Принцип работы сцепления автомобиля

Система сцепления предназначена для подключения двигателя транспортного средства к коробке передач. В целом, ее можно назвать связующим звеном между этими двумя силовыми агрегатами. В этой статье мы расскажем вам, в чем заключается принцип работы сцепления, из каких компонентов состоит система и наглядное видео работы устройства.

Принцип работы приводов сцепления

Принцип работы привода сцепления автомобиля, с которым усилие от педали передается на механизм переключения, может быть механическим, гидравлическим или электрическим.

Механический привод сцепления конструктивно самый простой: он представляет собой стальной трос, связывающий тягу педали и рычаг включения сцепления. На нем обычно находится резьбовое соединение, которым можно регулировать длину троса. Недостаток такого привода – большее усилие при нажатии на педаль.

Гидравлический привод комфортнее в работе, особенно если приходится часто пользоваться сцеплением. Его принцип работы похож на работу тормозной системы: при нажатии на педаль поршень давит на жидкость, которая, двигаясь в цилиндре, приводит в движение толкатель рычага включения сцепления. В этом случае ход педали мягче, но нужно следить за состоянием гидравлических шлангов, и контролировать уровень и качество заливаемой в систему гидравлической жидкости.

Электрический привод отличается от механического тем, что трос выключения сцепления приводится в движение от электромотора, который включается при нажатии на педаль. В остальном его устройство мало чем отличается от механического привода.

Классификация

Сцепление систематизируют по нескольким функциональным устройствам.

По связи ведущих и ведомых частей

По контакту пассивных и активных элементов различают такие категории узлов:

  1. Гидравлический. Работа выполняется за счёт потока специальной суспензии. Подобные муфты применяются в автоматических коробках скоростей.

    1 – бачок гидравлического привода сцепления/главного тормозного цилиндра; 2 – шланг подачи жидкости; 3 – вакуумный усилитель тормозов; 4 – пылезащитный колпачок; 5 – кронштейн сервопривода тормоза; 6 – педаль сцепления; 7 – штуцер прокачки главного цилиндра сцепления; 8 – главный цилиндр сцепления; 9 – гайка крепления кронштейна главного цилиндра сцепления; 10 – муфта трубопровода; 11 – трубопровод; 12 – прокладка; 13 – опора; 14 – втулка; 15 – прокладка; 16 – штуцер прокачки рабочего цилиндра сцепления; 17 – рабочий цилиндр сцепления; 18 – гайки крепления кронштейна рабочего цилиндра; 19 – картер сцепления; 20 – муфта гибкого шланга; 21 – гибкий шланг

  2. Электромагнитный. Для приведения в действие используется магнитный поток. Устанавливается на малогабаритных автомобилях.

  3. Фрикционный или типичный. Передача импульса осуществляется за счёт силы трения. Самый ходовой тип для автомобилей с механической коробкой передач.

    1.* Размеры для справок. 2. Момент затяжки болтов крепления картера 3. Привод выключения сцепления автомобиля должен обеспечить: 1. Перемещение муфты для выключения сцеплении 2. Осевое усилие на упорном кольце при не выключенном сцеплении 4. На виде А-А муфта и кожух коробки передач не показаны

Важно! По причине сложности устройства электромагнитная и гидравлическая муфты не заработали повсеместного применения.

По типу создания

В данной категории различают такие типы соединительной муфты:

  • центробежные;
  • частично центробежные;
  • с основной пружиной;
  • с периферийными спиралями.

По числу руководимых валов выделяют:

  • однодисковые — самый распространённый тип;
  • двухдисковые — устанавливаются на грузовом транспорте или автобусах солидной вместимости;
  • многодисковые — используются в мототехнике.

По типу привода

По разряду привода сцепления классифицируют на:

  1. Механические. Предусматривают передачу импульса при нажиме на рычаг через трос на выжимную вилку.

    1 — фиксирующий зажим; 2 — механизм регулировки свободного хода педали; 3, 4 — уплотнительные шайбы; 5 — втулка; 6 — педаль сцепления; 7 — кронштейн педали сцепления троса; 8, 9 — болты крепления; 10 — рычаг; 11 — стопорная шайба; 12 — уплотнительная шайба; 13 — зубчатая шайба; 14 — пружина; 15 — толкатель; 16 — опорный элемент; 17 — упор оболочки

  2. Гидравлические. Включают в состав главный и рабочий цилиндры сцепления, которые сопряжены трубкой повышенного давления. При натиске на педаль включается в работу шток ключевого цилиндра, на котором размещается поршень. Он в ответ давит на ходовую жидкость и создаёт пресс, который передаётся к основному цилиндру.

Знаете ли вы? В авто с автоматической КПП педаль сцепления отсутствует. Но это означает только то, что соединительная муфта работает без участия человека.

Существует и электромагнитный тип соединительной муфты, но сегодня он практически не используется в машиностроении ввиду дорогостоящего обслуживания.

Принцип действия механизма

В работе узла сцепления задействованы следующие основные детали:

  • маховик, жестко закрепленный на коленчатом валу силового агрегата;
  • 2 диска – нажимной и ведомый, составляющие фрикционный механизм;
  • кожух;
  • нажимные пружины;
  • подшипник;
  • диафрагменная пружина в виде концентрических рычагов;
  • вилка;
  • рабочий цилиндр гидравлического привода, срабатывающий при нажатии педали.

Примитивнейший механизм, который применялся в прошлом столетии, не включал гидроцилиндр, значительно облегчающий работу водителю. Вместо него стоял механический тросовой привод.

Ведущий диск (он же – корзина) прикручен к маховику болтами и вращается вместе с ним. Нормальное состояние сцепления, когда педаль находится в отжатом положении, – «подключено». То есть, коленчатый вал мотора и первичный коробки передач соединены посредством диска, придавленного к плоскости маховика пружиной. Когда вы нажимаете педаль, узел работает по такому алгоритму:

  1. Через тормозную жидкость усилие передается гидроцилиндру, толкающему вилку.
  2. Вилка надавливает на подшипник, а он толкает концентрические рычаги, чьи концы упираются в нажимной диск.
  3. Концы рычагов отводятся назад и освобождают диск, в результате связь между валами разрывается, при этом вращающийся коленвал не крутит шестерни коробки.
  4. Когда нужно тронуться с места, вы постепенно отпускаете педаль. Подшипник высвобождает рычаги, которые под воздействием пружин давят на диск. Последний прижимается к маховику фрикционной поверхностью и автомобиль плавно движется вперед.
  5. Алгоритм повторяется при каждом переключении скоростей.

Чтобы сделать стыковку двигателя с трансмиссией более плавной, устройство сцепления предусматривает несколько демпферных пружин внутри ведомого диска. В момент касания фрикционных накладок поверхности маховика они сжимаются и дополнительно сглаживают передачу усилия мотора.

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. 

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.

Как работает?

Если вы не знаете, как работает сцепление, то наша статья поможет вам разобраться в этом вопросе. Рассмотрим принцип работы сцепления автомобиля на деле.

Если сцепление отпущено, то ведомый вал в это время зажат между нажимным диском и маховиком. Когда водитель нажимает на газ, в системе возникает трение, в результате чего крутящий момент перенаправляется от маховика ДВС на силовую скорость транспортного средства.Когда водитель выжимает педаль СС, детали агрегата начинают функционировать и взаимодействовать между собой. В результате этого ведомый вал освобождается от прижимного усилия. Чтобы это произошло, в работу вступает тросик устройства. На выжимной подшипник воздействует вилка отключения механизма, в результате чего подшипник начинает движение к маховику вдоль вала. После этого подшипник оказывает давление на пластинки нажимной пружины.

В том случае, если лепестки пружины механизма прогибаются в сторону маховика, пружина отгибает наружный край от нажимного диска, таким образом освобождая его. Одновременно тангенциальные пружинки отпускают нажимной диск, в результате чего крутящий момент перестает передаваться от мотора к КПП.

Если водитель отпускает педаль, нажимной диск начинает взаимодействовать с ведомым шкивом посредством диафрагменной пружины. Также стоит отметить, что нажимной диск взаимодействует с маховиком во время отпускания педали. Тогда крутящий момент начинает передаваться от мотора к КПП в результате образовавшихся сил трения.

Схема механизма с обозначением каждого элемента

Далее рассмотрим схему устройства а также расскажем, из каких деталей оно состоит.

  • 1 — непосредственно оболочка тросика механизма;
  • 2 — нижняя часть оболочки, наконечник;
  • 3 — устройство крепления тросика педали;
  • 4 — защитный чехол тросика;
  • 5 — нижняя часть тросика;
  • 6 — гайка, позволяющая регулировать положение педали;
  • 7 — контргайка;
  • 8 — поводок тросика;
  • 9 — вилка выключения механизма;
  • 10 — защитный кожух устройства;
  • 11 — винт крепления;
  • 12 — нажимной диск;
  • 13 — маховик агрегата;
  • 14 — ведомый шкив;
  • 15 — первичный шкив силового агрегата;
  • 16 — нижняя часть картера устройства;
  • 17 — непосредственно сам картер механизма;
  • 18 — пружина нажимного устройства;
  • 19 — подшипник, предназначенный для выключения во время переключения скоростей;
  • 20 — фланец муфты;
  • 21 — втулка муфты выжимного элемента;
  • 22 — уплотнительная резинка;
  • 23 — верхняя часть оболочки тросика;
  • 24 — верхняя часть тросика;
  • 25 — опорная деталь крепления педали устройства;
  • 26 — пружина педали механизма;
  • 27 — непосредственно сама педаль;
  • 28 — упорная пластина.

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.

Назначение

Сцепление, или соединительная муфта, является неотъемлемой составляющей любого автотранспорта. Именно это устройство берёт на себя ключевые нагрузки и удары. Узел представляет собой силовое зажимное устройство, которое передаёт вращательный импульс между главными частями автомобиля: трансмиссией и двигателем. Сформирован узел из небольшого количества дисков.

Автосцепление направлено на временное отделение коробки скоростей от двигателя и мягкого их подключения. Необходимость плавности притирки появляется во время хода авто. Переходное отсоединение движка и коробки переключения передач (КПП) важно и при дальнейшем переключении скоростного режима, и при немедленном торможении или остановке авто.

Важно! Нагрузка на сцепление возрастает во время затормаживания, при резком его включении, а также при наезде авто на неровность дорожного полотна.

Во время хода транспортного средства система соединительной муфты в основном находится во включённом положении. Она служит передатчиком мощности от движка к КПП, а также защищает детали последнего от разнообразных интенсивных действий, которые образуются в трансмиссии.

Разновидности узлов

Выше было описано устройство и принцип работы самой распространенной конструкции сцепления сухого типа, устанавливаемого на автомобили с механической коробкой передач. В легковых машинах, оснащенных АКПП, применяются системы «мокрого» типа, где детали фрикционного механизма погружены в жидкость. Это позволяет снизить воздействие силы трения продлить ресурс узла.

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:

  • у механизмов фрикционного типа передача вращения коленвала обеспечивается силами трения, возникающими между ведущими и ведомыми элементами;

  • в сцеплениях, использующих гидравлическую энергию, отсоединение и присоединение КПП к двигателю обеспечивается давлением жидкости в замкнутой системе;
  • принцип работы электромагнитных сцеплений основан на свойствах магнитных полей одинаковой и разной полярности.

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.

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.

Рекомендуем:  Что нужно знать о монтаже ГБО на авто в 2019 году
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: