Что такое сцепление: из чего состоит, виды и назначение

Устройство и принцип работы сцепления автомобиля

Сцеплением называется механизм трансмиссии, передающий крутящий момент от двигателя к коробке передач за счет силы трения. Также оно позволяет кратковременно отсоединить двигатель от трансмиссии и вновь их плавно соединить. Существует достаточно много разновидностей муфт сцепления. Они различаются по количеству ведомых дисков (однодисковое, двухдисковое или многодисковое), по типу рабочей среды (сухое или мокрое) и по типу привода. Разные виды сцеплений имеют соответствующие преимущества и недостатки, но наибольшее распространение на современных автомобилях получило однодисковое сухое сцепление либо с механическим, либо гидравлическим приводом.

Функции сцепления

Муфта сцепления устанавливается между двигателем и коробкой передач и является одним из наиболее нагруженных элементов трансмиссии. Она выполняет следующие основные функции:

1. Плавное разъединение и соединение двигателя и коробки передач.
2. Передача крутящего момента без проскальзывания (без потерь).
3. Компенсация вибраций и нагрузок от неравномерности работы двигателя.
4. Снижение нагрузок на элементы двигателя и трансмиссии.

Элементы муфты сцепления

Стандартная муфта сцепления, применяющаяся на большинстве автомобилей с механической коробкой передач, включает следующие основные элементы:

– ведущий диск.
• Ведомый диск сцепления.
• Корзина сцепления – нажимной диск.
• Выжимной подшипник сцепления.
• Муфта выключения сцепления.
• Вилка сцепления.
• Привод сцепления.

На ведомый диск сцепления с обеих сторон установлены фрикционные накладки. Его функция – передача крутящего момента за счет силы трения. Встроенный в корпус диска пружинный демпфер крутильных колебаний смягчает соединение с маховиком и гасит вибрации и нагрузки от неравномерности работы двигателя.

Нажимной диск и диафрагменная пружина, воздействующие на ведомый диск сцепления, в сборе представляют собой единый узел, получивший название “корзина сцепления”. Ведомый диск сцепления расположен между корзиной и маховиком и соединен с первичным валом коробки передач с помощью шлицев, по которым он может перемещаться.

Диафрагменная пружина корзины может быть либо нажимного, либо вытяжного принципа действия. Отличие – в направлении приложения усилия от привода сцепления: к маховику или от маховика. Особенность конструкции пружины вытяжного действия позволяет использовать корзину, толщина которой значительно меньше. Это делает узел максимально компактным.

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.

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.

Виды сцепления

Сухое сцепление

Принцип действия сцепления данного типа основан на силе трения, возникающей при взаимодействии сухих поверхностей: ведущего, ведомого и нажимного дисков. Это обеспечивает жесткую связь двигателя и коробки передач. Сухое однодисковое сцепление – самый распространенный вид, использующийся на основной массе автомобилей с механической КПП.

Мокрое сцепление

Данный вид сцепления предполагает работу трущихся поверхностей в масляной ванне. По сравнению с сухой, такая схема обеспечивает более плавное соприкосновения дисков; узел эффективнее охлаждается за счет циркуляции жидкости и может передавать больший момент на трансмиссию.

Мокрая схема обычно применяется на современных роботизированных КПП с двойным сцеплением. Особенность работы такого сцепления заключается в том, что на четные и нечетные передачи КПП подается крутящий момент от отдельных ведомых дисков. Привод сцепления – гидравлический, управляемый электроникой. Переключение скоростей происходит при постоянной передаче крутящего момента на трансмиссию без разрыва потока мощности. Данная конструкция является более дорогой и сложной в производстве.

Сухое двухдисковое сцепление

Сухое двухдисковое сцепление предполагает наличие двух ведомых дисков и промежуточной проставки между ними. Данная схема способна передать больше крутящего момента при тех же размерах механизма сцепления. Сама по себе она проще в производстве по сравнению с мокрой. Обычно применяется на грузовиках и легковых автомобилях с особо мощными двигателями.

Сцепление двухмассового маховика

Двухмассовый маховик состоит из двух частей. Одна из них связана с двигателем, вторая – с ведомым диском. Обе составляющие маховика имеют небольшой свободный ход относительно друг друга в плоскости вращения и соединены пружинами между собой.

Особенностью сцепления двухмассового маховика является отсутствие пружинного демпфера крутильных колебаний в ведомом диске. Функция гашения колебаний заложена в конструкцию маховика. Помимо передачи крутящего момента он максимально эффективно сглаживает вибрации и нагрузки, возникающие от неравномерности работы двигателя.

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.

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.

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.

Что такое сцепление: из чего состоит, виды и назначение

Сегодня речь пойдет о сцепление в автомобиле. Разберём, из каких частей состоит, какие виды бывают. Я уверен, что многие слышали о «сухом» автомобильном сцеплении и «мокром», эти понятия мы тоже затронем. А начнем с самого простого – что это такое и для чего оно нужно.

Что это такое и зачем нужно в машине

Автомобильное сцепление – это устройство или механизм, который необходим для передачи крутящего момента от коленвала мотора к коробке передач, для разъединения маховика двигателя от КПП.

Оно имеет несколько функций:

1. Передача момента от мотора к трансмиссии.
2. Прекращение вращения (остановке) валов КПП для безопасного включения передач.
3. Для плавного сцепления двигателя и трансмиссии во время начала движения автомобиля.
4. Разрыв механической связи маховика мотора и первичного вала коробки передач.

Передача момента от силового агрегата к КПП происходит за счет силы трения. Из устройства сцепления вы узнаете, что у него есть диск, на котором с двух сторон закреплены накладки из фередо. Да-да, именно из того фередо, которое используется в тормозных колодках.

Оно обеспечивает высокий коэффициент трения между маховиком ДВС и диском первичного вала. Только в тормозах это приводит к остановке тормозного диска, а в механизме сцеплении надежную сцепку двигателя и трансмиссии.

Простыми словами – сцепления в машине позволяет легко включить передачу при запущенном моторе, плавно тронуться при начале движения авто, кратковременно разорвать механическую связь между коленвалом двигателя и первичным валом трансмиссии.

Где оно находиться

Сцепления находиться между коленчатым валом и коробкой передач. В механических КПП его можно найти в «колоколе» самой трансмиссии. Оно болтами прикручено к маховику и насаживается на первичный вал коробки.

Поэтому, чтобы добраться до него и оценить его состояние, нужно скидывать коробку. А контролировать состояние диска сцепления, корзины периодически нужно. Особенно если появляются первые признаки неадекватного поведения автомобиля на педаль сцепления или в поведении машины во время езды.

Кроме того, там же находится выжимной подшипник. Который подвержен большой нагрузке. При неправильной эксплуатации механической коробке передач быстро выходит из строя. А чтобы его заменить – нужно скидывать МКПП со всеми вытекающими трудностями.

Но это касается только механики. На вариаторах или автоматических коробках, сцепления находится в самой трансмиссии. Чтобы его заменить, нужно разбирать КПП. А это уже совсем другие затраты на ремонт.

Из каких частей состоит

Механизм сцепления в автомобиле состоит из таких частей:

1. Корзина сцепления с нажимным диском.
2. Диск сцепления. Это именно тот, на котором закреплено фередо и отвечает за механическое соединение двигателя и коробки.
3. Маховика.
4. Органы управления.

Корзина – это устройство, которое в себе содержит нажимной диск. Со стороны КПП на нем расположены «лепестки». Они отвечают за нажим выжимного подшипника на корзину. В результате этого нажимной диск отходит от диска сцепления, разрывая связь с мотором.

Диск сцепления – это диск, на обе стороны которого прикреплены накладки из фередо. Крепятся они при помощи заклепок. Если накладки стерлись до заклепок, то диск нужно менять.

Маховик – массивная деталь, крепящаяся болтами к хвостовику коленвалу мотора, а к нему прикручивается корзина. На нём находится несъемный ведущий диск. Если его перегреть, то нужно менять весь маховик. Кроме этого, на внешнем радиусе имеются металлические зубья – они нужны для зацепления бендикса стартера с маховиком.

Внешне маховик выглядит, как большая шестеренка, в центре которого гладкий стальной нажимной диск. Маховики бывают разного типа, но это тема другой статьи.

К органам управления относятся:

1. Педаль сцепления.
2. Главный и рабочий цилиндр сцепления.
3. Выжимной подшипник.

Сейчас мы рассматриваем классическую схему сцепления МКПП. Это поможет понять общие принципы устройства и конструкцию системы.

Педаль – здесь всё понятно. Нажимая на неё, вы даёте импульс выжимному подшипнику надавить на лепестки корзины.

Главный и рабочий цилиндры . В первом поршень, при нажатии на педаль сцепления, сжимая рабочую жидкость в системе. Хочу напомнить, что она представляет собой замкнутый контур. При сжатии в ней создается давление, которое воздействует на поршень рабочего цилиндра. Он выталкивает шток, связанный с рычагом выжимного подшипника.

Выжимной подшипник вилкой прижимается к лепесткам корзины. Надавливая на них, от диска сцепления отходит нажимной диск и связь между силовым агрегатом и КПП разрывается.

Существуют схемы, в которых применяется гидравлический выжимной подшипник. В них исключен рабочий цилиндр, так как давление жидкости напрямую передается подшипнику.

Неисправности сцепления

Быстро пробежимся по основным неисправностями системы, а точенее, по признакам, по которым вы сможете понять, что сцепление начало «барахлить». Рассмотрим основные термины, применяемые, чтобы описать поломки.

Сцепление буксует

Это значит, что диски плотно не прижимаются друг к другу. Из-за этого сила трения между ними не достаточно для передачи полного крутящего момента от двигателя к коробке.

Такая неисправность проявляется так: вы давите на газ, мотор ревёт, а машина не едет. То есть, пытаетесь ускориться, обороты двигателя растут, а скорость не увеличивается.

Эта происходит в большинстве случаев из-за большой выработки на диске сцепления. Те самые накладки фередо стираются до самых заклепок. В этом случае нужно его менять.

Сцепление ведёт

Это значит, что диски полностью не расцепляются между собой. То есть, в первом случае они полностью не сжимались между собой, а в этом случае не отходят друг от друга. Зазора между ними недостаточно для выключения сцепления и происходит частичная передача крутящего момента от мотора к коробке, даже на полностью выжатой педали сцепления.

Проявляется неисправность тем, что тяжело включить передачу при нажатой педали. Особенно это касается первой, второй передачи и задней скорости. Так как диски полностью не расцепились, валы коробки передач продолжают вращаться. Шестерни не могут плавно войти в зацепление, даже не спасают синхронизаторы. Особенно это проявляется при включении задней скорости – слышен хруст в КПП.

Завыл, загудел выжимной подшипник

Он постоянно работает, пока работает мотор. При нажатии на педаль сцепления, он жмёт на корзину. Это может происходить несколько сотен раз за одну поездку. Поэтому, он быстро выходит из строя.

Это проявляется появлением постороннего звука из коробки при нажатии на педаль сцепления. Когда её отпускаете, вой пропадает. Это означает – «хана» выжимному.

Рекомендую прочитать статью: «Как проверить сцепление в машине». В ней узнаете, о двух «дедовских» способах проверки сцепления. Они помогут провести диагностику в любое время и дать точный результат.

Что такое мокрое и сухое сцепление

Оба вида выполняют одну и туже роль, только одно работает на сухую, а второе вращается в масле, то есть, оно мокрое.

Классическое сцепление в автомобиле – это сухой тип. Мокрое используется в современных коробках передач, а точнее в роботизированных КПП DSG. Применение масляной ванны нужно для продления его срока службы, жидкость используется для охлаждения корзины.

В каждом из видов есть свои плюсы и минусы. Но это тема другой статьи. Хотите узнать – напишите мне. Всем удачи на дорогах.

Если есть возможность, сделайте небольшое пожертвование на развитие проекта, даже 50 рублей могут помочь. Спасибо.

Как работает сцепление в автомобиле?

Сцепление — это механизм, соединяющий трансмиссию автомобиля с его двигателем. Принцип работы сцепления в механической коробке передач не сложен, но в автоматических коробках этот узел работает в автономном режиме, без участия водителя.

Зачем нужно сцепление?

Все виды двигателей внутреннего сгорания выдают крутящий момент в ограниченном диапазоне оборотов. Чтобы менять скорость вращения ведущих колес, ДВС должен дополнительно оборудоваться трансмиссией. Она позволяет двигателю работать в оптимальном диапазоне оборотов, изменяя при этом скорость вращения за счет переключения передач.

Но переключение передачи – технически сложный процесс, поскольку для этого требуется временное прекращения подачи крутящего момента с двигателя на трансмиссию. Но тогда, чтобы плавно переключить скорость, потребуется выключать двигатель. Назначение сцепления – прерывание сообщения между коробкой передач и двигателем при его работе. То есть, этот узел прекращает передачу крутящего момента с двигателя на коробку передач при непрерывно работающем моторе.

Конструкция и принцип работы сцепления

Основная часть сцепления — это диск, который с обеих сторон покрыт фрикционным материалом с повышенным коэффициентом трения. Его устанавливают на маховике, и когда на диск действует внешнее усилие, он вращается вместе с маховиком.

К диску сцепления подключается ведущий вал трансмиссии, через который на коробку передач передается крутящий момент. Привод сцепления, состоящий из корзины, нажимного диска и кожуха, и создает это прижимное внешнее усилие. При этом кожух, с которым монтируется корзина сцепления, должен быть прочно прикреплен к маховику, прижимая к диску сцепления нажимной диск. В этом положении крутящий момент от двигателя полностью передается на коробку передач.

Чтобы разомкнуть механизм сцепления или, как его еще называют муфту сцепления, и прекратить подачу крутящего момента на трансмиссию, применяется специальная диафрагменная пружина. Ее контур всегда остается неподвижным, а лепестки в середине подпуржинены. Она расположена между нажимным диском и кожухом. Если на внутреннюю часть пружины нажать, то она отведет ведомый диск сцепления от основного диска. Соответственно, подача крутящего момента приостановится. Этот процесс происходит при нажатии водителем педали сцепления. В момент, когда механическая схема сцепления разомкнута, можно переключать передачу. После того как переключение состоялось, педаль отпускается, работа сцепления возобновляется и крутящий момент снова передается на трансмиссию.

В диске сцепления расположено несколько демпферных пружин, предназначенных для выравнивания колебаний и порождаемых ими вибраций, источником которых является работающий двигатель. При этом устройство ведомого диска сцепления таково, что его ступица не жестко крепится на основном диске. То есть крутящий момент передается на диск сцепления, потом на пружины и только после этого на ступицу ведомого диска. Таким образом практически полностью гасятся крутящие колебания, создаваемые двигателем, обеспечивая большую плавность хода.

При нажатии на педаль сцепления усилие передается через главный и рабочий цилиндр, после чего специальная вилка рассоединяет диск и маховик. Главный и рабочий цилиндр сцепления состоят из корпуса, в котором размещаются толкатель и поршень, они заполнены жидкостью, которая по своим свойствам напоминает тормозную. При нажатии педали жидкость под давлением поступает в главный цилиндр, который передает давление в рабочий, где производится воздействие на вилку, разводящую муфту. После отпускания педали, жидкость через клапан опять возвращается в главный цилиндр, и диск соединяется с маховиком. Такая система позволяет уменьшить усилие, прикладываемое к педали за счет разности объема цилиндров.

Правильная работа со сцеплением

Подача команд на подведение и разведения диска сцепления и маховика подается водителем путем нажатия на соответствующую педаль, которая находится под левой ногой. Принцип работы педали сцепления состоит в том, что через систему механических приводов она отводит диск от маховика. При ее отпускании диск опять соприкасается с маховиком, передавая крутящий момент на трансмиссию.

К первичному валу трансмиссии присоединяется сложный механический агрегат – коробка передач. Она тоже не может работать без сцепления, поскольку делать переключения без ее временного отключения от двигателя очень сложно, а для новичков данная задача вообще неразрешима.

Крутящий момент передается на шестерни первичного вала, который при нажатии на педаль сцепления останавливается. В нейтральном положении коробки передач это не имеет значения, поскольку даже при двигающемся первичном валу он не входит в зацепление со вторичным валом.

Для передачи крутящего момента на вторичный вал водитель выжимает сцепление, чтобы первичный вал остановился. Затем он рычагом включает нужную передачу, соединяя шестерни валов, после отпускания педали крутящий момент передается с первичного вала на вторичный.

При управлении автомобилем требуется знать некоторые моменты, которые позволят избежать распространенных ошибок:

1. Устройство и работа сцепления при нажатии на педаль приводят к тому, что крутящий момент перестает передаваться на ведущие колеса и автомобиль, проехав некоторое время по инерции остановится, а двигатель будет работать и никогда не заглохнет.
2. Если в коробке передач включена нейтральная передача, автомобиль не будет двигаться, двигатель при этом тоже не заглохнет.

Педаль сцепления имеет три условных положения, в которых и происходят основные фазы работы системы:

• верхнее положение при не нажатой педали;
• среднее или рабочее положение. На разных автомобилях это положение может находиться выше или ниже от пола, поэтому при пересадке на новый автомобиль его нужно найти;
• нижнее положение при полностью выжатой педали.

Именно в среднем положении происходит соприкосновение диска с маховиком, во избежание излишнего износа деталей, соединять их нужно очень плавно. Главная ошибка новичков, знающих, что сцепление нужно отпускать постепенно: после достижения зацепления диска и маховика они резко бросают педаль, машина несколько раз дергается и глохнет.

Чтобы правильно тронуться, нужно выжать педаль сцепления, включить первую передачу, быстро отпустить педаль до среднего положения и в нем педаль задерживается приблизительно на три секунды. После того как машина проехала около одного метра, педаль полностью отпускается.

При переходе на повышенную передачу сцепление нужно отпускать быстро, причем, чем передача выше, тем быстрее отпускается педаль. Все эти навыки достигаются постепенно в результате многократных тренировок.

Видео:Как работает сцепление?

Начало движения автомобиля на подъеме

Многие водители-новички испытывают серьезные трудности при старте автомобиля на подъеме. Но, зная принцип работы сцепления механической коробки и последовательность действий, они будут делать это намного увереннее. Данную последовательность действий можно использовать, когда в машине плохо работает ручной тормоз:

• изначально выжимаются педали сцепления и тормоза при работающем на холостых оборотах двигателе;
• педаль сцепления медленно и плавно отпускается до тех пор, пока не почувствуется зацеп диска сцепления и трансмиссии, в этот момент автомобиль начинает подрагивать;
• снимается нога с педали тормоза, при этом автомобиль не покатится назад, поскольку сцепление действует, как тормоз;
• нажимается педаль газа, и автомобиль начинает катиться вперед.

Почему частично отпущенное сцепление заменяется собой педаль тормоза? Данный эффект – результат уловленного силового баланса между силой гравитационного притяжения и статической силы трения колес. Их неподвижность обеспечивается балансом силы двигателя, который толкает автомобили вперед и той же силой трения покоя. Но такая работа со сцеплением при остановках повышает износ фрикционного материала диска сцепления.

Заключение

Устройство муфты сцепления и системы переключения передач в любом автомобиле сложное, несмотря на простоту работы. Поэтому, чтобы избежать поломок, нужно знать принципы их правильной эксплуатации. В этом случае узел прослужит долго, позволяя избежать дорогостоящего ремонта, который потребует специальных навыков и оборудования.

Источник https://techautoport.ru/transmissiya/sceplenie-i-mufty/sceplenie.html

Источник https://avtoyoutube.ru/chto-takoe-sczeplenie-v-avtomobile.php

Источник https://avtocity365.ru/ustrojstvo-i-ekspluatatsiya-avtomobilya/kak-rabotaet-stseplenie-v-avtomobile/