Конструкция сцепления автомобиля, основные элементы

Сцепление — это механизм, который передает крутящий момент от двигателя к коробке передач посредством трения. Это также позволяет быстро отсоединить двигатель от коробки передач и беспрепятственно восстановить соединение. Есть много видов сцеплений. Они различаются количеством дисков, которыми управляют (однодисковые, двух- или многодисковые), типом операционной среды (сухая или влажная) и типом привода. Различные типы сцепления имеют соответствующие преимущества и недостатки, но однодисковое сухое сцепление с механическим или гидравлическим приводом чаще всего используется в современных автомобилях.

Назначение муфты сцепления

Сцепление устанавливается между двигателем и коробкой передач и является одной из наиболее нагружаемых частей коробки передач. Он выполняет следующие основные функции:

1. Мягкое отключение и соединение двигателя и коробки передач.
2. Передача крутящего момента без пробуксовки (без потерь).
3. Компенсация вибрации и нагрузок, возникающих из-за неравномерной работы двигателя.
4. Уменьшите нагрузку на детали двигателя и трансмиссии.

Компоненты сцепления

Стандартное сцепление на большинстве автомобилей с механической коробкой передач включает следующие основные компоненты:

• Маховик двигателя — Ведущий диск.
• Диск сцепления.
• Корзина сцепления — нажимной диск.
• Выжимной подшипник сцепления.
• выжимная муфта.
• Вилка сцепления.
• Привод сцепления.

Фрикционные накладки установлены с обеих сторон диска сцепления. Его функция — передача крутящего момента за счет трения. Подпружиненный гаситель крутильных колебаний, встроенный в корпус диска, смягчает соединение с маховиком и гасит вибрации и нагрузки, возникающие в результате неравномерной работы двигателя.

Нажимной диск и диафрагменная пружина, действующая на диск сцепления, объединены в один узел, называемый «корзиной сцепления». Диск сцепления расположен между корзиной и маховиком и соединен шлицами с входным валом коробки передач, по которым он может перемещаться.

Пружина корзины (диафрагменная) может быть нажимной или вытяжной. Разница заключается в направлении приложения силы от привода сцепления: либо к маховику, либо от маховика. Конструкция вытяжной пружины позволяет использовать корзину, толщина которой намного меньше. Это делает сборку максимально компактной.

Как работает сцепление

Принцип действия сцепления основан на жестком соединении диска сцепления и маховика двигателя за счет силы трения, создаваемой силой, создаваемой диафрагменной пружиной. Муфта имеет два режима: «включено» и «выключено». В большинстве случаев ведомый диск прижимается к маховику. Крутящий момент от маховика передается на ведомый диск, а затем через шлицевое соединение на первичный вал коробки передач.

Чтобы выключить сцепление, водитель нажимает на педаль, которая механически или гидравлически связана с вилкой. Вилка перемещает выжимной подшипник, который, нажимая на концы лепестков диафрагменной пружины, прекращает свое воздействие на нажимную пластину, которая, в свою очередь, освобождает ведомый диск. На этом этапе двигатель отсоединяется от коробки передач.

Когда в коробке передач выбрана соответствующая передача, водитель отпускает педаль сцепления, вилка перестает действовать на выжимной подшипник и пружину. Нажимной диск прижимает ведомый диск к маховику. Двигатель связан с коробкой передач.

Разновидности муфты

Сухое сцепление

Принцип действия этого типа сцепления основан на силе трения, создаваемой взаимодействием сухих поверхностей: ведущих, ведомых и нажимных дисков. Это обеспечивает жесткое соединение двигателя и трансмиссии. Сухое однодисковое сцепление является наиболее распространенным типом на большинстве автомобилей с механической коробкой передач.

Мокрое сцепление

Муфты этого типа действуют в масляной ванне на трущихся поверхностях. По сравнению с сухой, такая схема обеспечивает более плавный контакт диска; агрегат охлаждается более эффективно благодаря циркуляции жидкости и может передавать больший крутящий момент на коробку передач.

Мокрая конструкция широко используется в современных автоматических трансмиссиях с двойным сцеплением. Особенность работы такой муфты заключается в том, что на четную и нечетную передачи коробки передач крутящий момент подается с отдельных ведомых дисков. Привод сцепления — гидравлический, с электронным управлением. Передачи переключаются с постоянной передачей крутящего момента на трансмиссию без прерывания потока мощности. Такая конструкция дороже и сложнее в изготовлении.

Двухдисковое сухое сцепление

Двухдисковое сухое сцепление имеет два ведомых диска и промежуточную проставку между ними. Такая конструкция способна передавать больший крутящий момент при том же размере муфты. Саму по себе его легче изготовить, чем мокрый вид. Обычно используется в грузовиках и легковых автомобилях с особенно мощными двигателями.

Муфта с двухмассовым маховиком

Двухмассовый маховик состоит из двух частей. Одна из них связана с двигателем, другая — с ведомым диском. Оба элемента маховика имеют небольшой люфт по отношению друг к другу в плоскости вращения и связаны между собой пружинами.

Особенностью двухмассовой муфты маховика является отсутствие гасителя крутильных колебаний в ведомом диске. В конструкции маховика используется функция гашения вибрации. Помимо передачи крутящего момента, он эффективно снижает вибрации и нагрузки, возникающие из-за неравномерной работы двигателя.

Срок службы муфты сцепления

Срок службы сцепления зависит в основном от условий эксплуатации автомобиля, а также от стиля вождения водителя. В среднем срок службы сцепления может достигать 100-150 тысяч километров. В результате естественного износа, возникающего при контакте дисков, поверхности трения подвержены износу и требуют замены. Основная причина — проскальзывание диска.

Двухдисковое сцепление имеет длительный срок службы за счет увеличенного количества рабочих поверхностей. Выжимной подшипник сцепления включается каждый раз при разрыве соединения двигатель / КПП. Со временем вся смазка вырабатывается в подшипнике и теряет свои свойства, в результате чего он перегревается и выходит из строя.

Характеристики керамической муфты

Срок службы муфты и ее максимальная производительность определяются свойствами материала зацепления. Стандартный состав дисков сцепления на большинстве автомобилей — это спрессованная смесь стеклянных и металлических волокон, смолы и резины. Поскольку принцип действия сцепления основан на силе трения, фрикционные накладки ведомого диска приспособлены для работы при высоких температурах, до 300-400 градусов Цельсия.

У мощных спортивных автомобилей сцепление испытывает большие нагрузки, чем обычно. Для некоторых передач можно использовать керамическое или металлокерамическое сцепление. Материал этих накладок включает керамику и кевлар. Металлокерамический фрикционный материал менее подвержен износу и выдерживает нагрев до 600 градусов без потери своих свойств.

Производители используют разные конструкции сцепления, оптимальные для конкретного автомобиля, в зависимости от его предполагаемого использования и стоимости. Сухое однодисковое сцепление остается довольно эффективной и недорогой конструкцией. Эта схема широко используется на бюджетных и средних автомобилях, а также на внедорожниках и грузовиках.