Сцепление автомобиля, виды, устройство, принцип работы

Устройство и принцип работы двойного сцепления

Двойное сцепление применяется в основном на автомобилях, оснащенных роботизированной коробкой передач. Этот гибрид механики с автоматом сочетает в себе все достоинства обеих трансмиссий: хорошую динамику, экономичность, комфорт и плавность переключения передач. Из статьи узнаем, чем отличается двойное сцепление от обычного, а также познакомимся с его разновидностями, преимуществами и недостатками.

Двойное сцепление и принцип его работы

Изначально двойное сцепление создавалась для гоночных автомобилей, оснащенных механической трансмиссией. Механическая КПП не позволяла быстро набирать нужную скорость из-за возникающих при переключении передач потерь, которые образуются за счет разрыва потока мощности, идущего от двигателя к ведущим колесам. Применение двойного сцепления практически полностью избавило автолюбителей от данного недостатка. Скорость переключения передачи составляет всего восемь миллисекунд.

Общий вид двойного сцепления

Преселективная коробка передач (другое название — КПП с двойным сцеплением), по сути, представляет собой комбинацию двух коробок в одном корпусе. При уже включенной текущей передаче преселективная коробка обеспечивает выбор следующей передачи за счет поочередного действия двух фрикционных муфт сцепления.

Управление преселективной коробкой осуществляется за счет электроники, а переключение скоростей происходит плавно и своевременно. Пока одно сцепление работает, второе находится в режиме ожидания и начнет выполнять свои функции сразу же после поступления соответствующей команды блока управления.

https://www..com/watch?v=wMnRfzSAb7U

Устройство и принцип работы сухого двойного сцепления

Сухое двухдисковое сцепление применяется в коробках с нечетным количеством передач (например, DSG 7) и состоит из:

• ведущего диска;
• двухмассового маховика;
• двух сухих дисков сцепления;
• двух нажимных дисков;
• двух диафрагменных пружин;
• двух выжимных подшипников;
• двух рычагов включения сцепления.

Сухое двойное сцепление

Принцип работы преселективной сухой коробки заключается в передаче крутящего момента от двигателя к трансмиссии за счет сухого трения, образующегося в результате взаимодействия ведущего и ведомого дисков сцепления.

Преимущество сухого сцепления перед мокрым заключается в том, что оно не требует большого количества масла. Также сухое сцепление более эффективно расходует мощность двигателя, предназначенную для привода масляного насоса. Недостатком сухого сцепления является его более быстрое изнашивание по сравнению с мокрым. Это происходит за счет того, что каждое из сцеплений попеременно находится во включенном состоянии. Также повышенный износ объясняется не только конструкцией и принципом работы устройства, но и особенностями вождения автомобиля.

Устройство и принцип работы мокрого двойного сцепления

Схема работы КПП с мокрым двойным сцеплением

Мокрое многодисковое сцепление применяется в трансмиссиях с четным количеством передач (DSG 6) и требует обязательного наличия гидронасоса и масляного резервуара, в котором находятся диски. Помимо этого в состав мокрого сцепления входят также:

• два пакета фрикционных дисков;
• четыре ступицы;
• поршни и пружины.

Многодисковое сцепление функционирует в масле. Передача крутящего момента с двигателя на КПП осуществляется в результате сжатия ведомых и ведущих дисков. Главным минусом мокрого сцепления является сложность его конструкции и высокая стоимость обслуживания и ремонта. Да и масла для мокрого сцепления требуется значительно больше.

С другой стороны, многодисковое сцепление лучше охлаждается, может использоваться для передачи большего крутящего момента и обладает более высокой надежностью.

116_moto_0511_076

Осталось установить детали выжима сцепления. Главное — крышка должна легко встать на место, нельзя осаживать ее силой — так легко поломать зубья на валу привода сцепления. Не беда, что рычаг не встанет в нужное положение, его несложно переставить на шлицах. А вал с парой выкрошенных зубьев можно временно использовать, просто повернув его на 180°. Осталось установить детали выжима сцепления. Главное — крышка должна легко встать на место, нельзя осаживать ее силой — так легко поломать зубья на валу привода сцепления. Не беда, что рычаг не встанет в нужное положение, его несложно переставить на шлицах. А вал с парой выкрошенных зубьев можно временно использовать, просто повернув его на 180°.

Сила трения: диагностируем и меняем сцепление

Ведущий диск с витыми пружинами однодискового сцепления

На рис. 6. «Конструкция однодискового сцепления с витыми пружинами» показана устаревшая конструкция сцепления с витыми пружинами, которая больше не используется на современных легковых автомобилях.Нажимные витые пружины (3) в направляющих стаканах (2) из листового металла встроены в кожух ведущего диска (1) и предназначены для прижима нажимного диска (4) к ведомому диску сцепления (6).

Таким образом, ведомый диск, зажатый между нажимным диском и маховиком (5), передает крутящий момент с коленчатого вала двигателя на первичный вал коробки передач (8).

В отличие от диафрагменного сцепления, в этой конструкции выключение сцепления осуществляется с помощью рычагов смещения нажимного диска (9).
Кроме этого, в процессе отведения нажимного диска приходится преодолевать сопротивление нажимных пружин. В результате, по сравнению с диафрагменным сцеплением, в данном случае механизм выключения сцепления должен развивать большее усилие. Другими серьезными недостатками, которые в итоге привели к победе диафрагменного сцепления, стали большая конструктивная высота ведущего диска в сборе, более высокая чувствительность к частоте вращения, а также более значительные механические нагрузки из-за обилия отдельных деталей.

В конструкции транспортных средств промышленного назначения пока еще можно встретить сцепление с витыми пружинами (рис. 7. «Стандартный ведущий диск сцепления с витыми пружинами и чугунным кожухом для транспортных средств промышленного назначения«), хотя и тут отчетливо прослеживается тенденция к переходу на диафрагменные сцепления.

Сцепление этого типа может иметь диаметр от 250 мм до 420 мм и формировать усилие прижима до 20 000 Н, которое передается с помощью множества витых пружин осевого расположения.

Благодаря различиям в используемых пружинах можно без труда обеспечить требуемое усилие прижима для соответствующего типа сцепления.

Кожух ведущего диска сцепления промышленных транспортных средств выполнен из чугуна. Рычаги смещения нажимного диска, обеспечивающие выключение сцепления в этой конструкции, изготовлены преимущественно методом штамповки, закалены и установлены на игольчатых подшипниках или специальных втулках.

Выключение сцепления осуществляется, как правило, с помощью выжимного подшипника, который воздействует на упоры рычагов смещения нажимного диска.

Причины неисправности сцепления

Выявить поломку фрикционов водитель сумеет без разборки по косвенным симптомам. Необходимо внимательно следить за возникающими признаками неисправности корзины сцепления.

Одним из популярных факторов является включение с пробуксовкой. Это является следствием износа поверхностей или же замасливания рабочей зоны. Также виновником неприятностей оказывается поломка пружины или малый свободный ход педали. Для устранения подобных неприятностей необходима замена ведомого диска, а в некоторых случаях можно обойтись устранением задиров.

Затягивать с ремонтом не стоит, так как от значительного перегрева стальной ведомый диск может деформироваться. Параллельно нажимные диски с чугунным маховиком будут растрескиваться. Аромат быстроизнашивающихся в такой ситуации фрикционных дисков может проникать даже в салон.

Еще одним признаком поломки является неполное включение сцепления. Это случается по таким причинам:

• следствие чрезмерного свободного хода;
• деформация пружины;
• изгиб ведомого диска;
• последствия неправильного монтажа нажимного диска.

Подобный вариант случается после механических деформаций выжимных рычагов. Иногда виновником оказывается заедающий подшипник, который не перемещается с муфтой. Вдоль шлицов загустевшая либо сконденсированная смазка блокирует свободу для движения ведомого диска.

Решить проблему свободного хода удастся лишь при высвобождении накопившихся воздушных пузырьков из гидравлической системы. Также потребуется регулировка хода педали или замена изношенных дисков. Услышать проблему можно по характерному звуку неполного выключения (хруст шестеренок), что способствует быстрому износу КПП.

К частым неисправностям относят возникающие периодически рывки при выжимании педали. Случается это даже при плавном спуске ноги. Чаще всего это – признак крошащихся накладок. Также не стоит исключать следующих типов поломок:

• деформация ведомого диска;
• выработка фрикционных шайб;
• сколы демпферных пружин.

Рывки может спровоцировать блокирование перемещения ведомого диска на шлицах выходного вала от КПП. Реже встречается этот признак из-за рассыпания выжимного подшипника либо тугого перемещения нажимной муфты.

Проблемы способен создать гидропривод. Возникновению провалов при нажатии педали водитель обязан проникновению воздуха в привод, что приводит к неполному выключению (недостаточному разъединению дисков). Требуется избавить систему от воздушных пробок и долить достаточное количество рабочей жидкости.

Если в механизмах, наделенных тросовым приводом, вообще не происходит включение сцепления, то это косвенный признак обрыва троса. Когда у водителя педаль не возвращается в первоначальную позицию, то стоит искать новую возвратную пружинку.

Виды сцеплений

Сухое и мокрое сцепление

В настоящее время наиболее распространены следующие виды сцеплений:

• сухое однодисковое;
• мокрое;
• сухое двухдисковое;
• двухмассового маховика.

Разберем каждую разновидность более детально.

Сухое сцепление

Наиболее распространенная разновидность механизма. Сохранилась практически неизменной с конца XIX века, когда была изобретена Карлом Бенцем. Общее устройство и схема работы этого типа сцепления описаны выше.

Свое название конструкция получила в силу того, что в основе ее действия лежит действие сухого трения, препятствующего скольжению. Именно оно обеспечивает передачу вращения.

В силу относительно простоты конструкции изготовление сухого сцепления обходится недорого. Благодаря этому оно получило широкое распространение и встречается чаще всего.

Имеет ряд недостатков. Основных – 2. Во-первых, из-за постоянного трения диски довольно быстро изнашиваются. Во-вторых, во время работы они могут нагреваться и расширяться за счет повышения температуры. Это может неблагоприятно отразиться на функционировании механизма.

Мокрое сцепление

Мокрым называют сцепление, диски которого работают в специальной масляной ванне. Ее наличие обеспечивается включением в конструкцию картера, в который заключены все остальные конструктивные элементы механизма.

Благодаря использованию масла удалось решить основную проблему сухих механизмов – быстрый износ. Некоторые модели заходя еще дальше и обеспечивают циркуляцию жидкости и ее охлаждение. Благодаря этому удалось существенно уменьшить перегрев дисков и тем самым стабилизировать их работу.

Еще одно достоинство этого варианта заключается в том, что он способен лучше передавать крутящий момент.

В силу более сложного устройства мокрое сцепление стоит дороже. Кроме того, его сложно обслуживать, часто возникают неисправности, связанные с утечкой масла.

Чаще всего эту разновидность механизма применяют на современных транспортных средствах, которые оснащены роботизированным узлом. Его особенность в том, что вращение передается с разных дисков, а при смене скорости его передача не прекращается полностью. Это предотвращает потерю мощности. Все действия механизма управляются ЭБУ, а составные части узла приводятся в движение с использованием гидравлики. Этот вариант стоит еще дороже, однако обеспечивает наиболее эффективную работу и плавное торможение, переключение передач.

Сухое двухдисковое сцепление

Эта разновидность конструкции предполагает наличие сразу 2 ведомых дисков, между которыми находится специальная проставка. Благодаря тому, что при таком подходе увеличивается общая поверхность, на которой происходит трение, удается передать больший крутящий момент. Кроме того, подобная разновидность узла отличается более высокой прочностью и более продолжительным сроком эксплуатации.

По сути, сухое двухдисковое сцепление представляет собой компромиссный вариант между мокрым и однодисковым. Оно дешевле первого, но работает гораздо эффективнее последнего. Этот вариант конструкции чаще всего используется на грузовиках, а также легковых транспортных средствах с мощным мотором (например, внедорожниках).

Сцепление двухмассового маховика

Система подобного сцепления отличается от традиционного. Деталь состоит из 2 элементов, которые связаны системой пружин. Именно они поглощают рывки, вибрацию и другие нарушения вращения. В подобных конструкциях роль сцепления выполняет внутренний вал. Нажимной вал присоединяют к коленвалу, а ведомый – к механической КПП.

Ресурс работы этой разновидности узла несколько меньше, чем у более простых вариантов. Он составляет до 100 000 километров. Конечно, такой срок службы возможен только при условии эксплуатации транспортного средства в благоприятных условиях. Иными словами, чтобы механизм проработал максимально долго, надо ездить только по ровной дороге и не перегружать его.

Зачем нужен механизм?

Представьте себе вождение автомобиля с двигателем, напрямую подключенным к коробке передач. Запустить мотор в этом случае будет невозможно, так как стартер будет проворачивать коленвал, но и колеса. Когда во время движения водитель решит остановить машину, ему придется полностью выключить двигатель. Если ездить без сцепления, двигатель вашего автомобиля будет подвергаться огромной нагрузке, и его срок службы составит не более нескольких дней.

Чтобы этого не происходило, автомобили оснащены сцеплением, благодаря которому маховик двигателя плавно соединяется и отсоединяется от входного вала коробки передач во время движения автомобиля. Итак, сцепление является основным элементом, который дает возможность переключать передачи без каких-либо проблем и печальных последствий для двигателя.

Устройство и составляющие сцепления

Устройство сцепления условно можно разделить на две части: механизм и привод. В целом в конструкцию узла входит:

1. 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.
2. 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.
3. Фрикционные накладки. Находятся в основании и изготавливаются из различных композитных материалов.
4. 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.
5. Привод и педаль сцепления. В автоматических коробках сохранен только механизм.

Правильная эксплуатация сцепления залог его длительного использования

Очень часто неправильная работа водителя со сцеплением заканчивается ремонтом последнего. Всё это отнимает время и требует материальных вложений. Гораздо легче и экономнее научиться правильно пользоваться сцеплением.

Обязательно при эксплуатации транспортного средства нужно следить за уровнем тормозной жидкости. Его падение может свидетельствовать о наличии утечки жидкости. Необходимо как можно раньше установить место протекания тормозной жидкости и удалить воздух из системы.

Для сцепления современного автомобиля характерны следующие неисправности:

1. Неполное выключение передачи;
2. Неполное включение передачи;
3. Резкое включение передачи;
4. Посторонний шум при нажатии на педаль сцепления.

Если один из признаков обнаружен необходимо незамедлительно обратиться за профессиональной помощью к специалистам. Они смогут оперативно выявить и устранить неисправность.

Эксплуатация сцепления

При эксплуатации автомобиля необходимо периодически проверять уровень в бачке, питающем жидкостью гидравлический привод сцепления. Если уровень окажется меньше нормы, то его обязательно следует восстановить, долив тормозной жидкости.
В противном случае, когда ее уровень понизится до нуля, усилие вашей ноги на педали сцепления будет передаваться в никуда.

Пониженный уровень жидкости или неправильная регулировка сцепления может привести к тому, что передачи на вашем автомобиле будут включаться с огромным усилием или вообще включаться не будут. И если, при полностью нажатой педали
сцепления, вам все-таки удастся «впихнуть» первую передачу, то автомобиль самопроизвольно начнет медленное движение, хотя в данный момент двигатель еще должен быть отделен от ведущих колес.

Как это может случиться и почему машина едет?

Описанная неприятность называется – сцепление ведет. Суть происходящего в следующем. В то время, когда ведомый диск сцепления не должен иметь контакта с маховиком, он все-таки за него немного цепляется, и поэтому часть крутящего момента передается на вал коробки передач и далее на ведущие колеса.

Со сцеплением может случиться неприятность и другого рода. Так как каждый раз, отпуская педаль сцепления, мы заставляем обе поверхности ведомого диска сильно тереться о железный маховик и не менее железный нажимной диск, то естественно боковые поверхности ведомого диска со временем изнашиваются.

Это нормальный процесс, предусмотренный конструкцией автомобиля, и ведомый диск является расходным материалом. Однако наступает момент, когда и первая передача включена, и педаль сцепления наверху, и «газуете» вы так, что у проезжающих мимо водителей «сердце кровью обливается». Но износ накладок ведомого диска уже настолько велик, что теперь он не зажимается между маховиком и нажимным диском с должным усилием, и, прокручиваясь, не передает крутящий момент от двигателя к трансмиссии. Описанное явление называется – сцепление пробуксовывает.

Конечно, здесь описан пример совсем уж глухого и слепого водителя, потому что машина намного раньше «предупреждала» его о том, что такой случай может произойти в ближайшее время. Еще раньше, на подходе к максимальному износу, ведомый диск начал пробуксовывать, сначала на четвертой передаче, затем на третьей и так далее.

Начало критического износа легко определить, двигаясь на четвертой передаче со скоростью 40 – 45 км/ч. Если при активном нажатии на педаль газа обороты
двигателя начинают увеличиваться, а машина продолжает движение с постоянной скоростью, то в подтверждение своей догадки вы еще и унюхаете специфический запах «подгорающих» накладок диска. Значит, пора покупать новый диск.

«Шелест» в районе сцепления и его пропадание при полностью нажатой педали сцепления означает, что вы должны готовится к замене выжимного подшипника. Резкие старты и ускорения машины, постоянное держание ноги на педали сцепления при
движении ведут к ускоренному износу не только сцепления, но и других агрегатов автомобиля.

Укорачивает срок службы сцепления и еще одна плохая привычка. Это когда водитель долго удерживает педаль сцепления в нажатом состоянии, например, на все время остановки перед красным сигналом светофора.