Однодисковое сцепление легковых автомобилей

Сцеплением называется силовая муфта, в которой передача крутящего момента обеспечивается силами трения, гидродинамическими силами или электромагнитным полем. Такие муфты называются соответственно фрикционными, гидравлическими и электромагнитными. Сцепление служит для временного разъединения двигателя и трансмиссии и плавного их соединения. Временное разъединение двигателя и трансмиссии необходимо при переключении передач, торможении и остановке автомобиля, а плавное соединение — после переключения передач и при движении автомобиля с места. При движении автомобиля сцепление во включенном состоянии передает крутящий момент от двигателя к коробке передач и предохраняет механизмы трансмиссии от динамических нагрузок, возникающих в трансмиссии. Так, нагрузки в трансмиссии возрастают при резком торможении с двигателем, пре резком включении сцепления, неравномерной работе двигателя и резком снижении частоты вращения коленчатого вала, наезде колес на неровности дороги и т. д.

На автомобилях применяют различные типы сцеплений.

Типы сцеплений, классифицированных по различным признакам Все указанные сцепления, кроме центробежных, являются постоянно замкнутыми, т. е. постоянно включенными и выключаемыми водителем при переключении передач, торможении и остановке автомобиля.

На автомобилях наибольшее применение получили фрикционные сцепления. Однодисковые сцепления применяются на легковых автомобилях, автобусах и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности, а иногда и большой грузоподъемности. Двухдисковые сцепления устанавливают на грузовых автомобилях большой грузоподъемности и автобусах большой вместимости. Многодисковые сцепления используются очень редко — только на автомобилях большой грузоподъемности. Гидравлические сцепления, или гидромуфты, в качестве отдельного механизма на современных автомобилях не применяются. Ранее они использовались в трансмиссии автомобилей, но только совместно с последовательно установленным фрикционным сцеплением. Электромагнитные сцепления имели некоторое применение на автомобилях, но широкого распространения не получили в связи со сложностью их конструкции.

Требования к сцеплениям Одним из основных показателей сцепления является его способность к передаче крутящего момента. Для ее оценки используется понятие величины коэффициента запаса сцепления Я, определяемой следующим образом:

Я = МСЦ / Мmax.

где МСЦ — максимальный крутящий момент, который может передать сцепление, Мmax — максимальный крутящий момент двигателя. Помимо общих требований, касающихся каждого узла автомобиля, к сцеплению предъявляется ряд специфических требований, среди которых:

Плавность включения. В эксплуатации она обеспечивается квалифицированным управлением, но некоторые элементы конструкции предназначены для повышения плавности включения сцепления даже при низкой квалификации водителя.

Чистота выключения. Абсолютное выключение, при котором крутящий момент на выходном вале сцепления равен нулю, труднодостижимо, но если момент, передаваемый выключенным сцеплением, достаточно мал и не мешает включать передачи, то можно считать, что такое сцепление выключено практически чисто.

Надежная передача крутящего момента при любых условиях эксплуатации. Слишком низкое значение коэффициента запаса приводит к увеличению времени буксования сцепления при движении автомобиля (особенно в тяжелых эксплуатационных условиях), повышенному его нагреву и износу. Излишне большая величина коэффициента запаса сопровождается увеличением размеров и массы сцепления, повышением усилия, необходимого для управления им, и ухудшением предохранения трансмиссии и двигателя от перегрузок. Обычно значение коэффициента запаса сцепления составляют 1,4 — 1,7 для легковых и 1,5 — 2,0 для грузовых автомобилей, увеличиваясь до 2,3 на тяжелых тягачах.

Минимальная величина момента инерции ведомых частей. Нарушение этого требования не скажется на выполнении сцеплением своих функций, однако будет приводить к удлинению процесса переключения передач и снижению срока службы синхронизаторов коробки передач.

Удобство управления. Это общее для всех органов управления требование конкретизируется в виде требований к ходу педали и требуемому для ее нажатия. Действующие в России ограничения в настоящее время составляют 150 Н усилия для автомобилей, имеющих усилители привода сцепления, и 250 Н для автомобилей без усилителей. Ход педали обычно не более 160 мм.

Общие сведения Существует много различных типов сцепления, но большинство основано на одном или нескольких фрикционных дисках, плотно сжатых друг с другом или с маховиком пружинами. Фрикционный материал очень похож на используемый в тормозных колодках и раньше почти всегда содержал асбест, в последнее время используются без асбестовые материалы. Плавность включения и выключения передачи обеспечивается проскальзыванием постоянно вращающегося ведущего диска, присоединенного к валу двигателя, относительно ведомого диска, соединенного через шлиц с коробкой передач.

Усилие от педали сцепления передается на механизм путем гидравлического привода или троса. Выжимание педали сцепления разжимает диски сцепления, в итоге оставляя между ними свободное пространство, а отпускание педали приводит к плотному сжатию ведущего и ведомого дисков. Почти все стандартные типы сцепления содержат пружины демпфера крутильных колебаний (видны на снимке), служащие для выравнивания небольших постоянных колебаний момента, неизбежно возникающих при передаче его шестернями коробки передач.

Классификация сцепление автомобиль муфта По виду энергии различают механические, гидравлические и электромагнитные муфты сцепления. Наиболее распространённые механические муфты сцепления подразделяют:

По виду трения — на сухие и работающие в масле (мокрые).

По режиму включения — постоянно замкнутые и непостоянно замкнутые.

По числу ведомых дисков — одно-, двухи многодисковые.

По типу и расположению нажимных пружин — с расположением пружин по периферии нажимного диска и с центральной диафрагменной пружиной.

По способу управления — с механическим, гидравлическим, электрическим или комбинированным приводом (например, гидромеханическим).

Приводы сцеплений Приводы фрикционных сцеплений могут быть механическими, гидравлическими и электромагнитными. Наибольшее применение на автомобилях получили механические и гидравлические приводы.

Механические приводы просты по конструкции и надежны в работе. Однако они имеют меньший КПД, чем гидравлические приводы сцеплений.

Гидравлические приводы, имея большие КПД, обеспечивают более плавное включение сцепления и уменьшают усилие, необходимое для выключения сцепления. Но гидравлические приводы сложнее по конструкции и в обслуживании, менее надежны в работе, более дорогостоящи и требуют больших затрат при обслуживании в эксплуатации.

Сцепление ЯМЗ-236: 1 — маховик; 2— ведомый диск с демпфером; 3 — нажимной диск 4 — оттяжной рычаг; 5 — упорная пластина; 6—болт крепления опорной пластины; 7 — вилка оттяжного рычага; 8 — стопорная шайба; 9 — регулировочная гайка; 10 — петля пружины оттяжного рычага; 11 — муфта выключения сцепления с подшипником; 12 — шланг подачи смазки к муфте выключения сцепления; 13 — вилка выключения сцепления;: 14 — упорное кольцо оттяжных рычагов; 15 — вал вилки выключения сцепления; 16 — рычаг вала вилки; 17 — тяга выключения сцепления; 18 — контргайка; 19 — вилка; 20 — палец; 21 — крышка люка картера сцепления; 22 — кожух сцепления; 23 — нажимная пружина; 24 — термоизолирующая прокладка пружины; 25 — крышка люка картера маховика; 26 — Демпфер.

Фрикционным сцеплением называется дисковая муфта, в которой крутящий момент передается за счет силы сухого трения. Широкое распространение на современных автомобилях получили однодисковые сухие сцепления.

Однодисковым сцеплением называется фрикционная муфта, в которой для передачи крутящего момента применяется один ведомый диск. Однодисковое сцепление состоит из ведущих и ведомых деталей, а также из деталей включения и выключения сцепления.

Однодисковое фрикционное сцепление, а — включено; б — выключено; 1 — кожух; 2 — нажимной диск; 3 — маховик; 4 — ведомый диск; 5 — пластина; 6 — пружина; 7 — подшипник; 8 — педаль; 9 — вал; 10 — тяга; 11 — вилка; 12 — рычаг Ведущими деталями являются маховик 3 двигателя, кожух 1 и нажимной диск 2, ведомыми — ведомый диск 4, деталями включения — пружины 6, деталями выключения — рычаги 12 и муфта с подшипником 7. Кожух 1 прикреплен болтами к маховику. Нажимной диск 2 соединен с кожухом упругими пластинами 5. Это обеспечивает передачу крутящего момента от кожуха на нажимной диск и перемещение нажимного диска в осевом направлении при включении и выключении сцепления. Ведомый диск 4 установлен на шлицах первичного (ведущего) вала 9 коробки передач. Сцепление имеет привод, в который входят педаль 8, тяга 10, вилка 11 и муфта с выжимным подшипником 7. При отпущенной педали 8 сцепление включено, так как ведомый диск 4 прижат к маховику 3 нажимным диском 2 усилием пружин 6. Сцепление передает крутящий момент от ведущих деталей к ведомым через поверхности трения ведомого диска с маховиком и нажимным диском. При нажатии на педаль 8 (схема 2, б) сцепление выключается, так как муфта с выжимным подшипником 7 перемещается к маховику, поворачивает рычаги 12, которые отодвигают нажимной диск 2 от ведомого диска 4. В этом случает ведущие и ведомые детали сцепления разъединены, и сцепление не передает крутящий момент.

Однодисковые сцепления просты по конструкции, дешевы в изготовлении, надежны в работе, обеспечивают хороший отвод теплоты от трущихся поверхностей, чистоту выключения и плавность включения. Они удобны в обслуживании при эксплуатации и ремонте.

В однодисковых сцеплениях сжатие ведущих и ведомых деталей может производиться несколькими цилиндрическими пружинами, равномерно расположенными по периферии нажимного диска. Оно также может осуществляться одной диафрагменной пружиной или конической пружиной, установленной в центре нажимного диска.

Сцепление с периферийными пружинами несколько сложнее по конструкции (большое количество пружин). Кроме того, поломка одной из пружин в эксплуатации может быть не замечена, что приведет к повышенному износу сцепления.

Сцепление с одной центральной пружиной проще по конструкции и надежнее в эксплуатации. При центральной диафрагменной пружине сцепление имеет меньшие массу и габаритные размеры, а также меньшее количество деталей, так как пружина кроме своей функции выполняет еще и функцию рычагов выключения сцепления. Кроме того, она обеспечивает равномерное распределение усилия на нажимной диск. Сцепления с центральной диафрагменной пружиной применяются на легковых автомобилях из-за трудности изготовления пружин с большим нажимным усилием при малых габаритных размерах сцепления. Сцепление с центральной конической пружиной имеет преимущество в том, что нажимная пружина не соприкасается с нажимным диском и поэтому при работе сцепления меньше нагревается и дольше сохраняет свои упругие свойства. Кроме того, благодаря конструкции нажимного механизма сцепление может передавать большой крутящий момент при сравнительно небольшой силе пружины. Такие сцепления применяются на грузовых автомобилях большой грузоподъемности.