Устройство и составляющие сцепления
Устройство сцепления условно можно разделить на две части: механизм и привод. В целом в конструкцию узла входит:
- Нажимной диск или корзина. Является основой для других конструктивных элементов сцепления. Имеет непосредственный контакт с выжимными пружинами, которые направлены к центру. Размер площадки пропорционален двум радиусам маховика ДВС. Прижимной участок отличается наличием шлифовки исключительно с одной стороны. Диск имеет плотное соединение с маховиком двигателя.
- Ведомый диск. Располагается в зазоре прижимного участка и маховика. Имеет непосредственный контакт с КПП при помощи шлицевой муфты и фрикционных накладок. Вокруг муфты конструктивно находятся демпферные пружины, которые принимают на себя всю вибрацию.
- Фрикционные накладки. Находятся в основании и изготавливаются из различных композитных материалов.
- Выжимной подшипник. Визуально делится на две части, одна из которых имеет круглую основу для воздействия на пружины корзины. Подшипник расположен на кожухе вала. Существует два типа подшипников: оттягивающего или нажимного принципа. Первый тип нашел свое применение в Peugeot. Иногда подшипник имеет несколько пружин-фиксаторов.
- Привод и педаль сцепления. В автоматических коробках сохранен только механизм.
Основные неисправности
Неполадка № 1: проскальзывание
Поведение муфты сцепления, проявляющееся таким образом, предполагает присутствие масляных загрязнений в области накладок
Обычно они возникают там после проведения ремонтных процессов или в результате неосторожности водителя. Чтобы устранить эту неполадку муфты сцепления, необходимо очистить маховик и диск от масла
Есть и другая причина неисправности муфты сцепления, заключающаяся в так называемом отсутствии контакта дисков. Чтобы исправить данные неполадки, потребуется отрегулировать ход педали, а если методика неэффективна, то ничего не остается, как заменить накладки.
Неполадка № 2: невозможность разъединения
Есть две основные причины данной неисправности муфты сцепления:
- Недостаточный ход педали. Обычно такое явление провоцируется тем, что муфта выключения сцепления имеет неверные настройки, предполагающие высокое значение свободного хода. Если нужно устранить проблему, проводится перенастройка изделия, и доверить процесс лучше опытному механику.
- Изменение формы рычажков, которые есть у каждой муфты сцепления, и невозможность их регулирования. В таком случае осуществляется их замена. Нередко в ходе функционирования муфты сцепления происходит перекрашивание диска, из-за чего повреждаются накладки. Они также должны быть заменены.
Особенности керамического и металлокерамического сцепления
В некоторых разновидностях накладок, вместо
органических материалов используют керамику. Она более устойчива к повышенным
температурам, поэтому диск переносит нагрев до 400º С. Если используется смесь
с металлом и керамикой, то фрикционные накладки способны кратковременно
выдержать до 600º С. Но стоимость комплекта с керамикой или металлокерамикой
значительно выше. Большинство водителей устраивает цена за обычные органические
материалы, поскольку они не планируют гонять с пробуксовкой, а значит и смысла
переплачивать нет.
Керамические накладки сцепления
Пример
керамических накладок
Устройство и принцип работы сцепления ВАЗ 2107
По своей сути, сцепление – это передаточное звено между коленвалом двигателя и первичным валом коробки передач. При этом простое нажатие педали разъединяет эти два узла: двигатель продолжает работать, не меняя оптимального режима, а водитель может переключить передачу на повышенную, пониженную или нейтраль.
Устройство сцепления ВАЗ 2107: 1 — маховик; 2 — ведомый диск сцепления; 3 — корзина сцепления; 4 — выжимной подшипник с муфтой; 5 — бачок гидропривода сцепления; 6 — шланг; 7 — главный цилиндр гидропривода выключения сцепления; 8 — сервопружина педали сцепления; 9 — возвратная пружина педали сцепления; 10 — ограничительный винт хода педали сцепления; 11 — педаль сцепления; 12 — трубопровод; 13 — шаровая опора вилки; 14 — вилка выключения сцепления; 15 — оттяжная пружина вилки выключения сцепления; 16 — шланг; 17 — рабочий цилиндр гидропривода выключения сцепления; 18 — штуцер прокачки сцепления
Что было бы, если б коленвал и коробка передач соединялись напрямую? Как минимум, при остановке машины приходилось бы глушить мотор, а затем снова его заводить. Это сейчас по дорогам ездят автомобили с системой «Старт-Стоп», когда вместо холостого хода двигатель просто отключается, но на ВАЗ 2107 на такой «экстрим» не рассчитан ни аккумулятор, ни стартер, ни сам двигатель. Переключать передачи во время движения – тоже не лучший вариант, слишком сильной будет нагрузка на коробку. Да и самому двигателю такие рывки «здоровья» не прибавляют.
Итак, с помощью сцепления можно:
- Передавать крутящий момент от коленвала двигателя на трансмиссию;
- Разъединять двигатель и трансмиссию, прерывая передачу вращения.
Устройство сцепления на ВАЗ 2107 – это классическая схема сцепления, самая простая и понятная:
- Коленвал двигателя жестко соединен с маховиком, который вращается вместе с ним. Маховик выполняет две функции: поддерживает момент инерции, чтобы поршни двигателя не замерли в «мертвой точке», и служит одним из элементов системы сцепления;
- Ведомый (фрикционный) диск является передаточным звеном между маховиком и нажимным диском. Он установлен на первичный вал коробки передач и соединяет элементы сцепления за счет силы трения;
- Нажимной (ведущий) диск жестко соединен с корзиной сцепления. Его задача – плотно прижимать ведомый диск к маховику, тогда момент вращения будет передаваться на ведомый диск и от него – на коробку передач;
- Корзина сцепления состоит из кожуха и системы лепестковых пружин, которые при нажатии сдвигают выжимной диск назад и разъединяют его с ведомым диском. Когда на пружины нет давления, они выталкивают ведущий диск вперед, чтобы он прижимал ведомый диск к маховику. Кожух корзины жестко соединен с маховиком и вращается вместе с ним;
- Выжимной подшипник – обязательный элемент системы сцепления. При нажатии на него происходит нажатие на лепестковую пружину корзины;
- Управляет сцеплением водитель, нажимая на педаль, от которой усилие передается на подшипник через систему тяг и гидравлической системы.
Как видно из описания, это «сухое» (не в масляной ванне) однодисковое сцепление, с механическим выжимным подшипником и постоянным подключением (система замкнутого типа). Для передачи усилия, которое водитель прикладывает к педали, используется гидравлика.
Устройство гидропривода сцепления
Отдельно нужно сказать о гидравлическом приводе. Благодаря ему, можно использовать несжимаемость жидкости (сохранение постоянного объема даже под большим давлением) и передавать усилие по сложной траектории. Нет необходимости ставить сложные тяги и рычаги, гидравлика отлично справляется со своей задачей.
Схема привода ВАЗ 2107
Система гидропривода включает несколько элементов:
- Педаль сцепления;
- Главный цилиндр с расширительным бачком;
- Рабочий цилиндр с толкателем;
- Трубопровод и шланг;
- Выжимная вилка.
Принцип работы:
- Усилие передается от педали через толкатель на шток главного цилиндра;
- Поршень цилиндра идет вперед и выталкивает порцию жидкости в трубопровод, ведущий к рабочему цилиндру;
- Жидкость давит на поршень рабочего цилиндра, объединенный с толкателем. Толкатель выходит вперед и надавливает на выжимную вилку;
- Вилка отводит выжимной подшипник от лепестковой пружины корзины сцепления.
Благодаря гидроприводу включать и выключать сцепление можно плавно, не допуская рывковых нагрузок на двигатель и коробку передач. Поэтому и говорят, что бросить сцепление – один из «смертных грехов» водителя (и, кстати, именно поэтому у новичков сцепление быстро «горит»).
Виды сцепления
Существует несколько типов сцепления: механическое (фрикционное), электрическое, гидравлическое, а также их комбинации.
Все сцепления схожи по принципу работы, по сути являются механическими с различными модификациями отвечающих заданным условиям комфорта и эксплуатации.
Конструктивно сцепление состоит из нескольких элементов, сочетания которых определяет тип сцепления:
- одно и двухпоточное. На легковых автомобилях применяют однопоточное сцепление. двухпоточное используется на тракторах и спецтехнике для вращения вала отбора мощности;
- по трению: мокрое (в масле) и сухое (в воздушной среде);
- постоянно замкнутое (применяемое на легковых автомобилях) и непостоянно замкнутое;
- по количеству имеющихся ведомых дисков: 1-дисковые (наиболее распространенные), 2-дисковые и многодисковые.
- от того, какие используются пружины, могут быть такие типы: с диафрагменной (по центру) пружиной и с цилиндрическими (по окружности) пружинами.
В настоящее время чаще всего на автомобилях встречается однодисковое сцепление сухого типа.
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
Принцип работы сцепления
Зная устройство, рассмотрим принцип работы
сцепления и его действие в машине. Генератором оборотов является двигатель, к
коленвалу которого присоединен маховик. На его внешней реберной части есть
венец с зубцами для раскручивания стартером. Далее, когда вращение происходит
за счет сгорания воздушно-топливной смеси в цилиндрах, маховик работает только
своей боковой стороной с гладкой поверхностью. Это ведущий диск.
К нему, при отпущенной педали сцепления, всегда
прижат ведомый диск, за счет чего и происходит передача
крутящего момента к трансмиссии. Когда нужно повысить или понизить передачу в КПП,
водитель выжимает педаль в салоне. Привод воздействует на выжимной подшипник.
Последний сдвигается по оси ближе к маховику и давит на диафрагменную пружину.
Ее лепестки прогибаются внутрь и отодвигают нажимной диск, который, в свою
очередь, отпускает ведомый диск.
Так разъединяется контакт между ведущим и
ведомым диском, что дает возможность переключить передачу в трансмиссии,
изменив положение шестерней. После этого педаль отпускается и работа сцепления
восстанавливается — крутящий момент снова передается.
Сцепление
в машине позволяет трогаться плавно и переключать передачи прямо во время
движения автомобиля.
Чтобы начать движение, потребуется:
- Запустить
двигатель. - Выжать
педаль сцепления. - Включить
первую передачу. - Надавить на
педаль газа и добиться удержания 1500 оборотов на тахометре. - Постепенно
отпускать педаль сцепления, соединяя маховик с ведомым диском. - Как только
автомобиль тронется с места, нужно задержать ногу на педали сцепления и
проехать так около 3 метров. Это поможет синхронизироваться дискам. - После этого
педаль отпускается и продолжается движение. При переключении на более
высокие передачи такой задержки уже не требуется, поскольку синхронизация
происходит гораздо быстрее.
Устройство сцепления
Узел
расположен между двигателем автомобиля и коробкой передач и взаимодействует с
маховиком. Крепится блок непосредственно к корпусу ДВС при помощи болтов с
шестигранными головками.
Сама конструкция сцепления автомобиля включает
в себя три основных элемента:
- диск;
- корзину;
- выжимной подшипник.
Схема сцепления автомобиля
Схема узла сцепления
Диск — это рабочий элемент для контакта с
маховиком, оснащенный фрикционными накладками. Композиционный материал состоит
из волокон стекла и укрепляющих добавок. На него приходится вся нагрузка от
трения о маховик (выдерживает температуру до 320 градусов). Накладки крепятся к
основанию с двух сторон и фиксируются при помощи заклепок. Вот почему чрезмерно
изнашивать деталь не стоит — заклепки поцарапают ведущий диск на маховике.
Корзина — это наружный кожух, при помощи
которого комплект присоединяется к двигателю автомобиля. Внутри корзины есть
диафрагменная пружина. Она работает не как пружины подвески, а прижимает своей
площадью лишь центральную часть, передавая усилие на ведомый диск, через нажимной. Это
достигается за счет многочисленных изогнутых лепестков и поперечных пружин в
конструкции. При отпущенной в салоне машины педали, сцепление всегда включено,
т.е. соединены вал МКПП и маховик двигателя.
Комплект сцепления автомобиля
Комплект сцепления
Третий важный составляющий элемент, входящий в
устройство сцепления автомобиля — выжимной подшипник. Он размещается позади
корзины на одной оси с диском. Задача подшипника — сохранить вращение вала, но
при этом сдвинуться в нужный момент, чтобы передать усилие на диафрагменную
пружину и отключить передачу. Подшипник насажен на вал, входящий в КПП.
Сцепление: диск, корзина и выжимной
Итак, в общих чертах устройство традиционного механического сцепления (однодискового) предполагает наличие следующих элементов:
- педаль сцепления в салоне автомобиля;
- приводной механизм, который может быть гидравлическим, пневматическим или механическим;
- вилка сцепления;
- выжимной подшипник;
- ведомый диск;
- корзина сцепления;
В тот момент, когда водитель нажимает на педаль, усилие передается на вилку сцепления. Затем, через выжимной подшипник, усилие передается на лепестки корзины. Далее корзина производит отжим ведомого диска сцепления от маховика, тем самым размыкая КПП и ДВС, то есть происходит разрыв потока мощности. Добавим, что на роботизированных КПП за выжим сцепления отвечает не водитель, а исполнительные механизмы, так как педаль сцепления отсутствует.
Идем далее
Если рассматривать корзину сцепления более подробно, важно понимать, что именно данный элемент позволяет реализовать соединение и разъединение диска и маховика. Другими словами, корзина осуществляет включение/выключение сцепления
При этом повреждения, износ, деформация и другие дефекты корзины приводят к тому, что весь механизм начинает работать некорректно.
Статья в тему: Отсечка оборотов двигателя: для чего это нужно
Сама корзина сцепления представляет собой единую деталь, которая включает в себя нажимной диск, диафрагменную пружину и кожух. Также корзина находится в тесном контакте с рядом деталей. Кожух корзины болтовым соединением прикреплен к маховику. Возвратная пружина, которая крепится в корзине, взаимодействует с выжимным подшипником.
Нажимной диск позволяет соединить ведомый диск и маховик. Когда сцепление выключено, нажимной диск осуществляет нажим на ведомый диск, который находится в контакте с маховиком.
Если сцепление выключено, давление нажимного диска на ведомый диск отсутствует, то есть диск вращается отдельно от маховика. Кстати, нажимной диск соединен с кожухом корзины посредством специальных пластинчатых пружин (тангенциальные пружины). Во время выключения сцепления пружины выполняют функцию возвратных пружин.
Также в устройстве корзины следует выделить диафрагменную пружину. Данная пружина создает нужное усилие, чтобы эффективно соединять диск и маховик. Получается, от силы прижима будет зависеть передача крутящего момента от ДВС на коробку передач.
Диафрагменная пружина по виду напоминает лепестки и прикреплена к краю кожуха. Во внутренней части кожуха пружина прикреплена к кожуху болтами или опорными кольцами (в зависимости от конструктивных особенностей). Выжимной подшипник сцепления нажимает на концы лепестков снаружи корзины сцепления. Такое нажатие позволяет добиться того, что внутри корзины пружина не нажимает на сам нажимной диск.
Рекомендуем: Устройство и принцип работы автоматической коробки передач
Статья в тему: Промывка гидрокомпенсаторов без снятия мотора
Еще в рамках данной статьи следует отметить, что корзины сцепления могут быть разными по типу. Среди основных видов можно выделить вытяжной и нажимной тип. При этом принцип их работы несколько отличается.
Как правило, из всех типов выжимных корзин именно корзина с нажимным принципом используется в устройстве сцепления чаще всего. Главной особенностью является то, что когда сцепление включено, лепестки корзины перемещаются ближе к маховику. Конструкция проста, проверена и надежна.
Если же на машине стоит корзина с вытяжным принципом работы, тогда лепестки перемещаются от маховика. Второй тип корзин имеет меньшие размеры, часто устанавливается для того, чтобы экономить место в подкапотном пространстве.
Также есть и корзины, конструкция которых отличается от стандартной. Обычно такие корзины нужны для мощных форсированных ДВС и имеют усиленную диафрагму, что позволяет в значительной степени увеличить силу прижима (до 1.5 раз и более по сравнению со стандартом).
Для этого корзину и отдельные элементы изготавливают из прочных сплавов, а также сама геометрия пружины усложняется. Обычно подобный тип корзин встречается на суперкарах, спорткарах и автомобилях, которые не являются серийными.
Установка диска сцепления: на что обратить внимание
Начнем с того, что благодаря сцеплению автомобиль получает возможность плавно трогаться, передачи переключаются мягко, что способствует нормальной работе всех элементов трансмиссии и самого ДВС с сохранением ресурса узлов и агрегатов.
С учетом того, что нагрузки на сцепление высокие, срок службы самого сцепления, в среднем, составляет около 100 тыс.км. На его износ указывает потеря тяги, пробуксовки сцепления, неполное выключение сцепления, трудности при переключении передач, педаль сцепления может стать мягкой или, наоборот, слишком тугой и т.д.
Итак, при замене диска сцепления или всего узла в сборе не все знают, какой стороной поставить диск сцепления
При этом важно понимать, что неправильная установка указанного диска приведет к тому, что потребуется повторная разборка, а также возможно быстрое появление различных неисправностей и сбоев в его работе
Как правило, замена диска выполняется вместе с заменой корзины сцепления, однако в отдельных случаях меняется только диск. Идем далее. Применительно ко многим авто, есть два способа заменить сцепление:
- замена сцепления со снятием КПП;
- замена сцепления без снятия коробки;
Не удивительно, что именно второй метод является более удобным. При этом для авто с задним приводом замена выполняется легче. На переднеприводной машине менять сцепление сложнее, однако также возможно выполнить замену своими руками. Давайте остановимся на основных этапах.
- Для реализации задачи потребуется наличие подъемника, эстакады или ямы. Перед снятием сцепления необходимо под колеса автомобиля поставить противооткатные упоры.
- Прежде всего, нужно отсоединить кардан от КПП и рабочий цилиндр. Далее потребуется отключить концевики проводки выключателя огней заднего хода;
- После накидным ключом понадобится открутить крепежные болты, которые фиксируют подушку КПП. Теперь подушку нужно снять;
- Далее нужно отодвинуть коробку от мотора на максимально возможное расстояние (чтобы переключатель упирался в днище); Трансмиссия фактически ляжет на входящий патрубок системы выхлопа. По этой причине заднюю часть коробки нужно дополнительно поддерживать подпором или домкратом;
- Далее, отводя маховик, потребуется открутить 6 крепежных болтов на корзине сцепления. Для того, чтобы получить доступ к фиксирующим элементам, нужно периодически проворачивать коленвал;
- Затем в появившийся паз и посредством смещения корзины сцепления снимается сам диск. Чтобы снять корзину, нужно сдвинуть ее по направлению к ДВС. На последнем этапе потребуется снять вилку и выжимной подшипник;
- Замена сцепления выполняется в обратном порядке. При этом предварительно в отверстие подшипника первичного вала коробки передач наносится специальная смазка, а также площадь трения и касания прижимного диска протирается ветошью.
Что касается установки диска сцепления, ставить его нужно выступающей частью, обращенной к корзине. Кстати, на кожух и маховик заранее наносятся метки, которые далее нужно совместить, что позволяет избежать нарушений балансировки.
Также во время выполнения работ нужно отцентровать ведомый диск относительно оси коленчатого вала. Чтобы реализовать задачу, нужно использовать правило, которое является имитацией шлицевой части первичного вала. Правило после монтажа должно с легкостью выниматься.
Сами болты крепления нужно затягивать с равным усилием попеременно, чтобы не допустить сдвигания кожуха
Обратите внимание, на боковой стороне кожух имеет равномерно выполненные выемки (по форме напоминает прямоугольник)
Сейчас читают:
В указанные выемки плотно входят 3 ступицы нажимного диска. Данное конструктивное решение является гарантией эффективной передачи крутящего момента на диск одновременно с возможностью его смещения относительно оси при включении сцепления.
Между нажимным диском и кожухом имеется 18 пружин, которые размещены попарно. Пружины имеют витки, которые выполнены в разные стороны. Это позволяет исключить риски возможного заклинивания. Также чтобы рабочий диск не перекосился и одновременно было достигнуто подходящее усилие, установленные пружины должны быть из одной группы.
От избыточного нагрева во время пробуксовки сцепления пружины защищены шайбами, которые выполнены из прессованного асбестового материала, который отличается жаропрочностью и способностью отводить тепло.
Еще на концах хвостовых вилок имеются сферические гайки с коническими пружинами. Такое решение способно обеспечить определенное качение элемента, которое нужно для того, чтобы нивелировать расстояние между осями в момент отвода диска.
