Устройство и принцип работы сцепления автомобиля

Сцепление — механизм передачи вращения, который может быть плавно включён и выключен, обеспечивающий безрывковое трогание автомобиля с места и бесшумное переключение передач.Сцепление — механизм передачи вращения, который может быть плавно включён и выключен, обеспечивающий безрывковое трогание автомобиля с места и бесшумное переключение передач.

Обычно термин "сцепление" относится к компоненту трансмиссии транспортного средства с двигателем, предназначенному для подключения или отключения соединения двигателя с коробкой передач. Изобретение сцепления приписывают Карлу Бенцу. (http://ru.wikipedia.org/)

В автомобиле сцепление необходимо, потому что двигатель вращается всё время, а колесам надо иногда и останавливаться. Чтобы при каждой остановке не приходилось глушить двигатель, колеса (трансмиссию) и двигатель нужно как-нибудь разъединять. Ещё сцепление играет важную роль при начале движения — оно позволяет плавно соединять вращающийся вал двигателя и неподвижный вал трансмиссии (неподвижные колеса). Это благодаря тому, что два вала плавно притираются друг к другу. Неопытные водители часто резко отпускают педаль сцепления, и тогда валы не притираются плавно, а резко присоединяются. В этом случае неподвижный вал трансмиссии останавливает вращающийся вал двигателя — двигатель глохнет из-за брошенного сцепления.

Основа работы сцепления — трение между двумя дисками, каждый из которых расположен на своём валу. Трение возникает от того что на поверхности каждого диска есть неровности — даже очень гладкая поверхность имеет микроскопические неровности, похожие на горы и долины. Вот чем больше эти неровности, тем больше коэффициент трения у поверхности, тем тяжелее скользить по этой поверхности.

Нажимной диск, диск сцепления и фрикционная муфта

В автомобильном сцеплении нажимной диск соединен с двигателем, а диск сцепления соединен с трансмиссией. Когда вы плавно отпускаете педаль сцепления, нажимной диск под давлением пружин (металлические лепестки на фотографии нажимного диска) прижимают нажимной диск к диску сцепления, они постепенно притираются друг другу и в дальнейшем продолжают вращаться с одинаковой скоростью.

Сила, которую сцепление может удержать зависит от шероховатости нажимного диска и диска сцепления, а также от силы пружин, расположенных на нажимном диске — от силы тех самых лепестков. Хотя они и не похожи на пружины в нашем привычном понимании, их называют «пружинами» из-за выполняемой ими функции. Единственное отличие в том, что обычная пружина сжимается и разжимается, а наши пружины отжимаются и прижимаются.

Когда вы выжимаете педаль сцепления, трос или гидравлический поршень толкают вилку, которая двигает выжимной подшипник к пружинам нажимного диска (к тем самым лепесткам). Пружины упираются в выжимной подшипник диска сцепления и натягиваются в готовности прижать диск сцепления обратно к нажимному диску. А пока что вилка сцепления оттянула диск сцепления и отсоединила трансмиссию от вращающегося двигателя.

Обратите внимание на пружины, расположенные по окружности на диске сцепления. Эти пружины предназначены для того чтобы поглощать трансмиссионные удары, которые бывают тогда, когда вы резко бросаете сцепление при трогании с места.

Распространенные проблемы сцепления

Если бы вы водили автомобиль в 50-х или даже в 70-х годах прошлого века, вам нужно было задумываться о замене сцепления через каждые 100 тысяч километров. Современные механизмы сцепления спокойно могут проходить отметку в 130 тысяч километров и более при бережном обращении. Правда, если вы не бережете сцепление, сжигаете его, рвете с места, то вряд ли оно пройдет больше 50-ти тысяч километров. На тягачах, которые везут тяжелый груз или тянут на буксире большую нагрузку, как правило, возникают проблемы с новым, ещё не притертым сцеплением.

Основная проблема сцепления в том, что оно потихоньку изнашивается. Шероховатый материал диска сцепления, к сожалению, потихоньку стирается. По своим физическим свойствам этот материал близок к материалу тормозных колодок — как и тормозные колодки, диск сцепления надо периодически менять. Когда диск сцепления сотрется, сцепление начнет проскальзывать и, следовательно, трансмиссия будет получать от двигателя малую часть энергии движения.

Сцепление стирается только когда два диска (нажимной и диск сцепления) притираются друг к другу, вращаясь с разными скоростями. Если вы уже разогнались, едете на 4-ой передаче и сняли ногу с педали сцепления, это значит, что диски, вращаясь с одинаковой скоростью, плотно прижаты друг к другу и диск сцепления ничуть не изнашивается. Но представьте ситуацию — вы попали в пробку, которая движется очень медленно. Вы включаете первую передачу, снимаете ногу с педали газа и даёте автомобилю двигаться с минимальной скоростью. Если пробка движется ещё медленнее, водители обычно немного выжимают педаль сцепления, давая ему проскальзывать, чтобы немного уменьшить скорость движения. Для сцепления это самый неприятный режим работы — здесь оно стирается очень сильно.

Сцепление также стирается при трогании с места — но здесь это неизбежность. Если бросить сцепление при трогании, диск сотрется меньше, чем при плавном отпускании педали, но тогда вся конструкция трансмиссии получит сильный удар — трансмиссионный удар, да и двигатель скорей всего захлохнет.

Часто проблемы со сцеплением возникает не из-за того что диск сцепления не может нормально оторваться от нажимного диска. Если сцепление не выключается, на входной вал коробки передач продолжает поступать энергия вращения от двигателя. Если вы попытаетесь в этот момент включить передачу, вы услышите громкий скрежет, хотя может случиться и так, что вы вообще не сможете включить передачу. Сцепление может выключаться не полностью в силу нескольких причин:

• Трос сцепления растянулся или оборвался. В тех механизмах сцепления, где усилие от педали передаётся с помощью троса, причина может оказаться либо в его обрыве, либо в том, что он растянулся.
• Протекание или износ главного/рабочего цилиндра сцепления. Это неисправность может возникнуть в тех автомобилях, где усилие от педали сцепления передаётся с помощью гидравлической системы. Утечка или неисправность хотя бы в одном из гидравлических цилиндров приводит к тому, что давление от педали передается не полностью, либо не передаётся вообще.
• Воздух в гидравлическом трубопроводе. Если в трубопровод попадает воздух, он поглощает энергию в моменты нажатия на педаль сцепления.
• Неправильно установленный рычаг педали сцепления часто передает слабое усилие на трос или главный цилиндр гидравлической системы.
• Несовместимость деталей сцепления - на авторынке есть запчасти, которые не стоит устанавливать в ваше сцепление.

Есть ещё одна очень распространенная проблема — тугая педаль сцепления. Разумеется, для выключения сцепления нужно приложить к педали определенное усилие. Но если педаль приходится выжимать с большой силой, это значит что что-то не так. Причин может быть несколько: заел рычаг педали, трос затерся и тоже заел, износился подшипник вилки сцепления, и она тоже начала туго двигаться. Иногда закупорка в гидравлической системе делает педаль сцепления тугой.

Ещё одна частая проблема — это износ выжимного подшипника, того самого, надавливающего на пружины-лепестки нажимного диска. Если в момент нажатия на педаль сцепления вы слышите урчание, это значит, что скорей всего у вас износился выжимной подшипник.

Диагностика сцепления

Если вы подозреваете, что у вас сломалось сцепление, проведите простую проверку:

1. Заведите двигатель, поставьте автомобиль на ручник и переключитесь на нейтраль.
2. Пока двигатель работает вхолостую, послушайте есть ли гул в области сцепления. Если вы его слышите, значит проблема, скорей всего в коробке передач. Если никакого шума нет, переходите к следующему шагу.
3. Пока коробка передач стоит на нейтрале, начните плавно нажимать на педаль сцепления. Если в процессе нажатия вы услышите шум или скрежет, значит проблема скорей всего в выжимном подшипнике или в вилке. Если никакого шума не возникло — переходите к следующему шагу.
4. Выжмете педаль сцепления до упора. Если вы услышали вой, дело скорей всего неисправна втулка или управляющий подшипник.

Типы сцеплений

В автомобиле также существует ещё много видов систем сцепления. Автоматическая коробка переключения передач включает в себя несколько сцеплений. Эти сцепления соединяют и расцепляют различные механизмы планетарных передач. У гидравлических сцеплений (гидромуфт) связь ведущей и ведомой частей осуществляется потоком жидкости, движущимся между этими частями. Если давление падает, пружины разъединяют сцепление.

В компрессоре охлаждения воздуха используется электромагнитное сцепление. Оно позволяет компрессору выключаться даже при работающем двигателе. Электромагнитное сцепление работает за счет магнитных полей. Когда электрические потоки проходят через магнитное поле, сцепление соединяется. Когда же эти электрические потоки останавливаются, например при выключении охлаждения воздуха, сцепление разъединяется.

Наибольшее распространение имеют фрикционные сцепления. Это вид сцепления, в котором передача крутящего момента осуществляется силами трения, действующими на поверхностях соприкосновения ведущей и ведомой частей; больше всего используется в полноприводных автомобилях, по другому называется сухое дисковое сцепление. С повышением температуры жидкости, ведомый диск начинает вращаться быстрее, чтобы бысть на одной скорости с вращением колес автомобиля. Многие автомобили оснащены Антипробуксовочной системой. При езде по грязной дороге или льду, одно колесо может вращаться быстрее остальных трёх, что делает управление автомобилем очень трудным. С помощью датчиков в реальном времени отслеживается скорость вращения колёс и если обнаруживается начало пробуксовки одного из них, то система вычисляет наилучший вариант восстановления сцепления с дорогой.

Система центробежного сцепления в основном используется на бензопилах и газонокосилках. Бензопилы оборудованы автоматическим сцеплением; на малых оборотах двигателя (на холостом ходу) - цепь не движется. С увеличением оборотов сцепление под действием центробежной силы в бензопиле включается, а при сбросе газа сцепление отключается. При повышении сопротивления материала или заклинивании цепи оно, проскальзывая, не дает заглохнуть мотору бензопилы и предотвращает поломки механизмов из-за повышенной нагрузки. Такой же принцип работы на газонокосилках, мопедах и картингах.

В целом, система сцепления применяется повсюду и имеет очень важную роль в сфере техники.