Элементы сцепления автомобиля: нажимной диск сцепления

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:

1. 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;
2. 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;
3. 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;
4. 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;
5. Выжимной подшипник – обязательный элемент системы сцепления. При нажатии на него происходит нажатие на лепестковую пружину корзины;
6. 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:

1. Педаль сцепления;
2. Главный цилиндр с расширительным бачком;
3. Рабочий цилиндр с толкателем;
4. Трубопровод и шланг;
5. Выжимная вилка.

Принцип работы:

1. Усилие передается от педали через толкатель на шток главного цилиндра;
2. Поршень цилиндра идет вперед и выталкивает порцию жидкости в трубопровод, ведущий к рабочему цилиндру;
3. Жидкость давит на поршень рабочего цилиндра, объединенный с толкателем. Толкатель выходит вперед и надавливает на выжимную вилку;
4. 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»).

Распространённые неисправности сцепления и их признаки

• Неполное включение сцепления (с «пробуксовками») – последствие замасливания либо износа фрикционных накладок ведомого диска, поломок пружин, неправильной амплитуды хода педали (её малого свободного хода). Чтобы устранить данную неисправность, требуется заменить ведомый диск, устранить задиры на дисках, осмотреть привод на предмет неисправностей.Когда имеет место «пробуксовка», то при отпущенной полностью педали сцепления диски проскальзывают один относительно другого. От длительной пробуксовки диски начинают значительно нагреваться, стальной ведомый диск при этом может покоробиться, а чугунный маховик и нажимной (или нажимные) диски могут покрыться трещинами. Фрикционные накладки в ускоренном режиме изнашиваются и обгорают, и этот горелый запах достигает кабины. Если не ремонтировать, то процесс постепенно прогрессирует, сперва на высоких, потом на низких скоростях. Вплоть до того, что невозможно становится даже тронуться с места на первой передаче.
• Неполное выключение сцепления (когда сцепление «ведёт») – последствие большого свободного хода сцепления, поломок пружин, покоробившегося ведомого диска или неправильно установленного диска нажимного. Также это возможно при деформации выжимных рычагов; или выжимной подшипник заедает, не передвигается вместе с нажимной муфтой. Возможно, ведомый диск сцепления не передвигается по шлицам (загустела или загрязнилась консистентная смазка). Для устранения этой неисправности необходимо удаление воздуха из гидропривода, регулировка свободного хода педали, замена неработоспособных дисков и пружин.Неполное выключение проявляется хрустящими звуками шестерён при переключении передач и, соответственно, ведёт к ускоренному износу деталей коробки передач.

• Рывки при включении сцепления. Когда автомобиль, несмотря на плавный отпуск педали сцепления, трогается «рывками», то это свидетельствует о разрушении фрикционных накладок, короблении ведомого диска, либо о поломке демпферных пружин, либо об износе фрикционных шайб. Также возможно заедание ведомого диска при передвижении по шлицам первичного вала коробки передач, а также заедание нажимной муфты или разрушение выжимного подшипника.
• Неисправности системы гидропривода. При попадании воздуха в гидравлический привод выключения сцепления возможно «проваливание» педали, и как следствие — неполное выключение сцепления. В этом случае, необходимо удалить пузырьки воздуха с частью жидкости (прокачать сцепление), и долить свежей. Когда в механизмах с тросовым приводом сцепление вообще не выключается, то, возможно, произошёл обрыв троса. Когда педаль сцепления не возвращается в первоначальное положение – произошло отсоединение возвратной пружины. Если при выключении сцепления раздаётся сильный шум, создаваемый выжимным подшипником, то это свидетельствует о его износе.

Если привод сцепления механический (рычажный или тросовый) – то по мере износа фрикционных накладок педаль сцепления будет постепенно подниматься, а при гидравлическом приводе педаль не меняет своего положения, и происходит снижение уровня жидкости в бачке.

Итак, механизм сцепления играет огромную роль в функционировании любого автомобиля или трактора. От его исправности и работоспособности во многом зависит техническое состояние всего транспортного средства

Назначение и устройство сцепления

Сцепление служит для кратковременного разъединения двигателя от трансмиссии и плавного их соединения при трогании с места, а также при переключении передач. Сцепление состоит из привода и механизма сцепления.

Устройство сцепления автомобиля

Схема гидравлического привода выключения сцепления и механизма сцепления:

1. коленчатый вал;
2. маховик;
3. ведомый диск;
4. нажимной диск;
5. кожух сцепления;
6. нажимные пружины;
7. отжимные рычаги;
8. нажимной подшипник;
9. вилка выключения сцепления;
10. рабочий цилиндр;
11. трубопровод;
12. главный цилиндр;
13. педаль сцепления;
14. картер сцепления;
15. шестерня первичного вала;
16. картер коробки передач;
17. первичный вал коробки передач.

Привод выключения сцепления

Привод выключения сцепления (гидравлического типа) состоит из:

• педали,
• главного цилиндра,
• рабочего цилиндра,
• вилки выключения сцепления,
• нажимного подшипника,
• трубопроводов.

При нажатии на педаль сцепления, усилие ноги водителя, через шток и поршень, передается жидкости, которая, в свою очередь, передает давление от поршня главного цилиндра на поршень рабочего. Далее шток рабочего цилиндра перемещает
вилку выключения сцепления и нажимной подшипник, который и передает усилие на механизм сцепления. Когда же водитель отпустит педаль, то под воздействием возвратных пружин все детали привода займут исходные позиции.

Механизм сцепления

Механизм сцепления представляет собой устройство, в котором происходит передача крутящего момента за счет работы сил трения. Именно механизм сцепления позволяет кратковременно разъединять двигатель и коробку передач, а затем вновь
плавно их соединять.

Кроме того, сцепление предохраняет детали трансмиссии от перегрузок. При неравномерном вращении коленчатого вала двигателя в трансмиссии возникают колебания. Для их гашения в сцеплении имеется гаситель колебаний или демпфер. Элементы механизма заключены в картер сцепления, который крепится к картеру двигателя.

Детали механизма сцепления

Механизм сцепления состоит из:

• картера и кожуха,
• ведущего диска (которым является маховик коленчатого вала двигателя),
• нажимного диска с пружинами,
• ведомого диска со специальными износостойкими накладками и гасителем колебаний.

Ведомый диск, связанный с первичным валом коробки передач, постоянно прижат к маховику нажимным диском под воздействием очень сильных пружин. За счет огромных сил трения между маховиком, ведомым и нажимным дисками, все это вместе, как единое целое, вращается при работе двигателя. Но это только тогда, когда водитель не трогает педаль сцепления, независимо от того едет ли или стоит на месте его автомобиль.

А для начала движения машины, необходимо прижать ведомый диск, связанный с ведущими колесами (через первичный вал коробки передач и другие составляющие трансмиссии), к вращающемуся маховику, то есть – включить сцепление.

Схема работы сцепления

Как правильно включать сцепление? Вначале приотпускаем педаль, то есть 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 ваш автомобиль потихоньку двигаться. Затем на две – три секунды удерживаем педаль сцепления в средней позиции для того, чтобы скорость вращения маховика и диска уравнялись.

Машина при этом немного увеличивает скорость движения. И, наконец, когда маховик вместе с нажимным и ведомым дисками уже вращаются вместе без проскальзывания с одинаковой скоростью, 100%-но передавая крутящий момент к коробке передач
и далее на ведущие колеса автомобиля, 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. В худшем же варианте, что-нибудь еще и сломается, так как в этот момент возникает сильная ударная волна, которая многократно увеличивает нагрузки на все детали двигателя и агрегаты трансмиссии.

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.

Механизмы принудительного управления

Принудительное включение, выключение или переключение сцепных узлов выполняется усилием оператора или исполнительным звеном привода через механизм включения. Электромагнитный привод допускает прямое воздействие на подвижные элементы зубчатых или фрикционных узлов.

Механизм включения рычажного типа применяется с зубчато- кулачковыми узлами сцепления. Произвольное перемещение втулки предотвращается шариковым фиксатором.

Рычажно-кулачковый механизм используется с фрикционно дисковыми или конусными узлами. Необходимое усилие замыкания регулируется перемещением гайки с самозаклинивающимися кулачками.

Механизм с зажимными шариками применяется для фрикционных узлов, усилие замыкания регулируется гайкой.

Принцип работы

Принцип работы сцепления основан на жестком соединении ведомого диска сцепления и маховика двигателя за счет возникающей силы трения от усилия, которое создает диафрагменная пружина. Сцепление имеет два режима: «включено» и «выключено». Основное время работы ведомый диск прижат к маховику. Крутящий момент от маховика передаётся ведомому диску, а от него через шлицевое соединение на первичный вал коробки передач.

Для выключения муфты водитель нажимает на педаль, которая соединена с вилкой механическим или гидравлическим приводом. Вилка перемещает выжимной подшипник, который, нажимая на концы лепестков диафрагменной пружины, прекращает её давление на нажимной диск, а он, в свою очередь, освобождает ведомый. В этот момент двигатель разъединен с трансмиссией.

После включения нужной передачи в коробке передач водитель отпускает педаль сцепления, вилка перестаёт воздействовать на выжимной подшипник, а тот на пружину. Нажимной диск прижимает ведомый к маховику. Двигатель соединен с трансмиссией.

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: Как заменить масло в АКПП самостоятельно: рекомендации специалистов

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.

Как работает сцепление в роботизированных коробках передач

Коробки – автомат (робот) также имеют многодисковое «мокрое» сцепление или же оснащаются «сухим» сцеплением. При этом за включение и выключение сцепления в данном случае отвечает не водитель, который нажимает на педаль, а сервомеханизм (актуатор сцепления).

Переключение передач на РКПП также осуществляется за счет подобных механизмов. Актуаторы могут быть электрическими (управляются ЭБУ коробкой)  или гидравлическими (управление осуществляется гидравлическим распределителем). При этом, как уже было сказано выше, за выжим сцепления может отвечать как электропривод, так и гидропривод (гидравлический актуатор сцепления).

В первом случае ЭБУ коробкой на основании показаний нескольких датчиков определяет момент переключения передачи и посылает управляющий сигнал на актуатор сцепления (сервопривод). Электродвигатель начинает работать, отсоединяя КПП от ДВС.  Затем автоматика производит включение нужной передачи.

Гидропривод работает таким образом, что во время увеличении оборотов двигателя, маслонасос  в коробке под давлением нагнетает масло в распределитель. Когда давление масла в распределителе доходит до определенной отметки, масло подается по специальным масляным каналам и воздействует на актуатор.

В результате срабатывает механизм, отвечающий за выключение сцепления. Затем, после переключения передачи, давление снижается, сцепление снова «подсоединяет» двигатель к трансмиссии.

При этом не всегда «робот» работает быстро и плавно. В результате водитель замечает паузу, также во время переключений могут быть ощутимы рывки и толчки. Чтобы избавиться от таких недостатков, конструкторы предложили двойное сцепление для коробки робот. 

В преселективных роботах с двойным сцеплением (типа ДСГ) указанные сцепления работают поочередно. Когда происходит выжим первого сцепления, чтобы включить, например, четную передачу, второе сцепление ожидает выжима для переключения на следующую нечетную передачу.

К преимуществам можно отнести то, что скорость срабатывания сцепления намного выше, переключение передач происходит незаметно для водителя. Результат- повышение топливной экономичности, практический полное отсутствие разрыва потока мощности в момент переключений, а также высокий уровень комфорта.

Популярные артикулы

Lifan — S1601200 — ДИСК СЦЕПЛЕНИЯ ВЕДОМЫЙ LF X60 , Китай
цена от 977 р.

LUK — 323041010 — Диск сцепления Citroen Jumper, Peugeot Boxer 2.0 / 1.9D-2.5D 94> , Германия
уточнить цену

BluePrint — ADT33119 — ДИСК СЦЕПЛЕНИЯ , Великобритания
уточнить цену

SACHS — 1878002205 — Диск сцепления CHEVROLET NIVA , Германия
уточнить цену

Toyota — 312500K222 — ДИСК СЦЕПЛЕНИЯ , Япония
цена от 14660 р.

LUK — 323018217 — Ведомый диск сцепления для BMW E34 / E36 / E39 двигатели M50 / M51 / M52 , Германия
цена от 6741 р.

HOLA — CHD259 — Диск сцепления ГАЗ Gazelle, Sobol, Gazelle Next (дв. УМЗ-4216, Cummins ISF 2.8) , Нидерланды
цена от 3170 р.

SACHS — 1878600863 — 1878 600 863 диск сцепления Land Rover Range Rover 2.5D 94-02 , Германия
уточнить цену

SACHS — 1862402346 — Диск сцепления , Германия
уточнить цену

Mitsubishi — 2301A084 — ДИСК СЦЕПЛЕНИЯ KB4T 225 , Япония
цена от 15138 р.

Виды механизмов сцепления

Механизмы сцепления можно классифицировать:

• по способу управления – сцепление с механическим, гидравлическим, электрическим или комбинированным приводом (например, гидромеханическим);
• по виду трения – сухое (когда фрикционные накладки работают в воздушной среде) или мокрое (сцепление, работающее в масляной ванне);
• по режиму включения – постоянно замкнутые и непостоянно замкнутые;
• по числу ведомых дисков – одно-, двух-, или многодисковые;
• по типу и расположению нажимных пружин – с расположением нескольких цилиндрических пружин по периферии нажимного диска и с центральной диафрагменной пружиной;
• по числу потоков передач крутящего момента – одно-, или двухпоточные.

Механический вариант является наиболее простым по конструкции и принципу действия. В случае его использования, водитель или механизатор, нажимая на педаль, посредством тяг и тросов передаёт усилие непосредственно на вилку сцепления. В гидравлическом варианте сцепления задействуется также поршень с гидравлической жидкостью. Как правило, данный вариант применяется на большегрузном автотранспорте, чтобы облегчить работу водителя. При использовании гидравлического привода сцепления величина полного хода педали остаётся постоянной (это обеспечивается наличием у педали сцепления возвратной пружины). Однако величина её рабочего хода меняется, компенсируя уменьшение толщины ведомого диска в результате износа: чем меньше становится толщина диска, тем, при том же полном ходе педали сцепления, бо́льшим оказывается её рабочий ход, и тем «выше» (ближе к концу обратного хода педали при её отпускании) срабатывает сцепление.

У педали сцепления с механическим тросовым приводом полный ход прибавляется по мере износа ведомого диска (педаль сцепления приподнимается вверх относительно уровня пола), вместе с этим увеличивается и её рабочий ход. Свободный ход педали устанавливается регулировкой длины троса. Он составляет в нормальном положении порядка 30…40 мм.

По своей конструкции, сцепление бывает электромагнитного, фрикционного или гидравлического типа. Фрикционный вариант сцепления обеспечивает передачу вращающего момента при помощи силы трения. Сцепление электромагнитного вида контролируется посредством магнитного поля. В гидравлическом варианте сцепления связь обеспечивается под воздействием потока гидравлической жидкости.

Сцепление является электромагнитным, если сжатие ведущих и ведомых элементов механизма производится посредством электромагнитных сил. Электромагнитное сцепление постоянно находится в разомкнутом состоянии. Этот редкий вид сцепления устанавливался на некоторых модификациях машин с ручным управлением. Между ведущим и ведомым дисками находился ферромагнитный порошок, не мешающий раздельному вращению валов. Но после подачи электрического тока в обмотку электромагнита порошок «затвердевал» и передавал крутящий момент.

Для высоких нагрузок, таких как грузовые и спортивные автомобили, применяется также керамическое сцепление с высоким коэффициентом трения, однако оно «схватывает» резко, поэтому непригодно для использования в стандартных автомобилях.

Наиболее распространённый тип – фрикционный. В зависимости от количества используемых дисков, оно может быть однодисковым, двухдисковым или многодисковым.