Принцип работы сцепления автомобиля

Устройство и принцип работы сцепления в авто

Автомобильное сцепление – это неотъемлемая часть любой коробки передач. Это целый механизм, состоящий из нескольких деталей. Он обеспечивает передачу крутящего момента (энергии вращения коленвала) от двигателя к ведущим колесам через элементы КПП.

Хочется заметить, что сама коробка передач никак не связана с двигателем, нет жесткой сцепки (ни болтового, ни шлицевого соединения). Взаимодействие коленвала мотора с коробкой происходит только через этот агрегат.

Чтобы переключение передач в коробке происходило плавно, нужно временно прекратить подачу крутящего момента с движка на трансмиссию. Без этого переключаться невозможно. Пришлось бы всегда останавливать двигатель и запускать его заново – это глупо, ни экономично, ни удобно. Именно для этих целей было придумано Карлом Бенцом сцепление в автомобилях. Оно позволяет прерывать передачу энергии на КПП при постоянно работающем моторе.

Благодаря ему, можно плавно переключать скорости, трогаться с места, ехать задом. Оно бережет элементы трансмиссии от чрезмерного износа и повреждения. Помогает тронуться на льду и в гору, о чем говорилось в прошлых уроках.

Вилка сцепления

Читайте также: Устройство и принцип работы инжектора

Следующим элементом из стройной системы сцепления ручной КПП, описывается вилка сцепления и гидравлический механизм приводящий ее в движение от нажатия на педаль. 3.40 минута видео. При нажатой педали сцепления, при помощи гидравлического или механического привода активируется вилка сцепления, которая нажимая на центр диафрагменной пружины, рассоединяет мотор и КПП, давая возможность водителю включить требуемую передачу.

Вот и весь принцип работы сцепления в общих чертах. Не сложно, неправда ли?

Таким образом в общих чертах сцепление состоит из следующих элементов:

дисков сцепления с фрикционным материалом

ведущего диска сцепления

Под завершение видео разъясняется цель использования небольших цилиндрических пружин на диске сцепления. Они применяются для того чтобы смягчить вибрации и колебания, идущие от двигателя через диски сцепления на коробку передач, тем самым повышая не только комфорт, но и продлевая жизнь элементам трансмиссии автомобиля.

Сцепление – это механизм, предназначенный для передачи крутящего момента двигателя к коробке передач, а также плавного соединения и разъединения двигателя с механизмами трансмиссии. С его помощью можно начинать движение на автомобиле, переключать передачи, останавливаться с работающим двигателем, маневрировать при резком изменении скорости.

Механизм сцепления предохраняет детали двигателя и трансмиссии автомобиля от повреждений и перегрузок при быстром включении передач и резком торможении.

Устройство и назначение

Рассматривать будем на примере простого однодискового сцепления.

Механизм сцепления состоит:

Корзина (кожух). В ней находятся основные элементы этой конструкции. Она намертво соединена с маховиком двигателя болтами. При вращении коленвала она также вращается с такими же оборотами, как и мотор

Диск сцепления (ведомый). Он с двух сторон покрыт фрикционными накладками из материала с высоким коэффициентом трения. Такой же материал используется для изготовления тормозных колодок. Это та деталь, через которую происходит передача силы вращения от ДВС на коробку. Он единственный из всех частей имеет связь с валом коробки передач. О его конструкции поговорим чуть позже. Устройство берет на себя ключевые нагрузки и удары.

Читайте также: Возможные неисправности двигателя ВАЗ 2101 — ВАЗ 2107

Нажимной диск. Из его названия следует, что он нажимает на что-то. Это что-то – ведомый диск. Он плотно прижимает его к ведущему диску, который находится на маховике мотора.

Два вида пружин – тангенциальная пластинчатая пружина и диафрагменная. Первая служит для прижатия нажимного диска к диску сцепления, вторая – для размыкания их.

Прижимной (выжимной) подшипник и вилка. Первый нужен для передачи усилия на диафрагменную пружину, вилка – для перемещения подшипника в сторону корзины и в исходное положение. Через эту вилку передается степень нажатия педали сцепления водителем. Он находится не в корзине, а насажен на первичный вал трансмиссии.

Основные неисправности

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

Видео: Как определить износ корзины и маховика

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

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

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

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

Выжимной подшипник

Есть два вида подшипников:

1. Механические
2. Гидравлические

Механический

Он расположен внутри муфты. На ней есть крепления для вилки. Сам подшипник сидит на первичном вале КПП. Эта запчасть продается в сборе. Можно встретить экземпляры в пластиковых муфтах. Нареканий со стороны специалистов автосервисов на них не было. Поэтому нет особой разницы, или в металлическом исполнении, или в пластиковом.

Применяются подшипники роликового или шарикового типа. Их используют в тросовых и гидравлических приводах. В тросовых, усилие передается от педали до подшипника при помощи троса. Возможен комбинированный вид, где используются два цилиндра – главный и рабочий.

Сила нажима с педали передается на главный цилиндр. Посредством шланг и трубок, заполненных тормозной жидкостью, она за счет силы сжатия в них выталкивает поршень рабочего цилиндр. Который взаимодействует с вилкой сцепления. Она двигает муфту подшипника.

Читайте также: Ваз 2109: неисправности на генераторе и способы их устранения

Гидравлический

Существуют также гидравлические, но используют их редко. Причина – ненадежность конструкции. Со временем резиновые уплотнители изнашиваются, начинают пропускать жидкость. Из-за этого эффективность работы снижается, а он под замену. Отличие от механического:

1. Нет вилки
2. Гидроподшипник не перемещается по первичному валу КПП. Перемещается только поршень, с закрепленным на нем подшипником механического типа.
3. Используется жидкость в качестве рабочей среды. Она находится в его корпусе.

Такие подшипники применяются с гидравлическими приводами. В таких системах также есть цилиндры, заполненные жидкостью. Но усилие передается не на поршень рабочего цилиндра, а на сам подшипник.

Как работает выжимной

Я говорил, что весь механизм сцепления спрятан под кожухом (корзиной), которая вращается с такими же оборотами, как и коленчатый вал. Чтобы без повреждения лепестков диафрагменной пружины передать усилие от педали, нужно применять такую деталь, которая может одновременно вращаться с разными оборотами. Такая деталь – подшипник.

Его внутреннее кольцо вращается со скоростью вращения ведущего вала трансмиссии. Внешним кольцом упирается в лепестки пружины. Оно начинает вращаться с такой же скоростью что и корзины. Поэтому безболезненно для пружины происходит контакт ее поверхности с ним. Если бы вместо него была просто муфта, то при малейшем соприкосновении с лепестками произошло разрушение этих двух элементов.

Принцип работы гидравлического подшипника отличается. Как говорилось выше, в системе нет вилки и рабочего цилиндра. В его качестве служит сам корпус гидроподшипника. Поэтому, вся сила нажатия на педаль передается на него. Внутри находится поршень, который по мере сжатия жидкостей в цилиндрах выдавливается из корпуса. На нем находится обычный подшипник, который и нажимает на диафрагменную пружину. То есть, это более сложно и менее надежно.

Корзина сцепления

Она состоит:

1. Диафрагменной пружины
2. Тангенциальной пластинчатой пружины
3. Нажимного диска
4. Кожуха, к которому все это крепится

Диафрагменная пружина взаимодействует с выжимным подшипником и нажимным диском. Ее задача отодвигать этот диск от ведомого диска.

Тангенциальная пружина – возвращает нажимной диск в исходное положение и прижимает его к ведомому диску.

Нажимной диск – здесь все понятно из названия. Он должен нажимать, обеспечивать максимальное прижатие диска сцепления к маховику двигателя.

Диск сцепления (ведомый)

В его конструкции есть:

1. Стальной диск. С двух его сторон закреплены фрикционные накладки. Они изготавливаются из такого же материала, как и тормозные колодки. Только в случае тормозов они обеспечивают эффективное снижение скорости вращения колес, а в случае со сцеплением – максимальную передачу крутящего момента от двигателя к коробке. Он не имеет прямого контакта с валом трансмиссии.
2. Ступица ведомого диска. Она не закреплена жестко с фрикционным диском. Соединяется по средствам шлицов с первичным валом КПП и может продольно перемещаться по нему. Через нее происходит передача энергии вращения от маховика через фрикционы на ведущие части коробки передач.
3. Демпферные пружины. Они соединяют эти два диска между собой. Нужны для гашения крутильных колебаний при передаче момента от ДВС к элементам трансмиссии, уменьшения вибраций от рабочего мотора. Благодаря им, водитель не чувствует рывков при начале движения транспортного средства в момент включения сцепления, продлевается срок службы механизма в целом.

Видео: Просто о сложном. Как работает сцепление

Многие из нас имеют лишь общее представление о том, как работает сцепление автомобиля. Изучить вопрос подробнее самостоятельно кажется маловероятным, из-за того, что все эти шестеренки, зубья и пружины в КПП кажутся очень сложными для понимания.

На самом деле в этом нет ничего сверхсложного. Главное, верно визуализировать нужную часть автомобиля и объяснить основные направления работы устройства. Например, на YouTube канале «Learn Engineering» была сделана виртуальная анимация, при помощи которой, мы сможем увидеть, как на самом деле работает сцепление на вашем автомобиле.

Вначале видео объяснено, что автомобиль с двигателем внутреннего сгорания не сможет полноценно работать без трансмиссии, поскольку он имеет крайне ограниченный крутящий момент в узком диапазоне оборотов. Трансмиссия же позволяет мотору работать в оптимальном диапазоне оборотов, гораздо более эффективно расходуя топливо и ресурс двигателя, не снижая при этом динамику транспортного средства.

В видеоролике говорится, что было бы глупо выключать двигатель для каждого переключения передачи, поэтому был разработан очень важный элемент КПП – сцепление.

Вкратце, сцепление на любом автомобиле использует трение для включения или отключения двигателя от передачи крутящего момента на колеса через коробку переключения передач, карданный вал и/или ведущие полуоси. Упрощенно, важнейшими элементами сцепления являются:

Принцип работы автомобильного сцепления

Он основан на использовании силы трения между ведущим диском и ведомым. Благодаря этой силе вся энергия вращения коленчатого вала передается на первичный вал коробки передач, а дальше на колеса автомобиля. В нормальном положении сцепление включено – все диски плотно прижаты друг к другу. Ведущий вал КПП вращается с такой же скоростью, как и коленвал, происходит передача всего момента от мотора к коробке.

Второе положение – выключено. Ведомый диск «отошел» от маховика, между ними появился зазор. В это время разрывается связь, скорости вращения коленвала и первичного вала МКПП отличаются. В таком положении можно переключать передачи, переводить в нейтральное положение, включать заднюю скорость.

Для наглядного восприятия смотрите видео ролик:

Рассмотрим, что происходит в процессе его включении и отключения поэтапно.

Читайте также: Рено Дастер. Проверка состояния и замена ремня привода газораспределительного механизма на двигателе 1,6

Принцип работы сцепления автомобиля

Принцип работы сцепления автомобиля заключается в плавном соединении и разъединении между собой двух металлических дисков: один жестко привязан к валу двигателя, а второй – к коробке переключения передач.

Механизм сцепления приводится в действие тросом, ведущим от педали в подкапотное пространство автомобиля непосредственно к самому механизму сцепления. При нажатой педали происходит разъединение двигателя и трансмиссии.

Основными деталями механизма сцепления являются:

• Маховик коленвала;
• Ведущий диск (нажимной);
• Ведомый диск.

Диск, передающий усилие двигателя, называется ведущим (он же нажимной или «корзина» сцепления). Он крепится шарнирными соединениями к штампованному стальному кожуху, который, в свою очередь, жестко соединен болтами с маховиком коленчатого вала. Такой вид крепления позволяет ведущему диску сцепления изменять расстояние до кожуха.

При продольном перемещении «корзина» сцепления прижимает к маховику диск, называемый ведомым. Он соединен с первичным валом коробки переключения передач. В рабочем положении ведомый диск зафиксирован между маховиком и нажимным диском, а при нажатии на педаль сцепления он освобождается.

Плавность включения сцепления обеспечивается за счет проскальзывания дисков до момента их полного прижатия друг к другу. Для этого ведомый диск делают из нескольких частей, разделенных упругими пластинами. Также он имеет специальные накладки из материала, устойчивого к нагреву и износу. Нажимной диск сцепления тоже подпружинен и имеет теплоизолирующие прокладки.

При отпущенной педали сцепления ведущий и ведомый диски прижимаются сильными пружинами к маховику, образуя жесткую конструкцию. При этом вал коробки передач начинает вращаться со скоростью вращения коленвала, передавая усилие к узлам трансмиссии и далее через приводные валы к колесам. Автомобиль трогается с места.

Но скорости двух валов не могут моментально стать одинаковыми, автомобиль в этом случае «прыгнет» и заглохнет. Поэтому педаль управления сцеплением отпускается плавно, чтобы с помощью сил трения уравнять вращение ведущего и ведомого дисков. Тогда можно нажатием на педаль акселератора изменять скорость вращения коленвала и, соответственно, управлять скоростью движения автомобиля.

Такой вид сцепления называется сухим, дисковым и постоянно замкнутым. Это значит, что для его работы нужны сухие поверхности дисков, при отпущенной педали, соединенных друг с другом.

Как это работает

В нормальном состоянии оно включено, именно с него будем отталкиваться. Допустим, мы едим и нужно нам переключить следующую передачу. Что при этом происходит внутри агрегата:

1. При нажатии на педаль сцепления водителем, вилка получает импульс через органы управления и двигает муфту с выжимным подшипником к корзине

2. По мере надавливания на педаль, подшипник упирается в лепестки диафрагменной пружины. Она по краям закреплена со стопорным кольцом посредством крючков (зажимов). В момент нажатия она начинает работать как рычаг, выгибаясь по наружному диаметру.

3. Своими внешними краями она зафиксирована с нажимным диском. Под действием давления нажимного подшипника ее внешний контур приподнимается и тянет за собой этот диск. В этом момент степень прижатия нажимного к диску сцепления уменьшается, а значит, сила трения между последним и маховиком ослабевает.

4. Ведомый диск замедляется. Чем сильнее водитель нажмет на педаль, тем дальше отойдут диски друг от друга. В конце концов, ведомый остановится, разорвется связь ДВС-коробка и передача момента прервется

5. Теперь можно смело включать нужную передачу и отпускать педаль, чтобы возобновить связь мотора и трансмиссии.

Принцип работы сцепления автомобиля

Эффективность совместной работы автомотора и коробки передач, а именно передачи проходящего по коленвалу крутящего момента на первичный вал КПП, обеспечивается, прежде всего, сцеплением. Первоочередная задача этого узла – кратковременное разъединение пары «мотор-КПП», а также их плавное обратное соединение. Без этого было бы невозможно переключение скоростей, отсутствовала бы плавность хода, а ресурс коробки тратился бы чрезмерно быстро. Кроме того, сцепление гасит возникающие в трансмиссии колебания и обеспечивает ее эффективную защиту от перегрузок. Чтобы понимать, как продлить жизнь сцепления и, следовательно, КПП, нужно разбираться в особенностях его конструкции и выполняемых функций, а также знать наиболее часто встречающиеся в его работе неполадки.

Что такое сцепление в автомобиле

Выше уже отмечено, что сцепление обеспечивает отсоединение коробки передач от мотора. Для этого могут использоваться механизмы различного типа: гидравлические, фрикционные, электромагнитные. В зависимости от типа используемого сцепления особенности его конструкции и функционирования будет различным:

Кроме того, сцепления разделяются на следующие подвиды:

• по числу используемых дисков – одно- или многодисковые;
• по условиям использования – сухие либо влажные (их элементы погружены в специальную ванну с маслом);
• по способу приведения в действие прижимного диска – механизмы с диафрагмой, расположенной в центре, и с круговыми пружинами.

Выбор того или иного типа сцепления зависит от множества факторов. Кроме того, большое значение имеет стоимость машины и престижность бренда. Так, на дорогих иномарках премиум-класса широко используются электромагнитные механизмы, обеспечивающие высокую точность срабатывания. На отечественных же моделях, в особенности не самых новых, в большинстве случаев используются сухие фрикционные механизмы замкнутого типа, главное преимущество которых – простота конструкции и обусловленная ей низкая стоимость.

Устройство автомобильного сцепления

За время, прошедшее со времен создания первого сцепления, конструкция этого элемента претерпела существенные изменения. Сегодня многие производители используют индивидуальные разработки, соответствующие особенностям двигателей и коробок передач, устанавливаемых на их автомобили. Однако основа конструкции сцеплений любых марок включает одинаковый набор компонентов:

1. Маховик (1) – ведущий диск в механизме сцепления, размещается непосредственно на коленвале двигателя. В большинстве современных автомобилей используется двухмассовый тип маховика, который образован из 2 отдельных дисков, соединенных между собой пружинами. Одна половина маховика этого типа соединена с коленвалом, вторая – с ведомым диском. Пружинное соединение 2 половин обеспечивает сглаживание рывков, гашение вибраций, плавность передачи крутящего момента на КПП.
2. Корзина сцепления (3) – в его конструкцию входят вогнутый корпус, из-за которого эта часть получила название «корзина», а также нажимной диск, соединенный с корпусом пружинным соединением. Благодаря системе прижимающих пружин нажимной диск соединяется с ведомым, благодаря чему и происходит передача крутящего момента.
3. Диск сцепления (2) – устанавливается между нажимным диском и маховиком. Ступицей этот элемент соединен с первичным валом КПП. Конструкция этого диска сборная, он состоит из металлической основы, фрикционных накладок, а также пружин-демпферов, которые гасят удары и обеспечивают плавность передачи момента вращения.
4. Нажимная муфта (4) в паре с выжимным подшипником – когда водитель выжимает сцепление, подшипник давит на диафрагменную пружину и сжимает ее. Благодаря наличию подшипника нажимная муфта не соприкасается с подвижными элементами сцепления и не изнашивается.

Также важным элементом сцепления является система привода: фрикционная, гидравлическая либо электромагнитная.

Как работает сцепление в автомобиле

Принцип работы сцепления любого типа можно представить следующим образом:

1. В обычном состоянии ведомый диск прижат к маховику нажимным диском и под действием сил трения вращается на той же частоте.
2. Чтобы автомобиль начал движение, водитель выжимает сцепление и включает передачу. После этого педаль сцепления постепенно отпускается, пружины, расположенные на нажимном диске, подводят диск сцепления к маховику. При их контакте начинает передаваться момент вращения, автомобиль начинает движение.
3. Оставляя педаль нажатой еще несколько секунд, водитель позволяет скорости ведомого диска и маховика сблизиться, в результате чего скорость машины постепенно растет.
4. Когда скорость вращения ведомого диска, диска сцепления и маховика становится одинаковой, коробка передач начинает передавать на колеса весь крутящий момент, создаваемый двигателем.
5. При необходимости переключения передачи весь алгоритм выполняется заново.

Главное правило при работе со сцеплением – выжимать его необходимо плавно. В противном случае двигатель попросту заглохнет.

Читайте также: Что такое лаунч контроль и как он работает.

Основные неисправности сцепления

Неправильная эксплуатация, в особенности слишком длительное нажатие на педаль сцепления, могут стать причиной выхода этого агрегата из строя. К наиболее распространенным проблемам с ним относятся следующие:

• деформация и износ фрикционных накладок диска сцепления;
• повреждение самого диска;
• попадание масла на накладки диска сцепления, из-за чего они утрачивают свои фрикционные свойства и быстрее изнашиваются;
• износ крепежных шлицев, с помощью которых диск сцепления фиксируется на валу;
• поломка или исчерпание ресурса пружин-демпферов;
• ослабление либо выход из строя диафрагменной пружины;
• поломка либо износ выжимного подшипника;
• повреждение поверхности маховика;
• деформация нажимного диска;
• выход из строя вилки выключения сцепления.

Также различные поломки могут произойти в механизме привода сцепления. Их характер зависит в первую очередь от типа привода.

Читайте также: Признаки неисправности выжимного подшипника сцепления.

Видео на тему