Устройство и принцип работы сцепления автомобиля

Автомобиль состоит из множества сложных узлов и механизмов. Каждый элемент играет свою незаменимую роль. Если исключить сцепление из общей цепочки, автомобиль будет трогаться с места рывками, а двигатель подвергаться большим нагрузкам. Коробка передач в таких условиях эксплуатации прослужит не более трех дней.

• Сцепление: общие сведения и назначение, функции
• Устройство и составляющие сцепления
• Принцип работы и механизм
• Принцип работы приводов
• Виды сцепления и классификация
• Особенности сцепления АКПП
• Характеристики керамического и металлокерамического сцепления

Сцепление: общие сведения и назначение, функции

Сцепление является неотъемлемой частью трансмиссии, а располагается между двигателем и КПП автомобиля, обеспечивая ступенчатое переключение передач, контроль крутящего момента и временное прерывание связи маховика и трансмиссии.

Принцип работы сцепления основывается на силе трения, а если точнее – скольжения. Состоит система сцепления из привода и непосредственного механизма.

При необходимости резкого торможения именно сцепление может уберечь узел от перегрузки.

Управление в автомобилях с механической коробкой передач происходит за счет педали сцепления. С ее помощью удается соединять и разрывать связь между двигателем и КПП. Если педаль отпустить резко, пружина стремительно вернет ее в исходную позицию.

Езда на транспортном средстве с механической коробкой передач при постоянно выжатом сцеплении спровоцирует перегрев и быстрый износ элементов. Езда с пробуксовкой допустима в экстремальных условиях, для поднятия оборотов.

В стандартном виде сцепление отсутствует в гидромеханических КПП и вариаторах. Хотя, в гидромеханических коробках используются фрикционные муфты для плавного переключения передач. Встретить классическую сборку возможно лишь на РКПП, где процессом переключения управляют сервоприводы (гидравлические или электронные). Очень часто в РКПП используются два сцепления для оптимизации процесса и устранения задержек переключения – когда одно сцепление работает, другое в состоянии ожидания для переключения следующей передачи.

Устройство и составляющие сцепления

Устройство сцепления условно можно разделить на две части: механизм и привод. В целом в конструкцию узла входит:

1. Нажимной диск или корзина. Является основой для других конструктивных элементов сцепления. Имеет непосредственный контакт с выжимными пружинами, которые направлены к центру. Размер площадки пропорционален двум радиусам маховика ДВС. Прижимной участок отличается наличием шлифовки исключительно с одной стороны. Диск имеет плотное соединение с маховиком двигателя.
2. Ведомый диск. Располагается в зазоре прижимного участка и маховика. Имеет непосредственный контакт с КПП при помощи шлицевой муфты и фрикционных накладок. Вокруг муфты конструктивно находятся демпферные пружины, которые принимают на себя всю вибрацию.
3. Фрикционные накладки. Находятся в основании и изготавливаются из различных композитных материалов.
4. Выжимной подшипник. Визуально делится на две части, одна из которых имеет круглую основу для воздействия на пружины корзины. Подшипник расположен на кожухе вала. Существует два типа подшипников: оттягивающего или нажимного принципа. Первый тип нашел свое применение в Peugeot. Иногда подшипник имеет несколько пружин-фиксаторов.
5. Привод и педаль сцепления. В автоматических коробках сохранен только механизм.

Принцип работы и механизм

Вся работа сцепления построена на трении между дисками. Ведущий диск является частью ДВС, а ведомый диск – элемент трансмиссии. Когда водитель отпускает педаль, то пружины сжимают диски вместе. В итоге за счет фрикционных поверхностей, диски притираются и продолжают вращение с равной угловой скоростью. От силы лепестков пружин зависит показатель абразива диска.

Когда водитель выжимает сцепление, основа привода перемещают вилку, которая впоследствии оказывает влияние на подшипник. Последний перемещается до упора. Пружины в этот момент уже готовы прижать два диска, что значит, что вилка разорвала связь между трансмиссией и маховиком ДВС. Все трансмиссионные удары, когда водитель резко бросает педаль, когда ТС тронулось с места, поглощают и сглаживает отдельный тип пружин.

Принцип работы приводов

Привод напрямую влияет на исправность всего узла и необходим для дистанционного управления из салона. В общей системе выделяют три основных типа:

• Механический привод сцепления. Является одним из самых распространенных. Усилие передается при помощи троса к вилке. Конструкция находится под покрытием кожуха, который находится перед педалью и вилкой.
• Гидравлический. Предполагает наличие основного и рабочего цилиндра, которые связаны под большим давлением трубками. После того как водитель нажимает на педаль, активируется шток. Действующий в итоге поршень имеет стойкую манжету и передает давление жидкости к рабочему цилиндру. Последний имеет отдельный шток, который давит на вилку. Используемая в системе жидкость размещается в отдельном бачке.
• Электрический привод. По принципу действия схожий с механическим приводом. Единственное отличие заключается в срабатывании мотора при давлении на педаль.

Нажатие на педаль сцепления позволяет напрямую оказывать воздействие на нажимной диск автомобиля.

Виды сцепления и классификация

Сегодня автомобилисты выделяют множество классификаций сцепления. Можно встретить однодисковые или многодисковые механизмы. Кроме того, сцепление бывает сухими и мокрым, на это влияет среда, в которой работает узел. Самое большое распространение имеет сухое однодисковое сцепление. Отдельную классификацию выделяют относительно типа рабочего привода и относительно принципа нажатия на корзину.

По характеру силы трения существует два вида: сухое и мокрое. Сухое – обеспечивается за счет функциональной работы передачи вращения между двумя шкивами. Мокрое сцепление работает за счет передачи энергии при помощи сжатия компонентов, находящихся в автомобильном масле.

Отдельно существует различие по количеству шкивов:

• Однодисковые. Системы, которые характерны как для легкового транспорта, так и для грузового. Элемент применим для автомобилей, у которых крутящий момент попадает в диапазон 0,7–0,8 кНм.
• Многодисковая система. Применима для тяжелых транспортных средств с высоким крутящим моментом. В конструкции предусмотрено наличие двух рабочих дисков, корзины и системы контроля синхронного нажатия.

Если рассуждать относительно расположения пружин на дисках, то можно отметить, что встречаются два варианта: демпферные пружины помещены по периферии и наличие централизованной диафрагмы.

Особенности сцепления АКПП

Чаще всего автомобили с автоматической коробкой наделенны влажным многодисковым типом сцепления, хотя можно встретить варианты сухого сцепления. Управление выжимной силой, как и переключение передач, происходит за счет работы сервопривода. Актуаторы бывают гидравлические и электрические. Управление сервоприводами происходит при помощи ЭБУ или гидрораспределителя.

Больше всего негодований вызывает работа электрических сервоприводов во время переключения передач. Прежде чем, запустить в работу механизм сцепления, акутатор проводит анализ оборотов двигателя и только потом разъединяет ДВС от трансмиссии. Гидравлический сервопривод реагирует на давление, созданное распределителем и масляным насосом при достижении определенного показателя оборотов. После чего запускает в ход механизм сцепления.

Характеристики керамического и металлокерамического сцепления

В последнее время любители экстремальной быстрой езды открыли для себя керамическое и металлокерамическое сцепление. Керамика значительно выигрывает, если ее установить на мощный агрегат, который любит стартовать с пробуксовкой и сжигать резину. Металлокерамическое сцепление может выдерживать значительные нагрузки и является лучшим выбором гонщиков.

Диски производят с добавление углеродистого волокна, кевлара и керамики. Такой состав позволяет на 10–15% поднять передачу крутящего момента без увеличения прижимной силы, оказываемой на корзину. Живут такие диски, как правило, в четыре раза дольше обычных. Производят 3-х, 4-х, 6-и лепестковые модели, которые отлично справляются с температурными и механическими нагрузками. Некоторые водители жалуются на слишком резкое переключение передач при керамическом сцеплении, но определенного
мнения на этот счет среди автомобилистов пока нет.

Чтобы детально понимать принцип работы сцепления автомобиля теорию необходимо подкреплять практикой. Если такой возможности нет, увидеть наглядный пример можно на роликах в сети:

Устройство сцепления и коробки передач

В видео, предназначенном для обучения специалистов сервисных центров Тойота, подробно рассказывается об устройстве и принципе работы сцепления и механической коробки передач.

Мощность двигателя нужно приспосабливать к различным ситуациям, возникающим при вождении. Необходим преобразователь, способный эффективно отключать и подключать двигатель и передавать крутящий момент двигателя на ведущие колеса. Мы хотим познакомить вас с конструкцией и работой сцепления и механической коробки передач.

Устройство сцепления

Маховик и кожух сцепления скреплены болтами со стороны двигателя. Внутри кожуха сцепления имеется нажимной диск, который прижимает ведомый диск к маховику, обычно посредством диафрагменной пружины. Эта прижимающая сила позволяет передавать вращение от двигателя на первичный вал коробки передач, который смыкается с ведомым диском. Такое состояние называют включенным сцеплением. В отсутствие силы, прижимающей нажимной диск к ведомому диску, ведомый диск свободно висит между маховиком и нажимным диском. Это состояние называется выключенным сцеплением.

Здесь мы видим сцепление нажимного типа, при включении которого сила действует на меньшее плечо диафрагменной пружины. Есть и другой тип, в котором за счет перестановки точки опоры и точки воздействия в диафрагменной пружине при освобождении нажимного диска используется натяжение.

Работа сцепления видео.

Принцип работы сцепления следующий.

• Нажатие на педаль сцепления вызывает движение поршня. В главном цилиндре сцепления это движение преобразуется в гидравлическое давление, впускной клапан закрывает вход в резервуар.
• Повышение давления передается к цилиндру выключения. Под действием гидравлического давления поршень цилиндра выключения через толкатель толкает вилку выключения сцепления, и затем подшипник выключения, установленный с другой стороны, приводит в движение диафрагменную пружину.
• Таким образом, отжав диафрагменную пружину, ведомый диск освобождается от действия нажимного диска и сцепление выключается.

Устройство механической коробки передач

Коробка передач это набор шестерен, которые преобразуют мощность двигателя, а также направление вращения и в соответствии с условиями вождения передают их на приводные колеса. Различие применяемых наборов шестерен позволяет варьировать скорость автомобиля от низкой до высокой.

Видео устройство коробки передач

Коробка передач – это блок, позволяющий легко, быстро, аккуратно и спокойно оперировать наборами разных пар шестерен. Какое количество пар шестерен можно считать идеальным для коробки передач? При движении вперед их количество равно четырем или пяти. В комбинации шестерен направление вращения на входе противоположно направлению вращения на выходе, поэтому реально используется две пары зубчатых колес, чтобы получать одно и то же направление вращения.

Поскольку обратное вращение при заднем ходе также входит в функцию коробки передач, вводится еще одна промежуточная передача, чтобы скомпенсировать невозможность обратного хода двигателя.

Принцип работы коробки передач.

Механическая коробка передач может быть установлена поперечно или продольно. Заднеприводные автомобили имеют продольную, а переднеприводные – поперечную МКПП. Далее рассматривается конструкция коробки передач типа W58 заднеприводного автомобиля и ее кинематическая цепочка.

С 1-й по 5-ю передачу, исключая четвертую, мощность передается в следующем порядке:

Первичный вал – главная ведущая шестерня – ведомая шестерня – ведомая шестерня – вторая ведущая шестерня – скользящая муфта и ступица – вторичный вал.

При включении четвертой передачи первичный и вторичный валы связаны непосредственно. В передаче задний ход участвует промежуточная шестерня, которая преобразует вращение вторичного вала в противоположное первичному.

Дифференциал трансмиссии переднеприводных автомобилей встроен в блок коробки передач ради уменьшения конструкции. Первичный и вторичные валы направлены в одну сторону. Рассмотрим вкратце кинематические цепочки МКПП типа С50.

На 1-й и 2-й передачах порядок передачи мощности:

Первичный вал – вторая ведущая шестерня – скользящая муфта и ступица – вторичный вал – дифференциал.

На 3-й, 4-й и 5-й передачах мощность передается так:

Первичный вал – скользящая муфта и ступица – вторая ведущая шестерня – вторая ведомая шестерня – вторичный вал – дифференциал.

При заднем ходе добавляется промежуточная шестерня заднего хода.

Устройство синхронизатора коробки передач.

При переключении передач должны плавно зайти в зацепление две шестерни, имеющие различные скорости. Одна из них вращается быстро со скоростью первичного вала, а другая со скоростью вторичного. Синхронизаторы были спроектированы так, чтобы сблизить две работающие шестерни и за счет трения синхронизировать их окружные скорости вращения для облегчения сцепления. Мы рассмотрим работу синхронизатора сухарного типа, составными частями которого являются:

• Ступица муфты
• Скользящая муфта
• Пружинное кольцо
• Кольцо синхронизатора

Перед переключением передачи каждая шестерня свободно вращается на вторичном валу. И наоборот – ступица муфты и скользящая муфта прикреплены шлицами ко вторичному валу и вращаются на стороне карданного вала. Перевод рычага смещает скользящую муфту и подвижный сухарь вправо, а подвижный сухарь надвигает свободно сидевшее кольцо синхронизатора на конус шестеренки, чтобы начать синхронизацию. Из-за разницы скоростей скользящей муфты и шестерни и из-за трения между кольцом синхронизатора и конусом шестерни шлицы в скользящей муфте и кольце синхронизатора устанавливаются друг напротив друга с зазором в направлении вращения шестерни. Размер зазора равен разности толщин паза сухаря и сухаря.

Продвигаем рычаг дальше. Скользящая муфта наезжает на выступ сухаря и кончик его шлицей еще сильнее надвигает кольцо синхронизатора на конус шестеренки. Возникающее при этом трение обеспечивает хорошую синхронизацию. Теперь скорости вращения скользящей муфты и кольца синхронизатора равны, шлицы на муфте, которые не могли зацепиться со шлицами синхронизатора из-за зазора, теперь могут плавно переместиться, и войдя в зацепление со шлицами шестерни, передавать мощность двигателя.

Жанр статьи — Автомобили

Покупайте одежду с интересными принтами на различные тематики (в том числе автомобильную) в нашем интернет-магазине.

http://pricurivatel.ru/ustrojstvo-i-princip-raboty-scepleniya-avtomobilya
http://omotore.ru/ustrojstvo-avtomobilya/22-ustrojstvo-stsepleniya-i-korobki-peredach