ней последовательно и служит лишь для переключения передач.

Электромагнитное порошковое сцепление:
А, Б, В - зазоры;
1 - ведущая часть;
2 - неподвижный корпус;
3 - обмотка возбуждения;
4 - ведомая часть

Электромагнитное порошковое сцепление получило некоторое распространение на автомобилях малого класса. Ведущим элементом сцепления является маховик с закрепленными на нем магнитопроводами с обмотками возбуждения. Ведомый диск закреплен на ведущем вале коробки передач. Между магнитопроводами и ведомым диском имеется воздушный зазор, в который вводится специальный фрикционный порошок, обладающий высокими магнитными свойствами. При отсутствии тока в обмотках возбуждения между ведущими и ведомыми элементами сцепления силовой связи нет - сцепление выключено. Если к обмоткам возбуждения подводится электрический ток, то за счет образования магнитного поля, частицы порошка выстраиваются по силовым линиям магнитного поля, и создается силовое взаимодействие между ведущими и ведомыми элементами сцепления. Силовая связь зависит от силы тока, поступающего в обмотку возбуждения. Основное достоинство такой конструкции заключается в том, что управление сцеплением можно перенести с педали сцепления на ручной, кнопочный вариант управления, что актуально для водителей с ограниченными физическими возможностями.

Однодисковое сцепление

Однодисковое сцепление :
1 - картер сцепления;
2 - маховик;
3 - фрикционные накладки ведомого диска;
4 - нажимной диск;
5 - опорные кольца;
6 - диафрагменная пружина;
7 - подшипник выключения сцепления;
8 - первичный вал коробки передач;
9 - поролоновые кольца;
10 - муфта выключения;
11 - шаровая опора вилки;
12 - кожух;
13 - вилка;
14 - шток рабочего цилиндра;
15 - соединительная пластина;
16 - рабочий цилиндр;
17 - штуцер прокачки;
18 - демпферная пружина;
19 - ступица ведомого диска

Фрикционное однодисковое сцепление в большинстве случаев является оптимальным конструктивным решением для рассматриваемого узла трансмиссии. Оно состоит из ведущих частей: маховика, кожуха, нажимного диска, вращающегося с частотой коленчатого вала двигателя, и ведомого диска, расположенного на шлицах ведущего вала коробки передач.
Кроме того, во фрикционном сцеплении выделяют группу деталей, осуществляющих включение-выключение и привод сцепления. Включение сцепления осуществляется под действием силы, создаваемой пружинами, а выключение - в результате преодоления этой силы при воздействии на педаль сцепления, которая обеспечивает перемещение выжимного подшипника.
В зависимости от типа пружин, создающих сжимающие силы, фрикционные сцепления разделяются на:
- сцепления с периферийными пружинами ;
- сцепления с центральной конической пружиной ;
- сцепления с диафрагменной пружиной .
Большинство механических трансмиссий современных легковых автомобилей имеют сцепления с диафрагменной пружиной.
На грузовых автомобилях нашли применение двухдисковые сцепления, использование которых вызвано необходимостью увеличения площади поверхностей трения без увеличения внешних размеров сцепления.

Требования к конструкции сцепления

К конструкции сцепления предъявляются определенные требования.
Плавность включения . Это требование диктуется необходимостью снижения динамических нагрузок в трансмиссии при троганьи автомобиля с места и переключении передач. До недавнего времени для фрикционных сцеплений применялись в основном фрикционные накладки, в состав которых входили асбест, наполнители и связующие материалы. В настоящее время все большее распространение получают фрикционные накладки без асбеста или с минимальным его содержанием. Это связано с тем, что асбестовая пыль признана опасной для здоровья человека.
Конструктивно плавность включения сцепления достигается обеспечением податливости ведомого диска. С этой целью ведомые диски легковых автомобилей выполняются разрезными, с некоторой конусностью или выпуклостью секторов. В этом случае секторы работают как пластинчатые пружины между ведомым диском и одной из фрикционных накладок. Также на плавность включения оказывает влияние упругость элементов в механизме выключения. С этих позиций сцепление с диафрагменной пружиной, у которой податливые лепестки выполняют функции рычагов выключения, предпочтительнее, чем сцепление с периферийными пружинами, у которого выключение осуществляется жесткими рычагами.

Устройство, обеспечивающее гарантированный зазор между поверхностями трения:
a - рычажное;
б, в - со штоком и пружиной;
S - рабочий зазор

Чистота выключения . Полное отсоединение двигателя от трансмиссии достигается получением гарантированного зазора между поверхностями трения при полностью выжатой педали сцепления. Для двухдискового сцепления имеется специальное устройство для принудительного перемещения внутреннего ведущего диска в положение, при котором оба ведомых диска находятся в свободном состоянии.

Предохранение трансмиссии от динамических нагрузок . Динамические нагрузки в трансмиссии могут быть единичными (пиковыми) и периодическими. Пиковые нагрузки возникают при резком изменении угловой скорости трансмиссии, например при включении сцепления броском педали, при наезде на неровность. Чтобы не произошло поломки в трансмиссии, сцепление должно ограничить предельное значение нагрузки путем пробуксовки.

Гаситель крутильных колебаний :
1 - диск;
2 - ступица;
3 - сухарь;
4 - пружина;
5 - стальная шайба;
6 - фрикционная шайба

Периодические нагрузки (крутильные колебания ) возникают в результате неравномерности крутящего момента двигателя. Для гашения крутильных колебаний трансмиссии в ведомом диске сцепления устанавливают гаситель крутильных колебаний. Ступица ведомого диска и сам ведомый диск связаны между собой не жестко, а через пружины гасителя. Колебания, возникающие в трансмиссии, вызывают относительное угловое смещение ведомого диска и его ступицы за счет деформации пружин гасителя, а это смещение сопровождается трением фрикционных элементов гасителя. Таким образом, гашение крутильных колебаний происходит за счет сил трения. Кроме того, гаситель, изменяя жесткость трансмиссии, не допускает возможности наступления резонанса в трансмиссии, выводя резонансные частоты за область рабочих частот двигателя.
Применение двухмассовых маховиков в конструкции двигателя позволило перенести гаситель крутильных колебаний из ведомого диска в маховик. Такое конструктивное решение позволяет упростить сцепление, снизить момент инерции ведомого диска и, следовательно, уменьшить нагрузки на элементы управления коробкой передач. Впервые подобные сцепления появились в 1985 г.

Графики упругих характеристик пружин :
1 - сцепление с периферийными пружинами;
2 - сцепление с диафрагменными пружинами

Поддержание нажимного усилия в заданных пределах в процессе эксплуатации . В процессе эксплуатации в результате износа фрикционных накладок нажимной диск перемещается в сторону маховика, изменяя жесткость пружин сцепления. В сцеплении с периферийными пружинами, которые имеют линейную упругую характеристику, это приводит к снижению нажимного усилия и передаваемого момента трения вплоть до наступления пробуксовывания сцепления.
В сцеплениях с диафрагменной пружиной, которая имеет нелинейную упругую характеристику, усилие при износе накладок поддерживается примерно постоянным.
Применение диафрагменной пружины позволяет упростить конструкцию, так как примерно вдвое сокращается число деталей, уменьшается размер сцепления, а пружина выполняет еще и функцию рычагов выключения. Диафрагменная пружина обеспечивает равномерное распределение усилия по всей накладке. Важным преимуществом диафрагменной пружины, по сравнению с периферийными, является то, что при повышении угловой скорости маховика центробежные силы не искажают ее характеристику. Кроме того, как видно из графика, при выключении сцепления усилие пружины снижается, что облегчает управление сцеплением. В некоторых конструкциях с диафрагменной пружиной выпуклая сторона пружины направлена внутрь сцепления. Это позволяет несколько уменьшить ширину агрегата, но усложняет конструкцию выжимного элемента и привода.
Первоначально диафрагменная пружина появилась в сцеплениях легковых автомобилей. Долгое время применение ее в сцеплениях грузовых автомобилей сдерживалось технологической сложностью изготовления пружины большого диаметра.

Механизм сцепления имеется в любом автомобиле, независимо от того, какой тип коробки передач в нем установлен. На него постоянно воздействуют огромные нагрузки, узел постоянно испытывает удары. Конечно, больше всех страдает сцепление, которое установлено в автомобиле с МКПП, нежели с АКПП. Для того чтобы понять принцип работы сцепления, необходимо рассмотреть его конструктивные особенности. Но обо всем по порядку.

Внешний вид механизма сцепления

Механизм необходим для передачи крутящего момента от коленчатого вала двигателя к коробке передач. Причем у сцепления два состояния – в одном крутящий момент передается, а в другом нет (при нажатии на педаль в салоне). В большинстве автомобилей установлена конструкция, в основе которой два диска – ведущий (корзина) и ведомый. Также можно провести разделение по типу привода: фрикционные, гидравлические, электромагнитные.

Для чего нужно сцепление

В момент начала движения необходимо разделить КПП и коленвал двигателя. Если без этого включить первую скорость, то автомобиль, если и тронется, то очень резко. Также имеют место и удары по шестеренкам коробки передач. При выключении сцепления есть возможность включить первую скорость (например, в процессе трогания с места) и, плавно отпуская педаль, начать движение. Причем крутящий момент в процессе отпускания педали будет передаваться не в полном объеме. Это позволяет начать движение максимально плавно.

Выключение сцепления также помогает производить переключение скоростей в процессе движения. Согласитесь, достаточно сложно включить третью скорость, не разъединив диски. Конечно, проделать это можно, вот только стоит задуматься о том, какие нагрузки будет испытывать коробка в момент смены передач. А нагрузки могут быть значительными, особенно большие возникают в процессе торможения двигателем, при быстром отпускании педали сцепления, при езде по неровной дороге, а также во время снижения оборотов коленчатого вала.

Общее устройство сцепления

Классификация механизма сцепления

Существует несколько общепринятых классификаций системы сцепления:

По типу связей ведомой и ведущей частей

Разновидностей сцепления несколько, причем его можно классифицировать по определенным признакам. От этих признаков может зависеть и то, как работает сцепление автомобиля, но, по большому счету, различия имеются небольшие. Как было сказано ранее, можно провести разделение по типу связи элементов:

1. Электромагнитный.
2. Фрикционный.
3. Гидравлический.

По принципу образования усилий нажима

Можно и по этой характеристике провести классификацию, тогда выделяем несколько видов:

1. Центробежные.
2. Полуцентробежные.
3. Конструкции с установленной пружиной в центре.
4. Конструкции с вмонтированными периферийными пружинами.

Тип привода

Однодисковое сцепление

Здесь разделение не столь богатое, можно выделить всего два вида:

1. Гидравлический – с двумя рабочими цилиндрами.
2. Механический – использование тросика.

По количеству дисков

Также можно провести разделение и по числу ведомых дисков:

1. С одним.
2. С двумя.
3. Многодисковые конструкции.

Все те типы, которые были рассмотрены выше, кроме центробежного, замкнутые. Другими словами, сцепление всегда включено, выключается во время перемены скоростей МКПП, при остановке автомобиля.

Огромной популярностью сегодня пользуются конструкции фрикционного сцепления. Их используют не только в системах легковых автомобилей, но даже и на грузовиках, автобусах различного класса. Сцепление с двумя дисками в легковушках почти не применяется, но его можно встретить в тягачах, способных везти на себе десятки тонн груза. Многодисковые тоже применяется в основном на большегрузном автотранспорте. Поэтому в автомобилях вы его почти не встретите, зато в мотоциклах его применяют достаточно часто. Стоит отметить, что электромагнитный тип сцепления не прижился ввиду его сложности и высокой стоимости обслуживания. Гидравлическое автопроизводители тоже не любят использовать. Пару десятилетий назад еще можно было встретить автомобили с таким типом сцепления, но они, как правило, имели в конструкции и фрикционный элемент.

Многодисковое сцепление

Как работает механический привод сцепления

Работает узел одинаково, независимо от того, сколько дисков установлено, какое число валов, по какому принципу происходит образование усилия нажима. Но сейчас речь пойдет о механическом приводе сцепления. Гидравлику рассмотрим немного позже и найдем преимущества, недостатки и отличия. Покуда вы не нажмете на педаль, ведомый диск будет плотно прижат ведущим к маховику. Весь крутящий момент передается на первичный вал коробки от коленвала. При выжимании педали приводится в движение тросик, который тянет рычаг вилки. Последняя приводит в движение выжимной подшипник, который воздействует на лепестки корзины.

При надавливании подшипника на лепестки корзины происходит смещение ведомого диска, между ним, маховиком и ведущим диском, образуется зазор. В результате этого разрывается связь между коробкой и двигателем. Если посмотреть на механизм в процессе работы, можно увидеть, что маховик с корзиной продолжают вращаться, тогда как ведомый диск (расположенный внутри корзины) остается неподвижным. Теперь можно включить первую скорость и плавно отпустить педаль. Медленное отпускание педали – это плавное наращивание оборотов первичного вала с нуля. Когда бросите ее полностью, число оборотов первичного вала КПП будет равно числу оборотов коленвала двигателя. Только в системах с механическим приводом есть тросик. Но его функции может выполнять и жидкость.

Сцепление с механическим приводом

Как работает гидропривод сцепления

Как было сказано ранее, вместо тросика используется жидкость (например, тормозная). Отличий достаточно много, так как в конструкции вместо одного троса использованы цилиндры и трубопроводы. Давайте рассмотрим особенности и устройство сцепления автомобиля с гидроприводом. На первичном валу КПП установлен диск (ведомый). Крепится он при помощи шлицевого соединения. На маховике болтами прикручена корзина, в конструкции которой присутствует радиальный лепесток с пружиной. Педаль в салоне прикреплена к кузову и имеет связь при помощи шарнира с главным цилиндром сцепления. Если быть точнее, то педалью вы приводите в движение поршень в этом цилиндре.

Аналогичной конструкции механизм находится в районе рычага вилки, только называется он рабочим цилиндром. Они связаны трубкой, способной выдержать большое давление. Когда нужно произвести переключение скоростей, вы нажимаете на педаль. Поршень в главном цилиндре сжимает жидкость, создает давление в трубопроводе и толкает поршень рабочего цилиндра. Последний приводит в движение вилку сцепления, которая с помощью выжимного подшипника давит на поверхность корзины и отсоединяет коленвал от первичного вала КПП. При отпускании педали она возвращается в начальное положение под действием пружины.

Конструкция цилиндров очень похожа. Они состоят из нескольких частей:

1. Цельнометаллический корпус.
2. Поршень (по виду похож на наперсток).
3. Толкатель – стержень из цельного металла.
4. Резиновые уплотнительные кольца.
5. Отверстия для прокачки с конусообразными штуцерами.

При нажатии на педаль усилие передается через толкатель на поршень. За счет того, что поршень плотно зажат в цилиндре (во многом благодаря уплотнительным кольцам), начинает создаваться давление в трубке. Далее эта жидкость начинает воздействовать на поршень рабочего цилиндра. По сути, тот же тросик, только жидкий.

Сцепление с гидравлическим приводом

При отпускании педали сцепления поршень рабочего цилиндра под действием пружины возвращается в исходное положение, а вся жидкость перемещается обратно к главному цилиндру. После уменьшения давления происходит закрывание клапана. В гидравлической системе привода начинает образовываться избыточное давление. В результате этого все зазоры, которые имеют место в системе привода сцепления, держатся на одном уровне.

Отличия приводов

Касательно механического привода, то его преимущество в том, что нет надобности его обслуживать. При появлении дефектов на тросике его просто меняют, благо стоимость небольшая. Но вот комфорт при хуже. Страдает и плавность включения. С этой стороны если смотреть, то гидравлика обеспечивает плавное выключение узла. Но конструкция сложная, нужно следить за тем, чтобы в системе всегда находилась жидкость. А в случае ремонта, конечно, вы потратите намного больше денег.

Вместо заключения

Вот и провели классификацию, рассмотрели принцип работы сцепления автомобиля, теперь можно и выдать пару рекомендаций. Надежное сцепление – это залог исправности всего автомобиля. Не бросайте резко педаль, отпускайте ее плавно, это позволит увеличить срок службы всех механизмов. Также не следует долгое время держать педаль в выжатом положении.