Принцип работы сцепления автомобиля, это нужно знать

Выражение «сжег сцепление» можно слышать из уст многих автолюбителей. Но далеко не все понимают, как это возможно, да и принцип работы сцепления известен не каждому драйверу. Но это зря, нужно быстро устранять этот пробел. Для всех интересующихся данной темой предлагаем немного погрузиться в механику автомобиля и разобраться, что к чему. Начнем, пожалуй, с классического устройства и основного предназначения автомобильного сцепления.

Определение понятия

Данный механизм предусмотрен для кратковременного соединения автомобильного двигателя с трансмиссией в момент переключения передач, а также для постоянной передачи крутящего момента во время движения транспортного средства. При этом он уберегает трансмиссию от повреждений вследствие колебаний и повышенных нагрузок.

По типу конструкции сцепления разделяют на следующие категории:

Крутящий момент в случае гидравлики передается путем воздействия давления рабочей жидкости. Электромагнитные варианты в качестве основы используют магнитную полярность. Но самое распространенное под капотами легковых автомобилей сцепление – фрикционное. Это простая и надежная конструкция, при которой крутящий момент передается благодаря силам трения. Теперь попробуем разобраться с его основными составляющими.

К основным элементам фрикционного сцепления стоит отнести:

• маховик;
• ведомый диск;
• нажимной диск;
• диафрагменную пружину;
• подшипник выключения (выжимной).

Описать, как работает сцепление, будет проще, если объяснить, что собой представляют его детали. Все начинается с маховика, который статично установлен на коленвал ДВС и фактически выполняет роль ведущего диска. Как правило, это двухмассовый маховик, состоящий из двух частей, сообщенных пружинами. Данный фактор позволяет уменьшить рывки и вибрации под влиянием переменных нагрузок, а также инерции массы во время приема тяги с коленчатого вала и обратно – от ведущих колес к двигателю. Ведомый диск также включает в свою конструкцию специальные демпферные пружины, призванные гасить колебания, что благоприятно сказывается на плавности включения передач.

К пластинам ведомого диска с обеих сторон прикреплены (обычно приклепаны или приклеены) стойкие фрикционные накладки, предназначенные для приема на себя последствий трения. Ведомый диск находится между маховиком и нажимным диском. Для передачи крутящего момента данная конструкция сжимается, превращаясь в единый элемент. Диафрагменная пружина исполняет роль толкателя нажимного диска путем давления на него своим наружным диаметром. При этом внутренний диаметр контактирует с выжимным подшипником. Все детали сцепления обычно закрыты кожухом – так называемой корзиной сцепления. Она статично крепится к маховику.

Как это происходит

Теперь рассмотрим, как работает сцепление, на деле. Итак, когда крайняя левая педаль находится в отпущенном положении, ведомый диск остается зажатым между маховиком и нажимным диском. В результате трения происходит перенаправление крутящего момента от маховика двигателя на силовую передачу автомобиля.

В случае выжимания педали сцепления происходит ряд взаимодействий между деталями, благодаря чему ведомый диск освобождается от прижимного усилия. Для этого приходит в движение трос сцепления. Вилка отключения сцепления надавливает на выжимной подшипник, и он двигается по валу в сторону маховика. Далее выжимной подшипник оказывает давление на пластины диафрагменной нажимной пружины.

Когда лепестки прогибаются в сторону маховика, наружный обод пружины отходит от нажимного диска. Он освобождается. На этом можно закончить раскрывать принцип работы сцепления, так как оно выключается, передача крутящего момента от двигателя на КПП прекращается. При последующем отпускании педали снова идет в ход диафрагменная пружина, которая создает давление на нажимной диск, а тот, в свою очередь, обратно стыкуется с маховиком двигателя.

Конечно, приведенная информация не охватывает всего многообразия существующих на сегодняшний день конструкций сцепления. Тем не менее, она способна дать элементное понимание работы данного механизма и, возможно, позволит многим значительно дольше сохранять свой автомобиль в исправном состоянии.

Материалы: http://nashikolesa.ru/pod-kapotom/princip-raboty-scepleniya

Система сцепления автомобиля служит для плавного соединения коленвала двигателя с валом коробки передач для того, чтобы передать крутящий момент. Это необходимо при движении с места и при переключении передач в пути.

Существует несколько типов сцепления: механическое (фрикционное), электрическое, гидравлическое, а также их комбинированные варианты.

Все сцепления схожи по принципу работы, по сути являются механическими с различными модификациями отвечающих заданным условиям комфорта и эксплуатации. Конструктивно состоит из множества элементов, разнообразие сочетаний которых определяет тип сцепления:

• одно и двухпоточное, представляет собой сочетание двух однопоточных, на легковых автомобилях применяют однопоточное сцепление;
• по трению: мокрое (в масле) и сухое (в воздушной среде);
• постоянно, применяемое на легковых автомобилях и непостоянно замкнутое;
• по количеству имеющихся ведомых дисков: 1-дисковые (наиболее распространенные), 2-дисковые и многодисковые.
• от того, какие используются пружины, могут быть такие типы: с диафрагменной (по центру) пружиной и с цилиндрическими (по окружности) пружинами.

Чаще всего сейчас на автомобилях встречается однодисковое сцепление сухого типа.

1. Механическое сцепление делает свою работу, используя силы трения.
2. Гидравлический тип соединения вала мотора с валом коробки происходит благодаря потоку жидкости.
3. Электромагнитный тип работает за счёт магнитного поля.

Рассмотрим отдельно каждый вид сцепления и его приводы.

Механическое

Сцепление с механическим приводом

Структура механического сцепления обычно представляет собой один и более фрикционных дисков, которые сжаты с маховиком или между собой пружинами. Привод механического сцепления осуществляется по средствам троса.

Маховик болтами крепится к коленвалу мотора. Он используется в качестве ведущего диска.

Сейчас распространено использование двухмассового маховика, который стабилизирует крутящие нагрузки на вал. Обе части его соединяются одна с другой пружинами.

Корзина бывает нажимного (лепестки сдвигаются внутрь, к маховику) и вытяжного вида (например, на некоторых французских моделях). Для каждого вида применяется свой выжимной подшипник. Крепление корзины к маховику производится болтами.

Ведомый диск входит в шлицы вала коробки и способен по ним смещаться. Дисковые демпферные пружины выполняют функцию сглаживания колебаний в момент переключения передач.

Фрикционные накладки крепятся заклепками к основанию ведомого диска. Выполнены они из композитного вещества: чаще — из кевларовых нитей или углеродного волокна, иногда – из керамики. Особо прочные – это металлокерамические накладки. Они рассчитаны выдерживать температуру вплоть до 600°С кратковременно.

Выжимной подшипник закреплен на защитном кожухе и имеет выжимную площадку. Находится на первичном вале.

Принцип работы

К коленвалу двигателя крепится маховик и выполняет функцию ведущего диска. Кроме этого есть «корзина» (т.е. нажимной диск) и ведомый диск (с фрикционными накладками). «Корзина» придавливает ведомый диск к маховику, что способствует передаче крутящего момента к коробке передач от мотора.

Нажимной диск имеет круглую форму с лучевым основанием и плотно соединен с маховиком. На нем находятся выжимные пружины лепесткового типа, которые взаимодействуют с прижимной площадкой. Размер площадки соответствуют диаметру маховика. Между площадкой и маховиком размещен ведомый диск. Выжимной подшипник давит на выжимные пружины по центру выжимного диска. Движение от надавливания на педаль сцепления переходит через трос далее на выжимную вилку, а она уже смещает выжимной подшипник. По центру диска подшипник давит на выжимные пружины. В итоге площадка выходит с зацепления с ведомым диском.

Гидравлическое

Гидравлический привод сцепления

Гидравлическим называется механическое сцепление с гидравлическим приводом. Основные составляющие – это, прежде всего цилиндры: главный и рабочий. Если утопить педаль сцепления, тогда шток главного гидроцилиндра соответственно сместится. Возникшее давление переходит по трубке в рабочий цилиндр, который двигает выжимную вилку, а та смещает подшипник.

Двухдисковое

Таким сцеплением комплектуются тяжелые грузовики, тракторы, танки, некоторые мотоциклы и спортивные кары.

Оно используется, если присутствуют крутящие моменты повышенной мощности. Его установка обеспечивает более продолжительный ресурс применяемых деталей конструкции.

Здесь используются 2 ведомых диска, а «корзина» обладает двумя рабочими поверхностями. В конструкцию добавлена система управления синхронным нажатием.

Мокрого трения

Механизмы этого сцепления выполняют свои функции в масляной среде.

Оно применяется на мотоциклах, которые имеют поперечное расположение мотора.

Это обусловлено конструктивной особенностью самих мотоциклетных моторов. Здесь используется один и тот же картер: как для коробки передач, так и мотора.

Принцип работы. Шток, который пропускается через пустотелый вал коробки, посылает возвратно-поступательное движение от троса рычага сцепления.

Роль выжимного подшипника играет шарик на торце штока. Он воздействует на грибок. В результате отводится нажимной диск, сжатие между пакетом дисков ослабляется, вал коробки перестает крутиться.

Саморегулирующееся

Бывает таких видов: SAC, XTend, SAT.

Self Adjusting Clutch (SAC). Используется дополнительная пружина. В процессе износа накладок ведомый диск начинает увеличивать давление, в результате чего происходит равномерный прижим до полной выработки накладок.

XTend. Механизм расположен посередине между «корзиной» с одной стороны и пружиной диафрагмы с другой.

В процессе износа по клиновидным ползунам сдвигается верхнее установочное кольцо. Уровень износа устанавливается по пружиной защелке. Она фиксируется и смещается до ограничителя.

Сверху и снизу имеются установочные кольца для компенсации постоянного износа накладок.

Self-Adjusting Technology (SAT). Зубчатая планка на опорном кольце сдвигает храповой механизм, используя червячную передачу, по мере износа накладок. Опорное кольцо конической формы. Оно находится между центральной пружиной и «корзиной». Все это фиксирует собачка. Проконтролировать износ можно по выходу зубчатой планки.

Данное устройство можно использовать на машинах, где они не были установлены заводом-изготовителем.

Электрическое

Конструктивным отличием электрической системы от механической является электромотор. Он включается в момент перемещения педали сцепления вниз. Электромотор двигает трос, и тот уже смещает выжимной подшипник через коромысло.

Электронное

Выполнено на основе электронной педали сцепления на базе механической коробки передач. Сцепление переключается электродвигателем автоматически.

Варианты исполнения

EKM. Здесь, в принципе, педаль уже не нужна, т.к. управляют системой блоки: электронный и гидравлический. Данные от датчиков на коленвале, системе подачи топлива, педали газа идут в блок управления, который передает команды гидравлическому блоку. А тот, в свою очередь, руководит механизмом сцепления.

Такая система обеспечивает экономию топлива до 10%. Переключение передач выполняется быстро и плавно.

Electronic Clutch System. Важными характеристиками такого вида являются то, что если прекратить давить на педаль газа во время движения, например, при движении по городу или на спуске, то двигатель не глохнет, торможение двигателем при спуске не происходит (машина двигается накатом).

Автоматические КПП чаще всего имеют влажное (иногда, сухое) сцепление многодискового типа. Исходное движение задает не педаль, а актуатор (сервопривод).

Актуаторы бывают электрические (управляющий электронный блок и шаговый двигатель) и гидравлические (гидрораспределитель и исполнительный гидроцилиндр).

Принцип работы. При достижении заданных оборотов вращения двигателя управляющий блок отсылает сигнал на сервопривод. Тот срабатывает и отсоединяет вал двигателя от вала коробки, используя передаточный механизм. После определения автоматикой необходимой передачи выполняется переключение.

Роботизированные КПП работают от электроприводов. Среди них имеются виды с 2-мя сцеплениями, которые включаются поочередно.

Принцип работы. Когда обороты мотора возрастают, в распределителе начинает увеличиваться давление масла. При заданном значении давления распределитель направляет это давление на актуатор, который запускает весь процесс. Давление приходит к исходному значению после переключения передачи, и двигатель вновь начинает крутить вал коробки.

Вариаторы существуют: цепные, тороидальные, клиноременные. Клиноременные популярны больше других. При росте оборотов мотора сходятся «щеки» шкива под влиянием центробежной силы, натягивая ремень. Ремень приводит в движение ведомый шкив.

Керамическое сцепление служит для высоких нагрузок, поэтому используется в гоночных автомобилях и тяжелых грузовиках. Для легкового транспорта оно не оправдано, так как происходит быстрое схватывание крутящего момента мотора.

Электромагнитное порошковое сцепление можно было встретить на определенных моделях автомобилей с ручным управлением. Суть его заключалась в том, что порошок, находящийся между дисками принимал требуемую жесткость тогда, когда подавалось напряжение на обмотку электромагнита. В итоге диски получали сцепление между собой, и вал мотора начинал крутить вал коробки передач. Не получило распространения из-за очень маленького ресурса.

Кулачковые КПП применяются в гоночных машинах. При этом педаль сцепления нужна только на старте. Далее она не участвует в переключении передач.

Компания Nissan планируют полностью исключить механику между рулем и колесами, ее заменит электроника. Такая система называется «steer-by-wire».

Европейские конструкторы работают над созданием двухмассовых маховиков с маятниковой системой. Здесь должны добавиться самоопределяющиеся в пространстве 3-4 детали. За счет движения в противофазе они должны более эффективно гасить колебания. Существует несколько вариантов размещения таких деталей: внутри или снаружи маховика, а также на корпусе корзины. Немцы уже выпустили первые образцы с таким типом сцепления.

Сцепления постоянно совершенствуются, как и другие узлы и системы автомобилей. Причем, каждый вид имеет как достоинства, так и недостатки. Главное, это иметь понятие о том виде сцепления, которое установлено на вашем автомобиле и правильно его эксплуатировать.

Устройство маховика

Неисправности сцепления

Интересные статьи

Отличие дизельного двигателя от бензинового

Система непосредственного впрыска топлива

Состав моторного масла

Материалы: http://autoleek.ru/korobka-peredach/sceplenie/sistema-scepleniya-avtomobilya.html

Принцип работы и общее устройство сцепления автомобиля

Всем доброго времени суток! Рад продолжить диалог на автомобильную и около автомобильную тематику. Недавно мы говорили о нюансах работы двухтактных двигателей, о разновидностях систем регулирования фаз газораспределения. На очереди у нас сцепление, которое является неотъемлемым атрибутом автомобиля независимо от типа трансмиссии. Хочу обсудить в этом выпуске устройство сцепления — для многих может быть интересно узнать, как оно работает и как правильно эксплуатировать его, чтобы добиться безотказной службы.

Прежде всего, взаимодействие между двигателем, сцеплением и коробкой передач необходимо для того, чтобы автомобиль мог беспрепятственно двигаться и останавливаться в требуемой точке. Впервые прообраз сцепления стал применяться создателями Мерседеса. Это позволило значительно упростить управление транспортным средством, поэтому сегодня работа автомобиля немыслима без этого важнейшего узла.

Итак, главный принцип работы устройства заключается в соединении первичного трансмиссионного вала и маховика силового агрегата. Благодаря такой схеме удается достичь плавности хода и переключения скоростей в коробке. Без сцепления затруднительно было бы трогаться с места. Оно устанавливается между коробкой передач и силовым агрегатом и дает возможность передавать крутящий момент от движка на колеса и, при необходимости, разрывать эту связь.

Однодисковое сцепление, как и другие его разновидности, подвержено серьезным нагрузкам в процессе эксплуатации. Многие из его составляющих требуют профилактики и своевременной замены. Неумелые и неопытные водители зачастую «палят» сцепление, и это выражение имеет под собой не только переносный смысл, поскольку в салоне автомобиля начинает ощущаться характерный запах гари.

Поскольку назначение сцепления мы в основном затронули, пришло время посмотреть, из каких конкретно узлов оно состоит. В процессе развития автомобилестроения было известно множество различных конструкций, но лучше всех проявила себя следующая компоновка:

• диск сцепления, обладающий характерной круглой формой, включающий несколько основных элементов;
• диск нажимной (корзина) — его основание включает в себя пружины, совмещенные с прижимной платформой и компактно размещенные. В основании этого узла действует выжимной подшипник;
• подшипник выжимной, отвечает за механический привод в действие вилки, и размещается на первичном валу коробки передач;
• маховик.

Посмотрим теперь, как работает сцепление автомобиля в сборе. Ведомый диск постоянно зафиксирован вместе с маховиком при помощи диска нажимного. Чтобы автомобиль тронулся, ведомый диск должен соприкоснуться с маховиком, который вращается. Происходит это так: водитель выжимает педаль сцепления, что позволяет ему включить 1-ю скорость. Как только педаль отпускается, пружины диска нажимного соединяют ведомый диск с маховиком. Вследствие этого касания машина начинает постепенно двигаться. Скорость вращения диска и маховика постепенно выравнивается, чем и достигается движение транспортного средства.

Полностью крутящий момент передается тогда, когда выравниваются скорости вращения ведомого диска, диска сцепления и маховика. Если отпустить педаль слишком резко, машина может попросту заглохнуть — этим часто грешат начинающие водители. При переключении любой передачи, необходимо добиваться плавного хода педали, что позволит продлить срок эксплуатации этого узла, да и трансмиссии тоже.

Важнейшим узлом сцепления является его привод, в который входит главный цилиндр, сама педаль, рабочий цилиндр, нажимной подшипник, систему трубопроводов, вилка включения. Размещается исполнительный (рабочий) цилиндр на картере сцепления. В разных моделях и марках авто его устройство не имеет принципиально разных конструктивных отличий. В его корпусе размещены поршень с толкателем, штуцер, уплотнитель под кольцо, пружина для выхода воздуха. Любой из этих элементов при выходе из строя подвергает риску неработоспособности сразу всю систему.

Функции рабочего цилиндра во многом совпадают с теми же, что выполняет главный. Они толкают рабочую жидкость по системе трубопроводов. Первый и наиболее часто встречающийся признак появления неисправностей в работе этого узла — провал педали либо чересчур мягкий ход. Он может означать то, что исполнительный цилиндр износился и начал подтекать. Вместе с демонтажом рабочего часто требует замены и главный цилиндр.

Если по Вашим ощущениям усилие при нажатии на педаль изменилось, первым делом нужно проверить уровень тормозной жидкости в системе, а также состояние, в котором находится гидравлический привод и шланги. Рабочую жидкость специалисты рекомендуют заменять спустя каждые 50 тысяч пройденных километров. При ее замене обязательно следует стравливать из системы весь воздух.

Современное сцепление характеризуется следующими основными неисправностями:

• провал педали или посторонние шумы;
• неполное включение или выключение передачи;
• затрудненное или резкое включение.

Зачастую к появлению проблем приводит неправильная эксплуатация со стороны самого водителя. Это может потребовать высокозатратного ремонта, поэтому куда экономнее будет научиться пользоваться сцеплением правильно. В ходе эксплуатации нужно постоянно контролировать уровень рабочей жидкости. При его недостаточном уровне нужно срочно устанавливать места вероятного подтекания и менять вышедшие из строя элементы.

Надеюсь, уважаемые читатели, что Вам была полезной представленная сегодня в блоге статья и схема работы узла. Мы немного больше стали знать об устройстве сцепления и принципах его взаимодействия в комплексе с двигателем и коробкой передач. А пока рекомендую прочитать три части моего обзора автомобиля Ford Focus 2, владельцем которого я был на протяжении 6 лет, в тексте найдете много полезной информации, а также советы тем, кто рассматривает его для покупки. Читайте новые публикации в самые ближайшие дни! На сегодня пока!

Материалы: http://avto-kul.ru/poleznoe-ob-avtomobile/ustrojstvo-stsepleniya.html