Сцепление автомобиля – назначение, типы сцепления, устройство, принцип работы.
Сцепление является важным конструктивным элементом трансмиссии автомобиля. Оно 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, гидравлическое, электромагнитное.
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.
В зависимости от количества дисков различает следующие виды фрикционного сцепления: однодисковое, двухдисковое и многодисковое.
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. Конструкция однодискового сцепления включает маховик, нажимной и ведомый диски, диафрагменную пружину, подшипник выключения сцепления с муфтой и вилкой. Все конструктивные элементы сцепления размещаются в картере. Картер сцепления крепиться болтами к двигателю.
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.
Нажимной диск прижимает ведомый диск к маховику и при необходимости освобождает его от давления.
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.
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.
На грузовых и легковых автомобилях с мощным двигателем применяется
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.
Сцепление автомобиля: назначение и устройство
Содержание статьи
- 1 Назначение и устройство сцепления
- 1.1 Привод выключения сцепления
- 1.2 Механизм сцепления
- 2 Основные неисправности сцепления
- 3 Эксплуатация сцепления
- 3.1 Как это может случиться и почему машина едет?
Назначение и устройство сцепления
Сцепление служит для кратковременного разъединения двигателя от трансмиссии и плавного их соединения при трогании с места, а также при переключении передач.
Сцепление состоит из привода и механизма сцепления.
Схема гидравлического привода выключения сцепления и механизма сцепления:
- коленчатый вал;
- маховик;
- ведомый диск;
- нажимной диск;
- кожух сцепления;
- нажимные пружины;
- отжимные рычаги;
- нажимной подшипник;
- вилка выключения сцепления;
- рабочий цилиндр;
- трубопровод;
- главный цилиндр;
- педаль сцепления;
- картер сцепления;
- шестерня первичного вала;
- картер коробки передач;
- первичный вал коробки передач.
Привод выключения сцепления
Привод выключения сцепления (гидравлического типа) состоит из:
- педали,
- главного цилиндра,
- рабочего цилиндра,
- вилки выключения сцепления,
- нажимного подшипника,
- трубопроводов.
При нажатии на педаль сцепления, усилие ноги водителя, через шток и поршень, передается жидкости, которая, в свою очередь, передает давление от поршня главного цилиндра на поршень рабочего.
Далее шток рабочего цилиндра перемещает
вилку выключения сцепления и нажимной подшипник, который и передает усилие на механизм сцепления. Когда же водитель отпустит педаль, то под воздействием возвратных пружин все детали привода займут исходные позиции.
Механизм сцепления
Механизм сцепления представляет собой устройство, в котором происходит передача крутящего момента за счет работы сил трения. Именно механизм сцепления позволяет кратковременно разъединять двигатель и коробку передач, а затем вновь
плавно их соединять.
Кроме того, сцепление предохраняет детали трансмиссии от перегрузок. При неравномерном вращении коленчатого вала двигателя в трансмиссии возникают колебания. Для их гашения в сцеплении имеется гаситель колебаний или демпфер. Элементы механизма заключены в картер сцепления, который крепится к картеру двигателя.
Детали механизма сцепленияМеханизм сцепления состоит из:
- картера и кожуха,
- ведущего диска (которым является маховик коленчатого вала двигателя),
- нажимного диска с пружинами,
- ведомого диска со специальными износостойкими накладками и гасителем колебаний.
Ведомый диск, связанный с первичным валом коробки передач, постоянно прижат к маховику нажимным диском под воздействием очень сильных пружин. За счет огромных сил трения между маховиком, ведомым и нажимным дисками, все это вместе, как единое целое, вращается при работе двигателя. Но это только тогда, когда водитель не трогает педаль сцепления, независимо от того едет ли или стоит на месте его автомобиль.
А для начала движения машины, необходимо прижать ведомый диск, связанный с ведущими колесами (через первичный вал коробки передач и другие составляющие трансмиссии), к вращающемуся маховику, то есть – включить сцепление.
Схема работы сцепленияКак правильно включать сцепление? Вначале приотпускаем педаль, то есть даем возможность пружинам нажимного диска подвести ведомый диск к маховику до их легкого соприкосновения. За счет сил трения диск, проскальзывая некоторое
Машина при этом немного увеличивает скорость движения. И, наконец, когда маховик вместе с нажимным и ведомым дисками уже вращаются вместе без проскальзывания с одинаковой скоростью, 100%-но передавая крутящий момент к коробке передач
и далее на ведущие колеса автомобиля, остается только полностью отпустить педаль сцепления и убрать с нее ногу.
Если при начале движения педаль сцепления резко бросить, то автомобиль «прыгнет» вперед, а двигатель заглохнет. В худшем же варианте, что-нибудь еще и сломается, так как в этот момент возникает сильная ударная волна, которая многократно увеличивает нагрузки на все детали двигателя и агрегаты трансмиссии.
Для выключения сцепления водитель нажимает на педаль, при этом нажимной диск отходит от маховика и освобождает ведомый диск, прерывая передачу крутящего момента от двигателя к коробке передач. Нажимать на педаль сцепления следует достаточно быстрым, но не резким, спокойным движением до конца хода педали.
Основные неисправности сцепления
Сцепление «ведет» (выключается не полностью) из-за большого свободного хода педали сцепления, перекоса нажимного подшипника, коробления ведомого диска или поломки пружин.
Для устранения неисправности следует отрегулировать свободный ход педали, удалить воздух из гидропривода, заменить неработоспособные диски и пружины.
Сцепление «пробуксовывает» (включается не полностью) из-за малого свободного хода педали, замасливания или износа фрикционных накладок ведомого диска, поломки пружин. Для устранения неисправности необходимо отрегулировать свободный ход педали, промыть или поменять диски, пружины.
Сцепление включается резко вследствие заеданий в механизме привода, задирах на рабочих поверхностях дисков, маховика и разрушения фрикционных накладок ведомого диска. Для устранения неисправности следует заменить неисправные узлы привода, устранить задиры на поверхностях дисков, заменить ведомый диск.
Подтекание тормозной жидкости в приводе выключения сцепления возможно из главного или рабочего цилиндров, а также в соединительных трубках.
Для устранения неисправности следует визуально определить место утечки и заменить неисправные узлы, с последующей прокачкой всего гидропривода (удалить из него воздух).
Эксплуатация сцепления
При эксплуатации автомобиля необходимо периодически проверять уровень в бачке, питающем жидкостью гидравлический привод сцепления. Если уровень окажется меньше нормы, то его обязательно следует восстановить, долив тормозной жидкости.
В противном случае, когда ее уровень понизится до нуля, усилие вашей ноги на педали сцепления будет передаваться в никуда.
Пониженный уровень жидкости или неправильная регулировка сцепления может привести к тому, что передачи на вашем автомобиле будут включаться с огромным усилием или вообще включаться не будут. И если, при полностью нажатой педали
сцепления, вам все-таки удастся «впихнуть» первую передачу, то автомобиль самопроизвольно начнет медленное движение, хотя в данный момент двигатель еще должен быть отделен от ведущих колес.
Как это может случиться и почему машина едет?
Описанная неприятность называется – сцепление ведет. Суть происходящего в следующем. В то время, когда ведомый диск сцепления не должен иметь контакта с маховиком, он все-таки за него немного цепляется, и поэтому часть крутящего момента передается на вал коробки передач и далее на ведущие колеса.
Со сцеплением может случиться неприятность и другого рода. Так как каждый раз, отпуская педаль сцепления, мы заставляем обе поверхности ведомого диска сильно тереться о железный маховик и не менее железный нажимной диск, то естественно боковые поверхности ведомого диска со временем изнашиваются.
Это нормальный процесс, предусмотренный конструкцией автомобиля, и ведомый диск является расходным материалом. Однако наступает момент, когда и первая передача включена, и педаль сцепления наверху, и «газуете» вы так, что у проезжающих мимо водителей «сердце кровью обливается». Но износ накладок ведомого диска уже настолько велик, что теперь он не зажимается между маховиком и нажимным диском с должным усилием, и, прокручиваясь, не передает крутящий момент от двигателя к трансмиссии. Описанное явление называется – сцепление пробуксовывает.
Конечно, здесь описан пример совсем уж глухого и слепого водителя, потому что машина намного раньше «предупреждала» его о том, что такой случай может произойти в ближайшее время.
Еще раньше, на подходе к максимальному износу, ведомый диск начал пробуксовывать, сначала на четвертой передаче, затем на третьей и так далее.
Начало критического износа легко определить, двигаясь на четвертой передаче со скоростью 40 – 45 км/ч. Если при активном нажатии на педаль газа обороты
двигателя начинают увеличиваться, а машина продолжает движение с постоянной скоростью, то в подтверждение своей догадки вы еще и унюхаете специфический запах «подгорающих» накладок диска. Значит, пора покупать новый диск.
«Шелест» в районе сцепления и его пропадание при полностью нажатой педали сцепления означает, что вы должны готовится к замене выжимного подшипника. Резкие старты и ускорения машины, постоянное держание ноги на педали сцепления при
движении ведут к ускоренному износу не только сцепления, но и других агрегатов автомобиля.
Укорачивает срок службы сцепления и еще одна плохая привычка. Это когда водитель долго удерживает педаль сцепления в нажатом состоянии, например, на все время остановки перед красным сигналом светофора.
Система привода сцепления – x-engineer.org
В автомобиле с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) двигатель соединяется с остальной частью трансмиссии через соединительное устройство, которым может быть сцепление или преобразователь крутящего момента. Одной из функций сцепления (гидротрансформатора) является временное прерывание потока мощности между двигателем и трансмиссией (например, для переключения передач).
Для автомобиля с механической коробкой передач система включения сцепления (механизм) является интерфейсом между водителем и сцеплением, что позволяет водителю управлять подключением (включением) и отключением (отключением) сцепления.
Чтобы понять, как работает сцепление, прочтите статью Как работает сцепление .
Система привода сцепления может быть механической , гидравлической или электрической (проводной) . Механические приводные системы могут быть с металлическими стержнями и стержнями или с металлическим тросом.
По сравнению с механическим приводом сцепления, гидравлический привод гораздо более гибкий и надежный. Гидравлические приводные системы сцепления обеспечивают оптимальное и постоянное усилие на педали, изготовлены из гораздо более легких материалов (снижение веса до 70% по сравнению со стандартной командой системы сцепления) и намного компактнее.
На приведенной ниже диаграмме показаны основные компоненты гидравлической системы привода сцепления . Детали сцепления с системой привода
В зависимости от типа включения диафрагменная пружина , муфты классифицируются в:
- нажимные муфты
- нажимные муфты
Подшипник выключения сцепления давит на диафрагменную пружину, и нажимной диск освобождает фрикционный диск сцепления.
В тяговом сцеплении при нажатии на педаль сцепления подшипник выключения сцепления тянет диафрагменную пружину, а нажимной диск освобождает фрикционный диск сцепления.
Системы нажимного сцепления с гидравлическим приводом широко используются в пассажирских транспортных средствах.
Системы привода сцепления должны соответствовать нескольким конструктивным требованиям:
- они должны обеспечивать полное отключение сцепления
- они должны обеспечивать плавное включение и выключение сцепления
- усилие на педали сцепления должно быть около 100 … 150 Н, что означает, что для выключения сцепления требуется усилие от среднего до низкого
- ход педали сцепления должен быть около 120 … 150 мм, что означает, что водитель должен иметь возможность нажать педаль сцепления до упора
- она должна иметь автоматические механизмы компенсации износа сцепления, т.е. усилие на педали должно иметь одинаковую характеристику даже при уменьшении ширины фрикционного диска
- должен быть компактной системой, иметь легкую конструкцию, которую можно быстро и легко собрать
- большинство компонентов должно быть изготовлено из материалов, пригодных для повторного использования (не влияет на ощущения водителя)
Крутящий момент сцепления регулируется силой нажатия на педаль сцепления.
Поскольку она косвенно контролирует крутящий момент на колесе, очень важно, чтобы гидравлическая система привода сцепления работала бесперебойно, была надежной и гарантировала длительный срок службы.
Как работает система привода гидравлического сцепления
Принцип работы системы привода гидравлического сцепления основан на законе Паскаля (также известном как принцип Паскаля или принцип передачи давления жидкости).
Изображение: Система привода гидравлического сцепления (прицепного типа) – схема
Кредит: Eaton
- главный цилиндр
- резервуар
- поршень
- линия высокого давления (трубка)
- рабочий цилиндр
- толкатель
Педаль сцепления соединена непосредственно с поршнем (3) главного цилиндра (1). Когда водитель нажимает педаль сцепления, поршень перемещается внутри главного цилиндра и сжимает гидравлическую жидкость, создавая давление. Давление передается по трубопроводу высокого давления (4) на рабочий цилиндр (5).
Толкатель (6) соединен с поршнем рабочего цилиндра. Из-за увеличения давления в рабочем цилиндре толкатель выталкивается наружу, воздействуя на вилку сцепления, которая освобождает нажимной диск и размыкает сцепление.
Гидравлическая жидкость, используемая для приведения в действие, обычно представляет собой тормозную жидкость или минеральное масло.
При срабатывании ход педали сцепления R преобразуется (механико-гидравлический-механический) в ход выжимного подшипника r .
Изображение: Гидравлическая система привода сцепления — компоненты
Предоставлено: Eaton
- главный цилиндр
- резервуар
- переходник
- шланг и фитинг
- рабочий цилиндр (или пневмо/гидравлический сервопривод)
- (дополнительно) воздушный регулятор
- корпус и вилка в сборе
- сцепление
Главный цилиндр сцепления (CMC) соединен непосредственно с педалью сцепления через поршень и толкающий шток.
Толкающая сила привода воздействует на поршень, который сжимает гидравлическую жидкость внутри главного цилиндра. Механическое усилие на педали сцепления преобразуется в гидравлическое давление и поток, передаваемый по шлангу (трубкам) в рабочий цилиндр и обратно преобразуется в механическое усилие на вилке сцепления. 9
Технические данные главного цилиндра сцепления
Кредит: FTE Automotive
| Оперативное давление [Бар] | <50 |
| Вакуумной сопротивление [MBAR] | <2 |
| Пиковая температура [° C] | 150 |
| Диапазон диаметров [мм] | 15,87… 38,1 |
| Инта0201 Рабочая среда | Тормозная жидкость или минеральное масло |
Давление, создаваемое в главном цилиндре, передается по трубопроводам (шлангам) на рабочий цилиндр сцепления (CSC).
Изображение: Рабочий цилиндр сцепления
Предоставлено: FTE Automotive
Одним из требований к трубе/шлангу является фильтрация внешних вибраций для обеспечения комфортной работы педали сцепления. По этой причине трубы сцепления оснащены демпфирующими компонентами, такими как частотные модуляторы или виброгасители.
Изображение: Сборка сцепления сцепления
Кредит: FTE Automotive
- Частотный модулятор (компактный дизайн)
- Разъем
- Частотный модулятор
Технические данные. Технические данные пластиковая труба Кредит0003 Рабочий цилиндр сцепления получает гидравлическую энергию (давление и поток) от главного цилиндра и преобразует ее обратно в механическую силу. Давление внутри рабочего цилиндра выталкивает поршень, который воздействует на вилку сцепления, выключая сцепление. Когда водитель отпускает педаль сцепления, давление внутри главного цилиндра и рабочего цилиндра уменьшается и позволяет диафрагменной пружине толкать назад (в случае сцепления нажимного типа) через вилку сцепления поршень/толкатель в рабочий цилиндр. Система включения сцепления статична относительно кузова автомобиля. Нажимной диск сцепления и диафрагменная пружина вращаются вместе с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания. Устройство выключения сцепления должно обеспечивать связь между статическим элементом (поршень/толкатель рабочего цилиндра) и подвижным элементом (диафрагменная пружина). Это требование может быть выполнено либо за счет использования выжимного подшипника вместе с вилкой сцепления, либо за счет использования концентрического рабочего цилиндра . Изображение: Концентрический рабочий цилиндр сцепления Концентрические рабочие цилиндры также содержат подшипник выключения сцепления. В этом узле нет необходимости в вилке сцепления, рабочий цилиндр установлен концентрично с диафрагменной пружиной сцепления. Технические характеристики рабочего цилиндра сцепления Кредит: FTE Automotive Технические данные концентрического рабочего цилиндра Кредит: FTE автомобильная Наличие у водителя некоторых возможностей независимого управления сцеплением улучшение топливной экономичности автомобиля и снижение выбросов выхлопных газов. Эти улучшения могут быть достигнуты, когда транспортное средство переходит в состояние движения по инерции. Транспортное средство Движение по инерции (также называемое Плавание ) означает, что двигатель отделен от остальной части трансмиссии, и транспортное средство движется за счет своей кинетической энергии (инерции). Транспортное средство может выполнять два типа функций движения накатом: Сценарий Off Coasting дает наибольшее улучшение экономии топлива, но может повлиять на управляемость автомобиля с точки зрения времени, необходимого для разгона автомобиля после события Coasting. Движение по инерции можно легко получить на автомобилях с автоматизированной механической коробкой передач (AMT), коробкой передач с двойным сцеплением (DCT) или автоматической коробкой передач (AT) благодаря электронному управлению сцеплениями. На автомобилях с механической коробкой передач (МКПП) для включения движения по инерции необходимо управлять сцеплением независимо от намерений водителя. Компания Schaeffler разработала ряд интеллектуальных систем включения сцепления для автомобилей с механической коробкой передач, которые автоматически отключают сцепление и позволяют автомобилю двигаться накатом. Изображение: Электронное сцепление (E-Clutch) В концепции электронного сцепления нет механической или гидравлической связи между педалью сцепления и системой выключения сцепления. Чтобы сохранить такое же поведение по отношению к водителю (получить противодействующую силу при нажатии на педаль сцепления), Регулятор усилия на педали встроен в педаль сцепления. Со стороны сцепления рабочий цилиндр заменен электронным гидравлическим приводом , который создает необходимое давление для управления положением сцепления. Система педали сцепления также содержит датчик хода , который передает информацию о положении педали сцепления на привод сцепления. На основе этой информации привод сцепления регулирует гидравлическое давление и, таким образом, открытие/закрытие сцепления. Системы электронного сцепления также могут адаптировать состояние сцепления к условиям вождения с очень высокими динамическими требованиями, такими как быстрое переключение передач или экстренное торможение. Электронные системы сцепления также могут включать в себя другие опции, такие как функция предотвращения опрокидывания или функции помощи водителю для снятия стресса в дорожных ситуациях с частыми остановками. Не забудьте поставить лайк, поделиться и подписаться! Запросить цену Mach III передают вращательное движение от вала, который постоянно вращается, к валу, который должен вращаться только с перерывами. Рабочее давление [бар] < 50 Сопротивление вакууму [мбар] < 2 . диаметр трубы [мм] 3,2 или 6 Рабочая среда Тормозная жидкость или минеральное масло Оперативное давление [Бар] <50 Вакуумной устойчивость [MBAR] <2 ТЕМПРЕСС ° C] 160 Внешний диаметр [мм] 8 Толщина стенки [мм] 2,15 . 
0202
Предоставлено: FTE Automotive Рабочее давление [бар] < 50 Сопротивление вакууму [мбар]0202 <2 . Рабочая среда тормозная жидкость или минеральное масло Рабочее давление [бар]0202 < 50 Vacuum resistance [mbar] < 2 Temperature range [°C] -40 … 180 Peak temperature [°C] 200 Макс. 
нагрузка выключения [Н] < 7000 Рабочая среда тормозная жидкость или минеральное масло Электронные приводы сцепления
Авторы и права: Schaeffler
Как это работает: фрикционная муфта с пневматическим приводом
Mach III
Этот тип муфты включается под давлением воздуха и принудительно отключается под давлением пружины, когда давление воздуха отсутствует.
Взерегивание сцепления 
ВЫКЛЮЧЕНИЕ СЦЕПЛЕНИЯ 
