Для чего нужно сцепление в машине

Содержание статьи

• Зачем нужно сцепление в автомобиле
• Как расположены педали в машине
• Нужно ли выжимать сцепление при запуске двигателя

Необходимость сцепления

Для того чтобы понять, каково предназначение сцепления в автомобиле, необходимо разобрать принцип его действия в общем составе механизма передачи крутящего момента. Как известно, движение автомобилю придает двигатель. Именно он является источником энергии и крутящего момента. Вращение коленчатого вала двигателя должно передаваться колесам особым образом. Дело в том, что частота вращения элементов двигателя составляет более тысячи оборотов в минуту, в то время как колеса, во-первых, должны иметь возможность вообще не вращаться, во-вторых, в случае вращения иметь частоту на порядок ниже. Для этих целей и служит ходовая часть автомобиля, частью которой является сцепление.

Задача сцепления

Из необходимости применения устройства сцепления следует и его задача – сцеплять и расцеплять двигатель автомобиля с колесами, когда это необходимо. Таким образом, оно служит неким ключом, замыкающим и размыкающим механическую цепь, передающую вращательный момент от двигателя к колесам. На самом деле, физически сцепление связывает двигатель не с колесами, а с коробкой передач, являющейся одним из звеньев цепи. Это сделано для случая переключения коробки на какую-либо другую передачу.

Как известно, коробка переключения передач (КПП) состоит из двух осей. Одна ось соединяется с двигателем, а другая – с колесами. Для того чтобы сменить ступень КПП во время движения, необходимо освободить коробку передач от двигателя. Эту работу выполняет сцепление, в результате чего колеса и двигатель крутятся вхолостую, и появляется возможность ими управлять отдельно. Собственно говоря, одним из вариантов такого управления является также и процесс полного торможения. В момент нажатия на педаль тормоза с целью полной остановки водитель нажимает также на педаль сцепления для развязки двигателя с коробкой передач и, как следствие, со сцеплением.

Устройство сцепления

Вид устройства сцепления, в первую очередь, связан с необходимостью смыкать двигатель и колеса максимально мягко. Именно поэтому резкость отпускания педали сцепления влияет на резкость начала движения автомобиля. Сцепление представляет собой два диска в одном общем корпусе, насаженные на геометрически общую ось. Одна часть данной оси, подключенная к одному из дисков, соединена с колесами, а другая – с двигателем. Один из дисков имеет возможность перемещаться вдоль оси до момента касания со вторым диском, в результате чего и происходит сцепление.

Сцепление – это механизм, предназначенный для передачи крутящего момента двигателя к коробке передач, а также плавного соединения и разъединения двигателя с механизмами трансмиссии. С его помощью можно начинать движение на автомобиле, переключать передачи, останавливаться с работающим двигателем, маневрировать при резком изменении скорости.

Механизм сцепления предохраняет детали двигателя и трансмиссии автомобиля от повреждений и перегрузок при быстром включении передач и резком торможении.

В конце этой статьи смотрите видео-урок, в котором очень наглядно продемонстрированно, как работает механизм сцепления в автомобиле.

А ниже мы расскажем о принципе работы сцепления автомобиля, об устройстве и типах приводов включения и выключения сцепления, и о том, как правильно пользоваться механизмом сцепления на автомобилях с механической коробкой передач.

Принцип работы сцепления автомобиля

Принцип работы сцепления автомобиля заключается в плавном соединении и разъединении между собой двух металлических дисков: один жестко привязан к валу двигателя, а второй – к коробке переключения передач.

Механизм сцепления приводится в действие тросом, ведущим от педали в подкапотное пространство автомобиля непосредственно к самому механизму сцепления. При нажатой педали происходит разъединение двигателя и трансмиссии.

Основными деталями механизма сцепления являются:

• Маховик коленвала;
• Ведущий диск (нажимной);
• Ведомый диск.

Диск, передающий усилие двигателя, называется ведущим (он же нажимной или "корзина" сцепления). Он крепится шарнирными соединениями к штампованному стальному кожуху, который, в свою очередь, жестко соединен болтами с маховиком коленчатого вала. Такой вид крепления позволяет ведущему диску сцепления изменять расстояние до кожуха.

При продольном перемещении "корзина" сцепления прижимает к маховику диск, называемый ведомым. Он соединен с первичным валом коробки переключения передач. В рабочем положении ведомый диск зафиксирован между маховиком и нажимным диском, а при нажатии на педаль сцепления он освобождается.

Плавность включения сцепления обеспечивается за счет проскальзывания дисков до момента их полного прижатия друг к другу. Для этого ведомый диск делают из нескольких частей, разделенных упругими пластинами. Также он имеет специальные накладки из материала, устойчивого к нагреву и износу. Нажимной диск сцепления тоже подпружинен и имеет теплоизолирующие прокладки.

При отпущенной педали сцепления ведущий и ведомый диски прижимаются сильными пружинами к маховику, образуя жесткую конструкцию. При этом вал коробки передач начинает вращаться со скоростью вращения коленвала, передавая усилие к узлам трансмиссии и далее через приводные валы к колесам. Автомобиль трогается с места.

Но скорости двух валов не могут моментально стать одинаковыми, автомобиль в этом случае «прыгнет» и заглохнет. Поэтому педаль управления сцеплением отпускается плавно, чтобы с помощью сил трения уравнять вращение ведущего и ведомого дисков. Тогда можно нажатием на педаль акселератора изменять скорость вращения коленвала и, соответственно, управлять скоростью движения автомобиля.

Такой вид сцепления называется сухим, дисковым и постоянно замкнутым. Это значит, что для его работы нужны сухие поверхности дисков, при отпущенной педали, соединенных друг с другом.

Принцип работы приводов сцепления

Принцип работы привода сцепления автомобиля, с которым усилие от педали передается на механизм переключения, может быть механическим, гидравлическим или электрическим.

Механический привод сцепления конструктивно самый простой: он представляет собой стальной трос, связывающий тягу педали и рычаг включения сцепления. На нем обычно находится резьбовое соединение, которым можно регулировать длину троса. Недостаток такого привода – большее усилие при нажатии на педаль.

Гидравлический привод комфортнее в работе, особенно если приходится часто пользоваться сцеплением. Его принцип работы похож на работу тормозной системы: при нажатии на педаль поршень давит на жидкость, которая, двигаясь в цилиндре, приводит в движение толкатель рычага включения сцепления. В этом случае ход педали мягче, но нужно следить за состоянием гидравлических шлангов, и контролировать уровень и качество заливаемой в систему гидравлической жидкости.

Электрический привод отличается от механического тем, что трос выключения сцепления приводится в движение от электромотора, который включается при нажатии на педаль. В остальном его устройство мало чем отличается от механического привода.

Как правильно пользоваться сцеплением на автомобиле

На практике работа со сцеплением автомобиля в основном выражается в выработке навыка правильного трогания с места, особенно на подъеме. При оживленном городском движении умелая работа с педалью позволит автомобилю двигаться плавно и не заглохнуть при резком торможении.

При начале движения, нужно, отпуская педаль сцепления, уловить момент соприкосновения дисков, уравновесить скорости их вращения, и дальше плавно отпустить педаль. Ориентир – число оборотов двигателя. Если двигатель работает равномерно, значит, сцепление включается правильно.

Сцеплением следует пользоваться лишь при старте, переключении передач и при остановке автомобиля. Выполнение этого требования продлит срок его службы.

• Резкое или, наоборот, замедленное отпускание педали сцепления при старте приводит к ускоренному износу рабочей поверхности дисков.
• Остановка на светофоре при нажатой педали и включенной передаче не лучшим образом скажется на работе нажимных пружин, подшипника и вилки выключения.

Две главные неисправности механизма сцепления – это недостаточно плотное соприкосновение дисков и недостаточно полное их разъединение.

1. В первом случае сцепление пробуксовывает, а у автомобиля будет наблюдаться плохая динамика разгона. Обычно это является результатом износа ведомого диска, его фрикционных накладок.
2. Во втором случае в результате неполного разъединения дисков при включенной передаче и нажатой педали автомобиль пытается поехать.

Если эти неисправности не устраняются регулировкой привода, то необходим ремонт самого механизма в стационарных условиях.

Видео: принцип работы сцепления автомобиля

Что такое сцепление или, зачем машине третья педаль.

Сидя на водительском месте, посмотрим под ноги. Там мы видим 3 педали. (Если вы не увидели педалей, значит вы, по привычке, сели на пассажирское место, пересядьте.) Что же это за педали и зачем целых 3, ведь ног у нас 2?

Самая правая – педаль газа. Ее мы нажимаем, если хотим ехать быстрее. Следующая педаль тормоза. Нажимаем, если хотим ехать медленнее или вообще остановиться. И наконец, самая левая – педаль сцепления. Из уроков вождения мы помним, что на педали газа и тормоза следует нажимать правой ногой, а на педаль сцепления только левой. Почему же у нее такая привилегия?

Во-первых, на педали газа и тормоза нельзя нажимать одновременно. Это приведет к лишней нагрузке на двигатель, износу тормозов, а то и к какой-нибудь поломке. Да и смысла в этом нет. Ведь мы хотим либо тормозить, либо ехать быстрее, никак иначе.

Во-вторых, с педалью сцепления часто нужно работать одновременно с работой педалью тормоза или газа. То есть, работают обе ноги. Когда мы трогаемся с места, то нажимаем педаль сцепления, включаем 1 передачу и, плавно нажимая на газ, плавно же отпускаем сцепление. Когда нужно перейти на 2, 3 и так далее скорость, мы опять нажимаем на педаль сцепления, переключаем скорость и отпускаем педаль. Когда нужно остановиться, мы нажимаем на педаль сцепления и выключаем передачу. Заметили закономерность? Педаль сцепления надо всегда нажимать при переключении скорости. Давайте посмотрим, как машина вообще движется и что для этого нужно.

По своей сути, машина это тележка с 4 колесами. Для движения ей нужен двигатель (на схеме фиолетового цвета), который с помощью железной трубы, под названием коленвал, соединяется с задним мостом. В нем специальное устройство, редуктор, (большой шарик) передает вращение на колеса.

Но, ведь, нам нужно не просто двигаться, но иногда на большой скорости, иногда на маленькой, иногда назад, а порой вообще стоять на месте с включенным двигателем. Все двигатели устроены так, что их наибольшая мощность достигается при высоких оборотах (Обычный автомобильный двигатель вращается с очень большой скоростью – от 1 до 8 тысяч оборотов в минуту, хотя обороты более 6-7 тысяч уже опасны для него). Когда долго едем в крутую горку, мощности двигателя может не хватать, для этого надо увеличить мощность за счет уменьшения скорость. Для всего этого служит коробка передач (зеленого цвета). Она устроена так, что на первой передаче уменьшает обороты двигателя примерно в 4 раза и во столько же увеличивает мощность. На 4-й же передачи, когда машина уже разогналась, обороты и мощность передаются как есть.

Но коробка передач – очень сложное устройство с кучей всяких шестеренок, которые соединяются, разъединяются, переключаются с помощью специальной ручки (У нас под правой рукой). Какие-то из них вращаются со скоростью двигателя, какие-то с другой скоростью, третьи вообще стоят. Переключить их не сломав очень сложно. Значит нужно специальное устройство, которое позволит на время отключить коробку от двигателя, переключить передачу и затем обратно подсоединить. Кроме того, из-за высоких оборотов двигателя даже на первой передачи минимальная скорость движения машины примерно 10 км/ч и это устройство должно уметь сделать так, чтобы машина плавно разогналась до этой скорости (Вспомните, сколько раз машина дергалась и глохла, когда вы учились плавно трогаться с места?). Для этого и служит сцепление (красное).

И так, зачем оно нужно и как с ним работать ты разобрались. Осталось понять, как оно устроено. Но не спешите бежать к машине и лезть под капот. Вы его не увидите. Поскольку сцепление находится между двигателем и коробкой передач, то для экономии места, и облегчения изготовления внешний корпус сцепления чаще всего совмещен с корпусом коробки передач. Но вот если вам позволят снять коробку, то в месте крепления ее с двигателем можно увидеть вот такое:

Вот эта вот блестящая «корзинка», прикрепленная к большому диску с зубчиками, и есть корпус сцепления. Внутри нее и спрятана основная часть механизма сцепления. Она так и называется – корзина сцепления.

И так, сцепление состоит из корзинки, ведущего диска, ведомого диска, прижимного диска пружин, рычажков – лепестков (они видны в центре корзинки) и подшипника отключения сцепления или выжимного подшипника. Иногда, лепестки объединяются вместе, образуя единую мембранную пружину вместо лепестков и пружин по отдельности.

Ведущий диск — большой железный диск, к которому крепится корзина, так же называется маховиком и является одновременно и частью сцепления и частью двигателя. Зачем он нужен двигателю? Дело в том, что двигатель внутреннего сгорания работает не равномерно. В момент после воспламенения бензина, он вращается с ускорением за счет расширения сгорающего бензина. Затем начинает затормаживать. Пока не загорится очередная порция бензина. Чем больше цилиндров у двигателя, тем равномернее работает двигатель. Тяжелая железка маховика позволяет смягчать и выравнивать это вращение. При этом к внешней, отполированной его стороне прижимается ведомый диск. Ведомый диск состоит из внешнего кольца, внутреннего, в который вставляется ось коробки передач и специальных пружин, соединяющих оба кольца. Эти пружины называются демпферными и служат для смягчения сцепления и дополнительного выравнивания не равномерного вращения двигателя. По обеим сторонам внешнего кольца расположены специальные «фрикционные» (обычно смесь асбеста, железной проволоки и чего-то там еще) накладки, обеспечивающие лучшее сцепление с ведущим и прижимным дисками.

И так. В обычном состоянии, прижимной диск (на схеме желтого цвета), за счет пружин (синие полоски), с силой прижимается к ведомому (оранжевый) диску и прижимает его к маховику. К лепесткам или мембране снаружи приставлен выжимной подшипник (красного цвета). Когда мы нажимаем на педаль сцепления, Специальный рычаг нажимает на выжимной подшипник, а тот на мембрану. Мембрана отодвигает прижимной диск от ведомого и сцепление прекращается. После переключения передачи, мы отпускаем педаль сцепление, мембрана возвращается в исходное состояние и прижимной диск снова начинает давить на ведомый. Поскольку сила, с которой надо давить на мембрану очень большая, то для облегчения очень часто используется гидравлическая система, похожая на тормозную. К педали прикреплен поршень, который мы вдвигаем в цилиндр и тормозная жидкость давит на другой цилиндр, расположенный около корпуса сцепления. А уже тот цилиндр давит на рычаг. Кроме гидравлической системы могут использоваться механическая (мягкий тросик) или электрическая.

Здесь было описано устройство наиболее популярного типа сцепления – фрикционные однодисковые. Иногда в автоматических коробках передач и в больших машинах используются 2-х и более дисковые. В этом случае используются 2 или больше ведомых дисков, перемешанных, как в слоеном пироге, с нажимными дисками. Так же существуют и другие типы сцепления. Но они используются гораздо реже или для автомобилей, работающих в определенных условиях.

Кто-то спросит: «Но что делать, если педалей всего 2 и можно ли обойтись вообще без сцепления?»

Если педалей 2, значит у вас машина с автоматической коробкой передач. В этом случае либо нажатие и отпускание сцепления происходит за счет автоматики (может быть даже 2 сцепления, отдельно для 1,3, 5 и для 2, 4 передач), либо используется более сложная в устройстве коробка передач, которая обходится совсем без сцепления (но это еще не означает, что его там нет вовсе). Но это совсем другая история.

Некоторые люди утверждают, что на педаль сцепления надо нажимать, когда заводится двигатель. Это не совсем верно. В этот момент на педаль сцепления вовсе не обязательно нажимать, но иногда приходится. Когда мы поворачиваем ключ в замке зажигания, специальный электрический моторчик, который называется стартер, зацепляется за зубцы на маховике (заметили на фото?) и вращает двигатель, чтобы тот завелся. Если педаль сцепления не нажата, он вращает еще и ось, и часть шестеренок в коробке передач. В обычных условиях, его мощности вполне хватает для этого, но иногда… В сильные морозы, масло в двигателе и коробке передач замерзает и становится густым настолько, что стартер не может все это дело провернуть. В этом случае, нажимая на педаль сцепления, мы отключаем коробку передач от двигателя и тем самым помогаем малышу. Когда двигатель завелся, можно попробовать отпустить педаль. Если при этом двигатель не глохнет, спокойно ждем, когда двигатель и коробка передач прогреются. Если же слышим, что двигателю и так трудно, а при отпускании педали он вообще пытается заглохнуть, то нужно оставить педаль нажатой пока не прогреется масло в двигателе и он не заработает более устойчиво, после этого можно опять отпустить педаль.

Р.S. авторство принадлежит Обнинскому программуле Алексееву А.С.