Сцепление

Назначение: сцепление служит для кратковременного отсоединения двигателя от трансмиссии и плавного их соединения в момент начала движения (трогания с места) автомобиля, а также переключения передач в коробке передач в процессе движения. Кроме того, сцепление предохраняет детали двигателя и агрегатов трансмиссии от перегрузки, возникающей при резком торможении автомобиля с неотключенным двигателем.

Типы сцепления

Рис. 4. Типы сцеплений, классифицированных по различным признакам

На автомобилях применяются различные типы сцеплений (рис.4).

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 использовались в трансмиссии автомобилей, но только совместно последовательно установленным фрикционным сцеплением.

Электромагнитные сцепления имели некоторое применение на автомобилях, но широкого распространения не получилив связи со сложностью их конструкции.

Принцип действия (рис. 5, а) ведущий (нажимной) диск 1 соединен с маховиком 10, а ведомый диск 9 посажен на ведущем валу 7 коробки передач.

Маховик одновременно выполняет функции ведущего диска.

Между нажимным диском 1 и кожухом сцепления 2 по окружности размещены пружины 8, зажимающие ведомый диск между нажимным диском и маховиком. В результате трения, возникающего между ними, вращающий момент передается от двигателя на ведущий вал коробки передач.

Сцепление управляется механизмом выключения. Выжимной подшипник 4 перемещается с помощью вилки и тяги от педали 6. Подшипник нажимает на внутренние концы рычажков 3 и наружные концы отводят нажимной диск от ведомого, т.е. сцепление выключается. Когда педаль отпускают, нажимной диск под действием пружин 8 прижимает ведомый диск к маховику – сцепление включается. Плавность включения обеспечивается за счет начального проскальзывания дисков до момента полного прижатия одного к другому. Сцепление описанного типа называют сухим, постоянно замкнутым.

Устройство однодискового сцепления изображено на рис. 5.

Ведущую часть сцепления составляют кожух 2 и ведущий нажимной диск 1, приливы которого плотно входят в три прямоугольные прорези кожуха. Вращающий момент двигателя от маховика через болты крепления передается кожуху, а через него – нажимному диску.

Ведомой частью сцепления служит ведомый диск 9 с приклепанными к нему с обеих сторон кольцевыми фрикционными накладками 13 из прессованной асбестовой крошки для увеличения трения между дисками при включенном сцеплении. Во избежание поломок и для предотвращения передачи угловых колебаний от двигателя на валы трансмиссии в сцеплении предусмотрен гаситель угловых (крутильных) колебаний – демпфер. Он представляет собой ступицу 14, в окна которой и окна ведомого диска на ступицу. Для плавного включения сцепления при постепенном отпускании педали между задней частью ведомого диска и фрикционной накладкой приклепаны волнистые пружинные пластины 16. При включении сцепления они постепенно выпрямляются, и трение между ведомым диском, а также между рабочими поверхностями ведущего диска и маховика плавно увеличивается.

Однодисковые фрикционные сцепления широко распространены на отечественных автомобилях.

Механизм выключения. Он может иметь механический, гидравлический или пневматический привод.

Механический привод включает в себя педаль 1 сцепления (рис. 6), выжимной подшипник 3, вилку 6 выключения сцепления, рычаг 9 вилки и тягу 8. Нажатием на педаль 1 с помощью тяги, рычага и вилки перемещается вперед выжимной подшипник 3. Он нажимает на внутренние концы отжимных рычажков 4, которые наружными концами отводят нажимной диск от маховика, освобождая ведомый диск, т.е. сцепление выключается.

Для включения сцепления педаль отпускают. Под усилием пружин педаль, рычаг вилки и выжимной подшипник отходят назад, а нажимной диск под действием пружин прижимает ведомый диск к маховику. При включенном сцеплении между выжимным подшипником 3 и отжимными рычажками 4 должен быть зазор, который соответствует определенному свободному ходу педали.

Гидропривод обеспечивает более плавное нарастание силы трения между дисками сцепления. Основные элементы гидропривода – бачок 1 (рис. 7) с тормозной жидкостью, рабочий 17 и главный 3 цилиндры, тяги, шланги и педаль. Педаль 7 сцепления, главный цилиндр 3 с рычагами и тягами составляют отдельный блок, прикрепленный болтами к кабине автомобиля. Педаль удерживается в исходном (крайнем заднем) положении пружиной 6. Главный цилиндр 3 соединен питающим шлангом 2 с бачком, а гибким соединительным шлангом 8 – с рабочим цилиндром 17.

При нажатии на педаль 7 сцепления усилие от нее передается толкателю 5 главного цилиндра. Под действием толкателя поршень 9 перемещается вперед и вытесняет жидкость в рабочий цилиндр.

Пневматический усилитель привода сцепления служит для уменьшения усилия на педаль сцепления при выключении. Усилитель состоит из трех основных частей: источника пневматической энергии (компрессор и баллон со сжатым воздухом), исполнительного механизма Б (рис. 8) и распределительного устройства А. Корпус усилителя состоит из двух частей 5, между которыми зажата мембрана. В корпусе усилителя расположены гидравлический 12, пневматический 11 и следящий поршни. Рабочая жидкость от главного цилиндра через трубку 3 и отверстие 14 подводится одновременно в цилиндр наполнительного механизма Б и к торцу следящего поршня распределительного устройства А.

При нажатии на педаль сцепления давление жидкости передается на гидравлический поршень 12 исполнительного механизма и следящий поршень в распределительном устройстве А, который, перемещаясь открывает впускной клапан, через него сжатый воздух из баллона поступает по каналу 10 под пневматический поршень 11 исполнительного механизма. Суммарное усилие от действия обоих поршней передается на толкатель 6 вилки выключение сцепления. Давления жидкости и воздуха устанавливается пропорционально усилию на педаль 1 сцепление.

При отпускании педали впускной клапан закрывается. Поршни под действием пружин отходят в исходное положение, и воздух из пневмопривода выпускается в атмосферу.

Сцепление в сборе автомобилей ГАЗ показано на рис. 9.

Однодисковое сцепление с мембранной пружиной

Рис. 10. Сцепление с мембранной пружиной:

а – продольный разрез; б – сцепление включено; в - сцепление выключено

Однодисковые сцепления с мембранной пружиной.Мембранная пружина применяется в сцеплениях легковых автомобилей семейств ГАЗ-3110, ВАЗ-2110, ИЖ-21261 и других, а также в сцеплениях грузовых автомобилей особо малой массы. Особенностью такого сцепления является то, что в нем функции нажимных пружин и рычагов, отводящих нажимной диск, выполняет мембранная пру­жина. В свободном состоянии она имеет форму тарельчатого диска в виде усеченного конуса. От отверстий у вершины конуса идут радиальные прорези, образующие 18 лепестков, выполняющих роль выжимных рычагов сцепления.

К достоинствам такой пружины следует отнести то, что она способствует созданию более равномерного и постоянного давле­ния на нажимной диск, а также поддержанию заданного крутя­щего момента во фрикционном сопряжении по мере изнашива­ния накладок ведомого диска.

Сцепление с мембранной пружиной (рис. 10, а) состоит из двух неразборных в процессе эксплуатации частей. В одну из них входит кожух 7 с установленными в нем мембранной пружиной 8 инажимным диском 3, а в другую — ведомый диск 2 с гасителем крутильных колебаний. Кожух центрируется относительно махо­вика / на штифтах и крепится к нему болтами. Крутящий момент от кожуха к нажимному диску передается через три упругие пла­стины. С внутренней стороны кожуха при помощи ступенчатых заклепок 6 установлены два кольца 5, которые являются опорами для мембранной пружины 8. Располагаясь между кольцами, мемб­ранная пружинаимеет возможность прогибаться относительно их.

При включенном сцеплении (рис. 10, б) мембранная пружи­на 8 благодаря своей форме и установке между опорными кольцами нагружает нажимной диск 3, надежно зажимая ведомый диск между ним и плоскостью маховика, в результате чего крутящий момент передается на ведущий вал 10 (рис. 10, а) коробки передач.

При нажатии на педаль сцепления вилка 11 выключения сцеп­ления перемещает расположенный на муфте выжимной подшип­ник 9, который через специальное фрикционное кольцо переме­щает центральную часть мембранной пружины в сторону махови­ка (рис. 10, в). При этом наружная часть пружины удаляется от маховика и при помощи фиксаторов 4 перемещает за собой на­жимной диск, освобождая при этом ведомый диск. Передача кру­тящего момента на ведущий вал коробки передач прекращается.

Широкое распространение на легковых автомобилях и автобу­сах получил гидравлический привод сцепления, так как он обес­печивает более плавное нарастание момента трения между фрик­ционными поверхностями деталей сцепления в момент начала движения автомобиля, а также при переключении передач.

Электромагнитные сцепления.Электромагнитным называется сцепление, в котором сжатие ведущих и ведомых деталей осуществляется электромагнитными силами. Электромагнитные сцепления являются постоянно разомкнутыми.

Рис. 11. Схема электромагнитного фрикционного сцепления:

1 - кожух; 2 - нажимной диск; 3 - якорь; 4 - диск; 5 - кольцо; 6 - муфта;

7 - щетки; 8 - электромагнит; 9 - пружина; 10 - ведомый диск;

11 - маховик

Схема электромагнитного фрикционного сцепления представ­лена на рис. 4.30. Нажимной диск 2 соединен пальцами с диском 4, в котором находится электромагнит 8. К электромагниту подводится ток от генератора через щетки 7 и контактные кольца 5. Якорь 3 электромагнита закреплен на кожухе 1 сцепления, который связан с маховиком 11 двигателя.

Задний ход автомобиля требуется для совершения автомоби­лем определенных маневров.

Изменение крутящего моменту на ведущих колесах и скорости движения автомобиля осуществляется путем увеличения или умень­шения передаточного числа коробки передач, представляющего собой отношение скорости вращения ведущего вала к скорости вращения ведомого вала.

Наличие коробки передач в трансмиссии позволяет повысить тягово-скоростные свойства, топливную экономичность и прохо­димость автомобиля.

В зависимости от типа и назначения автомобилей на них при­меняются различные типы коробок передач (рис. 4.32).

На большинстве легковых и грузовых автомобилей применя­ются ступенчатые коробки передач. Все большее распространение в настоящее время на легковых автомобилях и автобусах получают гидромеханические коробки передач, состоящие из гидротранс­форматора и ступенчатой механической коробки передач.