Как работает сцепление в автомобиле?

Толщина диска сцепления

Толщина диска сцепления является определяющим фактором состояния диска. Поэтому многие водители начинают думать о том, что лучше использовать диск потолще. Вот только начальные параметры диска определяются конструкцией машины. Поэтому деталь просто покупается под подходящую модель и марку автомобиля. С этим ничего сделать не получится.

Так же, как не получится произвести замер отработавшего свое диска. Производитель никогда не указывает, сколько способна прослужить эта деталь. Во многом это связано с тем, что степень износа диска зависит в первую очередь от водителя. Постоянные торможения, дрифт и прочие прелести езды на большой скорости или даже гонок приведут к очень скорому износу диска. Вплоть до того, что на некоторых моделях фиксировалась необходимость замены уже после 5000 км.

Однако существует прибор, калибр, который позволяет определить, нужно менять диск или еще нет. Проблема в том, что калибр редко есть у автолюбителя, поэтому придется ехать в салон или СТО. К тому же, чтобы произвести замер, придется поднимать машину на подъемнике и снимать несколько деталей. И даже при всех этих сложностях, толщину диска калибр не измеряет в точности. Стрелка просто показывает нужно менять деталь или нет.

Еще один способ определить необходимость замены без салона принадлежит умельцам из народа. Согласно методу нужно полностью выжать сцепление и несколько раз вдавить педаль газа в пол. Метод рабочий, машина при нормально работающем сцеплении глохнет. Если автомобиль все еще работает, значит, деталь нужно менять. Но сама по себе процедура очень сильно изнашивает диск, а потому проводить ее крайне не рекомендуется. Есть другие, куда более гуманные для машины, способы проверки.

Правильная проверка работоспособности подшипника

В большинстве моделей автомобилей производители устанавливают выжимные подшипники с высокой степенью надежности. Благодаря этому во время эксплуатации их ресурс распределяется на большой пробег, ведь в работу он вступает только в случае нажатия на педаль сцепления.

Существенным нагрузкам подвергается деталь во время резкого старта, пробуксовке ведущих колес, длительных переездах, например, на шоссе с некачественным покрытием.

Водитель должен вовремя заметить проблему с выжимным подшипником, чтобы своевременно провести профилактическую работу со сцеплением. Специально предусмотренных диагностических инструментов для выявления его работоспособности не предусмотрено. Определить поломку можно по косвенным признакам, которые имеют отличия для механических и гидравлических конструкций.

К явным симптомам относятся такие явления:

• во время работы коробки передач слышатся посторонние шумы;
• не удается свободно переключать скорости;
• сцепление пробуксовывает.

В первую очередь контролируется зазор вилки и штока рабочего цилиндра. Затем выясняем состояние и работоспособность выжимного подшипника. Нам понадобится запустить двигатель, выжать сцепление, а затем проанализировать шум. Явные стуки или свист, появляющиеся во время нажатия и исчезающие после возвращения педали в верхнее положение, свидетельствуют о поломке подшипника.

Выявить физическое состояние детали можно после демонтажа коробки. Понадобится снять его одновременно с направляющей первичного вала и муфтой.

Во время визуальной диагностики определяем допустимые люфты, заедания, повреждения корпуса. Проблема может возникать после выработки смазочного материала. В этом случае удаляем загрязнения и набиваем узел литолом или другим подходящим смазочным материалом, а потом возвращаем все на свои места. Необходимо проконтролировать плавность хода и качество вращения. После полной сборки проверяем работоспособность на включенном двигателе.

Часто встречается на гидравлической конструкции такой косвенный признак, как провал педали. Это является следствием отсутствия герметичности привода и поршня на подшипнике. Перед тем как демонтировать коробку, водитель обязан проверить состояние рабочего и главного цилиндров привода, также осуществляется мониторинг всей гидравлической разводки узла. Потребуется заглянуть в бачок для контроля уровня жидкости, а также убедиться в отсутствии воздушных пробок.

Из чего состоит сцепление

Чтоб не ломать сцепление, нужно знать не только как оно работает поверхностно и какие его функции, но и с каких деталей оно состоит. К основным составляющим частям относят ведомую и ведущую части, механизм отключения и нажимную систему.

Момент вращения двигателя передается от маховика на детали ведущей части, последние в свою очередь передают крутящий момент на ведущий вал КПП. Момент трения обеспечивается благодаря нажимному механизму, который благодаря плотному сцеплению ведомой и ведущей части, дает долгожданный результат движения.

Немаловажным считается выключение сцепления. Так один диск, на котором расположены периферическим образом пружины, расположено в чугунном картере, тот в свою очередь располагается в блок-картере двигателя.

В ведущую часть входит кожух сцепления и маховик, последний в свою очередь крепится к маховику коленчатого вала за счет шести специальных болтов. Нажимной диск размещается в средней части кожуха. Вращающий момент нажимного диска передается от маховика через три выступления, которые имеются в диске и входят в окна кожуха. Ведомый диск, ступица, ведущий вал коробки смены передач являются основными и обязательными составными ведомой части сцепления.

По обе стороны ведомого диска размещены фрикционные накладки, изготовлены из медно-асбестового состава (или же иного металлоасбестового состава), которые выдерживают необычайно высокую температуру и известны своими фрикционными свойствами. Со ступицей ведомый диск соединен заклепками либо же через пружины. Эти пружины являются составной частью пружинно-фрикционного гасителя вращающихся колебаний (то есть демпфера)

МЕХАНИЗМ СЦЕПЛЕНИЯ

Механизм сцепления представляет собой устройство, в котором происходит передача крутящего момента за счет работы сил трения. Механизм сцепления позволяет кратковременно разъединять двигатель и коробку передач, а затем плавно их соединять. Элементы механизма заключены в картер сцепления, который крепится к картеру двигателя.

Механизм сцепления состоит из:

• картера и кожуха,
• ведущего диска (которым является маховик двигателя),
• нажимного диска с пружинами,
• ведомого диска с износостойкими накладками.

Ведомый диск постоянно прижат к маховику нажимным диском под воздействием сильных пружин. За счет огромных сил трения между маховиком, ведомым и нажимным дисками, все это вместе вращается при работе двигателя. Но только тогда, когда водитель не трогает педаль сцепления, независимо от того едет ли или стоит на месте автомобиль.

Для начала движения машины, необходимо прижать ведомый диск, связанный с ведущими колесами к вращающемуся маховику, то есть — включить сцепление. И это сложная задача, так как угловая скорость вращения маховика составляет 20 — 25 оборотов в секунду, а скорость вращения ведущих колес – ноль.

Сцепление включено

На первом этапе работы по включению сцепления — приотпускаем педаль, т.е. 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 автомобиль потихоньку ползти.

На втором этапе – удерживаем ведомый диск от какого-либо перемещения, т.е. на две — три секунды удерживаем педаль сцепления в средней позиции для того, чтобы скорость вращения маховика и диска уравнялись. Машина при этом увеличивает скорость движения.

На третьем этапе — маховик вместе с нажимным и ведомым дисками уже вращаются вместе без проскальзывания и с одинаковой скоростью, 100%-но передавая крутящий момент к коробке передач и далее на ведущие колеса автомобиля. Это соответствует состоянию механизма сцепления – включено, автомобиль едет. Теперь остается только полностью отпустить педаль сцепления и убрать с нее ногу.

Если при начале движения педаль сцепления резко бросить, то автомобиль «прыгнет» вперед, а двигатель заглохнет.

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.

Сцепление выключено

освоив работу с педалью сцепления в три этапа

Проверка внешнего ШРУСа

Сцепление, работающее в масляной ванне

Мотоциклетное многодисковое сцепление в разобранном виде:слева — барабаны, справа — диски сцепления

Двигатель мотоцикла Иж Планета-5, показана крышка сцепления

Одноцилиндровый карбюраторный двухтактный двигатель, установленный на мотоцикле «Pannonia» (Венгрия)1 — воздушный фильтр2 — карбюратор 3 — цилиндр двигателя4 — головка цилиндра5 — выпускная труба6 — картер кривошипно-шатунного механизма7 — крышка механизма сцепления8 — картер коробки передач

На мотоциклах с поперечным расположением двигателя обычно применяется сцепление, работающее в масляной ванне.

Это вызвано тем, что мотоциклетные двигатели (как двухтактные, так и четырёхтактные) имеют общий картер для двигателя и коробки передач. Детали сцепления совмещены с моторной передачей и системой запуска двигателя, смазываются моторным маслом, которое должно обладать особыми свойствами.

Также многодисковые сцепления в масляной ванне широко применялись на автомобилях начала XX века, но впоследствии вышли из употребления.

Фрикционы автоматической коробки передач являются по сути многодисковыми сцеплениями, работающими в масляной ванне.

Устройство мотоциклетного сцепления

На заднем (левом) конце коленвала находится ведущая (малая) звёздочка, соединённая цепной передачей (передняя передача или моторная передача) с ведущим (наружным) барабаном сцепления. Ведущий (наружный) барабан сцепления свободно вращается на первичном валу коробки передач и является одновременно большой (ведомой) звёздочкой моторной цепной передачи; также на ведущем барабане находится храповик пускового устройства (педали кикстартера). Ведомый (внутренний) барабан сцепления установлен на том же первичном валу КПП подвижно на шлицах и закреплён гайкой. В барабанах находится пакет из дисков сцепления — ведомых и ведущих. Ведущие диски связаны с наружным барабаном с помощью выступов, входящих в пазы. Ведомые диски с зубцами на внутренней окружности и связаны этими зубцами с ведомым (внутренним) барабаном. Собирается пакет следующим образом: во внутренний барабан устанавливается опорный ведомый диск, за ним ведущий, потом снова ведомый… Последним ставится нажимной диск, который притягивается к ведомому барабану цилиндрическими пружинами. Фрикционные накладки наклеены на ведущие диски и сделаны из пробки или специальной пластмассы. Феродо работать в масляной среде не может, замасливание автомобильного сцепления является одной из его неисправностей, пробка или пластмасса, в свою очередь, не может работать в условиях сухого трения (моментально сгорит). Плавное включение сцепления происходит благодаря тому, что пары ведущих и ведомых дисков, разделённые слоем масла, одновременно не «схватываются».

Механизм выключения мотоциклетного сцепления

Первичный вал коробки передач полый, через него проходит толкающий шток, передающий усилие посредством троса в гибкой оболочке от рычага на руле мотоцикла. Усилие от троса преобразуется червячным или рычажным механизмом. Шток заканчивается твердосплавным шариком (это и есть выжимной подшипник), далее усилие передаётся на грибок, отводящий нажимной диск, после чего пакет дисков сцепления разводится и крутящий момент не передаётся.

Преимущества и недостатки

Чаще всего автолюбители решают установить самодельный пламегаситель вместо катализатора по причине высокой стоимости последнего. Для отечественного автомобиля цена этого элемента составляет около 30 тысяч, а для иномарки он оценивается в 50 — 100 тысяч. Однако следует помнить, что замена катализатора пламегасителем влечёт за собой несколько негативных последствий:

• значительно увеличивается количество токсичных выхлопов, что не соответствует современным стандартам экологичности;
• уменьшается срок эксплуатации глушителя и резонатора;
• чтобы силовая установка работала хорошо, придётся внести корректировки в настройки кислородного датчика либо перепрограммировать контроллер.

Автолюбители должны помнить, что электронный блок управляет процессом создания воздушно-топливной смеси, основываясь на показаниях нескольких датчиков, включая и кислородный. Если сделать пламегаситель своими руками из катализатора, то из-за некорректной информации контроллер будет готовить некачественную смесь и это приведёт к значительному увеличению расхода топлива.

Однако изготовление стронгера своими руками и его последующая установка на машину может дать автолюбителю несколько бонусов:

• пламегаситель создает меньшее сопротивление дыму при выходе, что позволит сэкономить горючее и несколько улучшить условия работы силовой установки;
• мощность мотора может увеличиться примерно на 5 — 7 %;
• если летом заехать на заросшую сухой растительностью местность, то риски возникновения пожара окажутся минимальными.

Как работает сцепление в роботизированных коробках передач

Коробки – автомат (робот) также имеют многодисковое «мокрое» сцепление или же оснащаются «сухим» сцеплением. При этом за включение и выключение сцепления в данном случае отвечает не водитель, который нажимает на педаль, а сервомеханизм (актуатор сцепления).

Переключение передач на РКПП также осуществляется за счет подобных механизмов. Актуаторы могут быть электрическими (управляются ЭБУ коробкой)  или гидравлическими (управление осуществляется гидравлическим распределителем). При этом, как уже было сказано выше, за выжим сцепления может отвечать как электропривод, так и гидропривод (гидравлический актуатор сцепления).

В первом случае ЭБУ коробкой на основании показаний нескольких датчиков определяет момент переключения передачи и посылает управляющий сигнал на актуатор сцепления (сервопривод). Электродвигатель начинает работать, отсоединяя КПП от ДВС.  Затем автоматика производит включение нужной передачи.

Гидропривод работает таким образом, что во время увеличении оборотов двигателя, маслонасос  в коробке под давлением нагнетает масло в распределитель. Когда давление масла в распределителе доходит до определенной отметки, масло подается по специальным масляным каналам и воздействует на актуатор.

В результате срабатывает механизм, отвечающий за выключение сцепления. Затем, после переключения передачи, давление снижается, сцепление снова «подсоединяет» двигатель к трансмиссии.

При этом не всегда «робот» работает быстро и плавно. В результате водитель замечает паузу, также во время переключений могут быть ощутимы рывки и толчки. Чтобы избавиться от таких недостатков, конструкторы предложили двойное сцепление для коробки робот. 

В преселективных роботах с двойным сцеплением (типа ДСГ) указанные сцепления работают поочередно. Когда происходит выжим первого сцепления, чтобы включить, например, четную передачу, второе сцепление ожидает выжима для переключения на следующую нечетную передачу.

К преимуществам можно отнести то, что скорость срабатывания сцепления намного выше, переключение передач происходит незаметно для водителя. Результат- повышение топливной экономичности, практический полное отсутствие разрыва потока мощности в момент переключений, а также высокий уровень комфорта.

Виды системы привода

Какие системы привода трансмиссии вы знаете? Многие сейчас назовут только механический и гидравлический принцип. Однако, есть еще два вида:

• электрический;
• комбинированный.

Рассмотрим каждый принцип управления сцеплением в таблице.

Система привода	Различие
Механическая	Передача усилия на выжимную вилку посредством троса через нажатие на педаль
Гидравлическая	Два цилиндра (гидравлический и рабочий) соединены трубой высокого давления. Посредством педали приводится в движение шток гидравлики и давит на поршень на другом конце. Поршень давит на масло. Масло по трубке передается на рабочий цилиндр. Шток, который находится в последнем, давит на вилку.
Электрическая	Электромотор с тросом. Сцепление происходит идентично механическому приводу
Комбинированная	Совместное использование вышеперечисленных систем (гидромеханическое, к примеру)

Последствия

Принцип работы

Диск сцепления

Нажатие педали, через нажимную систему (механическую или гидравлическую), приводит к тому, что ведущий диск сцепления отходит от ведомого. Это происходит благодаря тому, что усилие от механизма нажимной системы передается на вилку, муфту, рычаги и пальцы, которые отведут на некоторое расстояние ведущий нажимной диск. В этот момент, установленные пружины, сжимаясь, образуют необходимые зазоры. Если установлено двухдисковое сцепление, за обеспечение необходимых зазоров отвечают пружины отжимные и регулировочный болт.

В этот момент, при нажатии педали, двигатель отсоединен от коробки передач, таким образом, момент вращения не передается трансмиссии. Отпускание педали приведет к плотному сжатию дисков. После отпускания педали, происходит возвращение всех элементов к исходному состоянию благодаря пружинам, а ведомый диск сцепления вновь прижимается к нажимному.

Преимущество машины с механической коробкой передач

Механическая коробка передач была и остается самой надежной системой управления автомобилем. Именно поэтому все спортивные машины, в том числе и для профессионального спорта, оборудованы механикой. Время разгона на такой коробке значительно меньше, чем у автомата и переключение между скоростями происходит быстрее.

Конструктивные особенности механической трансмиссии отражаются и на цене. Конструкция механики проще, поэтому авто с такой коробкой стоит гораздо дешевле автомата. А разница между ними может составлять от 10 до 30 процентов от стоимости всего автомобиля.

Экономия отражается и на эксплуатационных характеристиках:

1. МКПП значительно меньше расходует горючего.
2. Ремонт обходится на порядок дешевле. Об автомате такого сказать нельзя.

Испытать чувство полного единства с автомобилем в движении, как будто он является твоим продолжением, а ты его частью, можно только на механике.

Сцепление автомобиля

Сцепление автомобиля служит для плавного соединения коленвала двигателя с валом коробки передач для того, чтобы передать крутящий момент дальше по трансмиссии на колеса.
А почему возникает необходимость такого плавного соединения? — Дело в том, что двигатель, который является источником движения и крутящего момента для автомобиля имеет определенную частоту вращения. И эта частота оборотов двигателя намного больше чем та, которая нужна для вращения колес. Значит нужно понизить обороты в связке двигатель-колеса. Для этой цели служит коробка перемены передач (КПП). А вот для того чтобы плавно соединить КПП с двигателем, или наоборот совсем отсоединить КПП от двигателя используется сцепление.

Принцип действия механизма

В работе узла сцепления задействованы следующие основные детали:

• маховик, жестко закрепленный на коленчатом валу силового агрегата;
• 2 диска – нажимной и ведомый, составляющие фрикционный механизм;
• кожух;
• нажимные пружины;
• подшипник;
• диафрагменная пружина в виде концентрических рычагов;
• вилка;
• рабочий цилиндр гидравлического привода, срабатывающий при нажатии педали.

Примитивнейший механизм, который применялся в прошлом столетии, не включал гидроцилиндр, значительно облегчающий работу водителю. Вместо него стоял механический тросовой привод.

Ведущий диск (он же – корзина) прикручен к маховику болтами и вращается вместе с ним. Нормальное состояние сцепления, когда педаль находится в отжатом положении, – «подключено». То есть, коленчатый вал мотора и первичный коробки передач соединены посредством диска, придавленного к плоскости маховика пружиной. Когда вы нажимаете педаль, узел работает по такому алгоритму:

1. Через тормозную жидкость усилие передается гидроцилиндру, толкающему вилку.
2. Вилка надавливает на подшипник, а он толкает концентрические рычаги, чьи концы упираются в нажимной диск.
3. Концы рычагов отводятся назад и освобождают диск, в результате связь между валами разрывается, при этом вращающийся коленвал не крутит шестерни коробки.
4. Когда нужно тронуться с места, вы постепенно отпускаете педаль. Подшипник высвобождает рычаги, которые под воздействием пружин давят на диск. Последний прижимается к маховику фрикционной поверхностью и автомобиль плавно движется вперед.
5. Алгоритм повторяется при каждом переключении скоростей.

Чтобы сделать стыковку двигателя с трансмиссией более плавной, устройство сцепления предусматривает несколько демпферных пружин внутри ведомого диска. В момент касания фрикционных накладок поверхности маховика они сжимаются и дополнительно сглаживают передачу усилия мотора.

Ведомый диск сцепления (феродо)

Сцепление автомобиля являются узлом, который несет очень важную функцию – обеспечивает мягкое и безболезненное для автомобиля переключение передач.

Для чего нужен ведомый диск сцепления?

Задача сцепления заключается передаче крутящего момента от двигателя к трансмиссии, в разъединении трансмиссии от работающего двигателя на время, необходимое водителю для включения нужной передачи в коробке передач и обеспечении мягкого (без ударов и толчков) подключения трансмиссии обратно к двигателю. Одной из основных деталей сцепления является ведомый диск.

На ведомом диске с двух сторон имеются фрикционные накладки, благодаря которым за счет силы трения ведомый диск принимает на себя вращения от ведущего диска. На ведомом диске имеются также специальные разрезы, чтобы избежать коробления диска в случае сильного нагрева, а также присутствует устройство, называемое гаситель крутильных колебаний. Ведомый диск сцепления – сложносоставная деталь. У него есть своя ступица, которая не имеет жесткой связи с диском. Ступица имеет внутренние шлицы для соединения со шлицами ведущего вала коробки передач, и она устанавливается внутри самого ведомого диска. На одной из сторон ведомого диска устанавливается гаситель крутильных колебаний. На гасителе и самом на ведомом диске заклепками закреплены фрикционные пластины. По обе стороны фланца ступицы и ведомого диска устанавливаются диски гасителя и маслоотражатели. Маслоотражатели, диски гасителя и фланец ступицы соединяются друг с другом заклепками.

Таким образом, ведомый диск оказывается свободным и может поворачиваться на некоторый угол относительно ступицы. В дисках гасителя, кольце гасителя и ведомом диске устроены окна, в которые вставляются пружины с опорными пластинами. Пружины находятся в предварительно сжатом, но не до конца, состоянии. Вращение маховика передается на кожух сцепления, а с него на нажимной диск. С нажимного диска вращение за счет трения передается на фрикционные накладки и на стальной диск ведомого диска, далее через пружины гасителя крутильных колебаний на диски гасителя, далее на фланец ступицы, на ступицу и через шлицы на ведущий вал коробки передач. При резком изменении частоты вращения пружины гасителя сжимаются и за счет этого несколько уменьшаются крутильные колебания, что помогает избежать повреждения деталей коробки передач.

Как часто менять ведомый диск сцепления?

Ведомый диск сцепления является достаточно прочным узлом, задачей которого является способность выдерживать значительные динамические нагрузки, компенсировать отсутствие достаточных навыков работы со сцеплением у неопытного водителя. Однако, при интенсивной и не очень аккуратной эксплуатации, ведомый диск сцепления постепенно изнашивается, могут возникнуть и определенные неисправности. Например, могут износиться или повредиться фрикционные накладки, основной стальной диск может деформироваться из-за перегрева, могут сломаться демпферные пружины, износиться шлицы ступицы ведомого диска.

Случается, что ведомый диск сцепления изнашивается раньше времени, если были допущены ошибки при установке и регулировке сцепления. Долговечность ведомого диска сцепления изначально зависит от прочностных и нагрузочных характеристик, заложенных при конструировании, от качества компонентов, а самое главное – от навыков и стиля вождения владельца автомобиля.

В нормальных условиях качественный ведомый диск сцепления на любом другом автомобиле может потребовать замены не ранее чем при пробеге 100 тыс. км. На износ ведомого диска сцепления обязательно укажет пробуксовка сцепления, а в салоне появляется характерный запах.

Педаль сцепления: для чего она нужна

Прежде чем разобраться, когда нужно выжимать сцепление в автомобиле, следует понять принцип работы данного узла вообще. Стоит отметить, что агрегат является одним из основополагающих элементов ходовой части транспортного средства. С его помощью можно разъединять коленчатый вал с коробкой передач на небольшой промежуток времени. Именно это и позволяет переключать передачи в ходе езды.

Как правило, большинство современных легковых автомобилей оснащается однодисковым фрикционным сцеплением. Устройство сцепления предполагает наличие основного элемента и привода.

Понять, пригодна ли педаль сцепления к работе, можно при помощи одного простого теста. Включаем четвертую скорость, после чего выжимаем педаль акселератора до максимума. Если диск сцепления не будет изношенным, из силового агрегата донесется характерный рев, и вы почувствуете толчок. Если же это не наблюдается, необходимо заменить узел. Кроме того, иногда признаком неполадки элемента выступает запах жженой резины.

Классификация

Множество механизмов можно классифицировать по следующим критериям:

1. Способ управления. Существуют варианты с механическим, электрическим, гидравлическим или смешанным приводом.
2. Тип трения: сухой (износостойкие накладки функционируют в воздушной среде) и мокрый (накладки работают в масле) принцип работы.
3. Режим включения: постоянно или непостоянно замкнутые.
4. Количество ведомых дисков. Может содержать один, два или же несколько.
5. Тип и расположение нажимных пружин. Может быть несколько, расположенных по периферии или одна центральная диафрагменная пружина.
6. Число потоков передач момента вращения от двигателя: однопоточные, двухпоточные.

Схема диска сцепления

Простой способ научиться управлять автомобилем с механической коробкой передач