Сцепление автомобиля: как оно работает и почему ломается

Сцепление автомобиля: как оно работает и почему ломается

Сцепление — одна из важнейших частей любого транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания. Оно выполняет одну и ту же задачу — позволяет автомобилю ехать или стоять на месте при работающем моторе

Фото: Shutterstock
Читайте также

Разбираемся, как работает сцепление, каким бывает и как понять, что оно неисправно.

Что такое сцепление

Сцепление — это механическое устройство, которое передает крутящий момент от двигателя к колесам и отключает ведущий вал от трансмиссии. Это означает, что машина может стоять на месте даже при работающем моторе, а переключение передач и трогание с места происходит плавно.

На «механике» водитель управляет им через нажатие третьей педали (крайне левой). У моделей с АКПП передача крутящего момента реализована иначе и за него отвечает гидротрансформатор.

Сцепление всегда расположено между двигателем и трансмиссией. В классическом варианте, для МКПП, его главные рабочие элементы это:

• Маховик. Тяжелый диск с зубчатым венцом, который жестко зафиксирован на коленчатом валу ДВС. К его обратной стороне крепится корзина сцепления.
• Диск сцепления. Прижимается к маховику и для этого покрыт специальным композитным материалом устойчивым к трению.
• Демпферные пружины. Уравнивают колебания и вибрации от работающего двигателя.
• Диафрагменная пружина. Отвечает за разрыв мощности за счет движения внутренней кромки (лепестков). Работает с выжимным подшипником, которые перемещает вилка.

Для чего нужно сцепление

Работающий двигатель постоянно вращается, а колеса при этом могут не двигаться. Если трансмиссия останется подключенной, а водитель попытается затормозить, то мотор заглохнет. Другие функции сцепления:

• плавный старт и легкое переключение передачи;
• снижение вибрации от работающего ДВС;
• защита трансмиссии от рывков двигателя, инерционных перегрузок и износа.

Конспекты 3 марта 2022 Подвеска автомобиля: что нужно знать о разновидностях конструкции

Конспекты 14 февраля 2022 Что такое гидрокомпенсаторы и почему они стучат

Как работает сцепление

Большую часть времени сцепление включено, то есть диск прижат к маховику. Поэтапно процесс включения и выключения выглядит так:

1. Водитель нажимает педаль сцепления;
2. Это усилие через трос или по гидравлической магистрали передается на вилку;
3. Выжимной подшипник перемещается и утапливает лепестки диафрагменной пружины;
4. Связь «двигатель-трансмиссия» разрывается;
5. Водитель выбирает нужную передачу и плавно отпускает педаль, скорость вращения маховика и ведомого диска уравниваются;
6. Диск сцепления прижимается к маховику и передача крутящего момента возобновляется.

Виды сцепления

Существует много способов сцепления/расцепления связи ДВС и КПП. Некоторые из систем, например конусные или ленточные, устарели и применяются крайне редко. Другие используются только в гоночных или тяжелых грузовых авто. Самый массовый тип сцепления — дисковое. Оно применяется в автомобилестроении с начала XX века и постоянно дорабатывается инженерами. Сегодня все сцепления делятся на:

• фрикционные, гидравлические или электромагнитные;
• с одним, двумя или несколькими дисками;
• с механическим (тросовый), гидравлическим или электрическим приводом;
• с периферийными пружинами, центральными, центробежное и полуцентробежное;
• с сухим или мокрым трением.

Фрикционное сцепление

Устанавливается на большинство серийных авто. По числу рабочих дисков делится на:

• Однодисковое. Самая распространенная конструкция, установлена на большинстве авто. Простая в ремонте и обслуживании.
• Двухдисковое. Применяются на грузовых или высокопроизводительных автомобилях.
• Многодисковое. Состоит их трех и более дисков. Их ставят на гоночные и спортивные авто, а также на тяжелую строительную технику.

Сухое

В таких системах трение происходит в сухой (воздушной) среде. К таким механизмам, например, относится фрикционное однодисковое сцепление. Как оно работает рассмотрели выше. Плюсы и минусы сухого сцепления:

• Эффективность передачи крутящего момента. Без смазки она намного выше, так как любые потери мощности сведены к минимуму, а диск сцепления и вал ДВС находятся в прямом контакте.
• Простота обслуживания. Однодисковая конструкция и отсутствие смазки делают их более простыми в техническом обслуживании и ремонте.
• Быстрее изнашиваются. Сухое сцепление быстрее изнашивается и чаще требует замены главных рабочих элементов. На срок службы напрямую влияет манера езды. Например, если часто ездить с выжатым сцеплением или пробуксовками, то поломка наступит раньше.
• Дополнительный шум. Трение, создаваемое в сухих сцеплениях, делает их громче, особенно, когда что-то идет не так.

Фото: Shutterstock

Мокрое

«Мокрое сцепление» погружено в масло. Оно смазывает поверхности вращающихся деталей и охлаждает их. Чаще всего такое сцепление применяются для многодисковых конструкций или на мотоциклах. У них также есть свои плюсы и минусы:

• Срок службы. Смазка предотвращает преждевременный износ движущихся частей. Уменьшенное трение не слишком снижает мощность, но лучше защищает механику трансмиссии от повреждений.
• Высокая производительность. «Мокрые сцепления» лучше справляются с высокими температурами за счет охлаждения всех элементов.
• Сложный ремонт. Конструкция с несколькими дисками непростая, что сказывается на техническом обслуживании.
• Загрязнение масла. Необходимость дополнительного масла означает, что его придется менять, оно может загрязняться или подтекать.

Электромагнитное сцепление

Работает за счет электромагнита и якоря. Первый установлен на нажимном диске, второй — на кожухе сцепления. Когда к электромагниту поступает ток от генератора возникают магнитные колебания, которые притягивает якорь к магниту. Разновидностью электромагнитного сцепления можно считать так называемое «порошковое». В нем для создания прижимной силы используют гранулы ферромагнитного порошка.

Гидравлическое сцепление

В автомобилях с АКПП передача момента осуществляется не за счет трения, а с помощью масляных потоков и давления. Это делает гидротрансформатор. Он состоит из трех лопастных колес, погруженных в рабочую жидкость внутри герметичного кожуха. С коленвалом ДВС соединено насосное колесо, с КПП — турбинное. Между ними, проходя через реактор, рециркулирует жидкость. Так механическая энергия от ДВС переходит в гидравлическую, которая затем передается на планетарный механизм переключения передач.

Неисправности сцепления

Когда сцепление не включается полностью или проскальзывает при большой нагрузке, то, скорее всего, речь идет о естественной выработке деталей. Со временем фрикционные диски изнашиваются и становятся тоньше, а пружины ослабевают. Внезапное начало пробуксовки сцепления также свидетельствует о том, что трущиеся поверхности загрязнены маслом или чем-то еще. В гидроприводах к неисправности может приводить утечка жидкости из магистрали.

Как работает сцепление автомобиля с МКПП

Устройство автомобиля с механической коробкой передач в обязательном порядке предполагает наличие механизма сцепления в устройстве трансмиссии. При этом следует отметить важность данного узла, так как именно благодаря сцеплению передается крутящий момент от мотора на колеса, а также удается мягко и плавно трогаться с места и далее переключать передачи КПП.

Если просто, сцепление связывает коробку и двигатель, позволяя передавать усилие ДВС на трансмиссию. При этом, если возникает такая необходимость, сцепление позволяет «размокнуть» жесткую связь ДВС и КПП. В этой статье мы подробно рассмотрим, для чего нужно сцепление и как работает сцепление автомобиля, а также на что обратить внимание в рамках эксплуатации машины с МКПП.

Как работает сцепление и что делает педаль сцепления

Итак, как уже было сказано выше, сцепление можно считать основным связующим звеном между ДВС и коробкой передач. Давайте разберем его назначение и устройство. В первую очередь, механизм сцепления служит для соединения коробки передач с мотором. Также данный узел позволяет не только передавать, но и прерывать поток мощности от двигателя на коробку передач.

Фактически, это становится возможным благодаря прижатию и разжиманию дисков с фрикционными накладками. Если максимально упростить информацию, чтобы было понятно, одна сторона узла сцепления крепится к маховику двигателя. К другой стороне присоединен вал коробки передач. Когда водитель не нажимает на педаль сцепления, диски плотно прижаты друг к другу, что и позволяет передавать крутящий момент от маховика на вал КПП.

Если же водитель нажимает на педаль сцепления, диски сцепления размыкаются, тем самым прекращается передача крутящего момента. Так вот, размыкание дисков и прекращение передачи усилия от ДВС на КПП необходимо для включения передач.

Следовательно, принцип действия является таковым: во время нажатия на педаль сцепления диски между собой разводятся, вследствие чего можно переключиться на нужную передачу. После того, как водитель включил нужную передачу, педаль сцепления отпускается, диски смыкаются и мотор снова передает усилие, вращая колеса через трансмиссию.

Становится понятно, что механизм сцепления является немаловажным составляющим. Без сцепления автомобиль попросту не сможет начать свое движение, а в процессе езды переключать передачи будет достаточно сложно или невозможно. Например, без использования педали сцепления удается понизить передачу, что под силу опытному водителю.

Однако переключение на ступень выше без сцепления становится намного более сложной задачей. Также не следует забывать и о том, что такие переключения будут жесткими, в значительной степени возрастает риск повредить зубья шестерен коробки передач.

Как видно, эксплуатация авто с МКПП предполагает активное использование сцепления. Каждый водитель автомобиля с механической коробкой передач имеет ряд наработанных привычек. Например, выжим сцепления перед запуском двигателя служит гарантией того, что если водитель забыл поставить автомобиль на нейтральную передачу, не произойдет неожиданного движения машины в момент запуска ДВС. Это повышает безопасность и позволяет избежать ДТП.

Для управления сцеплением используется исключительно левая нога. Еще возле педали сцепления есть площадка, куда левая нога убирается для отдыха в том случае, если нет необходимости выжимать сцепление. Данное решение позволяет исключить дискомфорт и онемение ноги, если ее удерживать над педалью в случае преодоления больших дистанций на 4-ой или 5-ой передаче, которые используется на трассе после набора скорости.

Также не рекомендуется держать ногу над педалью сцепления или ставить ногу на педаль, не нажимая на нее. В этом случае срок службы узла сцепления значительно сокращается, так как даже легкое нажатие приводит к тому, что сцепление смыкается не до конца и изнашивается.

Зачем сцепление необходимо для начала движения автомобиля с места

Начнем с того, что сцепление можно выжимать резко, однако отпускать педаль нужно плавно. При этом в самом начале движения, чтобы автомобиль максимально плавно тронулся с места, необходимо деликатное отпускание педали сцепления.

Если иначе, чем плавнее водитель отпускает педаль, тем «мягче» смыкаются диски, тяга от двигателя передается не резко, а постепенно, не создается ударных нагрузок и т.д. В дальнейшем, когда автомобиль начал движение, сцепление можно отпускать быстрее, однако слишком резко бросать педаль также не стоит.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как ездить на «механике» правильно. Из этой статьи вы узнаете о том, как переключать передачи МКПП, на что обратить внимание при трогании с места и т.д.

В случаях, когда при трогании водитель отпускает педаль слишком резко, автомобиль дергается вперед и двигатель обычно глохнет. Если же в этот момент вместо тормоза сильно нажать на газ, есть риск, что мотор не заглохнет и машина может рвануться вперед, что часто становится причиной ДТП.

Как правило, водители-новички, а также те, кто раньше ездил только на АКПП, определенное время учатся правильно отпускать сцепление. Важно контролировать педаль, выжимать сцепление до упора перед включением передачи, а также чувствовать момент начала смыкания дисков сцепления и тот момент, когда диски полностью сомкнулись. Это позволяет правильно стартовать с места, дозировать тягу педалью газа, не изнашивать мотор, сцепление и коробку.

Подведем итоги

Как видно, сцепление представляет собой важный и ответственный узел, который позволяет не только эффективно взаимодействовать с КПП, но и значительно увеличить ресурс самой коробки, двигателя и других элементов, агрегатов и узлов. При этом правильная работа водителя со сцеплением позволяет свести к минимуму рывки, удары и повышенные нагрузки при езде на автомобиле, который оборудован механической коробкой переключения передач.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как работает сцепление в коробке автомат и как оно устроено. Из этой статьи вы узнаете о принципах работы сцепления АКПП, а также особенностях, преимуществах и недостатках подобного решения по сравнению с механическим сцеплением.

Также следует отметить, что именно благодаря сцеплению и возможности самостоятельно им управлять механическая коробка считается единственным агрегатом, который дает водителю полный контроль над автомобилем. Другими словами, водитель на МКПП сам дозирует тягу, выбирает и включает передачи, раскручивает двигатель до нужных оборотов, может использовать специальные приемы торможения двигателем и коробкой и т.д.

В результате формируются уникальные навыки, которыми попросту невозможно овладеть при эксплуатации машины с коробкой автомат, робот или вариатор. По этой причине опытные водители и инструкторы рекомендуют с самого начала обучаться вождению на «механике» даже при условии того, что сегодня имеется отдельная возможность получить права на АКПП.

Читайте также

Как работает сцепление в устройстве трансмиссии. Сцепление автомобиля: назначение, виды, устройство, принцип работы. Частые неисправности сцепления в устройстве трансмиссии автомобиля, признаки неполадок.

Регулировка педали сцепления: как выполняется. Как отрегулировать педаль сцепления, для чего нужна регулировка: функции сцепления, регулировка педали сцепления (свободный ход и общий ход).

Сцепление АКПП: есть ли сцепление в коробке автомат Как реализовано сцепление в устройстве трансмиссии на автомобилях с АКПП по сравнению с механической или роботизированной КПП. Особенности и отличия.

Корзина и диск сцепления в устройстве сцепления. Сцепление: корзина, выжимной, диск сцепления. Назначение и устройство, принцип работы корзины сцепления. Как увеличить срок службы сцепления.

Нажимной диск сцепления в устройстве сцепления. Сцепление автомобиля и обзор конструкции: нажимной диск сцепления, ведомый диск, выжимной подшипник. Виды приводов сцепления на МКПП и коробках-робот РКПП.

Замена диска сцепления автомобиля: что нужно знать Диск сцепления: назначение и устройство. Как выполняется замена диска сцепления, самостоятельная замена данного элемента. Рекомендации.

Что такое сцепление автомобиля

Сцепление автомобиля — это один из главных автомобильных узлов, с помощью которого передается крутящий момент от двигателя к трансмиссии. По сути это фрикционная муфта, смыкающая валы силового агрегата и коробки передач. Существуют технические муфты, которые устанавливаются на механические коробки с ручным управлением, а также муфты аж с двумя сцеплениями для роботизированных преселективных коробок с автоматическим управлением, которые по функциональности почти повторяют гидромеханические автоматы.

Когда новичок садится за руль автомобиля, оснащенного механической коробкой передач, то со сцеплением начинаются его главные проблемы. Вернее, не с самим техническим узлом, а с его управлением. Молодой водитель учится правильно выжимать педаль, чтобы замыкать крутящий момент ровно без рывков и пробуксовок колес, которые напрямую отражаются на ресурсе сцепления. Получается не сразу.

Водитель может неправильно действовать педалью акселератора, и машина при старте глохнет с неприятным подергиванием. Или, наоборот, он настолько сильно давит на газ, что избыточный крутящий момент заставляет диски сцепления проскальзывать и раскаляться, из-за чего муфта в целом испытывает повышенный износ. Таким образом сцепление можно вывести из строя буквально за месяц, а при правильном использовании оно служит долгие годы.

Два типа коробок

Инженеры с течением времени разрабатывают новые типы механических коробок. Существует несколько разновидностей конструкции сцепления. Раньше большое распространение получили муфты с тросиком, который крепился на рычаге педали и уходил у такому же рычагу на коробке. Сейчас в основном делают гидравлические приводы. Они находятся под управлением электроники, которая регулирует давление в гидравлическом механизме и помогает водителю смыкать диски сцепление правильно.

Читайте также

В момент соединения дисков сцепления гидравлический механизм создает именно то усилие, которое необходимо для безопасного выравнивания вращения валов двигателя и коробки. Пробуксовки получаются незначительные, из-за чего автомобиль трогается без риска для техники. При этом плавность включения и выключения сцепления обеспечивается за счет незначительного проскальзывания фрикционных дисков.

Ошибки водителей сейчас исправляет электронный блок управления, который в современных автомобилях с механической коробкой регулирует и подачу газа при трогании с места. Он добавляет немного оборотов двигателю, чтобы обеспечить необходимую тягу для плавного старта машины, что очень сильно упрощает эксплуатацию транспортного средства для новичков. Тем самым, от водителя сейчас требуется только выжимать плавно педаль сцепления даже без нажатия акселератора, чтобы начать движение. Газ можно добавлять уже после полного смыкания дисков муфты и начала движения машины на первой передаче.

Принцип работы сцепления

Конструкция сцепления состоит из нескольких основных элементов:

• Картер и кожух закрывают основной механизм и принимают на себя часть нагрузки;.
• Внутри корзины заключен ведущий диск вместе с маховиком коленчатого вала двигателя;.
• Нажимной диск с пружинами связан через шлиц с коробкой передач;.
• С первичным валом коробки соединен ведомый диск со специальными износостойкими накладками и гасителем колебаний.

В свободном рабочем режиме сцепление сомкнуто очень жестко за счет напряжения пружин, и крутящий момент от мотора передается от коленчатого вала на маховик, затем на кожух и через пластинчатые пружины на ведущий (нажимной) диск. При отжатой педали сцепления, то есть в рабочем режиме ведомый диск плотно примыкает к маховику и нажимному диску.

Для размыкания сцепления водитель должен продавить педаль, при этом нажимной диск отходит от маховика и освобождает ведомый диск, прерывая передачу крутящего момента от двигателя к коробке передач. На эту операцию отводится всего несколько секунд. На продолжительные размыкания устройство сцепления не предназначено.

Что будет, если долго держать педаль сцепления выжатой?

Некоторые водители при остановке на светофоре не переключают коробку в нейтраль, а пережидают время работы красного света, удерживая автомобиль тормозом и выжимая педаль сцепления. Причем первая передача остается включенной. Это позволяет им сэкономить время при старте. Однако для техники такой алгоритм крайне вреден.

При нажатии на педаль усилие через гидравлическую систему передается на выжимную вилку и заставляет ее отводить диски друг от друга. Усилие это немаленькое, поэтому при долгом использовании деталь переживает сверхнормативные нагрузки. А запас прочности у нее не безграничен.

Выжимной подшипник давит на пластинчатую пружину корзины сцепления. Ее лепестки хоть и рассчитаны на частые срабатывания, но держать нагрузку минуты напролет они не должны. Это приводит к износу деталей, к потере эластичности и снижению упругости, что впоследствии ведет к выходу из строя всей конструкции. Сломаться может вилка или выжимной подшипник, который принимает на себя основную нагрузку.

Какие неисправности бывают у сцепления?

Узнать, что сцепление выработало свой ресурс, можно по ряду признаков. Диски стираются и их зацепление становится неплотным. Фрикционные накладки проскальзывают и диски начинают буксовать под нагрузкой. Если ведомый диск начал пробуксовывать, сначала на четвертой передаче, затем на третьей, то пора ехать на сервис. Водитель нажимает на газ, а автомобиль реагирует с ленцой, не столь активно, как прежде.

Часто эта неисправность проявляется после активного буксования в грязи или с снежных сугробах. Буксующие фрикционные диски трутся и горят с выделением едкого запаха. Их пригоревшая поверхность совсем перестает держать момент и сцепление уже не может работать. Автомобиль при добавлении газа не разгоняется и в лучшем случае ползет на второй передаче с невысокой скоростью.

Бывает, что сцепление пробуксовывает и включается не полностью из-за малого свободного хода педали, повреждения вилки или из-за течи масла из сальника вала двигателя. Бывает, что активные водители разбивают пружины внутри корзины.

Если сцепление включается резко с ударом, то скорее всего причина в повреждении механизма привода или в задирах на рабочих поверхностях дисков.

Как выглядит сцепление?

Ремонт сцепления требуется нечасто, но иногда все-таки приходится с ним сталкиваться. Для того чтобы снять корзину сцепления, необходимо сначала вывесить автомобиль на подъемнике и демонтировать коробку передач. Внутри корпуса трансмиссии сразу видна так называемая корзина сцепления.

К примеру, для автомобилей ВАЗ 2108−2115 она включает в себя три основные детали: чугунный нажимной диск, прикрепленный к металлическому литому корпусу, внутри прекрасно видны прорези диафрагменной пружины. Эта деталь легко узнаваема и по ней даже новичок легко различает технический узел. От формы диафрагменной пружины и величины ее лепестков зависит прижимное усилие, которые необходимо развить при выжиме педали сцепления.

Это усилие передается через вилку на выжимной подшипник, который принимает на себя немалую долю нагрузки. На переключение передачи отводится пара секунд, после чего диски должны вновь смыкаться. Однако если удерживать сцепление в разомкнутом состоянии, технический узел выходит за пределы регламентированных нагрузок и начинается его повышенный износ. Поэтому при каждой остановке необходимо включать нейтральную передачу и полностью отпускать педаль сцепления.

Преселективные коробки с двумя сцеплениями

Большое распространение сейчас получили роботизированные трансмиссии с двумя сцеплениями. Они совмещают в себе достоинства механических и автоматических коробок. Называются они преселективными, от англ. preselect — «выбирать предварительно». То есть трансмиссия позволяет включить следующую ступень коробки еще до отключения работающей передачи.

В существующем виде эти трансмиссии были представлены в середине 80-х годов конструкторами из Porsche для спортивных автомобилей. Они могли обеспечить мгновенное переключение ступеней под максимальной тягой. Причем для этого не требовалось сбрасывать педаль газа. Благодаря двойному сцеплению передачи переключались без потери крутящего момента.

Главной деталью КПП с двойным сцеплением является двойной вал. Внутри внешнего вала расположен внутренний, вставленный словно сердцевина. Оба вала работают попеременно.

Когда автомобиль трогается с места, трансмиссия включает сразу две передачи. Первая передает крутящий момент от двигателя, а вторая работает вхолостую. Затем, при достижении определенных оборотов, автоматика задействует второй вал с второй включенной ступенью, а коробка предварительно активирует третью передачу, которая начинает работать вхолостую, ожидая своей очереди. Непосредственно в процессе переключения передачи, оба сцепления становятся разомкнутыми на сотые доли секунды, из-за чего разрыв потока мощности почти не ощущается.

Вслед за спортивными автомобилями эти коробки перешли на обычные гражданские модели, причем совершенно не рассчитанные на спортивный ритм езды. Используют их Volkswagen, BMW, Ford, Audi, Porsche и даже китайские производители. Главной причиной такого шага стали экологические требования. Преселективные роботы из-за конструкции своего двойного сцепления обеспечивают меньше потерь энергии и показывают высокую экономию топлива, благодаря чему снижаются выбросы вредных веществ.

Но преселективные роботы имеют и существенные недостатки. Блок двойного сцепления имеет такой же ресурс, как и обычное сцепление в механических коробках, а стоимость его в разы выше. Кроме того, существуют проблемы при длительной эксплуатации автомобилей с преселективными роботами в условиях затрудненного городского трафика. Другими словами, они боятся пробок из-за того, что при длительных остановках коробка не включает нейтраль, а лишь удерживает диски сцепления разомкнутыми, что оборачивается повышенным износом.

Источник https://www.autonews.ru/news/62299fff9a79473d464b3dfc

Источник http://krutimotor.ru/dlya-chego-nuzhno-stseplenie-avtomobilya-mkpp/

Источник https://auto.mail.ru/article/84693-chto-takoe-stseplenie-avtomobilya/