Сцепление автомобиля

Сцепление автомобиля

Сцеплением называется силовая муфта, в которой передача крутящего момента обеспечивается силами трения, гидродинамическими силами или электромагнитным полем. Такие муфты называются соответственно фрикционными, гидравлическими и электромагнитными.

Сцепление служит для временного разъединения двигателя и трансмиссии и плавного их соединения. Временное разъединение двигателя и трансмиссии необходимо при переключении передач, торможении и остановке автомобиля, а плавное соединение – после переключения передач и при трогании автомобиля с места. При движении автомобиля сцепление во включенном состоянии передает крутящий момент от двигателя к коробке передач и предохраняет механизмы трансмиссии от динамических нагрузок, возникающих в трансмиссии. Так, нагрузки в трансмиссии возрастают при резком торможении с двигателем, пре резком включении сцепления, неравномерной работе двигателя и резком снижении частоты вращения коленчатого вала, наезде колес на неровности дороги и т.д.

На автомобилях применяют различные типы сцеплений (схема 1).

Схема 1 – Типы сцеплений, классифицированных по различным признакам.

Все указанные сцепления, кроме центробежных, являются постоянно замкнутыми, т.е. постоянно включенными и выключаемыми водителем при переключении передач, торможении и остановке автомобиля.

На автомобилях наибольшее применение получили фрикционные сцепления. Однодисковые сцепления применяются на легковых автомобилях, автобусах и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности, а иногда и большой грузоподъемности.

Двухдисковые сцепления устанавливают на грузовых автомобилях большой грузоподъемности и автобусах большой вместимости.

Многодисковые сцепления используются очень редко – только на автомобилях большой грузоподъемности.

Гидравлические сцепления, или гидромуфты, в качестве отдельного механизма на современных автомобилях не применяются. Ранее они использовались в трансмиссии автомобилей, но только совместно с последовательно установленным фрикционным сцеплением.

Электромагнитные сцепления имели некоторое применение на автомобилях, но широкого распространения не получили в связи со сложностью их конструкции.

Требования к сцеплениям

Одним из основных показателей сцепления является его способность к передаче крутящего момента. Для ее оценки используется понятие величины коэффициента запаса сцепления ß, определяемой следующим образом:

где М_СЦ – максимальный крутящий момент, который может передать сцепление,

М_max – максимальный крутящий момент двигателя.

Помимо общих требований, касающихся каждого узла автомобиля, к сцеплению предъявляется ряд специфических требований, среди которых:

1. Плавность включения. В эксплуатации она обеспечивается квалифицированным управлением, но некоторые элементы конструкции предназначены для повышения плавности включения сцепления даже при низкой квалификации водителя.
2. Чистота выключения. Абсолютное выключение, при котором крутящий момент на выходном вале сцепления равен нулю, труднодостижимо, но если момент, передаваемый выключенным сцеплением, достаточно мал и не мешает включать передачи, то можно считать, что такое сцепление выключено практически чисто.
3. Надежная передача крутящего момента при любых условиях эксплуатации. Слишком низкое значение коэффициента запаса приводит к увеличению времени буксования сцепления при трогании автомобиля (особенно в тяжелых эксплуатационных условиях), повышенному его нагреву и износу. Излишне большая величина коэффициента запаса сопровождается увеличением размеров и массы сцепления, повышением усилия, необходимого для управления им, и ухудшением предохранения трансмиссии и двигателя от перегрузок. Обычно значение коэффициента запаса сцепления составляют 1,4 – 1,7 для легковых и 1,5 – 2,0 для грузовых автомобилей, увеличиваясь до 2,3 на тяжелых тягачах.
4. Минимальная величина момента инерции ведомых частей. Нарушение этого требования не скажется на выполнении сцеплением своих функций, однако будет приводить к удлинению процесса переключения передач и снижению срока службы синхронизаторов коробки передач.
5. Удобство управления. Это общее для всех органов управления требование конкретизируется в виде требований к ходу педали и требуемому для ее нажатию усилию. Действующие в России ограничения в настоящее время составляют 150 Н усилия для автомобилей, имеющих усилители привода сцепления, и 250 Н для автомобилей без усилителей. Ход педали обычно не более 160 мм.

Типовое устройство сцепления — однодисковое, фрикционное

Фрикционным сцеплением называется дисковая муфта, в которой крутящий момент передается за счет силы сухого трения.

Широкое распространение на современных автомобилях получили однодисковые сухие сцепления. Однодисковым сцеплением называется фрикционная муфта, в которой для передачи крутящего момента применяется один ведомый диск.

Однодисковое сцепление (схема 2, а) состоит из ведущих и ведомых деталей, а также из деталей включения и выключения сцепления.

Схема 2 – Однодисковое фрикционное сцепление

а – включено; б – выключено; 1 – кожух; 2 – нажимной диск; 3 – маховик; 4 – ведомый диск; 5 – пластина; 6 – пружина; 7 – подшипник; 8 – педаль; 9 – вал; 10 – тяга; 11 – вилка; 12 – рычаг

Ведущими деталями являются маховик 3 двигателя, кожух 1 и нажимной диск 2, ведомыми – ведомый диск 4, деталями включения – пружины 6, деталями выключения – рычаги 12 и муфта с подшипником 7.

Кожух 1 прикреплен болтами к маховику. Нажимной диск 2 соединен с кожухом упругими пластинами 5. Это обеспечивает передачу крутящего момента от кожуха на нажимной диск и перемещение нажимного диска в осевом направлении при включении и выключении сцепления. Ведомый диск 4 установлен на шлицах первичного (ведущего) вала 9 коробки передач.

Сцепление имеет привод, в который входят педаль 8, тяга 10, вилка 11 и муфта с выжимным подшипником 7.

При отпущенной педали 8 сцепление включено, так как ведомый диск 4 прижат к маховику 3 нажимным диском 2 усилием пружин 6. Сцепление передает крутящий момент от ведущих деталей к ведомым через поверхности трения ведомого диска с маховиком и нажимным диском. При нажатии на педаль 8 (схема 2, б) сцепление выключается, так как муфта с выжимным подшипником 7 перемещается к маховику, поворачивает рычаги 12, которые отодвигают нажимной диск 2 от ведомого диска 4. В этом случает ведущие и ведомые детали сцепления разъединены, и сцепление не передает крутящий момент.

Однодисковые сцепления просты по конструкции, дешевы в изготовлении, надежны в работе, обеспечивают хороший отвод теплоты от трущихся поверхностей, чистоту выключения и плавность включения. Они удобны в обслуживании при эксплуатации и ремонте.

В однодисковых сцеплениях сжатие ведущих и ведомых деталей может производиться несколькими цилиндрическими пружинами, равномерно расположенными по периферии нажимного диска. Оно также может осуществляться одной диафрагменной пружиной или конической пружиной, установленной в центре нажимного диска.

Сцепление с периферийными пружинами несколько сложнее по конструкции (большое количество пружин). Кроме того, поломка одной из пружин в эксплуатации может быть не замечена, что приведет к повышенному износу сцепления.

Сцепление с одной центральной пружиной проще по конструкции и надежнее в эксплуатации. При центральной диафрагменной пружине сцепление имеет меньшие массу и габаритные размеры, а также меньшее количество деталей, так как пружина кроме своей функции выполняет еще и функцию рычагов выключения сцепления. Кроме того, она обеспечивает равномерное распределение усилия на нажимной диск. Сцепления с центральной диафрагменной пружиной применяются на легковых автомобилях из-за трудности изготовления пружин с большим нажимным усилием при малых габаритных размерах сцепления.

Сцепление с центральной конической пружиной имеет преимущество в том, что нажимная пружина не соприкасается с нажимным диском и поэтому при работе сцепления меньше нагревается и дольше сохраняет свои упругие свойства. Кроме того, благодаря конструкции нажимного механизма сцепление может передавать большой крутящий момент при сравнительно небольшой силе пружины. Такие сцепления применяются на грузовых автомобилях большой грузоподъемности.

Приводы сцеплений

Приводы фрикционных сцеплений могут быть механическими, гидравлическими и электромагнитными. Наибольшее применение на автомобилях получили механические и гидравлические приводы.

Механические приводы просты по конструкции и надежны в работе. Однако они имеют меньший КПД, чем гидравлические приводы сцеплений.

Гидравлические приводы, имея большие КПД, обеспечивают более плавное включение сцепления и уменьшают усилие, необходимое для выключения сцепления. Но гидравлические приводы сложнее по конструкции и в обслуживании, менее надежны в работе, более дорогостоящи и требуют больших затрат при обслуживании в эксплуатации.

Для облегчения управления сцеплением в приводах часто применяют механические усилители в виде сервопружин, пневматические и вакуумные. Так, сервопружины уменьшают максимальное усилие выключения сцепления на 20…40%.

Другие статьи по сцеплениям

• Однодисковые сцепления с периферийными пружинами
• Сцепление ВАЗ — однодисковое с диафрагменной пружиной
• Сцепление с конической пружиной
• Центробежное сцепление автомобилей
• Двухдисковые сцепления — устройство и схема
• Двухдисковые сцепления КамАЗ и МАЗ
• Гидравлическое сцепление — схема и принцип работы
• Электромагнитное сцепление
• Неисправности и техническое обслуживание сцепления

Как работает сцепление автомобиля — особенности устройства

Сцепление – составная часть совокупности механизмов для передачи крутящего момента от главного вала двигателя колесам автомобиля. Находится за силовой установкой перед КПП. Обеспечивает аккуратное переключение передач без рывков, дает возможность в любой момент разорвать связь между ДВС и трансмиссией. Работает вместе с приводом и составляет с ним единую систему.

Конструктивная схема устройства и элементы сцепления

За исключением некоторых особенностей, узел с различными типами приводов имеет одинаковое устройство и состоит из:

• Корзины. Другое наименование – нажимной, или ведущий, диск. Напрямую взаимодействует с выжимными пружинами. Плотно контактирует с маховиком посредством площадки, вдвое большей по радиальному размеру. Прижимной участок с односторонней шлифовкой.
• Ведомого диска. Установлен в пространстве между маховиком и корзиной со стороны ее прижимной части. Через шлицевую муфту при помощи фрикционных накладок контактирует с КПП. На муфте расположены пружинные детали, которые гасят вибрации.
• Фрикционных накладок. Закреплены в основании ведомого диска, изготовлены из композитов.
• Выжимного подшипника. Находится на кожухе вала и состоит из двух частей. Одна из них круглой основой воздействует на пружины нажимного диска. По принципу действия на диск сцепления подшипник может быть оттягивающим либо нажимным.
• Привода с педалью. Узел, с помощью которого водитель управляет сцеплением из салона авто.

Принципиальная схема работы сцепления

Механизм работы сцепления основан на трении нажимного диска о ведомый. Нажимной является частью двигателя, а ведомый – трансмиссии. Когда отпускают педаль сцепления, пружины прижимают оба диска друг к другу. Они притираются и вращаются вместе с одинаковой угловой скоростью. От силы давления лепестков зависит степень трения.

Когда сцепление в автомобиле выжимают, основа на приводе двигает вилку, которая в свою очередь воздействует на подшипник, и он перемещается в крайнее положение. Диски разъединяются, и вилка таким образом прерывает контакт между трансмиссией и маховиком двигателя. Любые удары, которые возникают при резком отпускании педали, гасит отдельная группа пружин.

Принцип действия привода сцепления

Корзина и ведомый диск сцепления были бы неуправляемыми без привода, соединенного с педалью. Их существует 3 типа, которые отличает принцип работы:

• Механический. Усилие от нажатия педали передается вилке через трос. Конструкция обычно закрыта защитным кожухом и размещена перед педалью с вилкой. Механическое сцепление автомобиля наиболее распространенное.
• Гидравлический. В системе гидравлики сцепления есть 2 связанных между собой цилиндра – основной и рабочий. При нажатии педали срабатывает шток, и в движение приходит поршень основного цилиндра. Он сообщает давление рабочему пропорционально степени нажатия педали, другой шток воздействует на вилку.
• Электрический. В сравнении с тем, как работает гидравлическое сцепление автомобиля, электрическое устроено значительно проще. После нажатия педали включается электродвигатель, который и приводит в движение вилку.

Особенности устройства сцепления в авто с КПП

Отдельная категория – сцепление в авто с АКПП. Его принцип работы отличается тем, что для выжимной силы используются сервоприводы (акутаторы) гидравлические либо электрические. Для их управления не нужно участие водителя. Эту функцию выполняет гидравлическое распределительное устройство или электронный блок управления.

Электронные акутаторы отключают и включают сцепление в автомобиле с учетом числа оборотов двигателя. Величину измеряет и передает в блок управления датчик. Гидравлический сервопривод надежнее. Он отключает маховик от трансмиссии при достижении нужных значений давления при наборе определенного числа оборотов.

Как правильно работать сцеплением автомобиля?

Чем ниже передача, тем с большей плавностью отпускают сцепление, и так же плавно добавляют газ. Держать слишком долго отключенное сцепление при движении не стоит. Это приводит к перегреву и быстрому износу узла. При необходимости постепенно снизить скорость лучше тормозить двигателем, то есть ехать на включенной передаче, не нажимая газ и не выжимая сцепление. При переключении передач важно уловить момент схватывания сцепления. На каждом авто он отличается, поэтому придется привыкать.

Источник https://carspec.info/sceplenie

Источник https://bestdriver.by/article/kak-rabotaet-sczeplenie-avtomobilya.html

Источник