Как работает сцепление в автомобиле?

Как работает сцепление в автомобиле?

Сцепление — это механизм, соединяющий трансмиссию автомобиля с его двигателем. Принцип работы сцепления в механической коробке передач не сложен, но в автоматических коробках этот узел работает в автономном режиме, без участия водителя.

Зачем нужно сцепление?

Все виды двигателей внутреннего сгорания выдают крутящий момент в ограниченном диапазоне оборотов. Чтобы менять скорость вращения ведущих колес, ДВС должен дополнительно оборудоваться трансмиссией. Она позволяет двигателю работать в оптимальном диапазоне оборотов, изменяя при этом скорость вращения за счет переключения передач.

Но переключение передачи – технически сложный процесс, поскольку для этого требуется временное прекращения подачи крутящего момента с двигателя на трансмиссию. Но тогда, чтобы плавно переключить скорость, потребуется выключать двигатель. Назначение сцепления – прерывание сообщения между коробкой передач и двигателем при его работе. То есть, этот узел прекращает передачу крутящего момента с двигателя на коробку передач при непрерывно работающем моторе.

Конструкция и принцип работы сцепления

Основная часть сцепления — это диск, который с обеих сторон покрыт фрикционным материалом с повышенным коэффициентом трения. Его устанавливают на маховике, и когда на диск действует внешнее усилие, он вращается вместе с маховиком.

К диску сцепления подключается ведущий вал трансмиссии, через который на коробку передач передается крутящий момент. Привод сцепления, состоящий из корзины, нажимного диска и кожуха, и создает это прижимное внешнее усилие. При этом кожух, с которым монтируется корзина сцепления, должен быть прочно прикреплен к маховику, прижимая к диску сцепления нажимной диск. В этом положении крутящий момент от двигателя полностью передается на коробку передач.

Чтобы разомкнуть механизм сцепления или, как его еще называют муфту сцепления, и прекратить подачу крутящего момента на трансмиссию, применяется специальная диафрагменная пружина. Ее контур всегда остается неподвижным, а лепестки в середине подпуржинены. Она расположена между нажимным диском и кожухом. Если на внутреннюю часть пружины нажать, то она отведет ведомый диск сцепления от основного диска. Соответственно, подача крутящего момента приостановится. Этот процесс происходит при нажатии водителем педали сцепления. В момент, когда механическая схема сцепления разомкнута, можно переключать передачу. После того как переключение состоялось, педаль отпускается, работа сцепления возобновляется и крутящий момент снова передается на трансмиссию.

В диске сцепления расположено несколько демпферных пружин, предназначенных для выравнивания колебаний и порождаемых ими вибраций, источником которых является работающий двигатель. При этом устройство ведомого диска сцепления таково, что его ступица не жестко крепится на основном диске. То есть крутящий момент передается на диск сцепления, потом на пружины и только после этого на ступицу ведомого диска. Таким образом практически полностью гасятся крутящие колебания, создаваемые двигателем, обеспечивая большую плавность хода.

При нажатии на педаль сцепления усилие передается через главный и рабочий цилиндр, после чего специальная вилка рассоединяет диск и маховик. Главный и рабочий цилиндр сцепления состоят из корпуса, в котором размещаются толкатель и поршень, они заполнены жидкостью, которая по своим свойствам напоминает тормозную. При нажатии педали жидкость под давлением поступает в главный цилиндр, который передает давление в рабочий, где производится воздействие на вилку, разводящую муфту. После отпускания педали, жидкость через клапан опять возвращается в главный цилиндр, и диск соединяется с маховиком. Такая система позволяет уменьшить усилие, прикладываемое к педали за счет разности объема цилиндров.

Правильная работа со сцеплением

Подача команд на подведение и разведения диска сцепления и маховика подается водителем путем нажатия на соответствующую педаль, которая находится под левой ногой. Принцип работы педали сцепления состоит в том, что через систему механических приводов она отводит диск от маховика. При ее отпускании диск опять соприкасается с маховиком, передавая крутящий момент на трансмиссию.

К первичному валу трансмиссии присоединяется сложный механический агрегат – коробка передач. Она тоже не может работать без сцепления, поскольку делать переключения без ее временного отключения от двигателя очень сложно, а для новичков данная задача вообще неразрешима.

Крутящий момент передается на шестерни первичного вала, который при нажатии на педаль сцепления останавливается. В нейтральном положении коробки передач это не имеет значения, поскольку даже при двигающемся первичном валу он не входит в зацепление со вторичным валом.

Для передачи крутящего момента на вторичный вал водитель выжимает сцепление, чтобы первичный вал остановился. Затем он рычагом включает нужную передачу, соединяя шестерни валов, после отпускания педали крутящий момент передается с первичного вала на вторичный.

При управлении автомобилем требуется знать некоторые моменты, которые позволят избежать распространенных ошибок:

1. Устройство и работа сцепления при нажатии на педаль приводят к тому, что крутящий момент перестает передаваться на ведущие колеса и автомобиль, проехав некоторое время по инерции остановится, а двигатель будет работать и никогда не заглохнет.
2. Если в коробке передач включена нейтральная передача, автомобиль не будет двигаться, двигатель при этом тоже не заглохнет.

Педаль сцепления имеет три условных положения, в которых и происходят основные фазы работы системы:

• верхнее положение при не нажатой педали;
• среднее или рабочее положение. На разных автомобилях это положение может находиться выше или ниже от пола, поэтому при пересадке на новый автомобиль его нужно найти;
• нижнее положение при полностью выжатой педали.

Именно в среднем положении происходит соприкосновение диска с маховиком, во избежание излишнего износа деталей, соединять их нужно очень плавно. Главная ошибка новичков, знающих, что сцепление нужно отпускать постепенно: после достижения зацепления диска и маховика они резко бросают педаль, машина несколько раз дергается и глохнет.

Чтобы правильно тронуться, нужно выжать педаль сцепления, включить первую передачу, быстро отпустить педаль до среднего положения и в нем педаль задерживается приблизительно на три секунды. После того как машина проехала около одного метра, педаль полностью отпускается.

При переходе на повышенную передачу сцепление нужно отпускать быстро, причем, чем передача выше, тем быстрее отпускается педаль. Все эти навыки достигаются постепенно в результате многократных тренировок.

Видео:Как работает сцепление?

Начало движения автомобиля на подъеме

Многие водители-новички испытывают серьезные трудности при старте автомобиля на подъеме. Но, зная принцип работы сцепления механической коробки и последовательность действий, они будут делать это намного увереннее. Данную последовательность действий можно использовать, когда в машине плохо работает ручной тормоз:

• изначально выжимаются педали сцепления и тормоза при работающем на холостых оборотах двигателе;
• педаль сцепления медленно и плавно отпускается до тех пор, пока не почувствуется зацеп диска сцепления и трансмиссии, в этот момент автомобиль начинает подрагивать;
• снимается нога с педали тормоза, при этом автомобиль не покатится назад, поскольку сцепление действует, как тормоз;
• нажимается педаль газа, и автомобиль начинает катиться вперед.

Почему частично отпущенное сцепление заменяется собой педаль тормоза? Данный эффект – результат уловленного силового баланса между силой гравитационного притяжения и статической силы трения колес. Их неподвижность обеспечивается балансом силы двигателя, который толкает автомобили вперед и той же силой трения покоя. Но такая работа со сцеплением при остановках повышает износ фрикционного материала диска сцепления.

Заключение

Устройство муфты сцепления и системы переключения передач в любом автомобиле сложное, несмотря на простоту работы. Поэтому, чтобы избежать поломок, нужно знать принципы их правильной эксплуатации. В этом случае узел прослужит долго, позволяя избежать дорогостоящего ремонта, который потребует специальных навыков и оборудования.

Как понять в каком состоянии сцепление на механике

Автомобилей широкого применения с механической коробкой передач (МКПП) становится всё меньше в удельном соотношении, их вытесняют более удобные для пользования автоматические КПП и вариаторы. Соответственно и классическое сцепление более не потребуется, но пока оно ещё сохраняется, преимущественно в бюджетном сегменте и минимальных комплектациях, необходимо знать его особенности и уметь определять момент неизбежной замены.

Сколько ходит сцепление в автомобиле

Срок службы сцепления на все 100% зависит от условий эксплуатации. Если ездить по свободным дорогам, где не надо трогаться с места и переключать передачи, то ресурс практически не ограничен, узел легко переживёт двигатель, коробку и весь автомобиль. В таком режиме там ничего не изнашивается, за небольшим исключением, которым можно пренебречь.

Максимальный износ идёт в городских пробках. При каждом трогании с места и даже при переключении происходит трение ведомого диска по нажимному и поверхности маховика двигателя. Изнашивается и нагружаемый усилием мощной пружины выжимной подшипник.

Можно лишь примерно оценить сильно усреднённый пробег до замены. Он составляет от 50 до 150 тысяч километров пробега. Естественно, многое зависит и от прочих факторов:

• масса автомобиля;
• мощность двигателя;
• характер распределения крутящего момента по кривой оборотов;
• заложенные конструктивно запасы по прочности и долговечности, особенно размеры и площадь поверхности трения;
• подбор свойств демпфера крутильных колебаний;
• качество деталей сцепления.

Минимальное время, которого удалось достичь до полного уничтожения нового качественного сцепления в варварских экспериментах, составляет чуть больше минуты, а есть машины, где его вообще никогда не меняли до капитального ремонта.

Признаки неисправности

Симптомы погибающего сцепления надо знать, чтобы вовремя произвести замену. Иначе можно уничтожить другие элементы трансмиссии, иногда значительно более дорогие.

Пробуксовка

Первый и основной признак начала конца – пробуксовка дисков при полностью включенной муфте под нагрузкой. Он же часто плохо понимается неопытными водителями.

С точки зрения человека за рулём, не очень знающего матчасть, это выглядит примерно, как внезапная потеря динамики разгона. Сначала на высших передачах, затем и на всех прочих. Машина как будто упирается в стенку. Многие начинают винить двигатель и тормоза.

Стоит обратить внимание на поведение стрелки тахометра или хотя бы на собственный слух. Обороты растут, а скорость не увеличивается.

Как будто разгон идёт на льду, а если принюхаться, то при не очень герметичном салоне будет заметен запах гари со стороны сцепления. Диски буксуют и мгновенно перегреваются. Так ездить нельзя, узел требует немедленной замены.

Неполное разъединение

Существуют и полностью противоположные симптомы, хотя часто они совмещаются. Машину тянет вперёд при полностью нажатой педали сцепления. Диски не выходят из зацепления.

Говорят, что муфту «ведёт». Характерный признак – при стоящем автомобиле очень трудно включить первую передачу с запущенным двигателем. Стоит выключить зажигание – и передача легко включится.

Посторонний шум

Беззвучно в машине редко что-то происходит. Чаще всего выть, свистеть и хрустеть начинает изношенный выжимной подшипник.

Но аналогичные звуки могут издавать и корзина с ведомым диском, достаточно искривиться или поломаться имеющимся в них пружинам. Снова на замену, и поскорее.

Тугая педаль

Когда сцепление потеряло свои геометрические размеры, или просто втулка выжимного покрылась грязью и ржавчиной, выжать такой узел на выключение затруднительно.

Не стоит продолжать доламывать ещё уцелевшие детали или пытаться что-то смазать. Только замена в сборе.

Способы проверки

Как только появились вышеперечисленные уверенные признаки критического износа или поломки, дальнейшие эксперименты уже ни к чему. Надо снимать коробку и оценивать состояние деталей сцепления.

Проверка диска

У ведомого диска есть несколько причин отправиться в утиль:

• предельная толщина фрикционных накладок, она известна для каждого автомобиля, а для визуального понимания на диске имеются углубления в виде прорезей часть из которых при износе исчезает;
• демпферные пружины должны быть целыми и плотно сидеть в гнёздах, разболтанный демпфер грозит поломками и заклиниванием;
• искривлённый диск будет всегда «вести» машину при выжиме, а трогание сопровождаться рывками;
• накладки могут подгореть или замаслиться, что тоже вызовет рывки, вибрации и пробуксовку;
• ступица диска может разболтаться в своём креплении.

Ремонт диска исключён, только замена. Переклёпывание давно в прошлом.

Корзина

Корзина выдаст себя состоянием нажимной диафрагменной пружины. Практически всегда у неё деформируются лепестки, подтачиваются их кончики, а то и часть выламывается. Вторичные признаки в виде посинения поверхности диска и микротрещин появляются синхронно с дефектами пружины.

Не надо экономить, меняя только диск. Только весь комплект в сборе, если не хочется снять коробку ещё пару раз.

Выжимной подшипник

С выжимным всё ясно, он будет либо полностью разрушен, либо гудеть даже при вращении от руки. К сожалению ресурс этих деталей минимален, к моменту износа дисков они уже давно неработоспособны и служат из последних сил.

Проверка свободного хода педали

Свободный ход по площадке педали указывается в инструкциях. Его увеличение чаще всего связано с износом привода, но может также указывать на проблемы с выжимным. На старых машинах ход регулировался, сейчас все сцепления беззазорного типа с минимальным свободным ходом.

Проверка главного цилиндра

Утечки в главном цилиндре гидравлического привода связаны с перепусканием его манжеты. Жидкость обычно проникает в салон по штоку педали, что сразу заметно и заставит заменить цилиндр в сборе.

Ремонт нецелесообразен, хотя ремкомплекты иногда продаются. Из внешних признаков – провалы педали, которые могут происходить случайным образом, и уменьшение уровня жидкости в бачке. Прокачка редко помогает.

Как проверить сцепление на ДСГ

DSG – это автоматическая коробка с двумя сцеплениями по чётному и нечётному ряду передач.

Её работа полностью находится под контролем электронного блока, что позволяет диагносту со сканером получить массу информации по истории работы, текущему состоянию сцеплений и даже предсказать остаточный ресурс. Всё это отслеживается контроллером и хранится в памяти.

Сцепление автомобиля: как оно работает и почему ломается

Сцепление — одна из важнейших частей любого транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания. Оно выполняет одну и ту же задачу — позволяет автомобилю ехать или стоять на месте при работающем моторе

Разбираемся, как работает сцепление, каким бывает и как понять, что оно неисправно.

Что такое сцепление

Сцепление — это механическое устройство, которое передает крутящий момент от двигателя к колесам и отключает ведущий вал от трансмиссии. Это означает, что машина может стоять на месте даже при работающем моторе, а переключение передач и трогание с места происходит плавно.

На «механике» водитель управляет им через нажатие третьей педали (крайне левой). У моделей с АКПП передача крутящего момента реализована иначе и за него отвечает гидротрансформатор.

Сцепление всегда расположено между двигателем и трансмиссией. В классическом варианте, для МКПП, его главные рабочие элементы это:

• Маховик. Тяжелый диск с зубчатым венцом, который жестко зафиксирован на коленчатом валу ДВС. К его обратной стороне крепится корзина сцепления.
• Диск сцепления. Прижимается к маховику и для этого покрыт специальным композитным материалом устойчивым к трению.
• Демпферные пружины. Уравнивают колебания и вибрации от работающего двигателя.
• Диафрагменная пружина. Отвечает за разрыв мощности за счет движения внутренней кромки (лепестков). Работает с выжимным подшипником, которые перемещает вилка.

Для чего нужно сцепление

Работающий двигатель постоянно вращается, а колеса при этом могут не двигаться. Если трансмиссия останется подключенной, а водитель попытается затормозить, то мотор заглохнет. Другие функции сцепления:

• плавный старт и легкое переключение передачи;
• снижение вибрации от работающего ДВС;
• защита трансмиссии от рывков двигателя, инерционных перегрузок и износа.

Конспекты 3 марта 2022 Подвеска автомобиля: что нужно знать о разновидностях конструкции

Конспекты 14 февраля 2022 Что такое гидрокомпенсаторы и почему они стучат

Как работает сцепление

Большую часть времени сцепление включено, то есть диск прижат к маховику. Поэтапно процесс включения и выключения выглядит так:

1. Водитель нажимает педаль сцепления;
2. Это усилие через трос или по гидравлической магистрали передается на вилку;
3. Выжимной подшипник перемещается и утапливает лепестки диафрагменной пружины;
4. Связь «двигатель-трансмиссия» разрывается;
5. Водитель выбирает нужную передачу и плавно отпускает педаль, скорость вращения маховика и ведомого диска уравниваются;
6. Диск сцепления прижимается к маховику и передача крутящего момента возобновляется.

Виды сцепления

Существует много способов сцепления/расцепления связи ДВС и КПП. Некоторые из систем, например конусные или ленточные, устарели и применяются крайне редко. Другие используются только в гоночных или тяжелых грузовых авто. Самый массовый тип сцепления — дисковое. Оно применяется в автомобилестроении с начала XX века и постоянно дорабатывается инженерами. Сегодня все сцепления делятся на:

• фрикционные, гидравлические или электромагнитные;
• с одним, двумя или несколькими дисками;
• с механическим (тросовый), гидравлическим или электрическим приводом;
• с периферийными пружинами, центральными, центробежное и полуцентробежное;
• с сухим или мокрым трением.

Фрикционное сцепление

Устанавливается на большинство серийных авто. По числу рабочих дисков делится на:

• Однодисковое. Самая распространенная конструкция, установлена на большинстве авто. Простая в ремонте и обслуживании.
• Двухдисковое. Применяются на грузовых или высокопроизводительных автомобилях.
• Многодисковое. Состоит их трех и более дисков. Их ставят на гоночные и спортивные авто, а также на тяжелую строительную технику.

Сухое

В таких системах трение происходит в сухой (воздушной) среде. К таким механизмам, например, относится фрикционное однодисковое сцепление. Как оно работает рассмотрели выше. Плюсы и минусы сухого сцепления:

• Эффективность передачи крутящего момента. Без смазки она намного выше, так как любые потери мощности сведены к минимуму, а диск сцепления и вал ДВС находятся в прямом контакте.
• Простота обслуживания. Однодисковая конструкция и отсутствие смазки делают их более простыми в техническом обслуживании и ремонте.
• Быстрее изнашиваются. Сухое сцепление быстрее изнашивается и чаще требует замены главных рабочих элементов. На срок службы напрямую влияет манера езды. Например, если часто ездить с выжатым сцеплением или пробуксовками, то поломка наступит раньше.
• Дополнительный шум. Трение, создаваемое в сухих сцеплениях, делает их громче, особенно, когда что-то идет не так.

Мокрое

«Мокрое сцепление» погружено в масло. Оно смазывает поверхности вращающихся деталей и охлаждает их. Чаще всего такое сцепление применяются для многодисковых конструкций или на мотоциклах. У них также есть свои плюсы и минусы:

• Срок службы. Смазка предотвращает преждевременный износ движущихся частей. Уменьшенное трение не слишком снижает мощность, но лучше защищает механику трансмиссии от повреждений.
• Высокая производительность. «Мокрые сцепления» лучше справляются с высокими температурами за счет охлаждения всех элементов.
• Сложный ремонт. Конструкция с несколькими дисками непростая, что сказывается на техническом обслуживании.
• Загрязнение масла. Необходимость дополнительного масла означает, что его придется менять, оно может загрязняться или подтекать.

Электромагнитное сцепление

Работает за счет электромагнита и якоря. Первый установлен на нажимном диске, второй — на кожухе сцепления. Когда к электромагниту поступает ток от генератора возникают магнитные колебания, которые притягивает якорь к магниту. Разновидностью электромагнитного сцепления можно считать так называемое «порошковое». В нем для создания прижимной силы используют гранулы ферромагнитного порошка.

Гидравлическое сцепление

В автомобилях с АКПП передача момента осуществляется не за счет трения, а с помощью масляных потоков и давления. Это делает гидротрансформатор. Он состоит из трех лопастных колес, погруженных в рабочую жидкость внутри герметичного кожуха. С коленвалом ДВС соединено насосное колесо, с КПП — турбинное. Между ними, проходя через реактор, рециркулирует жидкость. Так механическая энергия от ДВС переходит в гидравлическую, которая затем передается на планетарный механизм переключения передач.

Неисправности сцепления

Когда сцепление не включается полностью или проскальзывает при большой нагрузке, то, скорее всего, речь идет о естественной выработке деталей. Со временем фрикционные диски изнашиваются и становятся тоньше, а пружины ослабевают. Внезапное начало пробуксовки сцепления также свидетельствует о том, что трущиеся поверхности загрязнены маслом или чем-то еще. В гидроприводах к неисправности может приводить утечка жидкости из магистрали.

Источник https://avtocity365.ru/ustrojstvo-i-ekspluatatsiya-avtomobilya/kak-rabotaet-stseplenie-v-avtomobile/

Источник https://avtotachki.com/kak-ponyat-v-kakom-sostoyanii-sceplenie-na-mehanike/

Источник https://www.autonews.ru/news/62299fff9a79473d464b3dfc