Сцепление автомобиля, виды, классификация, устройство, принцип работы

Для чего предназначена муфта сцепления

Так как муфта сцепления предназначена для прерывания передачи крутящего момента от двигателя к коробке передач, она и устанавливается между двигателем и коробкой передач автомобиля.

Муфта сцепления автомобиля считается одним из самых загруженных элементов трансмиссии. Муфта сцепления имеет четыре основные функции:

Плавно разъединять и соединять Двигатель и коробка передач для переключения;
Передавать крутящий момент без проскальзываний;
Как можно большее снижение нагрузки на двигатель и трансмиссия;
Компенсировать вибрацию и нагрузки при неравномерно работающим двигателем.

Из чего состоит муфта сцепления

Обычная муфта сцепления которой оборудуется большинство современных автомобилей с механической коробкой передач состоит из нескольких элементов:

Ведущий диск он же маховик;
Ведомый диск муфты сцепления;
Корзина сцепления он же нажимной диск;
Муфта выключающая сцепление;
Вилка сцепления;
Привод сцепления.

Ведомый диск сцепления с двух сторон оборудован фрикционными накладками, его работа передавать крутящий момент, используя силу трения.

Корпус диска оборудован пружинным демпфером крутильных колебаний, который смягчает соединение с маховиком, при этом гася вибрации, возникающие при неравномерной работе двигателя внутреннего сгорания.

Диафрагменная пружина и нажимной диск воздействуют на ведомый диск сцепления, и соединены в один узел, получивший общее название «корзина сцепления».

В свою очередь ведомый диск сцепления располагается между корзиной и маховиком, и соединяется с первичным валом коробки посредством шлицев, вдоль которых и перемещается.

Таким же образом диафрагменная пружина корзины бывает двух типов: вытяжного типа или нажимного типа. Отличаются они по типу направления в которое передается усилие от привода сцепления.

Усилие может передаваться либо к маховику, либо от маховика. В муфтах сцепления, в которых используется пружина вытяжного действия, корзина сцепления намного тоньше чем те, в которых используются пружина нажимного действия. Муфты сцепления с пружинами вытяжного действия намного компактнее других.

Как работает муфта сцепления

Принцип действия муфты сцепления основан на том, что ведомый диск и маховик двигателя жестко соединяются за счёт силы трения от усилия создаваемого диафрагменной пружиной. Сцепление работает только в двух режимах либо она включена, либо выключена.

Большая часть времени проходит в режиме «включено». В это время крутящий момент от двигателя передается через маховик к ведомому диску, а от него посредством шлицевого соединения на коробку передач.

Чтобы выключить сцепление нужно нажать на педаль, соединённую с вилкой при помощи механического либо гидравлического привода.

Далее вилка будет перемещать выжимной подшипник, тот в свою очередь нажимая на концы лепестков диафрагменной пружины постепенно прекращает ее воздействие на нажимной диск, который в свою очередь высвобождает ведомый диск.

Таким образом происходит разъединение двигатели и трансмиссии.

При включении нужной передачи, педаль сцепления отпускается плавно, происходит обратное движение вилки сцепления.

Она высвобождает выжимной подшипник, который отпускает пружину и нажимной диск, который прижимает ведомый к маховику.

Теперь двигатель снова соединён с трансмиссией. Автомобиль может продолжать движение на повышенной либо пониженной передаче.

Изобретение механизма сцепления

Изобретение механизма сцепления приписывается Карлу Бенцу. Так это или не так, достоверно установить невозможно: производством и совершенствованием первых автомобилей в XIX веке одновременно занималось сразу несколько компаний, и все они шли по своему развитию, что называется, «ноздря в ноздрю». Старейшим видом сцепления, широко распространённого на большинстве автомобилей конца XIX – начала XX века, было сцепление конического типа. Его фрикционные поверхности имели коническую форму. Такое сцепление передавало бо́льший крутящий момент, при тех же габаритах, по сравнению с нынешним однодисковым, было предельно простым по своему устройству и в уходе за ним.

Тяжёлый конический диск такого типа сцепления обладал большой инерцией, и при переключении передач после выжима педали ещё продолжал вращаться на холостом ходу, из-за чего включение передачи было затруднённой операцией. Для торможения диска сцепления применили специальный агрегат – тормоз сцепления, однако его использование было лишь половиной решения проблемы, как и замена одного конуса двумя менее массивными. В итоге, уже в 1920-х годах от такой тяжёлой и громоздкой (к кому же требующей значительных мускульных усилий в использовании) конструкции, как коническое сцепление, полностью отказались. Также существовало сцепление с обратным конусом, работавшее на разжимание.

Сам принцип данного механизма нашёл новое воплощение в конструкции современных коробок переключения передач с синхронизаторами. Синхронизаторы коробки передач, по сути, и представляют собою маленькие конические сцепления, которые работают за счёт трения бронзы (или другого металла с высоким коэффициентом трения) по стали.

Электромагнитный тип

Отдельным типом фрикционного сцепления можно считать электромагнитное.

Конструктивно оно очень схоже с обычным однодисковым «сухим» сцеплением. Но у него отсутствуют элементы, осуществляющие прижим ведущего диска – пружины.

Вместо них, этот диск соединили с электромагнитом, а в его корпус вмонтировали якорь.

Суть работы этого типа сцепления такая: при подаче напряжения на электромагнит, образуется магнитное поле, которое притягивает магнит к якорю. А поскольку он жестко связан с ведущим диском, то это притягивание сопровождается перемещением последнего и зажимом ведомого элемента.

Этот тип сцепления обладает так называемым непостоянно замкнутым режимом включения. То есть, в отличие от обычных видов, где ведомые диски зажаты постоянно, здесь он находится в свободном состоянии и зажимается только после подачи напряжения на электромагнит.

Некоторые особенности управления автомобилями со сцеплением и механической коробкой передач

Сцепление следует выключать полностью, резко «в пол», включать плавно, в определённый момент водитель почувствует, что машина «потянула», следует зафиксировать педаль сцепления в моменте схватывания на некоторое время, немного увеличить обороты двигателя (или сделать это заранее) и продолжать плавно отпускать педаль сцепления.
При движении вторую и последующие передачи включают, отпуская сцепление более быстро, но без «бросания».
При манёврах (надо продвинуть машину на несколько сантиметров) сцепление полностью не отпускается, с пробуксовкой машина перемещается на малое расстояние, затем сцепление выключается (езда на точке схватывания).

Данные навыки приходят и подсознательно закрепляются со временем, в процессе управления автомобилем.

Нельзя удерживать машину на подъёме за счёт пробуксовки сцепления, для этого существует стояночный тормоз.
Запуск двигателя производится в нейтральном положении коробки передач, однако для полной уверенности следует при запуске выключать сцепление, затем плавно его включать. Это дополнительная гарантия того, что автомобиль случайно не придет в движение. На многих современных автомобилях пуск двигателя возможен только при выжатом сцеплении, для чего контролируется положение педали, и эта информация передаётся в электронный блок управления двигателем.
В суровых зимних условиях моторное масло в двигателе и трансмиссионное масло в коробке передач настолько сильно загустевают, что стартер не может провернуть коленчатый вал вместе с первичным валом коробки, находящейся на «нейтрали». В таком случае двигатель запускают с выключенным сцеплением, а после небольшого прогрева, когда двигатель начнёт работать более-менее устойчиво, плавно пытаются включить сцепление. Если двигатель при этом попытается «заглохнуть» — продолжают прогрев до устойчивой работы.
Недопустима езда с прижатой педалью сцепления, это вызывает пробуксовку, перегрев и повышенный износ сцепления. Левая нога должна находиться рядом с педалью.
Тем не менее, при спортивном и экстремальном вождении допускается езда с пробуксовкой сцепления. Например, автомобиль на первой передаче движется по грязи или по глубокому снегу. Сопротивление движению настолько велико, что двигатель снижает обороты (и крутящий момент) вплоть до полной остановки. Водитель может кратковременно поднять обороты, вызвав пробуксовку сцепления.
При ремонте сцепления (сборка корзины) трудности возникают при центрировании ведомого диска, для облегчения данной задачи центрирование проводится на старом первичном валу коробки передач или вытачивается приспособление — ремонтный фальшвал.

Характеристики

Деталь может иметь много характеристик, но самая важная их них – размер зазора между электродами. Именно от этой величины зависит эффективность поджога горючей смеси. Чем больше тот зазор, тем мощнее получится искра. Также с хорошей искрой зона воспламенения будет более масштабной. Это залог стабильного расхода топлива и плавной работы мотора. Если зазор небольшой, то искра появляется раньше, чем это необходимо, и пробой пройдет при меньших напряжениях. Это снижает мощность и экономичность силового агрегата.

Также еще одна важная характеристика – калильное число. Это цифра показывает максимальные температурные нагрузки. Отечественные изделия имеют числа 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26. Европейские и американские изготовители таких шкал не придерживаются. Импортные изделия делят на свечи горячего и холодного типа.

Если установить слишком холодные, с высоким калильным числом, то они будут плохо самоочищаться и в работе двигателя появятся перебои. Через сколько менять свечи зажигания, зависит от состояния детали и рекомендаций производителя. Чересчур горячая деталь может вызывать калильное зажигание. Это способно привести к достаточно разрушительным последствиям, которые внешне напоминают детонацию.

Сцепление с гидравлическим приводом

Судя с названия этого вида сцепления, думаю, Вам, итак, стало ясно, что в гидравлическом приводе все усилия, начиная с педали сцепления и заканчивая собственно механизмом, транспортируются с помощью такой себе жидкости. Она в свою очередь размещается в гидроцилиндрах и трубках, которые соединяют все нужные в механизме элементы. Механизм строения гидравлического сцепления не очень совпадает с механическим сцеплением.

Один достаточно большой диск располагается на остром конце ведущего вала и сделанного из стали кожуха. Кожух закрепляется за маховиком. Внутри кожуха имеется пружина с радиальными лепестками. Они являются, скажем, так, выжимными рычажками. На оси располагается управляющая педаль. Она же приподнята к кузову, а именно к кронштейну. Толкач основного цилиндра прикреплен к педали сцепления при содействии шарнира. Педаль попускается тогда, когда сцепление выключается и передача переключается.