Сцепление автомобиля, виды, устройство, принцип работы

79 публикаций4 тыс.просмотров FacebookTwitterTelegram

В статье речь пойдет о сцеплении, как основном узле трансмиссии автомобиля, о типах и классификациях, их устройстве, принципе работы и основных неисправностях.

Двигатель и трансмиссия

В автомобилях основными компонентами являются силовая установка и трансмиссия.

Первый компонент включает создание вращательного движения путем преобразования энергии сгорания, второй изменяет результирующее значение вращения и передает его ведущим колесам.

Но если двигатель состоит из ряда механизмов и систем, объединенных в единую конструкцию, трансмиссия включает в себя несколько отдельных, но взаимодействующих узлов.

Назначение сцепления, основные виды

Одним из компонентов трансмиссии является сцепление, которое действует как связующее звено между двигателем и основным приводом — коробкой передач.

Коробка передач обеспечивает изменение передаточного числа вращательного движения и состоит из ряда шестерен, установленных на валах.

Изменение передаточного числа обеспечивается включением некоторых передач, но в условиях постоянного вращения двигателя невозможно выключить одни передачи и включить другие.

Для этого необходимо прекратить передачу вращения на трансмиссию, и делается это с помощью механизма сцепления.

Кроме того, поломка передачи вращения осуществляется двумя способами. При движении на скорости, поскольку и двигатель, и компоненты трансмиссии уже вращаются, изменение передаточного числа не требует плавного отключения и возобновления вращения трансмиссии.

Но при старте с одной точки для устранения толчков и снижения нагрузки на двигатель и коробку передач необходимо постепенное увеличение передачи вращения. И это тоже обеспечивает сцепление.

В целом сцепление в конструкции автомобиля обеспечивает кратковременный перерыв в передаче вращения от силовой установки к трансмиссии с возможностью его регулярного восстановления.

С момента появления транспорта и специальной техники, оснащенной двигателями внутреннего сгорания, было изобретено несколько вариантов этого агрегата.

Основное разделение между ними основано на том, на чем основана передача.

Здесь типы сцепления делятся на:

• Трение;
• Водопроводчик.

Есть и электромагнитные, но на самом деле это своего рода трение.

Конструкция и принцип действия фрикционного сцепления

Фрикционные обеспечивают передачу вращения за счет сил трения. Сейчас этот вид — один из самых распространенных.

При этом модификаций с разными конструктивными особенностями очень много. Поэтому фрикционные муфты можно разделить по нескольким критериям:

• Тип трения;
• Количество вращательных потоков передачи;
• Количество ведомых дисков;
• Тип контроля.

В целом все фрикционы работают по одному принципу, разница между ними сводится лишь к определенным конструктивным особенностям.

Для лучшего понимания того, как работает этот тип сцепления, мы кратко рассмотрим конструкцию и принцип работы одного из самых распространенных: одинарного «сухого» диска, который используется на различном оборудовании, оснащенном механической коробкой передач.

Его основными элементами являются два диска: ведущий и ведомый. Первый жестко связан с двигателем (прикручен к маховику), второй — к первичному валу коробки передач.

В этом случае ведомый диск во время работы должен перемещаться по валу, поэтому он соединен с валом не жестко, а через шлицевое соединение.

Диск тормозной — условное название, так как в его конструкцию входит сам диск, корпус, с которым он соединен направляющими, пружины, обеспечивающие блокировку диска.

В народе этот компонент также часто называют «корзиной» и «футеровкой» (общее название компании, производящей запасные части, в том числе элементы сцепления).

Особенность конструкции «корзина» в том, что диск имеет возможность перемещаться по направляющим относительно корпуса, но пружины удерживают его на максимальном удалении от корпуса, который уже жестко закреплен на маховике.

Кроме того, в конструкцию диска входят элементы, позволяющие ему перемещаться относительно корпуса (диафрагменная пружина или специальные ножки).

Ведомый элемент представляет собой закрепленный на ступице круглый диск (с прорезью), с обеих сторон которого закреплены специальные колодки (наклеенные, приклепанные) для увеличения трения (трения).

Учтите, что диск со ступицей связан не напрямую, а через специальные амортизаторы.

Принцип работы этого типа агрегата следующий: корпус ведущего диска крепится к маховику. Между корзиной и маховиком находится ведомый диск.

Поскольку пружины постоянно отжимают приводной элемент от корпуса, ведомый элемент блокируется, то есть в нормальном состоянии постоянно передается вращение.

На первичном валу установлена ​​направляющая втулка, на которой расположен выжимной подшипник, выполняющий роль основного органа управления.

Этот подшипник соединен с трансмиссией через вилку. Драйвер, воздействуя на привод, обеспечивает перемещение подшипника по втулке.

При этом он начинает давить на диафрагменную пружину или ножки, в результате чего направляющий диск перемещается по направляющим относительно корпуса, а ведомый диск освобождается — передача вращения прекращается.

Этот принцип работы заложен практически во всех типах трения, несмотря на их конструктивные особенности.

Читайте также:

Как прокачать сцепление автомобиля с помощью одного человека и помощника

Разновидности сцепления

По типу трения.

Описанная выше форма имеет так называемый «сухой» тип трения. То есть все элементы конструкции не имеют какой-либо смазки, более того, это вообще недопустимо, так как это может повлиять на адгезионные свойства взаимодействующих поверхностей дисков.

Но есть виды, у которых компоненты находятся в масляной ванне — так называемые «мокрые».

Но на автомобилях этот вид практически не используется, хотя его можно встретить в конструкции некоторых мотоциклов.

В целом суть работы этого сцепления не отличается от «сухого», с той лишь разницей, что картер, в котором расположены узлы, залит маслом.

По количеству нитей.

По количеству резьбы здесь фрикционы делятся между собой на однопоточные и двухпоточные.

В первом случае вращение от двигателя передается только на один элемент. В описанном выше типе это первичный вал коробки передач.

Но на спецтехнике часто используется двустороннее сцепление.

Отличительной особенностью однопоточного агрегата является двухвальная передача вращения. Но для этого в конструкцию был добавлен еще один ведомый диск.

Чаще всего встречается на тракторах (второй поток предусматривал вращение вала отбора мощности).

Что касается легковых автомобилей, то этот тип нашел применение в автомобилях с роботизированной коробкой передач (подробнее о ней — чуть ниже).

По количеству ведомых дисков.

Что касается количества ведомых дисков, то помимо однодискового существуют также двухдисковые и многодисковые муфты.

Первый вариант двухдискового сцепления используется на двухпоточном типе. В нем вращение от ведомого диска передается на вал коробки передач, а от второго — на коробку отбора мощности.

Такая конструкция позволила увеличить функциональные возможности оборудования (например, на тракторах благодаря карданному валу можно агрегатировать его с различными механизмами).

Но двухдисковое сцепление может быть и однопоточным (вращение от двух ведомых дисков передается только одному элементу — валу коробки передач).

Этот проект нашел применение в грузовом транспорте (в большинстве случаев, хотя этот тип также можно встретить на спортивных автомобилях, а также на некоторых мотоциклах), где из-за большой мощности двигателей требуется передача крутящего момента.

С другой стороны, многодисковые муфты представляют собой набор дисков — привод и привод, чередующихся друг с другом. Этот мешок помещается в корзину, состоящую из двух барабанов: главного и подчиненного.

В остальном суть этого типа конструкции не отличается от обычного сцепления — диски соединены с соответствующими пружинами барабана, прижатыми друг к другу, за счет чего между дисками возникает трение.

При срабатывании привода один из барабанов отъезжает, в результате чего поток прерывается. Этот тип сцепления встречается только на мотоциклах.

По типу привода.

Для управления агрегатом используются разные типы приводов:

• Механический (передача усилия от педали к несущей вилке происходит через систему рычагов или троса);
• Гидравлический (усилие передается с помощью двух цилиндров: основного и рабочего, соединенных между собой трубопроводом, заполненным жидкостью);
• Электрический (применяется в системах с автоматическим управлением сцеплением. На элементы сцепления здесь действуют электродвигатели с сервоприводами);
• Комбинированный (агрегат объединяет в себе несколько вышеперечисленных типов, например, гидромеханический).

Кроме того, на спецтехнике часто используются различные усилители привода.

Особенности сцепления РКПП

Сейчас часть сцепления используется в трансмиссии с роботизированной коробкой передач.

Конструктивно он очень похож на двухдисковый, двухрезьбовой тип, но это не так. Его просто называют двойным. И все это благодаря конструктивным особенностям коробки передач.

В таком узле есть два ведомых диска, которые вставлены между маховиком и двумя направляющими дисками (один из которых является промежуточным).

Каждый из ведомых дисков взаимодействует со своим главным валом коробки передач (коих в конструкции две коробки и они расположены на одной оси, по сути, одна вставлена ​​во вторую).

Особенность работы такой муфты в том, что при наличии двух потоков они не задействуются одновременно.

Роботизированная коробка содержит так называемые сцепленные и несопряженные зубчатые ряды, и вращение каждому из них передается через собственный диск сцепления.

То есть при срабатывании несовпадающей передачи блокируется только один из ведомых дисков, а второй находится в свободном состоянии (не вращается).

При переключении передач (переключении на пару) диски меняются местами, то есть ранее свободный первый блокируется, а второй отпускается. Этот тип сцепления управляется автоматическим электроприводом.

Электромагнитный тип

Отдельным видом фрикционной муфты можно считать электромагнитную.

Конструктивно он очень похож на обычное однодисковое «сухое» сцепление. Но не хватает элементов, удерживающих направляющий диск: пружин.

Вместо этого этот диск был соединен с электромагнитом и в его корпусе был установлен якорь.

Суть работы муфты этого типа заключается в следующем: при подаче напряжения на электромагнит образуется магнитное поле, притягивающее магнит к якорю. И будучи жестко связанным с приводным диском, это притяжение сопровождается перемещением последнего и блокировкой ведомого элемента.

Муфта этого типа имеет так называемый непостоянно замкнутый режим зацепления. То есть, в отличие от обычных типов, у которых ведомые диски постоянно заблокированы, здесь он находится в свободном состоянии и блокируется только после подачи напряжения на электромагнит.

Гидравлическое сцепление

Второй довольно распространенный вид сцепления — гидравлический. Он нашел применение на автомобилях с автоматической коробкой передач и вариатором.

Если в типе трения сила передается на трансмиссию за счет сил трения, в гидравлическом типе это происходит из-за создаваемого потока жидкости.

Эта муфта состоит из двух рабочих колес: ведущей (нагнетательной) и воздуховода (турбины), помещенных в корпус, заполненный рабочей жидкостью.

Между ними дополнительно установлен реактор, еще одно колесо, обеспечивающее перенаправление жидкости.

Суть работы очень проста: ведущее колесо соединено с маховиком и вращается вместе с ним. В этом случае за счет лопаток создается поток жидкости, который попадает на лопатки рабочего колеса турбины (соединенного с валом шестерни), что приводит к ее вращению.

Используемый в конструкции реактор увеличивает скорость потока, тем самым увеличивая крутящий момент на ведущем колесе.

«Слабые места» сцепления

Это основные типы сцепления, используемые на транспорте. Однозначно сказать, какой из видов лучший, нельзя, так как у каждого из них есть свои недостатки.

Итак, во всех типах фрикционов «слабым местом» являются ведомые диски. Из-за самого трения фрикционные накладки постепенно стираются и нуждаются в замене (обычно меняют диск в сборе).

Также возможны повреждения других рабочих поверхностей, разрушение пружин, выжимной подшипник может изнашиваться.

Часто возникают неисправности приводных элементов. К тому же, чем сложнее конструкция такого сцепления, тем больше вероятность поломки.

Что касается гидравлической муфты, то в ней передача усилия осуществляется без жесткого соединения элементов (но это не совсем так, поскольку в конструкции присутствует запорный механизм), что значительно повышает надежность основных элементов операция.

Но есть и «слабые места»: подшипники и сальники. Если они выходят из строя, нарушается работа всего сцепления. Также возможно разрушение лопастей колес.

К тому же муфты такого типа очень «боятся» несоответствия уровня рабочей жидкости.

В целом, все неисправности любого типа сцепления устранить относительно легко, но есть существенная проблема — до него очень сложно добраться для ремонта, а для этого необходимо полностью снять коробку передач.

Читайте также, почему не работает педаль сцепления.