Система сцепления автомобиля

Классификация электромуфт

В большинстве случаев электромуфты классифицируются по тому, в какой области они применяются. Чаще всего применяется электромагнитная фрикционная муфта. Она обладает следующими свойствами:

1. Устройство может применяться для снижения вероятности воздействия импульсных нагрузок.
2. На холостом ходу конструктивные особенности определяют незначительные потери. Этот момент определяет то, что основные элементы не нагреваются при эксплуатации.
3. Есть возможность провести быстрый пуск механизма даже в случае, если оно находится под большой нагрузкой.

Рассматриваемый тип механизма делится на несколько основных типов:

1. Контактные.
2. Тормозные.
3. Бесконтактные.

Довольно част встречается муфта электромагнитная тормозная, которая может снизить количество оборотов при работе.

1. Катушки электромагнитного типа. Она изготавливается при применении специальных сплавов, которые характеризуются определенными свойствами. Катушка требуется для непосредственной генерации электромагнитного поля.
2. Пластин прижимного типа. Этот элемент конструкции должен характеризоваться высокой прочностью.
3. Шкива, который передает усилие от электрического двигателя. Привод подобного типа получил довольно широкое распространение, так как он обеспечивает защиту устройства от перегрева при большой нагрузке. За счет смены шкивов есть возможность регулировать количество оборотов на выходе.

В рассматриваемом случае на катушку подается электричество, которое образует электромагнитное поле. За счет этого происходит притягивание прижимной пластины к шкиву. Подобное перемещение дает свободу валу, и механизм начинает работать.

Компрессорные установки получили весьма широкое распространение

Именно поэтому нужно уделять внимание следующим дефектам:

1. Довольно часто встречается ситуация, когда подшипник шкива деформируется. В этом случае достаточно провести замену элемента.
2. Прижимная пластина изготавливается из тонкого метала, поэтому на момент эксплуатации она может деформироваться. Кроме этого, проблема возникает в случае неправильной установки зазора.
3. Встречается ситуация сгорания самой муфты. Она чаще всего связана с высоким напряжением, которое подается на катушку.

Развитие современных технологий определило то, что в автомобилях проводится установка электромагнитной муфты сцепления. Она делиться на несколько различных типов в зависимости от привода:

1. Гидравлический. Этот вариант исполнения характеризуется тем, что передача усилия осуществляется за счет жидкости в системе. Масло и вода хорошо подходят для передачи усилия. Однако, гидравлический привод на сегодняшний день характеризуется относительно низкой надежностью.
2. Механический. Подобное устройство характеризуется тем, что передача усилия проводится за счет сочетания различных элементов. Примером можно назвать звездочки, шестерни и другие детали.
3. Муфта сцепления электромагнитная.

Наиболее распространен последний тип механизма. При этом он также классифицируется на несколько основных типов:

1. По показателю трения выделяют мокрые и сухие. В последнее время большое распространение получили варианты исполнения, которые могут работать только при добавлении масла.
2. Классификация проводится и по режиму включения: непостоянные и постоянные.
3. Выделяют муфты с одним или несколькими ведомыми дисками. Выбор проводится в зависимости от того, какие требуются эксплуатационные характеристики.
4. По виду управления также выделяют несколько основных видов механизма. Примером можно назвать механический, гидравлический и комбинированный.

Этот современный вариант исполнения встречается в случае, когда нужно обеспечить смещение соединяемых элементов относительно друг друга на момент эксплуатации.

Принцип работы сцепления автомобиля

Сцепление – одна из комплектующих авто, предназначенная для установления связь между мотором и трансмиссией автомобиля. Эта комплексная деталь необходима для регулировки скоростных режимов (передач) и крутящего момента, что повышает плавность хода машины во время начала движения. При отсутствии этой комплектующей на коробку передач авто будет приходиться колоссальная нагрузка, способная спровоцировать её износ или моментальную поломку. Для правильной эксплуатации сцепления нужно знать об устройстве и принципе работы этого механизма, а также иметь сведения о его возможных поломках.

Устройство

Современное сцепление состоит из следующих элементов:

1. Нажимной диск. Эта деталь является основой узла сцепления. Она представляет собой корзину округлой формы, к которой подсоединено несколько пружин. К основанию нажимного диска подключен маховик двигателя, переносящий крутящий момент от коробки передач непосредственно к мотору. Пружины диска обладают округлой формой и принимают непосредственное участие во время взаимодействия всех основных элементов сцепления.

2. Ведомый диск. Ведомый диск осуществляет подавление лишних шумов, звуков и вибраций во время переключения передач при помощи трансмиссии. В его состав входят такие детали, как пружине из демпфера, муфта, основание выпуклой формы и фрикционные накладки. Гашение производится внутри накладок, состоящих из углепластикового или керамического композита, располагающегося звукоизоляционными свойствами. Ведомый диск входит в шлицы вала КПП и при помощи демпферных пружин свободно перемещается по ним во время изменения скоростного режима.

3. Выжимной подшипник. На защитной конической трубе первичного гребного вала двигателя крепиться выжимной подшипник, представляющий собой округлую нажимную площадку. С его помощью активируется система привода. Он выполняет свои действия посредством оттягивающих или нажимных движений.

4. Система привода. Привод осуществляет передачу крутящего момента от мотора автомобиля к его колёсам. В зависимости от способа передачи выделяют механическую, электрическую и гидравлическую систему привода. В механической системе все транспортировка происходит с использованием троса, располагающегося во внутренней части конической трубы вала. Электрическая система осуществляет передачу под действием встроенного электромотора, который находится рядом с тросом вала.

Активация электродвигателя происходит при нажатии на педаль. Самым сложным принципом действия обладает гидравлическая система привода. Она передаёт крутящий момент по трубке высокого давления. Специализированный поршень при нажатии педальной установки авто начинает надавливать на тормозную жидкость, создавай в этой области высокое давление. При помощи трубки оно передается к рабочему цилиндру, который активирует действие выжимной вилки.

По ней происходит передача крутящего момента.

5. Педаль сцепления. Эта комплектующая находится в салоне авто. Она связана со сцеплением при помощи ряда креплений и узлов. Педаль приводит в действие систему привода.

Принцип действия

Действие сцепления основывается на переменном движении ведущего диска. Он присоединяется к маховику мотора. Для достижения максимальной прочности конструкция скрепляется нажимным диском. Ведомый диск размещен между нажимной площадкой и маховиком мотора. На маховик оказывают воздействие пружины нажимного диска. В результате давления активируется трос, который передаёт давление по трубке высокого давления к выжимной вилке. В итоге, крутящийся момента передаётся к коробке передач и происходит переключение передач.

В зависимости от строения конструкции выделяют 2 типа сцепления, отличающихся принципом действия:

1. Сцепление мокрого трения. Главным отличием этого вида сцепления является наличие маслянистой среды, в которой происходит взаимодействие всех компонентов этой детали. Ведомый диск передвигается посредством поступательных движений и ослабляет сжатие между валом КПП и нажимным диском, вызывая смену скоростного режима. Маслянистая жидкость охлаждает все комплектующие и позволяет передавать момент большего размера, нежели чем в сухой среде. Сцепление мокрого трения применяется чаще всего в мотоциклах и мопедах.

2. Сцепление сухого трения. Эта разновидность сцепления осуществляет работу всех компонентов при отсутствии жидкостей. Он используется в большинстве легковых автомобилей с МКПП. Она обладает менее высоким КПД, но стоит гораздо дешевле сцепления мокрого трения.

Принцип работы сцепления автомобиля

Принцип работы сцепления автомобиля заключается в плавном соединении и разъединении между собой двух металлических дисков: один жестко привязан к валу двигателя, а второй – к коробке переключения передач.

Механизм сцепления приводится в действие тросом, ведущим от педали в подкапотное пространство автомобиля непосредственно к самому механизму сцепления. При нажатой педали происходит разъединение двигателя и трансмиссии.

Основными деталями механизма сцепления являются:

• Маховик коленвала;
• Ведущий диск (нажимной);
• Ведомый диск.

Диск, передающий усилие двигателя, называется ведущим (он же нажимной или «корзина» сцепления). Он крепится шарнирными соединениями к штампованному стальному кожуху, который, в свою очередь, жестко соединен болтами с маховиком коленчатого вала. Такой вид крепления позволяет ведущему диску сцепления изменять расстояние до кожуха.

При продольном перемещении «корзина» сцепления прижимает к маховику диск, называемый ведомым. Он соединен с первичным валом коробки переключения передач. В рабочем положении ведомый диск зафиксирован между маховиком и нажимным диском, а при нажатии на педаль сцепления он освобождается.

Плавность включения сцепления обеспечивается за счет проскальзывания дисков до момента их полного прижатия друг к другу. Для этого ведомый диск делают из нескольких частей, разделенных упругими пластинами. Также он имеет специальные накладки из материала, устойчивого к нагреву и износу. Нажимной диск сцепления тоже подпружинен и имеет теплоизолирующие прокладки.

При отпущенной педали сцепления ведущий и ведомый диски прижимаются сильными пружинами к маховику, образуя жесткую конструкцию. При этом вал коробки передач начинает вращаться со скоростью вращения коленвала, передавая усилие к узлам трансмиссии и далее через приводные валы к колесам. Автомобиль трогается с места.

Но скорости двух валов не могут моментально стать одинаковыми, автомобиль в этом случае «прыгнет» и заглохнет. Поэтому педаль управления сцеплением отпускается плавно, чтобы с помощью сил трения уравнять вращение ведущего и ведомого дисков. Тогда можно нажатием на педаль акселератора изменять скорость вращения коленвала и, соответственно, управлять скоростью движения автомобиля.

Такой вид сцепления называется сухим, дисковым и постоянно замкнутым. Это значит, что для его работы нужны сухие поверхности дисков, при отпущенной педали, соединенных друг с другом.

Виды сцеплений

Сухое и мокрое сцепление

В настоящее время наиболее распространены следующие виды сцеплений:

• сухое однодисковое;
• мокрое;
• сухое двухдисковое;
• двухмассового маховика.

Разберем каждую разновидность более детально.

Сухое сцепление

Наиболее распространенная разновидность механизма. Сохранилась практически неизменной с конца XIX века, когда была изобретена Карлом Бенцем. Общее устройство и схема работы этого типа сцепления описаны выше.

Свое название конструкция получила в силу того, что в основе ее действия лежит действие сухого трения, препятствующего скольжению. Именно оно обеспечивает передачу вращения.

В силу относительно простоты конструкции изготовление сухого сцепления обходится недорого. Благодаря этому оно получило широкое распространение и встречается чаще всего.

Имеет ряд недостатков. Основных – 2. Во-первых, из-за постоянного трения диски довольно быстро изнашиваются. Во-вторых, во время работы они могут нагреваться и расширяться за счет повышения температуры. Это может неблагоприятно отразиться на функционировании механизма.

Мокрое сцепление

Мокрым называют сцепление, диски которого работают в специальной масляной ванне. Ее наличие обеспечивается включением в конструкцию картера, в который заключены все остальные конструктивные элементы механизма.

Благодаря использованию масла удалось решить основную проблему сухих механизмов – быстрый износ. Некоторые модели заходя еще дальше и обеспечивают циркуляцию жидкости и ее охлаждение. Благодаря этому удалось существенно уменьшить перегрев дисков и тем самым стабилизировать их работу.

Еще одно достоинство этого варианта заключается в том, что он способен лучше передавать крутящий момент.

В силу более сложного устройства мокрое сцепление стоит дороже. Кроме того, его сложно обслуживать, часто возникают неисправности, связанные с утечкой масла.

Чаще всего эту разновидность механизма применяют на современных транспортных средствах, которые оснащены роботизированным узлом. Его особенность в том, что вращение передается с разных дисков, а при смене скорости его передача не прекращается полностью. Это предотвращает потерю мощности. Все действия механизма управляются ЭБУ, а составные части узла приводятся в движение с использованием гидравлики. Этот вариант стоит еще дороже, однако обеспечивает наиболее эффективную работу и плавное торможение, переключение передач.

Сухое двухдисковое сцепление

Эта разновидность конструкции предполагает наличие сразу 2 ведомых дисков, между которыми находится специальная проставка. Благодаря тому, что при таком подходе увеличивается общая поверхность, на которой происходит трение, удается передать больший крутящий момент. Кроме того, подобная разновидность узла отличается более высокой прочностью и более продолжительным сроком эксплуатации.

По сути, сухое двухдисковое сцепление представляет собой компромиссный вариант между мокрым и однодисковым. Оно дешевле первого, но работает гораздо эффективнее последнего. Этот вариант конструкции чаще всего используется на грузовиках, а также легковых транспортных средствах с мощным мотором (например, внедорожниках).

Сцепление двухмассового маховика

Система подобного сцепления отличается от традиционного. Деталь состоит из 2 элементов, которые связаны системой пружин. Именно они поглощают рывки, вибрацию и другие нарушения вращения. В подобных конструкциях роль сцепления выполняет внутренний вал. Нажимной вал присоединяют к коленвалу, а ведомый – к механической КПП.

Ресурс работы этой разновидности узла несколько меньше, чем у более простых вариантов. Он составляет до 100 000 километров. Конечно, такой срок службы возможен только при условии эксплуатации транспортного средства в благоприятных условиях. Иными словами, чтобы механизм проработал максимально долго, надо ездить только по ровной дороге и не перегружать его.

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

Немного об устройстве

Сложно понять причину неисправности, если не иметь минимального представления об устройстве и принципе работы сцепления. Достаточно понимать, что нажатие педали провоцирует перемещения вилки и выжимного подшипника. Прижатый вилкой выжимной нажимает на лепестки диафрагменной пружины, отодвигая нажимной диск от ведомого диска. Последний, в свою очередь, отодвигается от маховика, прекращая тем самым передачу крутящего момента от коленчатого вала к первичному валу КПП.

Привод выключения может быть механическим либо гидравлическим. В первом случае педаль и вилка выключения соединены тросовым приводом. Второй тип включения предполагает наличие главного цилиндра сцепления. Нажимая на педаль, вы инициируете перемещения штока, который давит на поршенек внутри цилиндра сцепления. Вытесняемая тормозная жидкость, перемещаясь в магистрали, давит на поршенек внутри рабочего цилиндра. Поршень, перемещаясь, нажимает на шток выключения.

Что значит «ведет»

Говорят, что сцепу ведет, если не происходит полное выключение сцепления. Иными словами, после нажатия педали ведомый диск и маховик двигателя не расцепляются полностью, что приводит к частичной передаче крутящего момента на первичный вал коробки передач.

Симптомы

Предположить, что сцепление ведет можно по одному симптому – затрудненное включение и выключение передач. Чаще всего проблемы начинаются с включением реверсной и первой передач. Под понятием «затрудненное» понимается как необходимость приложения большего усилия на ручку КПП, так и включение с хрустом.

Причины

• Неправильная регулировка привода включения. В таком случае полезного диапазона перемещения педали сцепления недостаточно для полного разъединения маховика и фрикционной накладки ведомого диска. Часто такая неисправность является следствием неквалифицированного ремонта. Для устранения проблемы необходимо правильно отрегулировать свободный ход педали.
• Деформация ведомого диска. Выгибание приводит к тому, что после отсоединения нажимного диска фрикционная накладка в месте искривления продолжает касаться маховика. При чрезмерном торцевом биении поможет только замена ведомого диска. В случаях такой неисправности сцепления при начале движения должна наблюдаться вибрация.
• Ослабление или поломка лепестков диафрагменной пружины. В таком случае усилия при нажатии подшипника выключения сцепления на лепестки недостаточно для полного отсоединения нажимного диска от ведомого. В итоге даже после нажатия педали сцепление находится в частично включенном состоянии. Привести к поломке лепестков может как заводской брак, так и неправильная регулировка привода выключения (когда сцепа постоянно в наполовину выжатом состоянии). К ослаблению со временем приводит естественная усталость металла.
• Неисправность гидравлической системы выключения сцепления. Причина, по которой не происходит полное отсоединение коленвала от первичного вала КПП, может скрываться в рабочем цилиндре либо гидропроводе. Следует следить за герметичностью системы, так как из-за утечки тормозной жидкости может происходить неполное выключение сцепления.
• Заедание тросового привода. Со временем тросик может растрепаться, что в сумме с загрязнением, приводит к ограниченному движению. Поэтому водителю может казаться, что педаль сцепления выжата, но на самом деле полного отсоединения ведомого диска от маховика не произошло.
• Затрудненный ход ведомого диска на шлицах. Отсутствие смазки, попадание на рабочую поверхность различного рода загрязнений и неравномерный износ шлицов может привести к тому, что после отсоединения нажимного диска между маховиком и нажимным диском не создастся необходимый для разъединения зазор.
• Неисправность маховика. Сильные задиры, радиальное искривление будут препятствовать полному отсоединению фрикционных накладок и маховика. Дисбаланс становится причиной не только плохого включения передач, но и вибраций при начале движения.
• Загибание вилки, перемещающей выжимной подшипник, из-за чего хода штока становится недостаточно для подвода выжимного подшипника к лепесткам диафрагменной пружины.

Если после регулировки проблемы с включением передач не исчезли, необходимо отсоединять КПП и полноценно диагностировать механизм сцепления. Замену сцепления нельзя назвать легкой работой, но при должной теоретической подготовке и наличии необходимого инструмента выполнить ее можно своими руками.

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.

Возможные неисправности

Чаще всего обгонная муфта страдает от следующих неисправностей.

• Поломка шкива. Внутренняя часть этого элемента конструкции перестает зацепляться со стопорными роликами полностью или частично. В результате генератор перестает вращаться или существенно ослабляет свое вращение.
• Износ пружины. Неисправность может возникнуть на многодисковых муфтах, конструкция которых подразумевает наличие пружины. Если она изнашивается, сила, с которой прижимаются друг к другу диски устройства, уменьшается. В результате энергия с передаточного ремня на ротор передается не в полном объеме, напряжение в бортовой сети транспортного средства становится меньше.
• Поломка обгонного механизма. Стопорные ролики тоже могут выйти из строя. Это может выражаться как в их неспособности уйти в пазы или повернуться, обеспечив свободное вращение, так и в постоянном нахождении в подобной позиции. Результат – или постоянное вращение генератора, или полное отсутствие такового. Также возможны промежуточные варианты.
• Износ. При пробеге транспортного средства свыше 100 000 километров муфта попросту изнашивается. Каждый из ее элементов в силу этого начинает функционировать хуже. Результат – ненормальная работа генератора.

О неисправности детали могут свидетельствовать следующие симптомы:

• посторонние звуки, доносящиеся из генератора;
• генератор совсем не работает;
• при работе двигателя на высоких оборотах можно услышать характерный свист;
• при запуске или остановке мотора доноситься отчетливый треск;
• при передвижении на небольшой скорости можно ощутить вибрацию (также нередко она возникает при включении кондиционера);
• в бортовой электросети автомобиля резко меняется напряжение.

Муфта не ремонтируется, вследствие чего осуществляется ее полная замена.