Устройство и принцип работы сцепления

Когда в машине надо передать усилие, допустим от водителя к некому механизму (тормоза, коробка передач), то для этого существует привод механизмов.

Когда в машине надо передать усилие, допустим от водителя к некому механизму (тормоза, коробка передач), то для этого существует привод механизмов.

Представьте ситуацию, когда необходимо постоянно что-то закрывать и открывать. Для передачи усилия на расстоянии по «открыванию» и «закрыванию» двери, вам придется применить палку или дистанционное управление. Пусть это будет палка, привязанная веревками одним концом к вашей руке, а другим к ручке двери. В этом случае, палка с веревками является «приводом», который передаст усилие на расстоянии.

В автомобиле каждый механизм имеет свой привод, посредством которого он приводится в действие. Он может состоять из большого количества отдельных узлов и деталей, может быть механическим, гидравлическим.

В гидравлическом приводе применяется тормозная жидкость. Перед тем как заливать ее в бачок, стоит прочитать, что написано на этикетке. А разрешается ли ее смешивать с жидкостью, которая уже залита в гидроприводе? Как правило, ответ бывает положительным, но существуют жидкости, которые не подлежат смешиванию.

Схема сцепления: 1 — маховик; 2 — ведомый диск сцепления; 3 — корзина сцепления; 4 —выжимной подшипник с муфтой.

Представим себе автомобиль, у которого двигатель соединен на прямую с коробкой передач. Завели автомобиль и… поехали? Не тут то было! Автомобиль начнет рывками трогаться с места, переключить передачу станет невозможным, а при остановке придется полностью заглушить двигатель. После такой езды коробка передач прослужит примерно три дня, а может и меньше. Двигатель внутреннего сгорания от перегрузок сократит свой ресурс в несколько раз. Ну как перспектива? Избежать всех этих мрачных последствий поможет сцепление.

Главное назначение сцепления состоит в плавном присоединении маховика двигателя к первичному валу коробки передач во время движения с места и во время переключения коробки передач. Если уж совсем просто, сцепление — это выключатель крутящего момента . Очень важный момент – при резком торможении на включённой скорости, сцепление убережет трансмиссию от механической перегрузки и, как следствие, от дорогостоящего ремонта.

Схема сцепления автомобиля: 1 — картер сцепления; 2 — подшипник выключения сцепления; 3 – втулка опорная вала вилки выключения сцепления; 4 — вилка выключения сцепления; 5 — нажимная пружина; 6 — ведомый диск; 7 — маховик; 8 — нажимной диск; 9 — кожух сцепления; 10 — первичный вал коробки передач; 11 — трос; 12 — педаль сцепления; 13 — муфта подшипника выключения сцепления; 14 — пластина соединяющая кожух сцепления с нажимным диском; 15 — пружина демпфера; 16 — ступица ведомого диска.

В состав узла (сцепления) входят: нажимной диск, диск сцепления (ведомый), выжимной подшипник, вилка привода выжимного подшипника, система привода и педаль выключения сцепления.

Схема сцепления: 1 — маховик; 2 — ведомый диск сцепления; 3 — корзина сцепления; 4 —выжимной подшипник с муфтой.

Как работает сцепление? Самое распространенное на данное время это сухое однодисковое, постоянно включенное сцепление. Принцип работы сцепления автомобиля сводится к плотному сжатию между собой рабочих поверхностей маховика, накладок диска сцепления и прижимной поверхности «корзины».

В рабочем положении, под действием выжимных пружин прижимной диск «корзины» плотно прилегает к диску сцепления и прижимает его к маховику. В шлицевую муфту заходит первичный вал, соответственно и крутящий момент передается на него от диска сцепления.

При нажатии на педаль водителем в действие вступает система привода, выжимной подшипник нажимает на выжимные пружины и рабочая поверхность «корзины» отходит от диска сцепления. Диск высвобождается, и первичный вал коробки передач прекращает вращение, хотя двигатель продолжает работать.

В двух дисковых вариантах применяются два диска сцепления и «корзина», которая имеет две рабочие поверхности. Между рабочими поверхностями ведущего диска расположена система регулировки синхронного нажатия и ограничительные втулки. Весь процесс отсоединения маховика от первичного вала происходит, как и в однодисковом варианте.

В роботизированных коробках передач применяются два сцепления, которые работают попеременно. При выжиме первого сцепления для автоматического переключения, например первой передачи, второе ожидает команды для выжима для переключения следующей передачи.

Рассмотрим два варианта выжима сцепления электрическим и гидравлическим актуатором.

Есть еще один вид сцепления применяется в вариаторе. Классический вариатор это шкив, у которого от центробежной силы начинают «сходиться» «щеки». Между ними располагается клиновидный ремень, который натягивается во время сжатия «щек». После сжатия ремень начинает вращать ведомый шкив. Вариатор применяется еще не так часто. Многие автолюбители называют его ещё «сырым» и недоработанным.

РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ ПРОЧИТАТЬ:

При переключении передач сцепление выключается: при нажатии на педаль пружина сжимается (с помощью привода сцепления, нажимной вилки, муфты и выжимного подшипника), ее пластины, закрепленные в «корзине», действуют как рычаги, и отводят нажимной диск от ведомого диска. В этот момент передача крутящего момента от двигателя коробке прекращается и можно переключить передачу.

Принцип работы фрикционного сцепления

Работа сухого однодискового фрикционного сцепления очень проста и сводится к следующему. Сцепление постоянно включено — это обеспечивается диафрагменной пружиной (или рядом пружин), которая прижимает нажимной диск к ведомому диску и к маховику. В таком положении весь узел сцепления вращается как единое целое, и крутящий момент полностью передается на коробку передач.

При переключении передач сцепление выключается: при нажатии на педаль пружина сжимается (с помощью привода сцепления, нажимной вилки, муфты и выжимного подшипника), ее пластины, закрепленные в «корзине», действуют как рычаги, и отводят нажимной диск от ведомого диска. В этот момент передача крутящего момента от двигателя коробке прекращается и можно переключить передачу.

После включения нужной передачи педаль сцепления отпускается, пружина возвращается в исходное положение, прижимая нажимной диск к ведущему диску и к маховику — передача крутящего момента возобновляется.

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.

Как правильно пользоваться сцеплением на автомобиле

На практике работа со сцеплением автомобиля в основном выражается в выработке навыка правильного трогания с места, особенно на подъеме. При оживленном городском движении умелая работа с педалью позволит автомобилю двигаться плавно и не заглохнуть при резком торможении.

При начале движения, нужно, отпуская педаль сцепления, уловить момент соприкосновения дисков, уравновесить скорости их вращения, и дальше плавно отпустить педаль. Ориентир – число оборотов двигателя. Если двигатель работает равномерно, значит, сцепление включается правильно.

Сцеплением следует пользоваться лишь при старте, переключении передач и при остановке автомобиля. Выполнение этого требования продлит срок его службы.

• Резкое или, наоборот, замедленное отпускание педали сцепления при старте приводит к ускоренному износу рабочей поверхности дисков.
• Остановка на светофоре при нажатой педали и включенной передаче не лучшим образом скажется на работе нажимных пружин, подшипника и вилки выключения.

Две главные неисправности механизма сцепления – это недостаточно плотное соприкосновение дисков и недостаточно полное их разъединение.

1. В первом случае сцепление пробуксовывает, а у автомобиля будет наблюдаться плохая динамика разгона. Обычно это является результатом износа ведомого диска, его фрикционных накладок.
2. Во втором случае в результате неполного разъединения дисков при включенной передаче и нажатой педали автомобиль пытается поехать.

Если эти неисправности не устраняются регулировкой привода, то необходим ремонт самого механизма в стационарных условиях.

Схема фрикционного сцепления:
1 — маховик двигателя, 2 — ведомый диск, 3 — нажимный диск, 4 — пружины, 5 — вилка, 6 — тяга,
7 — педаль, 8 — ведущий вал, 9 — возвратная пружина, 10 — муфта, 11 — отжимные рычаги, 12 — кожух

Назначение и принцип действия сцепления. Сцепление автомобиля служит для кратковременного разъединения коленчатого вала двигателя от коробки передач и их плавного соединения, которые необходимы при переключении передач и трогании автомобиля с места.

На легковых и грузовых автомобилях наиболее распространено однодисковое сцепление фрикционного типа. Сцепление состоит из механизма и привода выключения. Механизм сцепления собран на маховике двигателя, а привод — на невращающихся деталях, установленных на раме или кузове автомобиля.

Схема фрикционного сцепления:
1 — маховик двигателя, 2 — ведомый диск, 3 — нажимный диск, 4 — пружины, 5 — вилка, 6 — тяга,
7 — педаль, 8 — ведущий вал, 9 — возвратная пружина, 10 — муфта, 11 — отжимные рычаги, 12 — кожух

Основными деталями механизма сцепления являются ведомый диск, установленный на шлицы ведущего вала коробки передач, нажимный диск с пружинами, размещенными на кожухе, который жестко прикреплен к маховику. На кожухе сцепления установлены на шаровых опорах отжимные рычаги, соединенные шарнирно с нажимным диском.

Привод выключения сцепления состоит из муфты с выжимным подшипником и возвратной пружиной, вилки, тяги и педали.

Приводы управления сцеплением.

Механический привод выключения сцепления применяют на большинстве отечественных грузовых автомобилей, так как он наиболее прост по конструкции и удобен в эксплуатации. Основными деталями привода выключения сцепления автомобиля ЗИЛ-130 являются педаль 1, которая закреплена на валу 5, связанном тягой 6 с рычагом 7 и вилкой 3 выключения сцепления.

При нажатии на педаль 1 все детали привода приходят во взаимодействие, в результате чего подшипник 2 муфты нажимает на внутренние концы рычагов выключения, нажимный диск отводится, а ведомый освобождается от усилия нажатия и сцепление выключается.

При включении сцепления педаль отпускают, муфта с подшипником под действием возвратной пружины 4 занимает исходное положение, освобождая рычаги выключения и сцепление включается.

Привод выключения сцепления автомобилей ЗИЛ-130

Гидравлический привод выключения сцепления сложнее по конструкции, чем механический, но он обеспечивает более плавное включение и допускает свободное расположение педали привода по отношению к механизму сцепления.

Пневматический усилитель в приводе сцепления применяют на грузовых автомобилях, чтобы уменьшить усилие нажима на педаль при выключении сцепления.

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, привести его в состояние монолита. И это сложная задача, так как угловая скорость вращения маховика составляет 20 — 25 оборотов в секунду, а скорость вращения ведущих колес – ноль.

На первом этапе работы по включению сцепления — 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 ползти.

На втором этапе – удерживаем ведомый диск от какого-либо перемещения, то есть 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.

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 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.

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.

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.

Электромагнитный тип сцепления можно понять из принципа работы электромуфты вентилятора.

Типы привода сцепления

Механизмом сцепления нужно управлять, чтобы подключение/отключение трансмиссии от двигателя происходило в нужный момент. Для управления сцеплением есть разные конструкции: Механические, Гидравлические, Пневматические и Электрические.

Механический привод сцепления широко использовался в начале и в середине 20 века. Основное его преимущество — дешевизна и простота. А минусом является большое количество трущихся деталей, которые могут выйти из строя.

Принцип действия механического привода прост: при нажатии на педаль с помощью рычажной передачи трос натягивается и тянет за собой вилку выключения сцепления, которая через муфту и подшипник сжимает пружину — сцепление выключается. Возврат педали производится пружиной. Регулировка свободного хода педали, а также компенсация износа фрикционных накладок на дисках производится с помощью регулировочной гайки, расположенной на конце троса.

Механический привод выключения сцепления

Гидравлический привод сцепления пришел на смену механическому.
В гидравлическом приводе сцепления используется принцип передачи усилия с помощью несжимаемой жидкости. Устройство привода не очень сложное. Состав привода: Педаль сцепления, Главный цилиндр, Рабочий цилиндр, Магистраль гидропривода и Бачок с рабочей жидкостью.

Гидpопpивод выключения сцепления автомобилей семейства УАЗ–3741:
1 – бачок; 2 – главный цилиндp; 3, 5 – гидpотрубки; 4 – соединительная муфта; 6 – педаль; 7 – гидpошланг; 8 – pабочий цилиндp; 9 – пружина

На некоторых автомобилях применяется вакуумный либо пневматический усилитель привода. Его установка облегчает управление автомобилем.

• маховика;
• диска сцепления (или ведомого диска);
• нажимного диска.

Если рассматривать узел в общих чертах, можно сказать, что сцепление состоит из трех основных деталей:

• маховика;
• диска сцепления (или ведомого диска);
• нажимного диска.

Маховик участвует в запуске мотора со стартера, обеспечивая плавную работу коленвала и передавая крутящий момент на ведомый диск сцепления. При отжатой педали сцепления ведомый диск плотно зажат между маховиком и нажимным диском, за счет силы трения это обеспечивает работу трансмиссии. При нажатии на педаль ведомый диск отодвигается, сцепление выключается, а крутящий момент от ДВС уже не передаётся на колеса.

по типу привода (модели с гидравлическим, механическим или электрическим способом управления);

• по типу трения (механизм может работать в масляной ванне или без нее);
• по количеству ведомых дисков;
• по типу расположения пружин;
• по режиму включения.

Самые распространённые сегодня – модели с одним или несколькими фрикционными, то есть работающими за счет силы трения (без дополнительной смазки), дисками. По числу ведомых элементов они могут быть однодисковыми, двухдисковыми или многодисковыми (три и более).

Материал, который используется для изготовления фрикционов напоминает тот, что применяется в тормозных колодках. Если раньше в обоих случаях в состав добавлялся асбест (на металлических дисках были асбестовые накладки), то сейчас используются именно безасбестовые варианты.

В Европе запрещено производство фрикционных дисков с добавлением асбеста. Во время работы механизма асбестовая накладка стирается, образуя пыль, опасную для здоровья.

На современные легковые авто чаще устанавливаются однодисковые сцепления. Они оптимальны для двигателей малой и средней мощности.

Сухое двухдисковое сцепление

Двухдисковые модели подходят для грузового транспорта и легковых машин с мощным мотором. За счёт особенностей конструкции они долговечнее однодисковых, но и стоят дороже, так что использовать их на маломощных авто просто нецелесообразно.

Многодисковые сцепления используются в строительной и тяжелой грузовой технике, мощных спортивных и тюнингованных авто, в том числе и в полноприводных.

Плавная работа сцепления обеспечивается проскальзыванием дисков при уменьшении сжимающего их усилия. Точная передача крутящего момента — плотностью соединения ведущей и ведомой поверхностей.

При больших нагрузках и длительной эксплуатации рабочие поверхности стираются, а сцепление начинает «буксовать». При неисправном сцеплении диски разъединяются не полностью, а нормальное переключение передач нарушается.

3. Выжимной подшипник. На защитной конической трубе первичного гребного вала двигателя крепиться выжимной подшипник, представляющий собой округлую нажимную площадку. С его помощью активируется система привода. Он выполняет свои действия посредством оттягивающих или нажимных движений.

Современное сцепление состоит из следующих элементов:

1. Нажимной диск. Эта деталь является основой узла сцепления. Она представляет собой корзину округлой формы, к которой подсоединено несколько пружин. К основанию нажимного диска подключен маховик двигателя, переносящий крутящий момент от коробки передач непосредственно к мотору. Пружины диска обладают округлой формой и принимают непосредственное участие во время взаимодействия всех основных элементов сцепления.

3. Выжимной подшипник. На защитной конической трубе первичного гребного вала двигателя крепиться выжимной подшипник, представляющий собой округлую нажимную площадку. С его помощью активируется система привода. Он выполняет свои действия посредством оттягивающих или нажимных движений.

5. Педаль сцепления. Эта комплектующая находится в салоне авто. Она связана со сцеплением при помощи ряда креплений и узлов. Педаль приводит в действие систему привода.

Первый диск сцепления устанавливается на маховике двигателя (ведомый, нажимной диск сцепления). Второй диск (ведущий) прижимается к первому при помощи нажимной муфты. Через входной вал крутящий момент переходит с двигателя на систему трансмиссии.

Вилка сцепления

Следующим элементом из стройной системы сцепления ручной КПП, описывается вилка сцепления и гидравлический механизм приводящий ее в движение от нажатия на педаль. 3.40 минута видео. При нажатой педали сцепления, при помощи гидравлического или механического привода активируется вилка сцепления, которая нажимая на центр диафрагменной пружины, рассоединяет мотор и КПП, давая возможность водителю включить требуемую передачу.

Вот и весь принцип работы сцепления в общих чертах. Не сложно, неправда ли?

Таким образом в общих чертах сцепление состоит из следующих элементов:

дисков сцепления с фрикционным материалом

ведущего диска сцепления

Под завершение видео разъясняется цель использования небольших цилиндрических пружин на диске сцепления. Они применяются для того чтобы смягчить вибрации и колебания, идущие от двигателя через диски сцепления на коробку передач, тем самым повышая не только комфорт, но и продлевая жизнь элементам трансмиссии автомобиля.