Принцип работы сцепления и коробки передач

Схема и принцип работы сцепления автомобиля

Как известно, существуют автомобили с механической и автоматической коробкой передач. При этом сцепление – один из агрегатов, входящий в состав как «механики», так и роботизированной трансмиссии АМТ.

Если просто, функция сцепления заключается в «отключении» КПП от ДВС, чтобы далее произвести включение передачи.  На авто с механической коробкой для этого имеется педаль сцепления,  которую выжимает водитель. В РКПП сцеплением управляет электроника и сервомеханизмы. В этой статье мы рассмотрим принцип работы сцепления.   

Сцепление на автомобиле

Начнем с того, что трансмиссия – комплекс узлов и агрегатов, предназначенный для передачи  крутящего момента от двигателя к ведущим колесам. Во время передачи изменяется величина крутящего момента, зависящая от передаточного числа шестерней коробки передач.

По способу передачи крутящего момента трансмиссию разделяют на четыре типа: гидравлическую, механическую, электрическую и комбинированную (электромеханическую или гидромеханическую). Само понятие трансмиссия включает в себя несколько компонентов.

Рассмотрим назначение каждого из составляющих элементов:

• Сцепление передает крутящий момент от маховика  коленчатого вала на первичный вал коробки передач (только на механической или роботизированной коробках передач). 
• Коробка передачслужит для передачи крутящего момента с коленчатого вала двигателя на колеса, изменяя крутящий момент в зависимости от скорости движения автомобиля (автоматическая, механическая, роботизированная и вариаторная КПП).
• Карданный вал служит для передачи крутящего момента от хвостовика коробки передач к редуктору заднего моста (на заднеприводных авто).
• передача служит для передачи крутящего момента от кардана к полуосям под углом 90 градусов.
• Дифференциал обеспечивает возможность вращения правого и левого ведущих колес с разными скоростями при изменении направления движения транспортного средства либо при пробуксовке колес.
• Полуось– это вал, передающий крутящий момент от КПП либо от редуктора к колесу автомобиля (полузагруженная и разгруженная).

Теперь давайте более подробно остановимся на сцеплении. Как уже было сказано, сцепление в составе трансмиссии выполняет функцию «выключателя» крутящего момента, а также является связующим звеном между ДВС и коробкой передач автомобиля.

Различают несколько видов сцепления:

• сцепление однодисковое, двухдисковое или многодисковое (зависит от количества ведомых дисков).
• сцепление «сухое» или «мокрое» (от принципа функционирования). Принцип действия сухого сцепления основан на взаимодействии трущихся сухих поверхностей ведомого ведущего и нажимного дисков. Принцип действия мокрого сцепления тот же, только диски находятся в масляной ванне. Сцепление при этом включается более плавно.
• Механическое, гидравлическое, электрическое или комбинированное (зависит от принципа включения системы);

Далее рассмотрим простую схему устройства сцепления. Итак, схема сцепления:

• кожух сцепления (корзина сцепления);
• нажимной диск;
• ведомый диск, соединяющийся с первичным валом КПП;
• вилка выключения сцепления;
• нажимной подшипник;
• нажимная пружина.

Как на механической, так и на роботизированной коробке  принцип работы сцепления практически одинаков. Он заключается в разрыве крутящего момента от ДВС к КПП.

Однако на механической КПП водитель это делает самостоятельно посредством выжима педали сцепления и ручки переключения передач. В роботизированной коробке управляют сцеплением и переключают передачи электромеханические приводы.

Принцип работы сцепления 

При работе двигателя вращается коленвал, к которому прикреплен маховик. В маховик через подшипник вставлен первичный вал КПП. На шлицы первичного вала одет диск сцепления.

Диск может перемещаться по шлицам вала на несколько сантиметров вперед и назад. В свою очередь, первичный вал КПП посредством шестерней коробки передач соединен с вторичным валом, а он передает крутящий момент непосредственно полуосям. 

• С помощью педали сцепления водитель транспортного средства  регулирует отжим диска сцепления от моховика коленчатого вала. Когда рычаг переключения передач находится в положении «нейтраль», шестерни вторичного вала КПП не входят в зацепление с шестернями первичного вала.

При нажатии педали сцепления первичный вал коробки передач отсоединяется от маховика коленчатого вала и перестает вращаться. Водитель включает нужную передачу, затем, плавно отпуская сцепление, работает педалью газа.

При этом диск сцепления плотно прижимается  к маховику, через шлицы передавая вращение на первичный вал КПП. Если вновь выжать педаль сцепления, то диск сцепления снова отходит от маховика и останавливается вместе с первичным валом.

Во время движения данную процедуру переключение передачи КПП необходимо производить в зависимости от изменяемой скорости автомобиля, учитывая обороты двигателя и т.д. Но в движении уже нет необходимости отпускать педаль сцепления плавно, поскольку механизмы трансмиссии и так вращаются.  

Чем больше скорость автомобиля, тем выше передача КПП. Необходимо помнить, что чем медленнее мы отпускаем педаль сцепления при начале движения автомобиля, тем больше изнашивается ведомый  диск сцепления, поскольку  момент присоединение ведомого диска сцепления к маховику более продолжителен, чем обычно.

• С другой стороны, при резком отпускании сцепления, во время начала движения автомобиля большой нагрузке подвергаются демпферные пружины ведомого диска сцепления. Соответственно, при резкой передаче крутящего момента  с маховика коленвала на коробку КПП и на полуоси, шестерни трансмиссии автомобиля подвержены чрезмерным перегрузкам.

Механизм включения сцепления на автомобиле с МКПП управляется при помощи педали сцепления. Она служит для отсоединения ведомого диска сцепления от маховика коленвала посредствам выжимного подшипника.

Выжимные подшипники (ВП) могут быть двух типов: с механическим приводом  и гидравлические. При механическом приводе  педаль сцепления посредством троса либо тяги соединена с вилкой сцепления, которая в свою очередь отжимает выжимной подшипник.

В случае с гидравликой принцип действия остается тот же. Только в этом случае  отсутствует вилка сцепления, а выжимной подшипник сделан в виде подшипника с гидравлическим цилиндром в одном корпусе.

При нажатии педали сцепления повышается давление в гидравлическом контуре выжимного подшипника и, соответственно, подшипник отжимает диск от маховика коленвала. Следовательно, перестает передаваться  крутящий момент от ДВС к КПП.

• По работе педали сцепления можно судить об исправности всего узла сцепления. Если педаль сцепления  при отпускании подводит диск сцепления в самой нижней точки, сцепление требует регулировки, если это предусмотрено конструкцией.

При износе ведомого диска сцепления характерно срабатывание сцепления в верхнем положении педали. Если при отпускании педали сцепления появляются рывки или ощущается биение в педаль автомобиля, то можно предположить, что ведомый диск сцепления в результате перегрева был деформирован.

Наконец, если при включении сцепления слышны посторонние шумы, значит, поврежден или вышел из строя подшипник выключения сцепления (выжимной подшипник).

Что в итоге

Как видно, водителям транспортного средства с МКПП нужно во время езды на автомобиле постоянно выполнять выключение и включение сцепления. При этом для продления срока службы элемента нужно избегать того, чтобы сцепление подвергалось нагрузкам.

Для этого нужно трогаться с места с невысоких оборотов ДВС, отпуская сцепление плавно, не держать передачу включенной и стоять с нажатой педалью сцепления на светофорах, буксовать в грязи или снегу с наполовину включенным сцеплением и т.д.

Что касается РКПП, основной рекомендацией является перевод рычага в салоне в режим N даже при кратковременном простое. Дело в том, что на роботе нельзя ездить так, как на классической АКПП. В случае простого нажатия на педаль тормоза в  автоматическом режиме D «робот» держит сцепление включенным, тем самым быстро изнашивая элемент.

Напоследок отметим, что освоив принцип работы и получив навыки работы с педалью сцепления, водитель сможет обеспечить плавность хода автомобиля, добиться комфортного переключения передач и увеличить ресурс сцепления.

Источник: http://krutimotor.ru/stseplenie-v-ustrojstve-transmisii-shema-i-printsip-raboty/

Устройство и принцип работы сцепления автомобиля

Автомобиль состоит из множества сложных узлов и механизмов. Каждый элемент играет свою незаменимую роль. Если исключить сцепление из общей цепочки, автомобиль будет трогаться с места рывками, а двигатель подвергаться большим нагрузкам. Коробка передач в таких условиях эксплуатации прослужит не более трех дней.

Сцепление: общие сведения и назначение, функции

Сцепление является неотъемлемой частью трансмиссии, а располагается между двигателем и КПП автомобиля, обеспечивая ступенчатое переключение передач, контроль крутящего момента и временное прерывание связи маховика и трансмиссии.

Принцип работы сцепления основывается на силе трения, а если точнее – скольжения. Состоит система сцепления из привода и непосредственного механизма.

При необходимости резкого торможения именно сцепление может уберечь узел от перегрузки.

Управление в автомобилях с механической коробкой передач происходит за счет педали сцепления. С ее помощью удается соединять и разрывать связь между двигателем и КПП. Если педаль отпустить резко, пружина стремительно вернет ее в исходную позицию.

Езда на транспортном средстве с механической коробкой передач при постоянно выжатом сцеплении спровоцирует перегрев и быстрый износ элементов. Езда с пробуксовкой допустима в экстремальных условиях, для поднятия оборотов.

В стандартном виде сцепление отсутствует в гидромеханических КПП и вариаторах. Хотя, в гидромеханических коробках используются фрикционные муфты для плавного переключения передач. Встретить классическую сборку возможно лишь на РКПП, где процессом переключения управляют сервоприводы (гидравлические или электронные). Очень часто в РКПП используются два сцепления для оптимизации процесса и устранения задержек переключения – когда одно сцепление работает, другое в состоянии ожидания для переключения следующей передачи.

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.

Принцип работы и механизм

Вся работа сцепления построена на трении между дисками. Ведущий диск является частью ДВС, а ведомый диск – элемент трансмиссии. Когда водитель отпускает педаль, то пружины сжимают диски вместе. В итоге за счет фрикционных поверхностей, диски притираются и продолжают вращение с равной угловой скоростью. От силы лепестков пружин зависит показатель абразива диска.

Когда водитель выжимает сцепление, основа привода перемещают вилку, которая впоследствии оказывает влияние на подшипник. Последний перемещается до упора. Пружины в этот момент уже готовы прижать два диска, что значит, что вилка разорвала связь между трансмиссией и маховиком ДВС. Все трансмиссионные удары, когда водитель резко бросает педаль, когда ТС тронулось с места, поглощают и сглаживает отдельный тип пружин.

Принцип работы приводов

Привод напрямую влияет на исправность всего узла и необходим для дистанционного управления из салона. В общей системе выделяют три основных типа:

• Механический привод сцепления. Является одним из самых распространенных. Усилие передается при помощи троса к вилке. Конструкция находится под покрытием кожуха, который находится перед педалью и вилкой.
• Гидравлический. Предполагает наличие основного и рабочего цилиндра, которые связаны под большим давлением трубками. После того как водитель нажимает на педаль, активируется шток. Действующий в итоге поршень имеет стойкую манжету и передает давление жидкости к рабочему цилиндру. Последний имеет отдельный шток, который давит на вилку. Используемая в системе жидкость размещается в отдельном бачке.
• Электрический привод. По принципу действия схожий с механическим приводом. Единственное отличие заключается в срабатывании мотора при давлении на педаль.

Нажатие на педаль сцепления позволяет напрямую оказывать воздействие на нажимной диск автомобиля.

Виды сцепления и классификация

Сегодня автомобилисты выделяют множество классификаций сцепления. Можно встретить однодисковые или многодисковые механизмы. Кроме того, сцепление бывает сухими и мокрым, на это влияет среда, в которой работает узел. Самое большое распространение имеет сухое однодисковое сцепление. Отдельную классификацию выделяют относительно типа рабочего привода и относительно принципа нажатия на корзину.

По характеру силы трения существует два вида: сухое и мокрое. Сухое – обеспечивается за счет функциональной работы передачи вращения между двумя шкивами. Мокрое сцепление работает за счет передачи энергии при помощи сжатия компонентов, находящихся в автомобильном масле.

Отдельно существует различие по количеству шкивов:

• Однодисковые. Системы, которые характерны как для легкового транспорта, так и для грузового. Элемент применим для автомобилей, у которых крутящий момент попадает в диапазон 0,7–0,8 кНм.
• Многодисковая система. Применима для тяжелых транспортных средств с высоким крутящим моментом. В конструкции предусмотрено наличие двух рабочих дисков, корзины и системы контроля синхронного нажатия.

Если рассуждать относительно расположения пружин на дисках, то можно отметить, что встречаются два варианта: демпферные пружины помещены по периферии и наличие централизованной диафрагмы.

Особенности сцепления АКПП

Чаще всего автомобили с автоматической коробкой наделенны влажным многодисковым типом сцепления, хотя можно встретить варианты сухого сцепления. Управление выжимной силой, как и переключение передач, происходит за счет работы сервопривода. Актуаторы бывают гидравлические и электрические. Управление сервоприводами происходит при помощи ЭБУ или гидрораспределителя.

Больше всего негодований вызывает работа электрических сервоприводов во время переключения передач. Прежде чем, запустить в работу механизм сцепления, акутатор проводит анализ оборотов двигателя и только потом разъединяет ДВС от трансмиссии. Гидравлический сервопривод реагирует на давление, созданное распределителем и масляным насосом при достижении определенного показателя оборотов. После чего запускает в ход механизм сцепления.

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:

Источник: https://pricurivatel.ru/ustrojstvo-i-princip-raboty-scepleniya-avtomobilya.html

Принцип работы сцепления автомобиля

Сцепление – одна из комплектующих авто, предназначенная для установления связь между мотором и трансмиссией автомобиля. Эта комплексная деталь необходима для регулировки скоростных режимов (передач) и крутящего момента, что повышает плавность хода машины во время начала движения. При отсутствии этой комплектующей на коробку передач авто будет приходиться колоссальная нагрузка, способная спровоцировать её износ или моментальную поломку. Для правильной эксплуатации сцепления нужно знать об устройстве и принципе работы этого механизма, а также иметь сведения о его возможных поломках.

Устройство

Современное сцепление состоит из следующих элементов:

1. Нажимной диск. Эта деталь является основой узла сцепления. Она представляет собой корзину округлой формы, к которой подсоединено несколько пружин. К основанию нажимного диска подключен маховик двигателя, переносящий крутящий момент от коробки передач непосредственно к мотору. Пружины диска обладают округлой формой и принимают непосредственное участие во время взаимодействия всех основных элементов сцепления.

2. Ведомый диск. Ведомый диск осуществляет подавление лишних шумов, звуков и вибраций во время переключения передач при помощи трансмиссии. В его состав входят такие детали, как пружине из демпфера, муфта, основание выпуклой формы и фрикционные накладки. Гашение производится внутри накладок, состоящих из углепластикового или керамического композита, располагающегося звукоизоляционными свойствами. Ведомый диск входит в шлицы вала КПП и при помощи демпферных пружин свободно перемещается по ним во время изменения скоростного режима.

3. Выжимной подшипник. На защитной конической трубе первичного гребного вала двигателя крепиться выжимной подшипник, представляющий собой округлую нажимную площадку. С его помощью активируется система привода. Он выполняет свои действия посредством оттягивающих или нажимных движений.

Активация электродвигателя происходит при нажатии на педаль. Самым сложным принципом действия обладает гидравлическая система привода. Она передаёт крутящий момент по трубке высокого давления. Специализированный поршень при нажатии педальной установки авто начинает надавливать на тормозную жидкость, создавай в этой области высокое давление. При помощи трубки оно передается к рабочему цилиндру, который активирует действие выжимной вилки.

По ней происходит передача крутящего момента.

5. Педаль сцепления. Эта комплектующая находится в салоне авто. Она связана со сцеплением при помощи ряда креплений и узлов. Педаль приводит в действие систему привода.

Принцип действия

Действие сцепления основывается на переменном движении ведущего диска. Он присоединяется к маховику мотора. Для достижения максимальной прочности конструкция скрепляется нажимным диском. Ведомый диск размещен между нажимной площадкой и маховиком мотора. На маховик оказывают воздействие пружины нажимного диска. В результате давления активируется трос, который передаёт давление по трубке высокого давления к выжимной вилке. В итоге, крутящийся момента передаётся к коробке передач и происходит переключение передач.

В зависимости от строения конструкции выделяют 2 типа сцепления, отличающихся принципом действия:

1. Сцепление мокрого трения. Главным отличием этого вида сцепления является наличие маслянистой среды, в которой происходит взаимодействие всех компонентов этой детали. Ведомый диск передвигается посредством поступательных движений и ослабляет сжатие между валом КПП и нажимным диском, вызывая смену скоростного режима. Маслянистая жидкость охлаждает все комплектующие и позволяет передавать момент большего размера, нежели чем в сухой среде. Сцепление мокрого трения применяется чаще всего в мотоциклах и мопедах.

2. Сцепление сухого трения. Эта разновидность сцепления осуществляет работу всех компонентов при отсутствии жидкостей. Он используется в большинстве легковых автомобилей с МКПП. Она обладает менее высоким КПД, но стоит гораздо дешевле сцепления мокрого трения.

Источник: https://eurocar.name/statii/rab-scepl.html