Зачем нужно сцепление

Вы сидите за рулем своего автомобиля. Чтобы завести его, правой ногой вы нажмете на педаль тормоза до упора, левой – на педаль сцепления и повернете ключ в замке зажигания, а чтобы тронуться с места – включите первую передачу и начнете плавно отпускать педаль сцепления, а затем так же плавно отпускать педаль тормоза и плавно нажимать на педаль газа. К тормозу и газу вопросов нет, даже тем, кто сел за руль впервые, понятны процессы, которые запускаются нажатием этих педалей. Но почему всякий раз, чтобы завести или остановить машину, а также переключить скорость, нам необходимо выжимать педаль сцепления? В чем заключается основная задача сцепления и почему в конструкции автомобиля без него не обойтись, мы расскажем вам в данной статье.

Что такое сцепление

Причина движения автомобиля в его двигателе, точнее, в крутящем моменте, который он вырабатывает. Сцепление же – это механизм трансмиссии, который отвечает за передачу этого момента от двигателя автомобиля к его колесам через коробку передач.
Сцепление вмонтировано в конструкцию машины между коробкой передач и мотором. Оно состоит из таких деталей, как:

• два ведущих диска – маховик и корзина сцепления;
  
• один ведомый диск – диск сцепления со шпицами;
  
• первичный вал с зубчатой шестерней;
  
• вторичный вал с зубчатой шестерней;
  
• выжимной подшипник;
  
• педаль сцепления.
  

Краткая историческая справка

Работая над созданием первых автомобилей, инженеры обнаружили необходимость в устройстве, которое передавало бы крутящий момент от мотора к колесам, но с разной амплитудой вращения, чтобы автомобиль приходил в движение плавно. Без такого устройства всякий раз при желании сбросить или увеличить скорость, нужно было бы полностью глушить двигатель. И это устройство изобрел немецкий инженер Карл Бенц в 1885 году. Сцепление тогда состояло из двух шкивов, соединенных кожаным ремнем. Водитель раздвигал шкивы рычагом, что позволяло размыкать и смыкать сцепление.

Следующим этапом совершенствования устройства было изобретение конусного сцепления немецкими инженерами Готлибом Даймлером и Вильгельмом Майбахом в 1889 году. В конструкции конусного сцепления кожаный ремень заменила пружина.
На смену такой конструкции пришла другая – многодисковая, которая работала в жидкой среде (в керосине или масле). Затем на диски стали надевать накладки «Ferodo», и автомобильная промышленность перешла на сухое однодисковое сцепление.
Прототип современного диафрагменного сцепления разработали автомеханики американской корпорации «General Motors» в 1936, однако из-за войны их массовое производство началось лишь в 1965 году и продолжается в наши дни.

Принцип работы сцепления

Ведущий диск – маховик – жестко вмонтирован в коленчатый вал двигателя. К маховику, в свою очередь, болтами прикручена корзина сцепления. Ведомый диск сцепления прижимается к поверхности маховика благодаря диафрагменной пружине, которой оснащена корзина сцепления.

Когда машина заведена, двигатель провоцирует вращательные движения коленчатого вала и, соответственно, маховика. Через подшипник в корзину сцепления, маховик и ведомый диск вставлен первичный вал коробки передач. Вращения не передаются от маховика к первичному валу напрямую. Для этого в конструкции сцепления существует ведомый диск, который вращается с валом на одной скорости и перемещается по нему вперед-назад.

Положение, в котором шестерни первичного и вторичного валов не входят между собой в зацепление называется нейтральным. В таком положении автомобиль может только катиться, если дорога имеет наклон, но не ехать. Как передать вращения на вторичны вал, который опосредовано приведет в движение колеса? Это можно осуществить с помощью педали сцепления и коробки передач.
С помощью педали водитель изменяет положение диска на валу. Это работает так: когда водитель нажимает на педаль сцепления, выжимной подшипник давит на диафрагму – и диски сцепления разжимаются. Первичный вал в этом случае останавливается. После этого водитель перемещает рычаг на коробке передач и включает скорость. В этот момент зубчатые шестерни первичного вала зацепляются с зубчатыми шестернями вторичного вала. Теперь водитель начинает плавно отпускать педаль сцепления, прижимая ведомый диск к маховику. А поскольку первичный вал соединен с ведомым диском, он тоже начинает вращаться. Благодаря зацеплению между зубчатыми шестеренками валов вращение передается на колеса. Таким способом двигатель соединяется с колесами, и автомобиль начинает движение. Когда машина уже на полном ходу, можно полностью отпустить сцепление. Если в таком положении добавить газ, поднимутся обороты двигателя, а вместе с ними и скорость автомобиля.

Однако сцепление необходимо не только для того, чтобы машина трогалась с места и разгонялась. Без него не обойтись и при торможении. Чтобы остановиться, нужно выжать сцепление и плавно нажать на педаль тормоза. После остановки – выключить передачу и отпустить сцепление. При этом в работе сцепления происходят процессы, обратные тем, которые происходили в начале движения.
Рабочая поверхность у маховика и корзины сцепления выполнена из металла, а у ведомого диска сцепления – из специального фрикционного материала. Именно этот материал обеспечивает пробуксовку диска и позволяет ему проскальзывать между маховиком и корзиной сцепления, когда водитель придерживает сцепление в начале движения. Именно благодаря пробуксовке дисков автомобиль плавно трогается с места.

Когда водитель резко бросает сцепление, корзина моментально сжимает ведомый диск, и мотор не успевает так быстро завести машину и начать движение. Поэтому двигатель глохнет. Такое часто случается с начинающими водителями, которые еще не прочувствовали положения педали сцепления.
А у нее есть три основных положения:

• верхнее – когда водитель на нее не нажимает;
  
• нижнее – когда водитель полностью выжимает ее, и она упирается в пол;
  
• среднее – рабочее – когда водитель плавно отпускает педаль, и ведомый диск сцепления соприкасается с маховиком.
  

Если бросить сцепление на высоких оборотах, то машина начнет движение с пробуксовкой. А если удерживать его в полувыжатом положении, когда машина только начинает движение, и постепенно добавлять газ, то трение ведомого диска о металлическую поверхность маховика будет слишком интенсивной. В таком случае движения автомобиля сопровождаются неприятным запахом, и тогда говорят, что сцепление «горит». Это может привести к быстрому износу рабочих поверхностей.

Функции сцепления

Из предназначения и принципа работы сцепления вытекают его основные функции:

• размыкать и смыкать механическую цепь, которая передает крутящий момент от двигателя автомобиля к его колесам;
  
• компенсировать вибрации и нагрузки от неравномерной работы двигателя;
  
• уберегать от механических повреждений и перегрузки трансмиссию при торможении.
  

Виды сцеплений

По системе привода в действие сцепления можно разделить на:

• фрикционные (механические);
  
• электромагнитные;
  
• гидравлические.
  

Наиболее распространенный тип сцепления – это фрикционное, которое в своей работе использует силу трения. Электромагнитное же использует для работы электромотор с током, который запускается при нажатии н педаль. А гидравлическое сцепление работает за счет перетекания масляной жидкости из специального бачка в главный цилиндр. Жидкость заполняет цилиндр, и под давлением поршень главного цилиндра толкает шток рабочего цилиндра, приводя автомобиль в движение.

По количеству ведомых дисков сцепление бывает однодисковым и многодисковым. А по виду трения – сухим и мокрым.


Устройство автомобильного однодискового сцепления


Схема устройства двухдискового сцепления

Общее устройство двухдискового сцепления

• Фрикционная поверхность маховика двигателя — синий цвет слева
  
• Два ведомых диска — коричневый цвет
  
• Промежуточный ведущий диск — голубой цвет
  
• Нажимной ведущий диск — зелёный цвет
  
• Нажимные пружины — серый цвет
  
• Кожух — синий цвет справа
  

Не показаны на рисунке

• Вилки
  
• Рычаги выключения сцепления
  
• Выжимной подшипник
  
• Вилка выключения сцепления
  
• Отжимные пружины
  

Нужно ли сцепление автомобилям с автоматической коробкой передач и электрокарам

Сцепления в классическом понимании в автомобилях с автоматической коробкой переключения передач (АКПП) нет. То есть, у водителя нет ни педали сцепления, ни дисков, которые работают на силе трения. Функции сцепления в автомобилях с АКПП выполняет специальный гидротрансформатор, который конвертирует крутящий момент. В электромобилях регулировка движения осуществляется системой управления, которая переключает машину, из-за чего коробка передач и сцепление им не нужно.

Выводы

Итак, в данной статье мы ознакомили вас с принципом работы сцепления, объяснили, какие функции оно выполняет в конструкции автомобиля. Как и любая деталь, сцепление имеет свойство изнашиваться. Точный срок годности данного механизма определить невозможно, поскольку он напрямую зависит от ловкости и аккуратности водителя. Также сцепление страдает от неровного дорожного покрытия с глубокими ямами и от пробок, поскольку водителю приходится часто сбрасывать скорость, а то и вовсе тормозить, а затем снова трогаться. Поэтому если вы слышите в салоне неприятный запах, есть повод заехать на СТО и произвести техосмотр.

Ключевые теги: устройство автомобиля