Цилиндрическая нажимная пружина сцепления

Принцип работы сцепления

Сцепление является важным конструктивным элементом трансмиссии автомобиля. Сцепление предназначено для кратковременного отсоединения двигателя от трансмиссии и плавного их соединения при переключении передач, а также предохранения элементов трансмиссии от перегрузок и гашения колебаний. Сцепление автомобиля располагается между двигателем и коробкой передач.

В зависимости от конструкции различают следующие типы сцепления:

✔фрикционное сцепление;
✔гидравлическое сцепление;
✔электромагнитное сцепление.

Фрикционное сцепление передает крутящий момент за счет сил трения. В гидравлическом сцеплении связь обеспечивается за счет потока жидкости. Электромагнитное сцепление управляется магнитным полем.

Самым распространенным типом сцепления является фрикционное сцепление. Различает следующие виды фрикционного сцепления:

✔однодисковое сцепление;
✔двухдисковое сцепление;
✔многодисковое сцепление.

В зависимости от состояния поверхности трения сцепление может быть сухое и мокрое. В сухом сцеплении используется сухое трение между дисками. Мокрое сцепление предполагает работы дисков в жидкости.

На современных автомобилях устанавливается в основном сухое однодисковое сцепление. Однодисковое сцепление имеет следующее устройство:

✔маховик;
✔картер сцепления;
✔нажимной диск;
✔ведомый диск;
✔диафрагменная пружина;
✔подшипник выключения сцепления;
✔муфта выключения;
✔вилка сцепления.

Схема однодискового сцепления

Маховик устанавливается на коленчатом вале двигателя. Он выполняет роль ведущего диска сцепления . На современных автомобилях применяется, как правило, двухмассовый маховик. Такой маховик состоит из двух частей, соединенных пружинами. Одна часть соединена с коленчатым валом, другая — с ведомым диском. Конструкция двухмассового маховика обеспечивает сглаживание рывков и вибраций коленчатого вала. В картере сцепления размещаются конструктивные элементы сцепления. Картер сцепления крепиться болтами к двигателю.

Нажимной диск прижимает ведомый диск к маховику и при необходимости освобождает его от давления. Нажимной диск соединен с корпусом (кожухом) с помощью тангенциальных пластинчатых пружин. Тангенциальные пружины, при выключении сцепления, выполняют роль возвратных пружин.

На нажимной диск воздействует диафрагменная пружина, обеспечивающая необходимое усилие сжатия для передачи крутящего момента. Диафрагменная пружина наружным диаметром опирается на края нажимного диска. Внутренний диаметр пружины представлен упругими металлическими лепестками, на концы которых воздействует подшипник выключения сцепления. Диафрагменная пружина закреплена в корпусе. Для закрепления используются распорные болты или опорные кольца.

Нажимной диск, диафрагменная пружина и корпус образуют единый конструктивный блок, который носит устоявшееся название корзина сцепления. Корзина сцепления имеет жесткое болтовое соединение с маховиком. По характеру работы различают два типа корзин сцепления — нажимного и вытяжного действия. В распространенной корзине сцепления нажимного действия лепестки диафрагменной пружины при выключении сцепления перемещаются к маховику. В вытяжной корзине сцепления наоборот — лепестки диафрагменной пружины перемещаются от маховика. Данный тип корзины сцепления характеризуется минимальной толщиной, поэтому применяется в стесненных условиях.

Ведомый диск располагается между маховиком и нажимным диском. Ступица ведомого диска соединяется шлицами с первичным валом коробки передач и может перемещаться по ним. Для обеспечения плавности включения сцепления в ступице ведомого диска размещены демпферные пружины, выполняющие роль гасителя крутильных колебаний.

На ведомом диске с двух сторон установлены фрикционные накладки. Накладки изготавливаются из стеклянных волокон, медной и латунной проволоки, которые запрессованы в смесь из смолы и каучука. Такой состав может кратковременно выдерживать температуру до 400°С. Накладки ведомого диска могут иметь и более высокую тепловую характеристику. На спортивных автомобилях устанавливают т.н. керамическое сцепление, накладки ведомого диска которого состоят из керамики, кевлара и углеродного волокна. Еще более прочные металлокерамические накладки, выдерживающие температуру до 600°С.

Подшипник выключения сцепления (обиходное название — выжимной подшипник) является передаточным устройством между сцеплением и приводом. Он располагается на оси вращения сцепления и непосредственно воздействует на лепестки диафрагменной пружины. Подшипник располагается на муфте выключения. Перемещение муфты с подшипником обеспечивает вилка сцепления.

Схема двухдискового сцепления

На грузовых и легковых автомобилях с мощным двигателем применяется двухдисковое сцепление. Двухдисковое сцепление осуществляет передачу большего крутящего момента при неизменном размере, а также обеспечивает больший ресурс конструкции. Это достигнуто за счет применения двух ведомых дисков, между которыми установлена проставка. В результате получены четыре поверхности трения.
Принцип работы сцепления

Однодисковое сухое сцепление постоянно включено. Работу сцепления обеспечивает привод сцепления.

При нажатии на педаль сцепления привод сцепления перемещает вилку сцепления, которая воздействует на подшипник сцепления. Подшипник нажимает на лепестки диафрагменной пружины нажимного диска. Лепестки диафрагменной пружины прогибаются в сторону маховика, а наружный край пружина отходит от нажимного диска, освобождая его. При этом тангенциальные пружины отжимают нажимной диск. Передача крутящего момента от двигателя к коробке передач прекращается.

При отпускании педали сцепления диафрагменная пружина приводит нажимной диск в контакт с ведомым диском и через него в контакт с маховиком. Крутящий момент за счет сил трения передается от двигателя к коробке передач.

Особенности устройства сцепления с тарельчатой нажимной пружиной

В настоящее время в конструкциях сцеплений все чаще применяются тарельчатые нажимные пружины. Они обеспечивают более стабильное нажимное усилие на поверхностях трения сцепления при изменении величины износа фрикционных накладок по сравнению с периферийными цилиндрическими пружинами. При выключении сцепления нажимное усилие тарельчатой пружины меньше, чем цилиндрической. Следовательно, уменьшается усилие и на педали управления сцеплением.

Необходимо отметить также, что упругие свойства тарельчатой пружины не зависят от частоты вращения коленчатого вала двигателя, т. е. сцепления с тарельчатыми нажимными пружинами можно применять у высокооборотных двигателей.

Рассмотрим некоторые конструктивные особенности однодисковых постоянно замкнутых сцеплений с тарельчатой нажимной пружиной.

На рисунке, а представлено сцепление с прямой установкой разрезной тарельчатой нажимной пружины, причем возможны два варианта конструкции ведомого фрикционного диска 6 (в верхней части сечения показан диск с гасителем крутильных колебаний, а в нижний — без гасителя).

В данной конструкции сцепления применена прямая установка пружины 2, заключающаяся в том, что по наружному диаметру пружина упирается в нажимной диск 2, а по внутреннему диаметру неразрезной части — в кожух 3 сцепления. Выключение сцепления обеспечивается перемещением выжимного подшипника 4 в сторону маховика 5 двигателя. В результате разрезная тарельчатая пружина работает как двуплечий рычаг, который поворачивается относительно точки его крепления с кожухом. При этом лепестки пружины перемещаются в сторону маховика двигателя, а ее периферийная часть по наружному диаметру — в противоположную сторону. В результате нажимной диск 1 освобождается, что и приводит к выключению сцепления.

В современных конструкциях,сцеплений отвод нажимного диска осуществляется за счет упругости тангенциальных пластин, связывающих нажимной диск с кожухом. Во включенном сцеплении упругие тангенциальные пластины вследствие перемещения нажимного диска в сторону маховика двигателя деформируются. При перемещении периферийной части пружины от маховика двигателя нажимной диск освобождается и тангенциальные пластины за счет сил упругости принудительно отводят его от ведомого диска, что и обеспечивает чистоту выключения сцепления.

Рис. Сцепление с разрезной тарельчатой пружиной:
а — с прямой установкой пружины; б — с обратной установкой пружины; 1 — нажимной диск; 2 — разрезная тарельчатая пружина; 3 — кожух; 4 — выжимной подшипник; 5 — маховик двигателя; 6 — ведомый фрикционный диск

В более ранних конструкциях отвод нажимного диска при выключении сцепления выполнялся специальными пластинчатыми пружинами, один конец которых приклепывался к нажимному диску, а другой заводился за неразрезную часть разрезной тарельчатой пружины по наружному диаметру.

Способ крепления разрезной тарельчатой пружины к кожуху сцепления существенно влияет на величину отвода нажимного диска в процессе эксплуатации.

В последнее время намечается тенденция к применению сцеплений с так называемой обратной установкой разрезной тарельчатой пружины 2 (рис. б). По наружному диаметру она упирается в кожух 3 сцепления, а по внутренней неразрезной части — в нажимной диск 7. Особенностью такой конструкции является постоянный контакт выжимного подшипника 4 с лепестками пружины. Свободный ход педали управления таким сцеплением обеспечивается конструкцией привода управления.

При воздействии на педаль управления сцепления выжимной подшипник перемещается в направлении от маховика 5 двигателя. При этом пружина вместе с выжимным подшипником отходит от нажимного диска, который за счет сил упругости тангенциальных пластин, связывающих его с кожухом сцепления, перемещается от маховика двигателя, что и обеспечивает выключение сцепления.

Конструкция сцепления с обратной установкой разрезной тарельчатой пружины имеет ряд серьезных преимуществ по сравнению со сцеплением с прямой установкой аналогичной пружины:

• на 35…40 % меньше усилие на педали управления
• меньше осевой габаритный размер
• меньше масса и выше жесткость кожуха
• лучше охлаждение деталей, так как кожух сцепления более открытый

Сцепления с тарельчатой нажимной пружиной включают в себя значительно меньше деталей по сравнению со сцеплениями с периферийными нажимными пружинами.

Широкое применение сцеплений с тарельчатой нажимной пружиной на большегрузных ТС до последнего времени сдерживалось сложностью изготовления тарельчатой пружины при увеличении ее толщины.

Для безударного переключения передач в коробке передач ведомый диск должен иметь малый момент инерции, что достигается уменьшением его наружного диаметра. Однако чтобы при этом сцепление могло передать большой вращающий момент, необходимо увеличивать число поверхностей трения, т. е. вместо однодисковых использовать двух- или многодисковые сцепления. Многодисковым называется такое сцепление, в котором число ведомых дисков более двух. Такие сцепления обеспечивают большую плавность включения, так как при их включении за счет постепенной передачи момента трения от одного диска к другому продолжительность уравнивания числа оборотов ведомых и ведущих частей сцепления возрастает, вследствие чего увеличивается и плавность включения сцепления.

Важным требованием к механизму сцепления является чистота его выключения, т. е. полное разобщение ведущих и ведомых дисков. Если это требование не выполняется, то и после того, как педаль сцепления выжата, ведущий вал коробки передач получает вращение от маховика (сцепление «ведет»), вследствие чего переключение передач становится затрудненным и сопровождается характерным шумом.

Двухдисковые и особенно многодисковые сцепления обладают худшей чистотой выключения, и их иногда снабжают специальными пружинами и упорами, обеспечивающими разобщение дисков при выключении сцепления, т. е. чистоту его выключения.

Сцепление: регулировка, устройство и работа

Одним основных узловых элементов трансмиссии является сцепление, например сцепление САКС, которое выполняет такие важные функции, как: переключение скоростей, снятие нагрузки с ДВС автомобиля, гашение колебаний. От того, как настроено, отрегулировано сцепление, зависит каким будет управление автомобиля, с мягкой и плавной динамикой или с рывками и подергиваниями.

Устройство и работа сцепления

Сцепление — это сложное механическое устройство, устанавливаемое между двигателем и коробкой переключения передач, принцип действия которого основано на передачи крутящего момента от маховика коленвала ДВС первичному валу КПП. Простыми словами, сцепление — это устройство, которое подключает или отключает передачу вращения валу коробки от вала двигателя.

• • Маховик.
  • Ведомый диск (диск сцепления).
  • Торсионный демпфер.
  • Коленчатый вал.
  • Подшипник коленвала.
  • Тангенциальная пластинчатая пружина.
  • Ведущий диск (корзина сцепления).
  • Подшипник выжимной.
  • Вилка выжимного подшипника.
  • Направляющая труба.
  • Рабочий цилиндр сцепления.
  • Первичный вал КПП.
  • Корпус КПП.
  • Болт с шаровой головкой.
  • Демпферный пружины.
  • Кожух.
  • Фрикционные прокладки (диски), которые надеваются на ведомый диск для смягчения трения между маховиком и корзиной.

Выжимной или нажимной диск постоянно вращается вместе с маховиком. Первичный вал КПП вставляется в шлицевую муфту, которая находится на ведомом диске.

Есть сцепление однодисковое, есть многодисковое. Многодисковое устанавливается в коробках автомат.

Виды приводов сцепления

Принцип действия сцепления:

1. Давление через систему привода подается на вилку.
2. Вилка, в свою очередь, двигает выжимной подшипник и его муфту к выжимным пружинам нажимного диска.
3. От давления подшипника выжимные пружины (лапки корзины) разъединяют ее на время нажатия педали от маховика.
4. После того, как педаль сцепления была отпущена (вне зависимости скорость переключили или нет), подшипник уже не давит на пружины и корзина опять вступает в жесткой зацепление с маховиком коленчатого вала ДВС.

Классификации сцепления

Конструкции сцепления могут быть разными. Различаются по тому, как им управлять, по строению.

Классификация по способу управления:

• с механическим приводом;
• с гидравлическим приводом;
• с электрическим приводом;
• с комбинированным приводом (к примеру, гидромеханический привод).

Для того, чтобы сцепление с механическим приводом как можно дольше исправно работало, требуется всего лишь плавно нажимать и отпускать педаль сцепления.

Классификация по виду трения:

• сухое трение — это когда фрикционные накладки (диски) работают на воздухе;
• мокрое трение — это когда диски работают в масляной ванне.

Классификация по режиму включения:

• постоянно замкнутое включение;
• не постоянно замкнутое включение.

Классификация по числу ведомых дисков:

• одно дисковые;
• двухдисковые;
• многодисковые.

Классификация по типу и расположению нажимных пружин:

• несколько нажимных пружин цилиндрической формцы расположены по периметру;
• нажимная диафрагменная пружина расположена в центре.

Классификация по числу потоков передач крутящего момента:

• однопоточное;
• двух поточное.

Когда проводить регулировку сцепления

Проводить регулировку надо по графику или при появлении некоторых признаков незначительного изменения в работе сцепления.

Признаки, когда необходимо провести диагностику сцепления:

1. Холостой ход педали сцепления увеличился, из-за чего отключение валов коробки происходит не полностью (вал КПП получает получать вращение от маховика коленвала ДВС).
2. Появились рывки, подергивания автомобиля на старте.
3. Педаль сцепления (ПС) не возвращается сразу в исходное положение.
4. Появилась утечка тормозной жидкости из системы. Решается устранением утечки, долива жидкости и прокачкой сцепления.
5. Появился шум при переключении скоростей коробки передач.

Чтобы понять, надо ли регулировать педаль сцепления, можно измерить расстояние линейкой. Нормальное расстояние от пола до педали около16 сантиметров.

Руководство по регулировке

Приводом сцепления механического принципа действия служит тросик. Регулируя тросик, регулируется длина хода педали. Итак:

1. Находим под капотом соответствующий трос, на его конце видим болт с контргайкой 1. Крутим регулировочную гайку 2 и выставляем расстояние свободный хода педали 13 см. Чтобы увеличивать длину холостого хода педали, гайку надо закручивать, и, соответственно, чтобы уменьшать длину холостого хода педали — откручивать.
2. После настройки расстояния педали, надо три раза нажать и отпустить ПС. После чего, опять измерить расстояние от пола до педали. Если расстояние изменилось, опять регулируем, чтобы было расстояние 12-13 сантимов.

Настройка привода сцепления гидравлического способа действия

Основная проблема в гидросистемах — это образование воздушной пробки. Метод в регулировке гидропривода сцепления в том, чтобы выставить нужные зазоры между штоком и поршнем главного цилиндра. Также выставляется нужное расстояние между фрикционным кольцом нажимного диска и выжимным подшипником.

1. Снять пружину с кронштейна главного цилиндра и вилки.
2. Измерить расстояние зазор между толкателем и выжимной вилкой. Нормальное расстояние — 5 мм.
3. Крутить регулировочную гайку на штоке и выставляем зазор 5 мм. 5 мм — это зазор, то есть это свободный ход вилки.

Существуют приводы и другого принципа действия, но в автомобилях устанавливают или гидро, или механ приводы сцепления. На автомобилях ВАЗ 2101, 2102, 2103, 2104, 2105, 2106, 2107 — гидравлический привод сцепления. На машинах ВАЗ 2108, 2109, 21099, 2110, 2111, 2112, 2113, 2114, 2115 — механический привод.

Видео

В этом видео рассматривается конструкция, принцип действия сцепления. Видео канала «Главная дорога».

Как самому отрегулировать сцепление на ВАЗ.

Это видео для тех, кому интересна конструкция гоночных автомобилей. Здесь показывают, какое сцепление на скоростных гоночных машинах.

Сцепление автомобиля

Система сцепления

Задача сцепления — контролируемо передавать крутящий момент от двигателя к коробке передач. Когда водитель нажимает на педаль сцепления, сцепление рассоединяет двигатель и коробку передач или коробку передач в блоке с ведущим мостом. Когда водитель отпускает педаль, создается соединение между двигателем и коробкой передач/ коробкой передач в блоке с ведущим мостом, и автомобиль движется. Сцепление должно быть рассчитано таким образом, чтобы это соединение (включение) и рассоединение (выключение) было плавным и могло происходить постепенно.Оно не должно резко переходить из выключенного состояния во включенное. Чтобы автомобиль мог двигаться, двигатель должен разогнаться до получения достаточной мощности. Невозможно мгновенно довести частоту вращения колес до частоты вращения двигателя. Переключение передач в движущемся легковом автомобиле создает аналогичную ситуацию. Ведущие колеса не вращаются с той же самой частотой, что и двигатель. Чтобы обеспечить плавное переключение передач, сцепление немного проскальзывает, сначала сцепляясь легко и постепенно все сильнее и сильнее. Таким образом ведущие колеса начинают двигаться медленно и постепенно набирают скорость до тех пор, пока наконец все не начинают вращаться с одинаковой скоростью, а сцепление входит в жесткое зацепление.

Размер элементов сцепления зависит от типа автомобиля, в котором они используются. В больших автомобилях большой грузоподъемности используются элементы, рассчитанные на тяжелые условия работы, поэтому сцепление может влиять на нагрузку автомобиля. В типичном сцеплении используются семь основных элементов сцепления.

• Маховик
• Ведомый диск сцепления в сборе
• Нажимной диск в сборе (крышка, диск, внутренние пружины и рычаги)
• Вилка выключения сцепления
• Подшипник выключения сцепления
• Направляющий подшипник
• Гидравлический или механический привод

Маховик — это основание, к которому крепится сцепление. Он крепится болтами к коленчатому валу двигателя и вращается вместе с ним. Поверхность маховика механически обрабатывается, чтобы получить ровную поверхность трения. Масса маховика рассчитывается на демпфирование импульсов зажигания двигателя.

Ведомый диск сцепления

Ведомый диск сцепления получает крутящий момент двигателя и передает его посредством шлицевой ступицы к первичному валу коробки передач. Диск имеет с обеих сторон фрикционный материал, разделенный канавками. Эти поверхности контактируют с маховиком и нажимным диском. Канавки обеспечивают более плавное расцепление и облегчают прохождение воздуха над диском для его охлаждения. Для поглощения пульсаций двигателя используются демпфирующие пружины, размещенные в ступице.

Нажимной диск

Нажимной диск в сборе крепится болтами к маховику двигателя. При зацеплении сцепления он надавливает на ведомый диск сцепления, плотно прижимая его к маховику. Одна сторона нажимного диска чисто механически обработана. Эта сторона прижимает ведомый диск сцепления к маховику. С другой стороны нажимного диска располагается кожух сцепления. Кожух крепится болтами к маховику и является опорой для пружины (пружин) задействования нажимного диска, используемых для обеспечения поджатия нажимного диска к ведомому диску сцепления и маховику.

Типы нажимного диска

Хотя все нажимные диски выполняют одну и ту же функцию, типы нажимных дисков варьируются.

Нажимной диск с диафрагменнои пружиной

В нажимном диске с диафрагменнои пружиной для надавливания нажимного диска на фрикционный диск и маховик используется конический элемент, изготовленный из пружинной стали. Внутренняя часть пружины имеет прорези, которые образуют на поверхности пружины лепестки, которые работают как рычаги выключения сцепления.

Когда сцепление выключается, подшипник выключения воздействует на лепестки диафрагменнои пружины, что заставляет внешний обод пружины перемещаться в сторону от маховика. Затем снимается воздействие на нажимной диск, который отводит ведомый диск от маховика.

Многие автомобили с нажимными дисками диафрагменного типа имеют автоматическую регулировку сцепления. При замене сцепления прежде, чем устанавливать на автомобиль нажимной диск, должно быть настроено устройство автоматической регулировки.

Нажимной диск с цилиндрическими пружинами

Автомобили большой грузоподъемности требуют приложения большего усилия к ведомому диску сцепления. В этих автомобилях часто использует нажимной диск с цилиндрическими пружинами. На таком нажимном диске между кожухом сцепления и нажимным диском установлено несколько цилиндрических пружин.

Некоторые нажимные диски с цилиндрическими пружинами имеют нагруженные рычаги выключения сцепления, которые позволяют центробежной силе вращающегося сцепления увеличивать силу, которую нажимной диск прикладывает к ведомому диску сцепления.

Вилка выключения сцепления

В некоторых типах сцеплениях для обеспечения воздействия подшипника выключения сцепления на пальцы или рычаги нажимного диска и его отвода от них используется вилка выключения сцепления. Она крепится к шаровому шарниру на коробке передач и использует для активизации и отпускания нажимного диска механический рычаг.

Вилки выключения сцепления обычно используются на коробках передач с сцеплением с механическим приводом. Однако, вилки выключения сцепления также используются в комбинации и с некоторыми типами сцепления с гидравлическим приводом.

Подшипник выключения сцепления

Подшипник выключения сцепления — это герметичный шариковый подшипник, который для выключения сцепления воздействует на лепестки диафрагменной пружины или рычаги выключения сцепления нажимного диска.

Подшипник выключения сцепления крепится или к рычагу выключения сцепления или к гидравлическому цилиндру. Когда водитель выжимает педаль сцепления, подшипник выключения сцепления воздействует на лепестки или рычаги выключения сцепления, отжимая их внутрь. Усилие с нажимного диска снимается, и сцепление выключается. Часто подшипник выключения сцепления устанавливается в специальном держателе.

Многие подшипники выключения сцепления рассчитываются на работу в контакте с лепестками нажимного диска даже в том случае, когда педаль сцепления полностью отпущена.

Направляющий подшипник

Во многих автомобилях используется направляющий подшипник. Он устанавливается или в центре маховика или в задней части коленчатого вала. Его назначение — поддерживать первичный вал коробки передач, разрешая ему при этом вращаться независимо от коленчатого вала.

В некоторых переднеприводных автомобилях направляющий подшипник в системах сцепления не используется.

Привод сцепления

Соединение между педалью сцепления и подшипником выключения сцепления называется приводом сцепления. Имеются два основных типа привода сцепления:

• Механический привод с устройством автоматической регулировки
• Гидравлический привод

Ручной привод

В некоторых автомобилях используется тросовый привод с устройством автоматической регулировки. Привод этого типа соединяет педаль сцепления с вилкой выключения сцепления. В верхней части педали сцепления, где к ней подсоединяется трос, располагается устройство автоматической регулировки, которое регулирует длину троса по мере износа ведомого диска сцепления.

При работе сцепления имеется незначительный предварительный натяг подшипника выключения сцепления, создаваемый подпружиненной собачкой храповика. Эта собачка входит в храповое колесо (сектор), ось вращения которого совпадает с осью поворота педали сцепления. Когда сцепление расцепляется, собачка зацепляет зуб на секторе. По мере износа сцепления слабина в тросе позволяет собачке перемещаться в следующий зуб сектора, автоматически устраняя слабину троса и поддерживая правильность регулировки сцепления.

Гидравлическая система

В сцеплении с гидроприводом для обеспечения воздействия подшипника выключения сцепления на лепестки или рычаги выключения сцепления нажимного диска используется гидравлическое давление. Аналогично системе тормозов гидропривод сцепления имеет главный цилиндр, систему гидравлических трубопроводов и рабочий цилиндр.

Когда водитель выжимает педаль сцепления, рычаг, соединенный с главным цилиндром, толкает поршень главного цилиндра в его канале вниз.

• К тормозной жидкости, содержащейся в главном цилиндре, прикладывается давление. Главный цилиндр посылает это давление к рабочему цилиндру.
• Поршень рабочего цилиндра, выдвигаясь, преобразует это давление в механическое усилие.
• Это механическое воздействие заставляет подшипник выключения сцепления нажимать на лепестки или рычаги выключения сцепления нажимного диска, тем самым выключая сцепление.

Работа сцепления

В большинстве легковых автомобилей и грузовиков малой грузоподъемности используется однодисковое сухое сцепление. В основном, эта система имеет один диск, плотно зажимаемый между двумя другими дисками. Средний диск -ведомый. Мощная пружина или комплект пружин заставляет два движущихся элемента идти навстречу друг другу. Они плотно зажимают средний диск до такого состояния, при котором они начинают вращаться вместе как единый элемент.

В качестве одного из движущихся элементов используется маховик двигателя. Поверхность маховика, к которой прижимается ведомый диск, очень чисто механически обработана.

Другой движущийся элемент называется нажимным диском. Нажимной диск — это тяжелое чугунное кольцо, который имеет одну гладкую сторону. Нажимной диск крепится к кожуху сцепления, который крепится болтами к маховику, и поэтому они вращаются вместе.

Ведомый диск сцепления — это плоский стальной диск с фрикционным материалом, нанесенным на каждую из сторон. Диск имеет шлицевое соединение с первичным валом коробки передач. Т.к. ведомый диск сцепления имеет внутренние шлицы, он устанавливается на первичный вал коробки передач и должен вращаться при его вращении. Поскольку шлицы прямые, ведомый диск сцепления может перемещаться на первичном вале вперед и назад.

Когда водитель выжимает педаль сцепления (сцепление выключается), нажимной диск отжимается от маховика. Т.к. ведомый диск сцепления больше не прижат к маховику, двигатель уже не приводит в движение ведомый диск сцепления, а соответственно и первичный вал коробки передач.

Выключение сцепления позволяет первичному валу коробки передач останавливаться, и таким образом автомобиль можно остановить без выключения двигателя. Если автомобиль движется, отмена приложения крутящего момента к первичному валу позволяет обеспечить плавность переключения передач, потому что зубчатые колеса коробки передач/ коробки передач в блоке с ведущим мостом не нагружены.

Когда педаль сцепления отпускается (сцепление включается), нажимной диск прижимает ведомый диск к маховику. Это действие заставляет ведомый диск вращаться вместе с маховиком и приводить в движение первичный вал коробки передач.

Устройство и принцип работы сцепления автомобиля

Сцеплением называется механизм трансмиссии, передающий крутящий момент от двигателя к коробке передач за счет силы трения. Также оно позволяет кратковременно отсоединить двигатель от трансмиссии и вновь их плавно соединить. Существует достаточно много разновидностей муфт сцепления. Они различаются по количеству ведомых дисков (однодисковое, двухдисковое или многодисковое), по типу рабочей среды (сухое или мокрое) и по типу привода. Разные виды сцеплений имеют соответствующие преимущества и недостатки, но наибольшее распространение на современных автомобилях получило однодисковое сухое сцепление либо с механическим, либо гидравлическим приводом.

1. Функции сцепления
2. Элементы муфты сцепления
3. Принцип работы
4. Виды сцепления
5. Сухое сцепление
6. Мокрое сцепление
7. Сухое двухдисковое сцепление
8. Сцепление двухмассового маховика
9. Ресурс сцепления
10. Особенности керамического сцепления

Функции сцепления

Муфта сцепления устанавливается между двигателем и коробкой передач и является одним из наиболее нагруженных элементов трансмиссии. Она выполняет следующие основные функции:

1. Плавное разъединение и соединение двигателя и коробки передач.
2. Передача крутящего момента без проскальзывания (без потерь).
3. Компенсация вибраций и нагрузок от неравномерности работы двигателя.
4. Снижение нагрузок на элементы двигателя и трансмиссии.

Элементы муфты сцепления

Стандартная муфта сцепления, применяющаяся на большинстве автомобилей с механической коробкой передач, включает следующие основные элементы:

• Маховик двигателя – ведущий диск.
• Ведомый диск сцепления.
• Корзина сцепления – нажимной диск.
• Выжимной подшипник сцепления.
• Муфта выключения сцепления.
• Вилка сцепления.
• Привод сцепления.

На ведомый диск сцепления с обеих сторон установлены фрикционные накладки. Его функция – передача крутящего момента за счет силы трения. Встроенный в корпус диска пружинный демпфер крутильных колебаний смягчает соединение с маховиком и гасит вибрации и нагрузки от неравномерности работы двигателя.

Схема расположения диска сцепления, корзины и выжимного подшипника с муфтой выключения

Нажимной диск и диафрагменная пружина, воздействующие на ведомый диск сцепления, в сборе представляют собой единый узел, получивший название “корзина сцепления”. Ведомый диск сцепления расположен между корзиной и маховиком и соединен с первичным валом коробки передач с помощью шлицев, по которым он может перемещаться.

Диафрагменная пружина корзины может быть либо нажимного, либо вытяжного принципа действия. Отличие – в направлении приложения усилия от привода сцепления: к маховику или от маховика. Особенность конструкции пружины вытяжного действия позволяет использовать корзину, толщина которой значительно меньше. Это делает узел максимально компактным.

Принцип работы

Принцип работы сцепления основан на жестком соединении ведомого диска сцепления и маховика двигателя за счет возникающей силы трения от усилия, которое создает диафрагменная пружина. Сцепление имеет два режима: «включено» и «выключено». Основное время работы ведомый диск прижат к маховику. Крутящий момент от маховика передаётся ведомому диску, а от него через шлицевое соединение на первичный вал коробки передач.

Схема работы диафрагменной пружины

Для выключения муфты водитель нажимает на педаль, которая соединена с вилкой механическим или гидравлическим приводом. Вилка перемещает выжимной подшипник, который, нажимая на концы лепестков диафрагменной пружины, прекращает её давление на нажимной диск, а он, в свою очередь, освобождает ведомый. В этот момент двигатель разъединен с трансмиссией.

После включения нужной передачи в коробке передач водитель отпускает педаль сцепления, вилка перестаёт воздействовать на выжимной подшипник, а тот на пружину. Нажимной диск прижимает ведомый к маховику. Двигатель соединен с трансмиссией.

Виды сцепления

Сухое сцепление

Принцип действия сцепления данного типа основан на силе трения, возникающей при взаимодействии сухих поверхностей: ведущего, ведомого и нажимного дисков. Это обеспечивает жесткую связь двигателя и коробки передач. Сухое однодисковое сцепление – самый распространенный вид, использующийся на основной массе автомобилей с механической КПП.

Мокрое сцепление

Данный вид сцепления предполагает работу трущихся поверхностей в масляной ванне. По сравнению с сухой, такая схема обеспечивает более плавное соприкосновения дисков; узел эффективнее охлаждается за счет циркуляции жидкости и может передавать больший момент на трансмиссию.

Двойное сцепление мокрого типа

Мокрая схема обычно применяется на современных роботизированных КПП с двойным сцеплением. Особенность работы такого сцепления заключается в том, что на четные и нечетные передачи КПП подается крутящий момент от отдельных ведомых дисков. Привод сцепления – гидравлический, управляемый электроникой. Переключение скоростей происходит при постоянной передаче крутящего момента на трансмиссию без разрыва потока мощности. Данная конструкция является более дорогой и сложной в производстве.

Сухое двухдисковое сцепление

Сухое двухдисковое сцепление предполагает наличие двух ведомых дисков и промежуточной проставки между ними. Данная схема способна передать больше крутящего момента при тех же размерах механизма сцепления. Сама по себе она проще в производстве по сравнению с мокрой. Обычно применяется на грузовиках и легковых автомобилях с особо мощными двигателями.

Сцепление двухмассового маховика

Двухмассовый маховик состоит из двух частей. Одна из них связана с двигателем, вторая – с ведомым диском. Обе составляющие маховика имеют небольшой свободный ход относительно друг друга в плоскости вращения и соединены пружинами между собой.

Схема двухмассового маховика

Особенностью сцепления двухмассового маховика является отсутствие пружинного демпфера крутильных колебаний в ведомом диске. Функция гашения колебаний заложена в конструкцию маховика. Помимо передачи крутящего момента он максимально эффективно сглаживает вибрации и нагрузки, возникающие от неравномерности работы двигателя.

Ресурс сцепления

Ресурс сцепления главным образом зависит от условий эксплуатации автомобиля, а также от стиля езды водителя. В среднем, срок службы сцепления может доходить до 100-150 тысяч километров пробега. В результате естественного износа, возникающего в момент соприкосновения дисков, фрикционные поверхности изнашиваются и требуют замены. Основная причина – проскальзывание дисков.

Двухдисковое сцепление обладает большим ресурсом за счет увеличенного числа рабочих поверхностей. Выжимной подшипник сцепления задействуется при каждом разрыве соединения двигателя и коробки передач. Со временем в подшипнике вырабатывается и теряет свойства вся смазка, в следствие чего он перегревается и выходит из строя.

Особенности керамического сцепления

Ресурс сцепления и эффективность его работы на пределе нагрузок зависит и от свойств материала, обеспечивающего зацепление дисков. Стандартный состав накладок дисков сцепления большинства автомобилей включает спрессованную смесь стеклянных и металлических волокон, смолы и каучука. Поскольку принцип работы сцепления базируется на силе трения, фрикционные накладки ведомого диска рассчитаны на работу при высоких температурах, доходящих до 300-400 градусов Цельсия.

Диск сцепления с керамическими фрикционными накладками

В мощных спортивных автомобилях нагрузки на сцепление намного превышают обычные нормы. Для некоторых трансмиссий может применяться керамическое и металлокерамическое сцепление. В состав материала таких накладок входит керамика и кевлар. Металлокерамический фрикционный материал менее подвержен износу и выдерживает нагрев до 600 градусов без потери рабочих качеств.

Производители используют различные конструкции муфты сцепления, оптимальные для определенного автомобиля, исходя из его назначения и стоимости. Сухое однодисковое сцепление остается достаточно эффективной и недорогой в изготовлении конструкцией. Данная схема широко применяется на легковых автомобилях бюджетного и среднего классов, а также на внедорожниках и грузовиках.

Как работает сцепление, каковы его типичные неисправности, и как их избежать

Важным элементом механической трансмиссии является сцепление, которое служит для кратковременного отсоединения двигателя от трансмиссии. Кроме того, сцепление является своеобразным демпфером, защищающим двигатель от перегрузок. Как оно работает, и как продлить его жизнь?

Как работает сцепление?

В большинстве легковых автомобилей с механической коробкой передач используется сухое однодисковое сцепление. Его конструкция довольно проста: это два взаимно прилегающих диска – ведущий (корзина) и ведомый, выжимной подшипник и система привода. В однодисковом варианте первичный вал коробки передач входит в шлицевую муфту в центре ведомого диска, а поверхности маховика двигателя, накладок ведомого диска и нажимного диска корзины плотно прилегают друг к другу. За счет этого и обеспечивается передача потока мощности от двигателя к коробке передач, причем исправное сцепление спокойно «переваривает» всю мощность, развиваемую двигателем.

В обиходе ведущий диск сцепления, включающий в себя нажимной диск (с гладкой блестящей поверхностью), диафрагменную пружину (лепестки в центре) и кожух, называют корзиной

При нажатии на педаль сцепления выжимной подшипник воздействует на пластинчатые пружины корзины, из-за чего поверхности ведомого и ведущего дисков рассоединяются. Соответственно, происходит отключение первичного вала от маховика – то есть, физическое рассоединение двигателя и коробки передач, что позволяет переключить передачу или включить «нейтралку». При включении сцепления (отпускании педали) выжимной подшипник перестает давить на пластинчые пружины, и диски снова смыкаются, а демпферные пружины в центральной части ведомого диска гасят крутильные колебания, возникающие в движении.

Хорошо видны четыре демпферные пружины ведомого диска сцепления, а также изношенные фрикционные накладки

При нормальной работе сцепления оно не привлекает к себе внимания. Но при его неисправности водитель, к примеру, не сможет включить передачу или тронуться с места. Какие же возможны проблемы?

Какие неисправности могут возникнуть при работе сцепления?

Итак, с какими же проблемами в работе сцепления можно столкнуться на практике? Во-первых, это неполное выключение сцепления — как говорят опытные водители, оно «ведёт». При нажатии педали поверхности маховика и ведомого и ведущего дисков в таком случае не размыкаются полностью, и попытки переключить передачу сопровождаются хрустом и скрежетом кареток сихронизаторов, ведь полного разъединения коробки передач и мотора не происходит.

Обратная неприятность – пробуксовка сцепления: то есть, его неполное включение. При этом поверхности маховика, ведомого диска и ведущего диска, наоборот, неплотно прилегают друг к другу и проскальзывают, из-за чего может возникнуть характерный запах горелых фрикционных накладок ведомого диска, а попытка резко набрать скорость приводит лишь к увеличению оборотов коленчатого вала. От двигателя на колёса при этом передается лишь небольшая часть мощности – до тех пор, пока износ поверхностей не становится критическим.

Если сцепление «буксует», вместо автомобиля «разгоняется» только стрелка тахометра

Наконец, возможны и такие неисправности, как возникновение вибраций и посторонних призвуков при включении-выключении сцепления.

Из-за чего возникают неисправности сцепления?

Обычно каждая возникшая проблема со сцеплением имеет свою предысторию. К примеру, сцепление может начать буксовать из-за сильного износа на больших пробегах автомобиля, когда фрикционные накладки ведомого диска износились, а рабочие поверхности корзины и маховика имеют выработку.

Во-вторых, сцепление можно просто «сжечь» — например, по неопытности или после длительных перегрузок. Такое, к примеру, бывает у любителей длительных выездов «враскачку» на бездорожье или в глубоком снегу, а также у поклонников резких стартов с педалью газа в пол.