Press "Enter" to skip to content

Как работает сцепление?

Подавляющее большинство автотранспортных средств имеют трансмиссию. Цель трансмиссии — адаптировать мощность двигателя внутреннего сгорания (или электродвигателя в случае электромобиля) к дорожным условиям и условиям движения.

Есть несколько типов трансмиссий:

  • MT (механическая коробка передач)
  • AMT (автоматизированные механические коробки передач)
  • DCT (коробка передач с двойным сцеплением)
  • AT (автоматические коробки передач)
  • CVT (бесступенчатая коробка передач)

Независимо от типа трансмиссии связь между двигателем внутреннего сгорания и коробкой передач осуществляется через соединительное устройство. В зависимости от типа трансмиссии сцепным устройством может быть сцепление, двойное сцепления или гидротрансформатор.

Положение сцепления в трансмиссии

Где: 1 — переднее колесо, 2 — двигатель внутреннего сгорания, 3 — соединительное устройство (сцепление), 4 — коробка передач / трансмиссия, 5 — продольный вал (карданный вал), 6 — дифференциал, 7 — планетарный вал, 8 — заднее колесо

В таблицах ниже приведены возможные соединительные устройства для каждого типа трансмиссии.

Однодисковое сухое сцеплениеМногодисковое мокрое сцеплениеГидротрансформатор
Механическая коробка передачданетнет
Автоматизированные механические коробки передачдаданет
Коробка передач с двойным сцеплениемда (двойной выжим)да (двойной выжим)нет
Автоматические коробки передачнетдада
Бесступенчатая коробка передач нетдада

Все механические трансмиссии оснащены однодисковым сухим сцеплением. Сцепление расположено между двигателем и коробкой передач.

Схема простого автомобильного сцепления

Основные функции сцепления на автомобиле с механической коробкой передач:

  • позволяет отключать двигатель от коробки передач (например, когда автомобиль неподвижен или время переключения передач);
  • выполняет постепенное соединение двигателя с коробкой передач (например, при трогании с места или после переключения передач);
  • удерживает двигатель подключенным к коробке передач без пробуксовки;

Отсоединение двигателя от коробки передач при включенной передаче необходимо, чтобы частота вращения двигателя не опускалась ниже частоты вращения холостого хода. Если не отключать коробку передач, двигатель заглохнет.

Кроме того, при переключении на повышенную (или пониженную) передачу на механической коробке передач крутящий момент не должен передаваться на колеса. Это достигается отключением двигателя от коробки передач через сцепление.

Расположение сцепления на двигателе

Существуют разные типы сцепления, мы можем классифицировать их в основном по таким функциям:

  • количество фрикционных дисков (один диск или многодисковое исполнение);
  • тип трения (сухое или мокрое);
  • тип привода (механический (трос или стержень) или гидравлический);

Чтобы разобраться в принципе работы сцепления мы будем использовать однодисковое сухое сцепление в качестве примера. Подробнее о многодисковом мокром сцеплении мы расскажем позже.

На изображении ниже вы можете увидеть схему однодискового сцепления. Коленчатый вал двигателя, маховик, пружина (спираль или диафрагма) и нажимной диск соединены вместе, они прикреплены друг к другу. С другой стороны, диск сцепления соединен с первичным валом коробки передач.

Комплектация сцепления

Когда педаль сцепления отпускается (как на изображении ниже), пружина нажимает на нажимной диск, который прижимает диск сцепления к маховику. Таким образом, вращение коленчатого вала передается на первичный вал коробки передач. Пружины создают достаточную прижимную силу, чтобы сцепление не проскальзывало.

Когда педаль сцепления нажата, с помощью механизма рычажного типа, пружина на нажимном диске снимается, и диск сцепления отрывается от маховика. Таким образом, коленчатый вал отсоединяется от первичного вала коробки передач.

Схема работы автомобильного сцепления

Для лучшего понимания функции сцепления мы рассмотрим изображение ниже. Кроме выжимного подшипника, пружина является диафрагмой (а не спиралью), а также у нас есть фиксирующие элементы диафрагменной пружины с крышкой сцепления.

Компоненты сцепления (слева - сцепление замкнуто, справа - сцепление разомкнуто)

Где: 1 — коленчатый вал, 2 — маховик, 3 — диск сцепления (фрикционный), 4 — прижимная пластина, 5 — диафрагменная пружина, 6 — входной вал (коробка передач), 7 — выжимной подшипник сцепления, 8 — крышка сцепления (чехол), 9 — кольцо (опора диафрагменной пружины), 10 — установочный штифт, 11 — заклепка

Когда водитель автомобиля нажимает на педаль сцепления, выжимной подшипник (7) нажимает на внутреннюю часть диафрагменной пружины (5). Сила давления диафрагменной пружины на нажимной диск (4) снимается, и диск сцепления (3) больше не нажимает на маховик.

Если сцепление разомкнуто: коленчатый вал (1) + маховик (2) + крышка сцепления (8) + диафрагменная пружина (5) + нажимной диск (4) + выжимной подшипник (7, внешнее кольцо) вращаются, при этом диск сцепления (3) + выжимной подшипник (7, внутреннее кольцо) + первичный вал коробки передач (6) неподвижны (если включена передача и автомобиль остановлен).

Когда мы медленно отпускаем педаль сцепления, диафрагменная пружина начинает давить на нажимной диск. Контролируя положение педали сцепления, мы регулируем силу, прилагаемую нажимным диском к фрикционному диску. Величина усилия пружины напрямую зависит от крутящего момента сцепления. Когда сила нажатия пружины достаточно высока, сцепление перестает проскальзывать, и двигатель полностью соединяется с коробкой передач.

Компоненты сцепления с гидравлической системой привода

Где: 1 — двухмассовый маховик, 2 — крышка сцепления, 3 — механический расцепитель, 4 — устройство гашения колебаний педали, 5 — главный цилиндр, 6 — педаль, 7 — рабочий цилиндр, 8 — диск сцепления (фрикционный)

Выжимной подшипник

Выжимной подшипник сцепления

Где: 1 — упорное кольцо (внешний / внешнее кольцо), 2 — внутреннее кольцо, 3 — крепление для вилки разблокировки

Выжимной подшипник сцепления выполняет роль соединения неподвижной части (рычага) с подвижной вращающейся частью (диафрагменная пружина). Внутреннее кольцо контактирует с толкающим рычагом, в то время как внешнее кольцо давит на диафрагменную пружину. Через выжимной подшипник сцепления можно приводить в действие вращающуюся диафрагменную пружину с неподвижным рычагом.

Диафрагменная пружина

Пружина диафрагмы сцепления

Роль пружины — удерживать сцепление в замкнутом состоянии (двигатель соединен с коробкой передач), когда педаль сцепления не нажата. В настоящее время почти все сцепления имеют диафрагменные пружины. Более старые версии имели несколько (6-8) винтовых пружин вокруг нажимного диска. Пружина должна оказывать достаточное давление / силу на нажимной диск, чтобы сцепление не проскальзывало, даже если двигатель развивает максимальный крутящий момент.

Прижимная пластина

Крышка сцепления

Прижимной диск соединен с крышкой сцепления и вращается вместе с первичным валом коробки передач. Роль прижимной пластины заключается в том, чтобы прижимать диск сцепления к маховику при отпускании педали сцепления. Прижимная пластина довольно тяжелая, имеет небольшой объем. Причина в том, что во время пробуксовки сцепления необходимо отвести некоторое количество тепла. Тепло «улавливается» нажимной пластиной и маховиком, а затем выбрасывается в атмосферу.

Фрикционный диск

Диск фрикционный

Фрикционный диск — важнейший компонент сцепления. Он выполняет роль соединения вращающейся части (маховика двигателя) с другой частью, которая может быть неподвижной или вращающейся (нажимной диск). Благодаря этому в течение всего срока службы фрикционный диск должен выдерживать высокие механические и термические нагрузки. Тем не менее, фрикционный диск должен удовлетворять следующим требованиям:

  • иметь коэффициент трения между пределами для разных значений крутящего момента, скольжения или температуры;
  • выдерживать высокие механические нагрузки;
  • работать в условиях высоких температур;

Уровень износа фрикционного диска зависит, в первую очередь, от количества тепла, выделяемого в моменты соединении / разъединении коробки передач и двигателя. Количество тепла (энергии) зависит от скольжения и передаваемого крутящего момента. Пробуксовка сцепления — это разница скоростей между маховиком (двигателем) и нажимным диском (первичный вал коробки передач).

Например, если нам предстоит трогаться с места с большим уклоном (например, 10%), нам нужно увеличить обороты двигателя. Повышение оборотов увеличивает крутящий момент, необходимый для трогания. Комбинация между высокими оборотами и крутящим моментом приведет к выделению большого количества тепла. Подобные события ускоряют износ фрикционного диска сцепления.

С другой стороны, если мы отпускаем педаль сцепления слишком быстро, чтобы уменьшить фазу пробуксовки, если разница между оборотами двигателя и коробки передач велика, это вызовет колебания в трансмиссии или даже остановит двигатель.

Наилучший сценарий — как можно более плавное отпускание педали сцепления, при этом двигатель будет работать на малы оборотах (если это разрешено) за короткое время. Опытный водитель легко справится с этим, а новичку — сложнее.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *