Сцепление, как важный элемент трансмиссии

Типы

Сцепление различается:

по типу привода (модели с гидравлическим, механическим или электрическим способом управления);

  • по типу трения (механизм может работать в масляной ванне или без нее);
  • по количеству ведомых дисков;
  • по типу расположения пружин;
  • по режиму включения.

Самые распространённые сегодня – модели с одним или несколькими фрикционными, то есть работающими за счет силы трения (без дополнительной смазки), дисками. По числу ведомых элементов они могут быть однодисковыми, двухдисковыми или многодисковыми (три и более).

Материал, который используется для изготовления фрикционов напоминает тот, что применяется в тормозных колодках. Если раньше в обоих случаях в состав добавлялся асбест (на металлических дисках были асбестовые накладки), то сейчас используются именно безасбестовые варианты.

В Европе запрещено производство фрикционных дисков с добавлением асбеста. Во время работы механизма асбестовая накладка стирается, образуя пыль, опасную для здоровья.

На современные легковые авто чаще устанавливаются однодисковые сцепления. Они оптимальны для двигателей малой и средней мощности.

Сухое двухдисковое сцепление

Двухдисковые модели подходят для грузового транспорта и легковых машин с мощным мотором. За счёт особенностей конструкции они долговечнее однодисковых, но и стоят дороже, так что использовать их на маломощных авто просто нецелесообразно.

Многодисковые сцепления используются в строительной и тяжелой грузовой технике, мощных спортивных и тюнингованных авто, в том числе и в полноприводных.

Плавная работа сцепления обеспечивается проскальзыванием дисков при уменьшении сжимающего их усилия. Точная передача крутящего момента — плотностью соединения ведущей и ведомой поверхностей.

При больших нагрузках и длительной эксплуатации рабочие поверхности стираются, а сцепление начинает «буксовать». При неисправном сцеплении диски разъединяются не полностью, а нормальное переключение передач нарушается.

Признаки неисправности сцепления

Признаки неисправного сцепления зависят от того, какими именно неисправностями они были вызваны.

Неполное выключение сцепления. Попросту говоря сцепление «ведет». В такой ситуации после отжимания приводной педали ведущий и ведомый диски не размыкаются полностью, и немного соприкасаются между собой. В таком случае при попытке переключить передачу раздается хруст кареток синхронизаторов. Это очень неприятная поломка, которая может привести к быстрому выходу из строя коробки передач.

  • Пробуксовка дисков. То есть, его неполное включение. Такая возможная неисправность сцепления приводит к тому, что поверхности ведомого и ведущего дисков неплотно прилегают друг к другу, из-за чего проскальзывают между собой. Признаком пробуксовки сцепления является наличие запаха горелых фрикционных накладок ведомого диска. Запах напоминает горелую резину. Чаще всего такой эффект проявляется при подъеме на крутую гору или резком старте. Еще один признак пробуксовки сцепления возникает если при увеличении оборотов двигателя происходит лишь ускорение коленчатого вала, в то время как ускорения машины не происходит. То есть, на коробку передач передается лишь небольшая часть мощности от двигателя.
  • Возникновение вибраций и/или посторонних звуков при включении или выключении сцепления.
  • Рывки при работе сцепления. Они могут появляться как во время трогания машины с места, так и в процессе езды при переключении передач на понижение или повышение.

Вибрации и рывки сцепления сами по себе являются признаками неисправности. Поэтому при их возникновении необходимо как можно быстрее выполнить диагностику и устранить проблему, так ее решение будет дешевле.

Как проверить сцепление

Если при эксплуатации машины имеется хотя бы один из перечисленных выше признаков неисправности сцепления, то необходимо выполнить дальнейшую проверку отдельных элементов этого узла. Проверить сцепление на машине с МКПП без снятия можно на 3 основных неисправности.

«Ведет» или «не ведет»

Чтобы проверить, не «ведет» ли сцепление, необходимо запустить двигатель на холостых оборотах, выжать сцепление и включить первую или заднюю передачи. Если при этом приходится прикладывать значительные физические усилия или в процессе были слышны хруст или просто «нездоровые» звуки — значит, ведомый диск не полностью отходит от маховика. Точно в этом убедиться можно лишь демонтировав сцепление для дополнительной диагностики.

Еще один способ как можно проверить ведет ли сцепление заключается в том, что при езде с нагрузкой (грузом или в гору) будет слышен запах паленой резины. Это подгорают фрикционы на сцеплении. Нужно выполнять его демонтаж и осмотр.

Буксует ли сцепление

Для проверки сцепления на пробуксовку можно воспользоваться ручным тормозом. В частности, на ровной поверхности поставить машину на «ручник», выжать сцепление и включить третью или четвертую передачу. После этого попытаться плавно тронуться с места на первой передаче.

Если двигатель не справился с задачей и заглох — значит, сцепление в порядке. Если же при этом двигатель не глохнет и машина стоит на месте — значит, сцепление буксует. Ну и конечно при проверке нужно следить за тем, чтобы в процессе работы сцепления оно не издавало посторонних шумящих звуков и вибраций.

Проверка износа сцепления

Довольно просто можно проверить и степень износа ведомого диска и понять что сцепление надо менять. В частности, нужно:

  1. Запустить двигатель и включить первую передачу.
  2. Не подгазовывая, попытавшись тронуться с места проверить состояние диска сцепления.
  • если сцепление «хватает» в самом начале — значит, диск и сцепление в целом в отличном состоянии;
  • если «схватывание» происходит где-то посередине — диск изношен на 40…50% или сцепление требует дополнительной настройки;
  • если сцепление хватает лишь в конце хода педали — значит, диск критически износился и требует замены. Либо же просто необходимо выполнить регулировку сцепления с помощью соответствующих регулировочных гаек.

По числу потоков передач крутящего момента

По этому показателю системы можно поделить на:

  1. Однопоточные. Самый распространенный вариант установки механизма между маховиком мотора автомобиля и ведущим шкивом трансмиссии представлен на фото. Собственно роль ведущего шкива выполняет непосредственно маховик. К торцевой части устройства при помощи пружин подсоединяется ведомый шкив с фрикционами, монтированный при помощи специальных креплений к валу трансмиссии. Основной плюс — это универсальность таких систем, чего не скажешь о двухпоточных.
  2. Двухпоточные. По факту данный вид являет собой совмещение двух однодисковых устройств, и каждое из них оборудовано как ведомыми, так и ведущими шкивами, которые сжимаются посредством специализированных пружинок. Основным минусом системы является ее не универсальность — такие механизмы применяются только на тракторах и другой сельскохозяйственной технике.

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 автомобиля начала XX века, но впоследствии на них 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. Например, на мотоцикле Иж Планета-5 стоит пакет: шесть ведущих и семь ведомых дисков . 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.

Принцип функционирования механизма сцепления

В своём обычном рабочем положении нажимной и ведомый диски являются плотно прижатыми друг к другу с помощью мощных пружин, посредством рычагов и выжимного подшипника. Под воздействием силы трения между данными дисками, на первичный вал коробки переключения передач от маховика мотора постоянно передаётся крутящий момент. Если отвести нажимной диск от ведомого, то произойдёт прерывание крутящего момента от мотора и прекращение вращения ведомого диска с валом.

Рассоединение дисков производится при помощи вилки сцепления, которая своим строением напоминает обычные качели. Данная вилка приводится в действие посредством цепочки рычагов и тяг педалью сцепления в кабине автомобиля или трактора.

Выжимание педали сцепления производит разведение дисков сцепления, в результате чего между ними остаётся свободное пространство. Наоборот, отпускание педали и выключение сцепления приводит к плотному сжатию ведущего и ведомого дисков механизма. Усилие от нажатия на педаль сцепления передаётся на устройство механически (посредством рычажного или тросового механизма), либо гидравлическим приводом.

Ведомый диск в постоянном режиме зафиксирован вместе с маховиком с помощью диска нажимного. Для того, чтобы транспортное средство тронулось, ведомый диск должен соприкоснуться с вращающимся маховиком. Водитель нажимает на педаль сцепления, и это позволяет ему включить первую передачу. Когда педаль он отпускает, пружины нажимного диска снова соединяют ведомый диск с маховиком. Скорости вращения диска и маховика постепенно выравнивается, благодаря чему и достигается плавное и правильное движение транспортного средства.

В полной мере крутящий момент начинает передаваться тогда, когда достигается полное выравнивание скоростей вращения ведомого диска, диска сцепления и маховика. Если при трогании с места перестать выжимать педаль сцепления слишком резко, «бросить» её, то машина ли трактор может заглохнуть. При «бросании» педали ведомый диск с силой прижимается к диску ведущему (к маховику) и затормаживает его до такой степени, что мотор может остановиться (заглохнуть). То есть, в этом случае сцепление работает подобно тормозному механизму. Поэтому педаль сцепления после момента начала зацепления дисков нужно отпускать плавно.

При переключении любой другой передачи, кроме первой, нужно также добиваться неизменно плавного хода педали. Это позволит продлить срок эксплуатации механизма сцепления и всей трансмиссии в целом.

Шум при выключении сцепления

Возникают и другие неисправности сцепления. Так, при неполном его выключении коробится ведомый диск. Производитель допускает торцевое биение не более полмиллиметра. В противном случае его следует заменить на новый. При разборе корзины внимательно осматривают состояние диска. Последний не должен иметь неровности на фрикционных накладках и следы горения.

В редких случаях неисправности сцепления возникают из-за клина ступицы ведомого диска на шлице первичного вала КПП. Как решить данную проблему? Необходимо очистить шлицы и покрыть их специализированной смазкой (например, ЛСЦ-15). Если проблема ведущего сцепления не устранена, следует заменить ведомый диск или первичный вал в сборе на новый.

Эту проблему легко распознать. Но часто ей не уделяют должного внимания. Так, при нажатии на педаль машина перестает издавать характерный шелест. Но стоит ее слегка отпустить, как этот звук вновь возобновляется. Это говорит о том, что вышел из строя выжимной подшипник сцепления. Неисправности его могут быть связаны с отсутствием смазки, люфтом обоймы или естественным износом. Элемент неразборной и ремонту не подлежит. Выжимной подшипник меняется целиком на новый.

При покупке стоит убедиться в наличии смазки. А точнее в достаточном ее количестве, поскольку недобросовестные производители попросту не докладывают ее во внутрь. Это и является основной причиной преждевременного выхода из строя подшипника. Но также этому способствует влага. При пересечении бродов (если у вас внедорожник), нужно быть внимательным. Иначе вода попадет во все узлы сцепления, что существенно сократит их ресурс.

Если возникает шум при включении сцепления, значит, вышли из строя демпферные пружины или соскочила вилка. В редких случаях это поломка пластин, что соединяют с кожухом нажимной диск.

Причины возникновения такой проблемы:

  • свободный ход педали недостаточный. Регламентный размер следует искать в документации к конкретной марке авто;
  • регулировка привода нарушилась. Отметим, что решение проблемы будет разным для механического и гидравлического приводов;
  • ведомый диск деформирован. Обычно такое происходит, когда номинал торцевого биения превышает полмиллиметра, накладка диска коробится, и он оказывается постоянно прижатым к маховику двигателя;
  • ступицу ведомого диска заклинило в шлицах вала. Такая неисправность чаще всего возникает как последствие длительного простоя автомобиля, особенно на открытой стоянке.

Как видим, определить поломку сцепления даже при наличии конкретного симптома не всегда просто, поскольку причин может быть несколько.

Разновидности узлов

Существующие конструкции сцепления делятся на такие разновидности:

  • по количеству фрикционных поверхностей: одно– и многодисковые;
  • по способу управления: механические, с сервоприводом и гидравлические;
  • по рабочей среде – сухие и влажные.

Многодисковая система внедрена вместе с моторами повышенной мощности. Причина следующая: одна группа фрикционных накладок тяжело переносит повышенные нагрузки и довольно быстро изнашивается. Благодаря конструкции с двумя дисками, разделенными проставкой, большой крутящий момент равномерно распределяется на 2 группы накладок (выжим происходит одновременно). Снижение удельной нагрузки дает увеличение срока службы узла.

Особенности работы на автоматических коробках

В обычных АКПП такой элемент трансмиссии, как сцепление, попросту отсутствует. Зато на роботизированных и кулачковых «автоматах» она предусмотрена. Кстати, на последнем типе трансмиссий сцепление работает только при старте. В процессе движения данный элемент не функционирует.

На большинстве автоматических коробок используется многодисковое сцепление влажного типа. Однако выжим здесь происходит не путем нажатия определенной педали (которой попросту здесь нет), а сервоприводом (другими словами, актуатором). На данный момент принято различать несколько типов данных устройств:

  • Электрический. Подобный сервопривод представляет собой шаговый двигатель. Он управляется при помощи ЭБУ (электронного блока управления).
  • Гидравлический. Такой актуатор выполняется в виде гидроцилиндра. Он приводится в действие специальным гидравлическим распределителем.

На КПП типа «робот» используются два типа сцеплений. Они функционируют переменно. При выжиме первого для автоматического переключения определенной передачи второе ожидает команды для выжима следующей.

Сцепление в автоматических коробках передач

В классическом виде сцепление (предназначенное для разобщения двигателя и трансмиссии) в гидромеханических и вариаторных автоматических трансмиссиях отсутствует, используется оно только в роботизированных коробках передач. Тем не менее, фрикционные муфты в гидромеханических КПП применяются повсеместно, но с совершенно иными целями (для плавного переключения передач без прерывания потока мощности).

В роботизированных коробках передач выжимают сцепление и переключают передачи электроприводы, при этом, для большей плавности переключения существуют роботизированные коробки передач с двумя сцеплениями, работающими по очереди (одно сцепление в работе, другое, со следующей передачей, наготове).

В кулачковых коробках, используемых на спортивных автомобилях, педаль сцепления используется только при старте, далее переключение передач происходит без использования педали.

Предназначение

Какие функции выполняет сцепление автомобиля? Прежде всего, данный узел необходим для плавного трогания автомобиля с места, о чем мы сказали в начале статьи. Если мотор с коробкой соединены жестко, то после включения передачи машина резко дергается вперед, так как на коробку передается сразу вся мощность от двигателя. Неправильное использование сцепления вызывает механическое повреждение деталей, а также приводит к частой остановке двигателя при трогании с места.

Благодаря работе сцепления, а именно скольжению ведущего и ведомого дисков, крутящий момент увеличивается постепенно. Движущие усилия возрастают не сразу, а потому машина трогается очень плавно и мягко.

Также коробка сцепления необходима для легкого переключения передач во время движения транспортного средства. Когда автомобиль едет с определенной скоростью, которая стабильно растет или уменьшается, возникает необходимость в переходе на повышенную или пониженную передачу, чему способствует своевременное разъединение валов узла между трансмиссией и двигателем. В противном случае для переключения передачи требовались бы более высокие усилия, что в дальнейшем спровоцировало бы быстрый износ КПП и других его механизмов. В частности, при принудительном переводе скорости повышается нагрузка на зубья шестерен. Таким образом, сцепление также выполняет функцию уменьшения нагрузки, которая действует на поверхность деталей КПП, что облегчает переход с одной передачи на другую. При этом коробка передач (фото данного механизма представлено ниже) терпит минимальные нагрузки от двигателя. А это значительно повышает срок службы деталей КПП, цена которых порой слишком велика.

Кроме того, работа сцепления направлена на уменьшение уровня нагрузок, действующих на КПП во время экстренного торможения автомобиля. Когда машина резко снижает скорость, момент вращения ее колес значительно уменьшается. Но поскольку трансмиссия в это время соединена с мотором, она обладает инерцией вращения и сохраняет прежнюю частоту оборотов. Это может привести к значительному повреждению ее деталей. Сама защита от перегрузок осуществляется проскальзыванием ведомых и ведущих дисков. В таком случае момент вращения стабилизируется максимально.

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:

  • Через тормозную жидкость усилие передается гидроцилиндру, толкающему вилку.
  • Вилка надавливает на подшипник, а он толкает концентрические рычаги, чьи концы упираются в нажимной диск.
  • Концы рычагов отводятся назад и освобождают диск, в результате связь между валами разрывается, при этом вращающийся коленвал не крутит шестерни коробки.
  • 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.
  • Алгоритм повторяется при каждом переключении скоростей.

Конструкция и принцип работы главных цилиндров сцепления

Наиболее просто устроены ГЦС с вынесенным и установленном на корпусе бачком. Основу устройства составляет литой корпус цилиндрической формы, на котором выполнены проушины для монтажных болтов и другие детали. С одного торца корпус закрыт резьбовой пробкой или пробкой со штуцером для соединения с трубопроводом. Если корпус закрыт глухой пробкой, то штуцер располагается на боковой поверхности цилиндра.

В средней части цилиндра выполняется штуцер для соединения с бачком посредством шланга или посадочное место для установки бачка непосредственно на корпус. Под штуцером или в посадочном месте в корпусе цилиндра выполнено два отверстия: компенсационное (впускное) отверстие малого диаметра и перепускное отверстие увеличенного диаметра. Отверстия располагаются таким образом, чтобы при отпущенной педали сцепления компенсационное отверстие располагалось перед поршнем (со стороны контура привода), а перепускное — за поршнем.

В полости корпуса установлен поршень, с одной стороны которого располагается толкатель, связанный с педалью сцепления. Торец корпуса со стороны толкателя закрыт гофрированным защитным резиновым колпачком. При отжатой педали сцепления поршень отводится в крайнее положение расположенной внутри цилиндра возвратной пружиной. В двухпоршневых ГЦС используется два поршня, расположенных друг за другом, между поршнями находится уплотнительное кольцо (манжета). Применение двух поршней улучшает герметичность контура привода сцепления и повышает надежность работы всей системы.

Работают такие цилиндры следующим образом. Когда педаль сцепления отпущена, поршень под воздействием возвратной пружины находится в крайнем положении и в контуре привода сцепления поддерживается атмосферное давление (так как рабочая полость цилиндра связана с бачком через компенсационное отверстие). При нажатии на педаль сцепления поршень под воздействием усилия ноги движется и стремится сжать жидкость в контуре привода. При движении поршня компенсационное отверстие закрывается и давление в контуре привода повышается. Одновременно через перепускное отверстие жидкость поступает за обратную сторону поршня. За счет роста давления в контуре поршень рабочего цилиндра перемещается и двигает вилку выключения сцепления, которая толкает выжимной подшипник — сцепление выключается, можно переключать передачу.

В момент отпуска педали поршень в ГЦС возвращается в первоначальное положение, давление в контуре падает и сцепление включается. При возврате поршня скопившаяся за ним рабочая жидкость выдавливается через перепускное отверстие, что приводит к замедлению движения поршня — это обеспечивает плавное включение сцепления и возврат всей системы в первоначальное состояние.

Если в контуре происходит утечка рабочей жидкости (что неизбежно вследствие недостаточной плотности соединений, порчи уплотнений и т.д.), то нужное количество жидкости поступает из бачка через компенсационное отверстие. Также это отверстие обеспечивает постоянство объема рабочей жидкости в системе при изменении ее температуры.

Конструкция и работа цилиндра с интегрированным резервуаром для рабочей жидкости несколько отличается от описанной выше. Основу этого ГЦС составляет литой корпус, установленный вертикально или под наклоном. В верхней части корпуса выполнен резервуар для рабочей жидкости, под резервуаром расположен цилиндр с подпружиненным поршнем, а через резервуар проходит соединенный с педалью сцепления толкатель. На стенке резервуара может располагаться пробка для долива рабочей жидкости или штуцер для соединения с вынесенным бачком.

Поршень в верхней части имеет углубление, вдоль поршня высверлено отверстие малого диаметра. Толкатель установлен над отверстием, в отведенном состоянии между ними остается зазор, через который в цилиндр поступает рабочая жидкость.

Работает такой ГЦС несложно. При отпущенной педали сцепления в гидравлическом контуре наблюдается атмосферное давление, сцепление включено. В момент нажатия на педаль толкатель движется вниз, перекрывает отверстие в поршне, герметизируя систему, и толкает поршень вниз — давление в контуре повышается, и рабочий цилиндр приводит в действие вилку выключения сцепления. При отпуске педали описанные процессы выполняются в обратном порядке. Утечки рабочей жидкости и изменение ее объема вследствие нагрева компенсируются через отверстие в поршне.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector