Сцепление: устройство, принцип работы

Как проверить сцепление на машине

Для детальной диагностики элементов системы сцепления необходимо дополнительное оборудование и зачастую их демонтаж. Однако перед тем как перейти к этим сложным процедурам можно просто и достаточно эффективно проверить сцепление и убедиться, в том, что оно вышло из строя или нет не снимая коробки. Для этого существует четыре несложных способа.

Проверка на 4 скорости

Для автомобилей с механической трансмиссией существует один простой метод, с помощью которого можно убедиться, что сцепление МКПП частично вышло из строя. Достаточно показаний штатных спидометра и тахометра автомобиля, расположенных на приборной панели.

Перед проверкой необходимо найти ровный участок дороги с гладким покрытием длиной около одного километра. По ней нужно будет проехаться на машине. Алгоритм проверки пробуксовки сцепления следующий:

• разогнаться на автомобиле до четвертой передачи и скорости около 60 км/ч;
• после этого прекратить разгон, убрать ногу с педали газа и дать машине сбавлять обороты;
• когда машина начнет «захлебываться», или приблизительно на скорости 40 км/ч резко дать газу;
• в момент разгона необходимо внимательно следить за показаниями спидометра и тахометра.

При исправном сцеплении стрелки двух указанных приборов будут двигаться вправо синхронно. То есть, с увеличением оборотов двигателя будет увеличиваться и скорость автомобиля, инерционность будет минимальна и обусловлена лишь техническими характеристиками двигателя (его мощностью и массой машины).

В случае, если диски сцепления значительно изношены, то в момент нажатия на педаль газа будет иметь место резкое увеличение оборотов двигателя и его мощности, которая, однако, не будет передаваться на колеса. Это означает, что скорость будет повышаться очень медленно. Это будет выражается в том, что стрелки спидометра и тахометра двигаются вправо не синхронно. Кроме этого, в момент резкого увеличения оборотов мотора из него будет слышен свист.

Проверка на ручном тормозе

Представленный метод проверки можно выполнять лишь в случае, если должным образом отрегулирован ручной (стояночный) тормоз. Он должен быть хорошо настроен и четко фиксировать задние колеса. Алгоритм проверки состояния сцепления будет следующим:

• установить машину на ручной тормоз;
• запустить двигатель;
• нажать педаль сцепления и включить третью или четвертую передачу;
• попытаться тронуться, то есть, нажать педаль газа и отпустить педаль сцепления.

Если при этом двигатель дернется и заглохнет — значит, со сцеплением все в порядке. Если же двигатель будет работать, то налицо износ дисков сцепления. Диски восстановлению не подлежат и необходима либо регулировка их положения либо полная замена всего комплекта.

Внешние признаки

Об исправности сцепления также косвенно можно судить и просто при движении автомобиля, в частности, в гору или под нагрузкой. Если сцепление пробуксовывает, то велика вероятность появления запаха гари в салоне, который будет исходит от корзины сцепления. Другой косвенный признак — потеря динамических характеристик машины при разгоне и/или при движении вгору.

Сцепление «ведет»

Как указывалось выше, выражение «ведет» означает, что ведущий и ведомый диски сцепления не расходятся полностью при выжимании педали. Как правило, это сопровождается проблемами при включении/переключении передач в МКПП. Параллельно из коробки передач слышатся неприятные скрипящие звуки и скрежет. Проверка сцепления в данном случае будет выполняться по следующему алгоритму:

• запустить двигатель и дать ему работать на холостых оборотах;
• полностью выжать педаль сцепления;
• включить первую передачу.

Если рычаг включения передач без проблем устанавливается в соответствующее посадочное место, процедура не занимает много усилий и не сопровождается скрежетом — значит, сцепление не «ведет». В противном случае имеет место ситуация, когда диск не отцепляется от маховика, что приводит к описанным выше проблемам

Обратите внимание, что такая поломка может привести к полному выходу из строя не только сцепления, но и привести к неисправности коробки передач. Устранить описанную поломку можно прокачкой гидравлики либо регулировкой педали сцепления

Фрикционные сцепления

В фрикционных муфтах зацепление между валами происходит из-за трения между ними. Одиночные и многопластинчатые, центробежные и конические сцепления являются примерами фрикционных муфт.

Преимущества фрикциона

• Его взаимодействие гладкое
• Нет тепловыделения, если операция не требует частых пусков и остановок
• После участия нет скольжения
• В тех же случаях он работает как предохранительные устройства, потому что он отключается, когда крутящий момент пересекает предел безопасности

Желательные свойства фрикционного материала в фрикционных муфтах

• Должен иметь высокий коэффициент трения
• Коэффициент трения не должен изменяться с температурой
• Должен иметь хорошую теплопроводность
• Следует равномерно распределить давление в контактирующих поверхностях
• Должен иметь высокую износостойкость
• Он не должен подвергаться воздействию грязи и влаги.

По типу управления

Гидравлический механизм в демонтированном виде В этом разделе подробно описаны типы сцепления по принципу работы и методам управления.

На сегодняшний день демпферное двойное сцепление автомобиля может отличаться от других типов по способу управления:

1. С механическим приводом. Такой механизм обычно устанавливается на небольшие легковые машины. Основными плюсами его использования являются низкая цена и простота устройства. Важным компонентом демпферного сцепления автомобиля является тросик, выполняющий функцию соединения вилки и педали. Когда выжимается педаль, усилие посредством тросика передается на передачу. Такие приводы оборудуются механизмом, дающим возможность регулировать свободный ход педали, в частности, речь идет о регулировочной гайке.
2. Демпферное устройство с гидравлическим приводом. В роли расходного вещества в данном случае выступает тормозная жидкость. Устройство гидравлики следующее — сама педаль, цилиндры, расширительный бачок, соединительные патрубки. Когда нажимается педаль, поршень основного цилиндра будет перемещаться с помощью толкателя, в результате чего «тормозуха» отходит от бачка и попадает в рабочий цилиндрик по патрубкам. Под воздействием тормозного материала осуществляется движение поршнем. Для ликвидации воздушных пробок системы оснащаются специализированными штуцерами.
3. Принцип работы электрического механизма основан на добавлении в систему электромагнитного элемента. Процесс передачи энергии производится за счет электромагнитных сил.
4. Комбинированное. Данный фрикционный механизм системы позволит обеспечить оперативное включение и отключение элемента с наименьшей скоростью вращения. Дальнейший рост крутящего момента осуществляется с применением гидродинамической передачи.
5. С усилителем и без него.
6. Демпферные системы автомобиля, различающиеся по типу создания усилия — при помощи пружин либо электромагнита.
7. Не автоматические устройства, как правило, с воздействием водителя на педаль, могут быть оснащены усилителем или нет.
8. Полуавтоматические, такие узлы обычно подают сигнал, когда меняется положение педали либо селектора коробки.
9. Автоматические.

Виды

Всего существует несколько видов систем сцепления, которые отличаются между собой некоторыми свойствами, особенностями конструкции и характеристиками.

Подробно расписывать про каждый вид сцепления не вижу смысла. Но вот коротко пройтись по разновидностям стоит:

• В зависимости от числа ведомых дисков, системы могут быть однодисковые или многодисковые. Причем первый тип, то есть однодисковое сцепление, является более распространенным. Хотя все чаще можно встретить такое понятие как двойное сцепление. Но пока это прерогатива дорогих автомобилей;
• По принципу работы классификация подразумевает разделение сцеплений на сухие и мокрые системы. Здесь по популярности превосходство на стороне сухого сцепления;
• В зависимости от принципа активации маховика, сцепление делится на механическое, самое популярное гидравлическое, более современное электрическое и комбинированное.

Замечу, что для обеспечения надлежащей передачи усилия от ноги водителя, давящей на педаль, на сцепление зачастую на современных автомобилях используют гидравлический тип привода. Помимо того, что здесь присутствует специальный трус, муфта и датчик, особую роль в работе СС играет главный цилиндр. Чаще всего неисправности такой гидравлической системы сцепления обусловлены дефицитом рабочей жидкости, либо же проникновением в нее воздуха.

Чтобы понять, с каким именно сцеплением вы имеете дело, просто загляните в руководство по эксплуатации. Там указан диск, особенности работы маховика, а также принцип воздействия на прижимные диски. Это и даст ответ на вопрос о том, какое же сцепление стоит на вашем транспортном средстве.

А мы двигаемся дальше и продолжаем изучать мое авторское мини-руководство для чайников. Рассмотрим составные компоненты СС, чтобы еще детальнее разобраться в устройстве. Ведь именно это является нашей задачей.

Мы отдельно и коротко поговорим про:

• нажимные элементы;
• педаль;
• привод;
• выжимные элементы;
• ведомый шкив.

Давайте узнаем, что чего нужно в конструкции гидравлического или иного сцепления использовать представленные компоненты.

Нажимные элементы

В простонародии такой специальный диск носит простое название корзина. Это особое устройство, имеющее округлую форму.

Пружины, предусмотренные в конструкции нажимного элемента, нужны для соединения с прижимными специальными площадками. Они, в свою очередь, также округлые по своей внешней форме.

Характеристики керамического и металлокерамического сцепления

В последнее время любители экстремальной быстрой езды открыли для себя керамическое и металлокерамическое сцепление. Керамика значительно выигрывает, если ее установить на мощный агрегат, который любит стартовать с пробуксовкой и сжигать резину. Металлокерамическое сцепление может выдерживать значительные нагрузки и является лучшим выбором гонщиков.

Диски производят с добавление углеродистого волокна, кевлара и керамики. Такой состав позволяет на 10–15% поднять передачу крутящего момента без увеличения прижимной силы, оказываемой на корзину. Живут такие диски, как правило, в четыре раза дольше обычных. Производят 3-х, 4-х, 6-и лепестковые модели, которые отлично справляются с температурными и механическими нагрузками. Некоторые водители жалуются на слишком резкое переключение передач при керамическом сцеплении, но определенного мнения на этот счет среди автомобилистов пока нет.

Чтобы детально понимать принцип работы сцепления автомобиля теорию необходимо подкреплять практикой. Если такой возможности нет, увидеть наглядный пример можно на роликах в сети:

Из чего состоит сцепление

Если рассматривать сцепление в общем виде, то оно содержит узлы:

• ведомый и ведущие диски;
• нажимной механизм;
• рычаги;
• пружины;
• вилка;
• система управления;
• нажимной подшипник;
• педаль;
• кожух.

Принцип действия основан основано на применении фрикционных механизмов. На них установлены фрикционные материалы, которые аналогичны изделиям, применяемым в тормозных системах. Раньше в состав таких материалов входил асбест. Затем исследования показали, что асбест может вызвать онкологические заболевания при попадании в организм человека. Поэтому стали применять безасбестовые фрикционы. С этой точки зрения при покупке и ремонте фрикционных дисков лучше обращаться к надежным поставщикам, которые реализуют качественные запчасти, в которых асбест отсутствует.

При отпущенной педали крутящий момент силового агрегата передается на нажимной механизм. Силы трения способствуют максимальной передаче мощности на ведомый диск.

Для выключения сцепления необходимо полностью выжать педаль. В этом случае через рычаги, тяги или гидравлическую систему отводится назад ведущий диск. Образуется механический зазор, что не позволяет вступать в действие силам трения. Крутящий момент от двигателя к КПП не передается. Такой режим используется в момент переключения передач, трогания автомобиля с места.

Рабочим режимом сцепления является также приблизительно среднее положение педали сцепления. В этом случае сцепление ведомого диска с ведущим является неполным. При вращении двигателя существует так называемая «пробуксовка» сцепления. В момент переключения передач и трогания с места она позволяет достичь плавности движения, предотвратить экстремальные нагрузки, как на КПП, так и на силовой агрегат. Корректности плавного включения сцепления учат всех водителей транспортных средств с механической коробкой переключения передач на первых занятиях по вождению.

Сцепление

Сцепление – это одна из составляющих трансмиссии. Трансмиссия передает крутящий момент от двигателя на ведущие колеса и изменяет величину крутящего момента, в том числе и его направления. В зависимости от трансмиссии ведущими могут являться, как задние, так и передние колеса. На рисунке 9.1 представлен пример трансмиссии заднеприводного автомобиля.
Рис. 9.1. Схема трансмиссии заднеприводного автомобиля
I — Двигатель; II — Сцепление; III — Коробка передач; IV — Карданная передача:
1 — эластичная муфта; 2 — шлицевое соединение; 3 — передний карданный вал;
4 — подвесной подшипник; 5 — передний карданный шарнир; 6 — задний карданный вал; 7 — задний карданный шарнир; V — Задний мост с главной передачей и дифференциалом: 8 — полуоси; 9 — ведущие (задние) колеса

Рассмотрим первую составляющую трансмиссии – сцепление. Сцепление передает крутящий момент от маховика коленчатого вала двигателя к первичному валу коробки передач.

Составляющими сцепления являются привод и самого механизма сцепления.

Привод выключения сцепления. Каждый механизм в автомобиле начинает свою работу при помощи привода. Так и сцепление. Привод выключения сцепления относится к приводу гидравлического типа. Схема привода сцепления представлена на рисунке 9.2.

Рис. 9.2. 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 состоит из следующих механизмов:
• педаль,
• главный цилиндр,
• рабочий цилиндр,
• вилка выключения сцепления,
• нажимной подшипник,
• трубопроводы.

Когда водитель нажимает на педаль сцепления давление его ноги через шток и поршень передается жидкости, а жидкость передает давление от поршня главного цилиндра на поршень рабочего. При помощи штока рабочего цилиндра перемещается вилка выключения и нажимной подшипник. Подшипник передает усилие механизму сцепления. После того как водитель отпустит педаль, возвратные пружины вернут все детали в исходное положение.

Механизм сцепления.

• Составляющие механизма сцепления:
• картер и кожух,
• ведущий диск (которым является маховик коленчатого вала двигателя),
• нажимной диск с пружинами,
• ведомый диск со специальными износостойкими накладками.

Итак, для того, чтобы машина поехала, водитель должен включить сцепление. Это происходит в три этапа:

1. Отпуская немного педаль, водитель предоставляет возможность пружинам нажимного диска подвести ведомый диск к маховику до их соприкосновения. За счет возникших сил трения ведомый диск начинает вращаться. Автомобиль начинает трогаться.

2. Удерживая педаль, мы тем самым удерживаем ведомый диск. Это нужно для того, чтобы скорость вращения маховика и ведомого диска сравнялась. На этом этапе автомобиль начинает увеличивать скорость.

3. На этом этапе диск и маховик вращаются с одинаковой скоростью, передавая крутящий момент коробке передач, а затем на ведущие колеса. Сцепление полностью включено, и машина едет (рисунок 9.3).

Для выключения сцепления необходимо нажать на его педаль. При этом нажимной диск отходит от маховика, ведомый диск освобождается, прерывая передачу крутящего момента от двигателя к коробке передач (рисунок 9.4)

Рис. 9.3. Сцепление включено

Рис. 9.4. Сцепление выключено

Основные неисправности сцепления.

Сцепление выключается не полностью. Причина: большой свободный ход педали сцепления, перекос нажимного подшипника, повреждение ведомого диска, поломка пружин. Способ устранения: регулировка свободного хода педали, выпуск воздуха из гидропривода, замена неисправных дисков и пружин.

Сцепление включается не полностью. Причина: малый свободный ход педали, замасливание (износ) фрикционных накладок ведомого диска, поломка пружин. Способ устранения: регулировка свободного хода, чистка или замена дисков, пружин.

Сцепление включается резко. Причина: заедание в механизме привода, задира на рабочих поверхностях дисков или маховика, разрушение фрикционных накладок ведомого диска. Способ устранения: замена неисправных узлов привода, устранение задиры на поверхностях дисков, замена ведомого диска.

Течь тормозной жидкости в приводе выключения сцепления. Причина: течь из главного или рабочего цилиндров, из соединительных трубок. Способ устранения: замена неисправных узлов, прокачка всего гидропривода (удаление воздуха).

Причины неисправности сцепления

Причины неисправности сцепления можно разделить на несколько категорий:

1. Износ пар трения в механизме сцепления.

Чаще всего изнашивается ведомый диск сцепления. Чуть реже изнашивается нажимной диск, который не может принимать крутящий момент от ведомого диска. Совсем редко изнашивается маховик двигателя.

Чаще всего износ пар трения в сцеплении вызван естественным износом в процессе эксплуатации автомобиля. В этом случае поможет только замена изношенных частей сцепления.

Чуть реже износ возникает из-за того, что пары трения не плотно прилегают друг к другу и из-за этого проскальзывают относительно друг друга во время движения автомобиля. Причиной этого может служить изношенная диафрагменная пружина, которая не создает достаточного усилия прижатия. В этом случае требуется замена корзины сцепления.

Также, причиной не плотного прилегания пар трения друг к другу может служить заклинивший выжимной подшипник, который не дает нажимному диску возвращаться в исходное положение. В этом случае требуется замена выжимного подшипника.

Совсем редко встречается ситуация, когда рабочий (или главный) цилиндры сцепления заклинивают и также не дают нажимному подшипнику возвращаться в исходное положение. В этом случае требуется замена главного (или рабочего) цилиндра сцепления.

При этой неисправности наблюдается проскальзывание сцепления, появляется неприятный запах жженных тормозных колодок. Автомобилю срочно требуется диагностика и ремонт.

1. Не герметичность системы привода сцепления.

На всех современных автомобилях усилие от нажатия на педаль сцепления передается к выжимному подшипнику при помощи гидравлической системы. В случае не герметичности гидравлической системы на выжимном подшипнике не создается достаточного усилия, чтобы нажать на диафрагменную пружину. В этом случае не происходит разъединения пар трения в сцеплении. Таким образом, первичный вал КПП все еще принимает крутящий момент от двигателя. В этом случае затруднено или невозможно переключение передач КПП. При попытке переключения передачи возможен треск и скрежет шестерен КПП.

При этой неисправности требуется диагностика гидравлической системы, восстановление ее герметичности или замена изношенных узлов – главный или рабочий цилиндр сцепления.

1. Не плавная работа педалью сцепления.

В том случае, когда вы не плавно отпускаете педаль сцепления, происходит слишком резкое соединение ведомого диска, нажимного диска и маховика. Из-за этого на ведомом диске сцепления возникают ударные нагрузки. Ведомый диск сцепления сам по себе достаточно хрупкий, и плохо переносит удары. От ударных нагрузок он начинает трескаться, а после и вовсе рассыпаться. Работайте педалью сцепления правильно, и вы обезопасите себя от этой неприятности.

Принцип работы сцепления

После того, как водитель нажимает на педаль, ее вал проворачивается. В результате этого исчезает зазор между вилкой и муфтой. После вилка нажимает на муфту, и та перемещается вместе с подшипником. Он нажимает на рычаги, после чего концы последних отводят ведущий (или нажимной) диск от вала КПП. Прекращается обжим ведомого диска. Происходит сжатие прижимных пружин, вращение перестает передаваться на трансмиссию.

Когда автомобилист перестает взаимодействовать с педалью, происходит прижатие диска к маховику. Также происходит обжим ведомого. Энергия автомобильного мотора снова начинает передаваться на трансмиссию.

Плавность процесса возврата узла в первоначальное положение обеспечивают имеющиеся в его конструкции демпферные пружины.

Таков в общих чертах принцип работы узла.

Главный цилиндр сцепления ВАЗ 2101

Стабильная работа главного цилиндра сцепления (ГЦС) оказывает непосредственное воздействие на функционирование коробки передач и её срок эксплуатации, а также плавность переключения скоростей. При поломках гидропривода управление коробкой становится невозможным, как и дальнейшая эксплуатация автомобиля.

Для чего предназначен

Основная функция ГЦС — кратковременно разъединить силовой агрегат от КПП при переключении передач. При нажатии на педаль в системе создаётся давление, которое воздействует на шток вилки сцепления. Последняя приводит в движение выжимной подшипник, управляя муфтой сцепления.

Как устроен

Основными составляющими элементами узла являются:

• наружный манжет;
• уплотнительная манжета;
• штуцер;
• шток;
• возвратная пружина;
• корпус;
• чехол для защиты.

Принцип работы

Гидравлическое сцепление состоит из двух цилиндров — главного и рабочего (ГЦ и РЦ). Принцип работы гидропривода основывается на следующем:

1. Жидкость в ГЦ поступает через шланг из бачка.
2. При воздействии на педаль сцепления усилие посредством толкателя передаётся на шток.
3. Поршень в ГЦ выдвигается, что приводит к перекрытию клапана и сжатию жидкости.
4. После сжатия жидкости в цилиндре она попадает через штуцер в гидравлическую систему и подаётся к РЦ.
5. Рабочий цилиндр приводит в движение вилку, которая передвигает муфту с выжимным подшипником вперёд.
6. Подшипник надавливает на фрикционную пружину нажимного диска, освобождая ведомый диск, после чего муфта выключается.
7. После того как педаль будет отпущена, поршень цилиндра возвращается в начальное положение под воздействием пружины.

Где находится

ГЦС на ВАЗ 2101 установлен под капотом возле вакуумного усилителя тормозов и главного цилиндра тормозной системы. Возле цилиндра сцепления также находятся бачки: один для системы торможения, другой для гидропривода сцепления.

Когда нужна замена

Элементы цилиндра со временем изнашиваются, что приводит к появлению перебоев в работе механизма. Ремонт либо замена ГЦС нужны при проявлении следующих признаков:

• завоздушенность системы;
• утечка рабочей жидкости;
• износ составляющих цилиндра.

Присутствие воздуха в системе гидропривода нарушает работоспособность системы, делая её функционирование невозможной. Воздух в гидропривод может проникнуть через микротрещины в уплотнительных элементах цилиндра или в соединительных шлангах. Если при проверке системы обнаруживается постоянная нехватка жидкости в расширительном бачке, нужно осмотреть весь механизм сцепления, поскольку жидкость может уходить не только из главного цилиндра. Если в системе гидропривода количество жидкости будет недостаточным, нужное давление для перемещения вилки сцепления формироваться не сможет. Такая проблема будет проявляться в невозможности разъединить мотор и коробку при нажатии на педаль сцепления. Если утечка вызвана износом соединительных шлангов, то их замена не вызывает особых вопросов. Если же проблема связана с самим ГЦС, то изделие придётся демонтировать, разбирать и выяснять причину либо попросту заменять деталь на новую.