Устройство сцепления

Устройство сцепления

Сцепление – механизм кратковременного разъединения вала двигателя и механизмов трансмиссии (коробки переключения передач), предназначенный для плавного начала движения транспортного средства с места и бесшумного для переключения передач. Сцепление состоит из одного или нескольких фрикционных дисков, прижимаемых к ведущему диску двигателя (маховику) пружинами. В рабочем состоянии фрикционные диски, покрытые абразивным материалом, прижаты к маховику и передают крутящий момент от коленчатого вала двигателя на ведомый диск, насаженный через шлицевое соединение на вал . Вращение передается благодаря силам трения. Как только водитель нажимает на педаль сцепления, выжимная муфта отводит фрикционный диск (или пакет дисков) от маховика, преодолевая сопротивление пружин. Сила трения уменьшается, фрикционные диски начинают проскальзывать, замедляют или прекращают вращение, двигатель отсоединяется от узлов трансмиссии. В результате при работающем двигателе крутящий момент на ведущие колеса не передается. Это позволяет замедлить движение автомобиля, разгрузить валы для бесшумного переключения передачи, либо остановить транспортное средство без остановки двигателя.
Механизм выключения сцепления состоит из выжимного подшипника, приводного механизма (механического тросового или гидравлического), педали сцепления. Фрикционные диски (или ведомый диск, если речь идет о наиболее распространенном двухдисковом сцеплении) покрыты накладками из материала на основе асбеста. В последнее время в сцеплении применяют новые материалы, не содержащие асбеста, что увеличивает долговечность сцепления в целом. В центральной части ведомого диска расположены выжимные рычаги или лепестковые элементы, на которые воздействует выжимной подшипник. В свою очередь подшипник перемещается по направляющей вала вилкой выключения сцепления, связанной с педалью сцепления тросовым или гидравлическим приводом. В ведомый диск встраивают демпферные пружины, компенсирующие колебания частоты вращения и улучшающие равномерность вращения вала , что положительно сказывается на плавности хода автомобиля и долговечности коробки переключения передач.

Принцип работы сцепления

Сцепление отвечает за передачу крутящего момента от двигателя на коробку передач. Главная его задача – это разъединение агрегатов в момент переключения скорости. Стоит отметить, что на автомобилях с автоматической и механической коробками передач этот механизм разный. На двигателях с роботизированной трансмиссией немного отличается взаимодействие с двигателем, а управление ее функциями выполняет электроника.

Если опустить все нюансы, то сцепление состоит из таких узлов:

• Привод соединяющий педаль и само сцепление (существует несколько вариантов: механический, с тросом и гидравлический). На роботизированной трансмиссии привод активируется актуатором, который получает команды от ЭБУ.
• Корзина. Состоит из выжимного подшипника и нажимного диска.
• Ведомый диск.
• Вилка.
• Демпферные пружины.
• Педали управления.

При нажатии на педаль посредством тросика или гидроцилиндра передается усилие на вилку сцепления. Вилка, через выжимной подшипник, механически воздействует на лепестки нажимного диска, который под влиянием этой силы изгибается к маховику. Это приводит к тому, что ведомый и ведущий диск теряют сцепление, а двигатель работает вхолостую без нагрузки на колеса.

Кевлар

Кевлар (Kevlar) – торговая марка синтетического материала, созданного химическим концерном DuPont, который пришел к автопроизводителям из космической отрасли. Этот прочный и легкий материал имеет два ключевых преимущества для фрикционных материалов: долговечность и плавность включения. С точки зрения долговечности и износостойкости, накладки из кевларового волокна служат в 2-3 раза больше органических собратьев, при этом, не изнашивая значительно рабочие поверхности маховика и нажимного диска.

Жаропрочность и коэффициент трения = 0.35-0.37 делает кевлар отличным выбором для внедорожников и других автомобилей, эксплуатируемых в жестких условиях при значительных нагрузках на трансмиссию.

Принцип работы

Принцип работы сцепления основан на жестком соединении ведомого диска сцепления и маховика двигателя за счет возникающей силы трения от усилия, которое создает диафрагменная пружина. Сцепление имеет два режима: «включено» и «выключено». Основное время работы ведомый диск прижат к маховику. Крутящий момент от маховика передаётся ведомому диску, а от него через шлицевое соединение на первичный вал коробки передач.

Схема работы диафрагменной пружины

Для выключения муфты водитель нажимает на педаль, которая соединена с вилкой механическим или гидравлическим приводом. Вилка перемещает выжимной подшипник, который, нажимая на концы лепестков диафрагменной пружины, прекращает её давление на нажимной диск, а он, в свою очередь, освобождает ведомый. В этот момент двигатель разъединен с трансмиссией.

После включения нужной передачи в коробке передач водитель отпускает педаль сцепления, вилка перестаёт воздействовать на выжимной подшипник, а тот на пружину. Нажимной диск прижимает ведомый к маховику. Двигатель соединен с трансмиссией.

Об отверстиях

Накладкам необходимы отверстия для креп­ления. Они должны делаться строго по чертежу предприятия, собирающего узел сцепления.

Отверстия бывают двух типов: под заклепки, с утопленной площадкой (заплечиком) для шляпки, и технологические, для работы с заклепками противоположной накладки.

Однако заводы, выпускающие накладки, изготавливают их как с отверстиями, так и без оных. Дело в том, что многие заказчики, автомобильные и моторные заводы, хотят выполнять эту операцию сами.

Отверстия можно получать тремя способами: закладывать в конструкцию пресс-формы, пробивать специальным штампом или сверлить. Понятно, что изготовитель накладок может применять любой из перечисленных способов, а заказчик (автозавод или ремонтное предприятие) – лишь второй или третий.

На большинстве предприятий отверстия сверлят на многопозиционных станках. Этот метод обеспечивает отменную точность, да вот беда: нить при сверлении перерезается, уменьшая прочность накладки. Поэтому ведущие заводы применяют технологию получения отверстий на стации прессования накладок.

То, что нить при этом остается целой, само собой. Но это еще не все: данная технология позволяет уменьшить толщину заплечиков и увеличить ресурс изделий до контакта заклепок с нажимным диском или маховиком.

А это готовая нить с пропиткой, поступающая на навивочный станок Навивочный станок Стол вращается, на нем формируется кольцо – будущая накладка Штанга прокидывает нить по дуге эллипса, от внутренней окружности к внешней. В итоге получается эллипсонавитая накладка А вот и полуфабрикат – свитая из нити накладка

Как работает сцепление, каковы его типичные неисправности, и как их избежать

Важным элементом механической трансмиссии является сцепление, которое служит для кратковременного отсоединения двигателя от трансмиссии. Кроме того, сцепление является своеобразным демпфером, защищающим двигатель от перегрузок. Как оно работает, и как продлить его жизнь?

Как работает сцепление?

В большинстве легковых автомобилей с механической коробкой передач используется сухое однодисковое сцепление. Его конструкция довольно проста: это два взаимно прилегающих диска – ведущий (корзина) и ведомый, выжимной подшипник и система привода. В однодисковом варианте первичный вал коробки передач входит в шлицевую муфту в центре ведомого диска, а поверхности маховика двигателя, накладок ведомого диска и нажимного диска корзины плотно прилегают друг к другу. За счет этого и обеспечивается передача потока мощности от двигателя к коробке передач, причем исправное сцепление спокойно “переваривает” всю мощность, развиваемую двигателем.

В обиходе ведущий диск сцепления, включающий в себя нажимной диск (с гладкой блестящей поверхностью), диафрагменную пружину (лепестки в центре) и кожух, называют корзиной

При нажатии на педаль сцепления выжимной подшипник воздействует на пластинчатые пружины корзины, из-за чего поверхности ведомого и ведущего дисков рассоединяются. Соответственно, происходит отключение первичного вала от маховика – то есть, физическое рассоединение двигателя и коробки передач, что позволяет переключить передачу или включить “нейтралку”. При включении сцепления (отпускании педали) выжимной подшипник перестает давить на пластинчые пружины, и диски снова смыкаются, а демпферные пружины в центральной части ведомого диска гасят крутильные колебания, возникающие в движении.

Хорошо видны четыре демпферные пружины ведомого диска сцепления, а также изношенные фрикционные накладки

При нормальной работе сцепления оно не привлекает к себе внимания. Но при его неисправности водитель, к примеру, не сможет включить передачу или тронуться с места. Какие же возможны проблемы?

Какие неисправности могут возникнуть при работе сцепления?

Итак, с какими же проблемами в работе сцепления можно столкнуться на практике? Во-первых, это неполное выключение сцепления — как говорят опытные водители, оно “ведёт”. При нажатии педали поверхности маховика и ведомого и ведущего дисков в таком случае не размыкаются полностью, и попытки переключить передачу сопровождаются хрустом и скрежетом кареток сихронизаторов, ведь полного разъединения коробки передач и мотора не происходит.

Обратная неприятность – пробуксовка сцепления: то есть, его неполное включение. При этом поверхности маховика, ведомого диска и ведущего диска, наоборот, неплотно прилегают друг к другу и проскальзывают, из-за чего может возникнуть характерный запах горелых фрикционных накладок ведомого диска, а попытка резко набрать скорость приводит лишь к увеличению оборотов коленчатого вала. От двигателя на колёса при этом передается лишь небольшая часть мощности – до тех пор, пока износ поверхностей не становится критическим.

Если сцепление «буксует», вместо автомобиля «разгоняется» только стрелка тахометра

Наконец, возможны и такие неисправности, как возникновение вибраций и посторонних призвуков при включении-выключении сцепления.

Из-за чего возникают неисправности сцепления?

Обычно каждая возникшая проблема со сцеплением имеет свою предысторию. К примеру, сцепление может начать буксовать из-за сильного износа на больших пробегах автомобиля, когда фрикционные накладки ведомого диска износились, а рабочие поверхности корзины и маховика имеют выработку.

Во-вторых, сцепление можно просто “сжечь” — например, по неопытности или после длительных перегрузок. Такое, к примеру, бывает у любителей длительных выездов “враскачку” на бездорожье или в глубоком снегу, а также у поклонников резких стартов с педалью газа в пол.

Сцепление – зачем оно?

Поэтому в конструкцию автомобиля входит еще один немаловажный элемент – трансмиссия. Именно она обеспечивает передачу вращения от силового агрегата на ведущие колеса. При этом, входящая в состав трансмиссии коробка передач позволяет менять тяговое усилие и скорость вращения, подающиеся на ведущие колеса. Классическая механическая коробка передач состоит из валов и шестерен разных диаметров. Ввод в зацепление определенных шестерен позволяет изменять усилие и скорость.

Но вращение от двигателя подается на трансмиссию постоянно. Это вращение делает невозможным во время движения выводить из зацепления одни шестерни и вводить другие. Поэтому в конструкцию трансмиссии включен еще один элемент – сцепление.

Сцепление предназначено для кратковременного разъединения силовой установки и КПП. В результате работы сцепления коробка отсоединяется от мотора, то есть, вращение коленчатого вала перестает подаваться на коробку, что позволяет вводить без проблем нужные шестерни.

На легковых авто с механическими КПП распространение получило однодисковое сухое сцепление. Состоит такое сцепление из ведущего диска, помещенного в корзину, ведомого диска, выжимных рычагов или диафрагмы, выжимного подшипника и привода. Все это закрывает сверху картер сцепления.

Замена диска сцепления

Чтобы разобраться, как поменять диск сцепления, опишем операцию поэтапно:

1. Машину нужно в обязательном порядке поднять или поставит на яму. По-другому выполнить замену детали просто не получится.
2. Отсоединяется кардан. Сразу все болты проверяются на сохранность резьбы. При необходимости крепления нужно заменить. Обратите внимание, что все болты в этой операции используются исключительно каленые. Обыкновенный болт просто треснет. Отверстие с маслом, куда входит кардан затыкается металлической или пластиковой пробкой, чтобы из машины не вытекало масло. Саму деталь можно просто отодвинуть в сторону, чтоб не убирать ее совсем.
3. Отсоединяются болты-траверсы, и снимается металлическая подушка-перекладина.
4. После того, как подушка снята, откроется обзор на корзину с диском сцепления. Ее снимают полностью.
5. Верхнюю часть корзины откручивают на отдельном столе, чтобы получить доступ к диску сцепления. Дополнительно можно сразу проверить целостность подшипников. По состоянию корзины и толщине дисков сцепления определяется изношенность детали. Диск поджимается 4 пружинами, которые так же могут разболтаться.
6. Диск устанавливают, после чего процесс сборки повторяется в обратном порядке.

Какое сцепление купить

Двигатель

Выбирая комплектующую, обязательно обращайте внимание на объем и тип двигателя вашего автомобиля. От этих параметров зависит степень нагрузки на сцепление и, соответственно, его модификация.

Материал изготовления

Если говорить о материале изготовления, то водителю придется выбирать между легкостью и мощностью. Органический материал обеспечивает плавность хода, однако, наиболее подвержен износу. Соответственно, его ресурс будет маленьким. Наиболее длительный ресурс у кевларовых сцеплений. Они износостойки и не боятся повышенных температур.

Для тюнинговых и спортивных автомобилей актуальны медные накладки. Они передают повышенный момент вращения на КПП при условии минимального прижимного усилия. Минус таких элементов — повышенный износ маховика и корзины. Для комфортной езды в любых условиях актуальными будут 6-8 фрикционных накладок. Стандартно они изготавливаются из органики.

Состояние сцепления

Выбирая систему сцепления, обращайте внимание на внешнее состояние деталей. На поверхности не должны прослеживаться сколы и трещины. Выбирайте деталь с равномерными заклепками (одинаковая форма и размер). Не покупайте элемент с остатками масла или смазки на поверхности. Шероховатость на внешней части не должна быть чрезмерной.