Сцепление легкового автомобиля устройство
Сцепление — устройство и назначение сцепления автомобиля
Сложно представить современный автомобиль без такого важного блока как сцепление. Все транспортные средства с механической коробкой переключения передач обязательно оснащаются сцеплением. На автоматических КПП ситуация немного иная, и несмотря на наличие механизма размыкания передач, сцепления в классическом понимании данного слова там нет. Но о работе АКПП и вариаторов поговорим позже.
Сцепление автомобиля в сборе
Пока же более подробно поговорим об устройстве, назначении и принципах работы сцепления автомобиля в его классическом понимании.
Функции сцепления
Сцепление автомобиля отвечает за передачу крутящего момента с двигателя на коробку переключения передач. Происходит это под воздействием силы трения. Также сцепление позволяет обеспечивать кратковременное отключение двигателя от трансмиссии, например, при необходимости торможения или переключения передач.
Если же рассматривать в целом, то функции сцепления заключаются в следующем:
Поскольку сегодня наиболее распространенным остается однодисковое сухое сцепление с гидравлическим или механическим приводом, то и рассматривать будем именно его.
Устройство сцепления
Сцепление состоит из нескольких основных элементов, правильное расположение и функционирование которых обеспечивает стабильную работу всего блока. В конструкции сцепления можно выделить такие детали:
В зависимости от типа привода он может быть представлен двумя способами – трос сцепления, который идет от педали, или гидравлической системой. В последней будет представлено несколько цилиндров сцепления – рабочий и главный, а также система трубок.
На ведомый диск сцепления дополнительно устанавливаются фрикционные накладки. Именно он и отвечает за передачу крутящего момента посредством трения. При этом к корпус ведомого диска встраивается специальный пружинный демпфер поворотных движений, что позволяет смягчить процесс соединения с маховиком.
Корзина сцепления включает в себя нажимной диск сцепления и диафрагменную пружину. Именно между корзиной и маховиком располагается ведомый диск.
Принцип работы сцепления
Преимущественно ведомый диск прижимается к маховику. Крутящий момент от маховика двигателя передается на ведомый диск, а дальше через него посредством шлицевого соединения на первичный вал коробки переключения передач.
Чтобы отключить сцепление водитель осуществляет нажатие ногой на педаль (выжимает сцепление), которая соединяется с вилкой гидравлическим или механическим приводом.
Педаль сцепления
В свою очередь вилка сцепления перемещает выжимной подшипник. В этот момент подшипник сцепления передает усилие на лепестки диафрагменной пружины, из-за чего прекращается давление на нажимной диск. Таким образом происходит освобождение ведомого диска, а значит и разъединение двигателя и трансмиссии.
После включения нужной передачи или торможения водитель отпускает педаль сцепления. Соответственно, вилка больше не толкает выжимной подшипник, а он, в свою очередь, не воздействует на пружину. Нажимной диск снова прижимает ведомый диск сцепления к маховику двигателя – силовой агрегат соединяется с трансмиссией.
Вывод
Сцепление является важной составляющей любого автомобиля с механической коробкой переключения передач. Без него осуществлять эффективное и безопасное движение будет крайне проблематично, как и в тех случаях, когда произошел износ отдельных составляющих, например, ведомого диска или выжимного подшипника. Помните, что средний срок качественного набора сцепления составляет 100-150 тысяч км, после чего его придется заменить, но более подробно об этом поговорим в следующих материалах.
Оставайтесь с Cheko2.ru, ведь впереди еще много интересного. Ищите нас в ВК, где кроме полезных материалов вы можете найти много автоюмора.
ЧТО СОБОЙ ПРЕДСТАВЛЯЕТ СЦЕПЛЕНИЕ АВТОМОБИЛЯ?
Сцепление автомобиля – это силовая муфта (механизм передачи вращения). Передача вращения в сцеплении происходит благодаря силам трения, электромагнитным полем либо гидродинамическими силами. Соответственно, муфты сцепления, в зависимости от типа передачи вращения, называются: фрикционные, электромагнитные, гидравлические.
Главная задача сцепления – временное разъединение (разобщение) двигателя и трансмиссии, и плавного их соединения. Эти операции необходимы во время движения для управления механической коробкой передач: переключение передач, остановка, торможение, трогание авто с места.
Во время движения сцепление автомобиля передает крутящий момент от двигателя к коробке переключения передач, тем самым, предохраняя трансмиссию от динамических нагрузок. Нагрузки в трансмиссии возникают постоянно: при торможении двигателем, на неровностях дорожного покрытия, при снижении частоты вращения коленвала и т.д.
— по связи частей: фрикционные, гидравлические, электромагнитные;
— по созданию нажимного усилия: с перифирийными пружинами, с центральной пружиной, центробежное и полуцентробежное;
— по количеству дисков: одно, — двух, — многодисковые;
— по приводу: механический и гидравлический привод.
Традиционными сцеплениями на легковых автомобилях являются однодисковые фрикционные сцепления. Существуют специальные (керамические) сцепления, которые имеют высокий коэффициент трения. Но, в связи с тем, что этот тип сцепления слишком резко «схватывает», он не применяется в конвейерных (стандартных) автомобилях. Только на спортивных и грузовых авто.
В классических автоматических коробках передач сцепление отсутствует. А вот в роботизированных и кулачковых АКПП сцепление предусмотрено. При этом сцепление в кулачковых АКПП, работает лишь при старте (кулачковые АКПП используются на спортивных моделях), а далее, в процессе движения, сцепление не работает.
Требования, предъявляемые к сцеплению ↑
Как и каждый узел вашего автомобиля, сцепление, в соответствии с выполняемой задачей, должно отвечать определенным требованиям.
Наиболее характерные требования к сцеплению:
— должно обеспечивать плавность включения передач. Во многом это требование обеспечивается квалифицированным управлением при включении (выключении) передачи.
— чистота включения сцепления (т.е. коэффициент сцепления приближен к «0»), должна обеспечивать плавное переключение передач.
— при любых условиях эксплуатации должно обеспечить надёжную передачу крутящего момента. Низкий коэффициент сцепления приводит к пробуксовке, слишком высокий – увеличивает перегрузки на двигатель и трансмиссию.
— должно обеспечивать удобство и относительную простоту управления моментом соединения (рассоединения). При этом определен допустимый ход педали не больше 160 мм.
Как устроено сцепление автомобиля? ↑
И вновь мы приведем классическое устройство однодискового сухого сцепления автомобиля. В зависимости от типов по связи, устройство сцепления отличается в некоторых нюансах.
Однодисковое сцепление состоит из:
1 – маховик;
2 – ведомый диск;
3 – кожух сцепления с нажимным диском;
4 – диафрагменная пружина
Схема работы сцепления автомобиля, в принципе, проста. Отпущенная педаль сцепления означает, что сцепление включено: ведомый диск в это время прижат к маховику нажимным диском, благодаря усилиям пружин. Т.о. сцепление передаёт крутящий момент от ведущих деталей к ведомым.
Нажатие на педаль выключает (рассоединяет) сцепление. Муфта, переместившись к маховику, поворачивает рычаги, которые, в свою очередь, отодвигают нажимной от ведомого диска. Детали сцепления разъединены и крутящий момент не передаётся.
Всем спасибо что со мной)
Ну и не забываем про лайки. Вам не долго, а мне приятно))
Удачи всем!
Подписывайтесь и увидите еще много интересного!))
Сцепление автомобиля: назначение и устройство
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:
Привод выключения сцепления
Привод выключения сцепления (гидравлического типа) состоит из:
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.
Механизм сцепления состоит из:
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.
Как 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
время относительно маховика, тоже начнет вращаться, а ваш автомобиль потихоньку двигаться. Затем на две – три секунды удерживаем педаль сцепления в средней позиции для того, чтобы скорость вращения маховика и диска уравнялись.
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 сцепления автомобиля
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:
Чаще всего сейчас на автомобилях встречается однодисковое сцепление сухого типа.
Конструктивные особенности и принцип работы
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).
Особенности некоторых видов
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.
Новые разработки
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.
Заключение
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.