Корзина и диск сцепления

Сцепление: общие сведения и назначение, функции

Сцепление является неотъемлемой частью трансмиссии, а располагается между двигателем и КПП автомобиля, обеспечивая ступенчатое переключение передач, контроль крутящего момента и временное прерывание связи маховика и трансмиссии.

Принцип работы сцепления основывается на силе трения, а если точнее – скольжения. Состоит система сцепления из привода и непосредственного механизма.

Управление в автомобилях с механической коробкой передач происходит за счет педали сцепления. С ее помощью удается соединять и разрывать связь между двигателем и КПП. Если педаль отпустить резко, пружина стремительно вернет ее в исходную позицию.

Езда на транспортном средстве с механической коробкой передач при постоянно выжатом сцеплении спровоцирует перегрев и быстрый износ элементов. Езда с пробуксовкой допустима в экстремальных условиях, для поднятия оборотов.

В стандартном виде сцепление отсутствует в гидромеханических КПП и вариаторах. Хотя, в гидромеханических коробках используются фрикционные муфты для плавного переключения передач. Встретить классическую сборку возможно лишь на РКПП, где процессом переключения управляют сервоприводы (гидравлические или электронные). Очень часто в РКПП используются два сцепления для оптимизации процесса и устранения задержек переключения – когда одно сцепление работает, другое в состоянии ожидания для переключения следующей передачи.

Причины неисправности сцепления

Выявить поломку фрикционов водитель сумеет без разборки по косвенным симптомам. Необходимо внимательно следить за возникающими признаками неисправности корзины сцепления.

Одним из популярных факторов является включение с пробуксовкой. Это является следствием износа поверхностей или же замасливания рабочей зоны. Также виновником неприятностей оказывается поломка пружины или малый свободный ход педали. Для устранения подобных неприятностей необходима замена ведомого диска, а в некоторых случаях можно обойтись устранением задиров.

Затягивать с ремонтом не стоит, так как от значительного перегрева стальной ведомый диск может деформироваться. Параллельно нажимные диски с чугунным маховиком будут растрескиваться. Аромат быстроизнашивающихся в такой ситуации фрикционных дисков может проникать даже в салон.

Еще одним признаком поломки является неполное включение сцепления. Это случается по таким причинам:

• следствие чрезмерного свободного хода;
• деформация пружины;
• изгиб ведомого диска;
• последствия неправильного монтажа нажимного диска.

Подобный вариант случается после механических деформаций выжимных рычагов. Иногда виновником оказывается заедающий подшипник, который не перемещается с муфтой. Вдоль шлицов загустевшая либо сконденсированная смазка блокирует свободу для движения ведомого диска.

Решить проблему свободного хода удастся лишь при высвобождении накопившихся воздушных пузырьков из гидравлической системы. Также потребуется регулировка хода педали или замена изношенных дисков. Услышать проблему можно по характерному звуку неполного выключения (хруст шестеренок), что способствует быстрому износу КПП.

К частым неисправностям относят возникающие периодически рывки при выжимании педали. Случается это даже при плавном спуске ноги. Чаще всего это – признак крошащихся накладок. Также не стоит исключать следующих типов поломок:

• деформация ведомого диска;
• выработка фрикционных шайб;
• сколы демпферных пружин.

Рывки может спровоцировать блокирование перемещения ведомого диска на шлицах выходного вала от КПП. Реже встречается этот признак из-за рассыпания выжимного подшипника либо тугого перемещения нажимной муфты.

Проблемы способен создать гидропривод. Возникновению провалов при нажатии педали водитель обязан проникновению воздуха в привод, что приводит к неполному выключению (недостаточному разъединению дисков). Требуется избавить систему от воздушных пробок и долить достаточное количество рабочей жидкости.

Если в механизмах, наделенных тросовым приводом, вообще не происходит включение сцепления, то это косвенный признак обрыва троса. Когда у водителя педаль не возвращается в первоначальную позицию, то стоит искать новую возвратную пружинку.

Сцепление, работающее в масляной ванне

Какой тормозной диск выбрать? перфорированный или с насечками? Мотоциклетное многодисковое сцепление в разобранном виде:слева — барабаны, справа — диски сцепления

Двигатель мотоцикла Иж Планета-5, показана крышка сцепления

Одноцилиндровый карбюраторный двухтактный двигатель, установленный на мотоцикле «Pannonia» (Венгрия)1 — воздушный фильтр2 — карбюратор 3 — цилиндр двигателя4 — головка цилиндра5 — выпускная труба6 — картер кривошипно-шатунного механизма7 — крышка механизма сцепления8 — картер коробки передач

На мотоциклах с поперечным расположением двигателя обычно применяется сцепление, работающее в масляной ванне.

Это вызвано тем, что мотоциклетные двигатели (как двухтактные, так и четырёхтактные) имеют общий картер для двигателя и коробки передач. Детали сцепления совмещены с моторной передачей и системой запуска двигателя, смазываются моторным маслом, которое должно обладать особыми свойствами.

Также многодисковые сцепления в масляной ванне широко применялись на автомобилях начала XX века, но впоследствии вышли из употребления.

Фрикционы автоматической коробки передач являются по сути многодисковыми сцеплениями, работающими в масляной ванне.

Устройство мотоциклетного сцепления

На заднем (левом) конце коленвала находится ведущая (малая) звёздочка, соединённая цепной передачей (передняя передача или моторная передача) с ведущим (наружным) барабаном сцепления. Ведущий (наружный) барабан сцепления свободно вращается на первичном валу коробки передач и является одновременно большой (ведомой) звёздочкой моторной цепной передачи; также на ведущем барабане находится храповик пускового устройства (педали кикстартера). Ведомый (внутренний) барабан сцепления установлен на том же первичном валу КПП подвижно на шлицах и закреплён гайкой. В барабанах находится пакет из дисков сцепления — ведомых и ведущих. Ведущие диски связаны с наружным барабаном с помощью выступов, входящих в пазы. Ведомые диски с зубцами на внутренней окружности и связаны этими зубцами с ведомым (внутренним) барабаном. Собирается пакет следующим образом: во внутренний барабан устанавливается опорный ведомый диск, за ним ведущий, потом снова ведомый… Последним ставится нажимной диск, который притягивается к ведомому барабану цилиндрическими пружинами. Фрикционные накладки наклеены на ведущие диски и сделаны из пробки или специальной пластмассы. Феродо работать в масляной среде не может, замасливание автомобильного сцепления является одной из его неисправностей, пробка или пластмасса, в свою очередь, не может работать в условиях сухого трения (моментально сгорит). Плавное включение сцепления происходит благодаря тому, что пары ведущих и ведомых дисков, разделённые слоем масла, одновременно не «схватываются».

Механизм выключения мотоциклетного сцепления

Первичный вал коробки передач полый, через него проходит толкающий шток, передающий усилие посредством троса в гибкой оболочке от рычага на руле мотоцикла. Усилие от троса преобразуется червячным или рычажным механизмом. Шток заканчивается твердосплавным шариком (это и есть выжимной подшипник), далее усилие передаётся на грибок, отводящий нажимной диск, после чего пакет дисков сцепления разводится и крутящий момент не передаётся.

Проверка сцепления и признаки неисправности

Чтобы выявить признаки неисправности корзины сцепления, необходимо провести тщательную проверку узла. В большинстве случаев процесс востребован для механических коробок передач, а для АКПП подобная методика неактуальна.

Определить признаки износа у эксплуатируемой корзины сцепления удастся после полного демонтажа и тщательного осмотра. Придется удалить диск сцепления и внимательно осмотреть фрикционные накладки, а также оценить работоспособность остальных деталей. Лишь после этого делается дальнейший вывод о судьбе корзины.

Во втором случае проводим следующие диагностические мероприятия:

• • перед тем как проверить корзину, ставим машину на ровной площадке;
  • заводим мотор;
  • поднимаем ручку исправного ручника;

• включаем одну из повышенных передач, например, третью или четвертую;
• не спеша попускаем педаль сцепления, одновременно подгазовывая.

Если узел исправен и стояночный тормоз находится в хорошем состоянии, то ДВС обязательно заглохнет. В противном случае мотор останется работать с проскальзывающим сцеплением (диски будут буксовать). Причиной такого поведения оказывается попадание жидкости на фрикционы или стирание дисков.

Диагностика также может проводиться «на слух», когда будет слышаться скрежет шестерен при выжатом сцеплении и переключении передач. На заведенном моторе эти звуки явно слышны.

Сцепление: диск, корзина и выжимной

Итак,  в общих чертах устройство традиционного механического сцепления (однодискового) предполагает наличие следующих элементов:

• педаль сцепления в салоне автомобиля;
• приводной механизм, который может быть гидравлическим, пневматическим или механическим;
• вилка сцепления;
• выжимной подшипник;
• ведомый диск;
• корзина сцепления;

В тот момент, когда водитель нажимает на педаль, усилие передается на вилку сцепления. Затем, через выжимной подшипник, усилие передается на лепестки корзины. Далее корзина производит отжим ведомого диска сцепления от маховика, тем самым размыкая КПП и ДВС, то есть происходит разрыв потока мощности. Добавим, что на роботизированных КПП за выжим сцепления отвечает не водитель, а исполнительные механизмы, так как педаль сцепления отсутствует.  

Идем далее

Если рассматривать корзину сцепления более подробно, важно понимать, что именно данный элемент позволяет реализовать соединение и разъединение диска и маховика. Другими словами, корзина осуществляет включение/выключение сцепления

При этом повреждения, износ, деформация и другие дефекты корзины приводят к тому, что весь механизм начинает работать некорректно.

Сама корзина сцепления представляет собой единую деталь, которая включает в себя нажимной диск, диафрагменную пружину и кожух. Также корзина находится в тесном контакте с рядом деталей. Кожух корзины болтовым соединением прикреплен к маховику. Возвратная пружина, которая крепится в корзине, взаимодействует с выжимным подшипником. 

Нажимной диск  позволяет соединить ведомый диск и маховик. Когда сцепление выключено, нажимной диск  осуществляет нажим на ведомый диск, который находится в контакте с маховиком.

Если сцепление выключено, давление нажимного диска на ведомый диск отсутствует, то есть диск вращается отдельно от маховика. Кстати, нажимной диск соединен с кожухом корзины  посредством специальных пластинчатых пружин (тангенциальные пружины).  Во время выключения сцепления пружины выполняют функцию возвратных пружин.

Также в устройстве корзины следует выделить диафрагменную пружину. Данная пружина создает нужное усилие, чтобы эффективно соединять диск и маховик. Получается, от силы прижима будет зависеть передача крутящего момента  от ДВС на коробку передач.

Диафрагменная пружина по виду напоминает лепестки и прикреплена к краю кожуха. Во внутренней части кожуха пружина прикреплена к кожуху болтами или опорными кольцами (в зависимости от конструктивных особенностей). Выжимной подшипник сцепления нажимает на концы лепестков снаружи корзины сцепления. Такое нажатие  позволяет добиться того, что внутри корзины пружина не нажимает на сам нажимной диск.

Еще в рамках данной статьи следует отметить, что корзины сцепления могут быть разными по типу.  Среди основных видов можно выделить вытяжной и нажимной тип. При этом принцип их работы несколько отличается.

Как правило, из всех типов выжимных корзин именно корзина с нажимным принципом используется в устройстве сцепления чаще всего. Главной особенностью является то, что когда сцепление включено, лепестки  корзины перемещаются  ближе к маховику. Конструкция проста, проверена и надежна.

Если же  на машине стоит корзина с вытяжным принципом работы, тогда лепестки перемещаются от маховика.  Второй тип корзин имеет меньшие размеры, часто устанавливается  для того, чтобы экономить место в подкапотном пространстве.

Также есть и корзины, конструкция которых отличается  от стандартной. Обычно такие корзины нужны для мощных форсированных ДВС и имеют усиленную диафрагму, что позволяет в значительной степени увеличить силу прижима (до 1.5 раз и более по сравнению со стандартом).

Для этого корзину и отдельные элементы изготавливают из прочных сплавов, а также сама геометрия пружины усложняется. Обычно подобный тип корзин встречается на суперкарах, спорткарах  и автомобилях, которые не являются серийными.

Как продлить срок службы сцепления

Как правило, сцепление имеет ограниченный срок службы, который зачастую на МКПП не превышает 100 тыс. км. Что касается роботизированных коробок передач, сцепление может выйти из строя намного раньше (к 60-70 тыс. км.).

Обратите внимание, приведенные выше данные актуальны в случае щадящей эксплуатации автомобиля. Под такой эксплуатацией следует понимать отсутствие резких стартов, пробуксовок и высоких нагрузок на сцепление и трансмиссию, а также предполагается, что водитель (в случае с механикой) умеет пользоваться сцеплением правильно

Прежде всего, важно при остановке (например, на светофоре) переводить рычаг в нейтраль, а не удерживать выжатой педаль сцепления и педаль тормоза без выключения передачи. Игнорирование данного правила быстро выводит из строя выжимной подшипник

При этом если выжимной заклинит, это приведет к повреждениям корзины и других элементов.

Еще частые пробуксовки, разгон с высоких оборотов приводит к тому, что активно изнашивается диск сцепления (сцепление подгорает). Что касается корзины сцепления, проблемы обычно связаны с лепестками. Обычно через определенное время их эластичность и прижимная сила меняется.

Результат- сцепление не может выключиться полностью. Это приводит к тому, что водителю сложно переключать передачи, скорости включаются туго, с усилием. Также общий износ корзины сцепления становится причиной повреждений  выжимного подшипника и диска сцепления.

В качестве итога добавим, что сцепление нужно отпускать плавно, не раскручивать двигатель до высоких оборотов во время старта с места, а также полностью отпускать педаль сцепления во время езды. Тягу также лучше дозировать  педалью газа, а не педалью сцепления, так как часто неопытные водители практикуют прием частичного выжима сцепления (в целях ограничения величины передаваемого крутящего момента на колеса).

Устройство и принцип работы корзины сцепления

Принцип работы, как и устройство корзины достаточно понятные. В комплектации классический вариант фрикционного блока имеет следующие элементы:

• металлический кожух;
• диафрагменная пружина;
• нажимной подвижный диск.

Так как работает узел в тесной связке с другими системами, то его конструкционно располагают между маховиком и выжимным подшипником. В первом случае для крепления кожуха используются болты. Со второй стороны для взаимодействия с подшипником используется возвратная пружина.

В качестве соединителя маховика и ведомого диска используется нажимной диск. При выключенном сцеплении на ведомый диск, находящийся в контакте с маховиком, жмет нажимной.

Включение сцепления осуществляется в тот момент, когда сходит на нет давление от нажимного диска. При этом автономно от маховика начинает вращаться ведомый. Происходит непосредственный контакт кожуха корзины сцепления с нажимным диском за счет тангенциальных пружин пластинчатой конфигурации. При выключении и отжатии педали водителем пружины возвращают все в первоначальное положение.

Соединение диска и маховика осуществляется за счет работы диафрагменной пружины. Она формирует необходимое усилие, позволяющее обеспечивать непрерывную передачу крутящего момента. Визуально диафрагменный элемент напоминает лепестки, при этом упирается он на кожух, внутри которого зафиксирован опорными кольцами и болтами.

Для создания давления на кончики лепестков с внешней стороны используется подшипник. Таким образом пружина, располагающаяся в кожухе, не оказывает давления по нажимному диску.

Назначение корзины сцепления

Целью установки корзины сцепления служит возможность осуществления/неосуществления отправки крутящего момента от силовой установки далее через трансмиссию. Так как выглядит этот узел в виде дискообразной конструкции, а располагается между КПП и силовой установкой, то его легко можно обнаружить в подкапотном пространстве.

Не все знают, сколько весит корзина сцепления. Показатель зависит от марки авто, передаваемого усилия. В отечественных легковушках масса узла составляет около 5 кг. Для грузовиков параметр достигает 20 кг.

При ремонте фрикционного узла механики могут наклепывать чрезмерно толстые накладки. Это минимизирует рабочий зазор и может создавать «восьмерку», из-за которой будет скрежет около КПП. В таком случае становится понятным, для чего механикам приходится подкладывать по диаметру шайбы в обновленную корзину сцепления. Таким образом удается избавиться от подобного недостатка.

Виды сцеплений

Сухое и мокрое сцепление

В настоящее время наиболее распространены следующие виды сцеплений:

• сухое однодисковое;
• мокрое;
• сухое двухдисковое;
• двухмассового маховика.

Разберем каждую разновидность более детально.

Сухое сцепление

Наиболее распространенная разновидность механизма. Сохранилась практически неизменной с конца XIX века, когда была изобретена Карлом Бенцем. Общее устройство и схема работы этого типа сцепления описаны выше.

Свое название конструкция получила в силу того, что в основе ее действия лежит действие сухого трения, препятствующего скольжению. Именно оно обеспечивает передачу вращения.

В силу относительно простоты конструкции изготовление сухого сцепления обходится недорого. Благодаря этому оно получило широкое распространение и встречается чаще всего.

Имеет ряд недостатков. Основных – 2. Во-первых, из-за постоянного трения диски довольно быстро изнашиваются. Во-вторых, во время работы они могут нагреваться и расширяться за счет повышения температуры. Это может неблагоприятно отразиться на функционировании механизма.

Мокрое сцепление

Мокрым называют сцепление, диски которого работают в специальной масляной ванне. Ее наличие обеспечивается включением в конструкцию картера, в который заключены все остальные конструктивные элементы механизма.

Благодаря использованию масла удалось решить основную проблему сухих механизмов – быстрый износ. Некоторые модели заходя еще дальше и обеспечивают циркуляцию жидкости и ее охлаждение. Благодаря этому удалось существенно уменьшить перегрев дисков и тем самым стабилизировать их работу.

Еще одно достоинство этого варианта заключается в том, что он способен лучше передавать крутящий момент.

В силу более сложного устройства мокрое сцепление стоит дороже. Кроме того, его сложно обслуживать, часто возникают неисправности, связанные с утечкой масла.

Чаще всего эту разновидность механизма применяют на современных транспортных средствах, которые оснащены роботизированным узлом. Его особенность в том, что вращение передается с разных дисков, а при смене скорости его передача не прекращается полностью. Это предотвращает потерю мощности. Все действия механизма управляются ЭБУ, а составные части узла приводятся в движение с использованием гидравлики. Этот вариант стоит еще дороже, однако обеспечивает наиболее эффективную работу и плавное торможение, переключение передач.

Сухое двухдисковое сцепление

Эта разновидность конструкции предполагает наличие сразу 2 ведомых дисков, между которыми находится специальная проставка. Благодаря тому, что при таком подходе увеличивается общая поверхность, на которой происходит трение, удается передать больший крутящий момент. Кроме того, подобная разновидность узла отличается более высокой прочностью и более продолжительным сроком эксплуатации.

По сути, сухое двухдисковое сцепление представляет собой компромиссный вариант между мокрым и однодисковым. Оно дешевле первого, но работает гораздо эффективнее последнего. Этот вариант конструкции чаще всего используется на грузовиках, а также легковых транспортных средствах с мощным мотором (например, внедорожниках).

Сцепление двухмассового маховика

Система подобного сцепления отличается от традиционного. Деталь состоит из 2 элементов, которые связаны системой пружин. Именно они поглощают рывки, вибрацию и другие нарушения вращения. В подобных конструкциях роль сцепления выполняет внутренний вал. Нажимной вал присоединяют к коленвалу, а ведомый – к механической КПП.

Ресурс работы этой разновидности узла несколько меньше, чем у более простых вариантов. Он составляет до 100 000 километров. Конечно, такой срок службы возможен только при условии эксплуатации транспортного средства в благоприятных условиях. Иными словами, чтобы механизм проработал максимально долго, надо ездить только по ровной дороге и не перегружать его.

Неисправности сцепления

Неполное включение сцепления (пробуксовка)

Поломка ведущего диска сцепления из-за нарушения температурного режима работы (перегрев).

Пробуксовка — при отпущенной не полностью педали сцепления (частично отпущенной педали сцепления) диски проскальзывают один относительно другого. От длительной пробуксовки диски значительно нагреваются, стальной ведомый диск может покоробиться, а чугунный маховик и нажимные диски могут покрыться трещинами. Фрикционные накладки изнашиваются и обгорают, в кабине появляется специфический неприятный запах.

Водитель замечает пробуксовку вначале на высших передачах, несмотря на увеличение оборотов двигателя скорость автомобиля не увеличивается. Если не ремонтировать, процесс прогрессирует, в дальнейшем на первой передаче машина не может тронуться с места.

Основной причиной пробуксовки является малый свободный ход педали сцепления, обычно он составляет 15—25 мм от крайнего верхнего положения педали до положения, когда выжимной подшипник начинает нажимать на рычаги выключения или на диафрагменную пружину. Необходимо восстановить (подрегулировать) свободный ход педали сцепления.

Если причина в ведомом диске, то его нужно демонтировать и осмотреть на предмет деформаций и механических дефектов.

При сильном износе фрикционных накладок подрегулировать свободный ход не удаётся, необходима замена накладок или ведомого диска.

Другой причиной пробуксовки является замасливание накладок, а также ослабление нажимных пружин (возможно произошёл отпуск стали при перегреве сцепления).

Неполное выключение сцепления (сцепление «ведёт»)

Неполное выключение сцепления обнаруживается при включении передачи, когда автомобиль неподвижен, это сопровождается сильным «хрустом» шестерён и ведёт к износу коробки передач. Возможная причина — увеличенный рабочий ход педали сцепления.

Также это возможно при деформации выжимных рычагов; или выжимной подшипник заедает, не передвигается вместе с нажимной муфтой. Возможно, ведомый диск сцепления не передвигается по шлицам (загустела или загрязнилась консистентная смазка).

Первичный вал коробки передач вставляется в шарикоподшипник, расположенный в углублении маховика; возможно «ведение» сцепления связано с неисправностью этого подшипника.
В двухдисковом сцеплении данная проблема возникает при замасливании и последующем склеивании ведомых и нажимных дисков.

Рывки при включении сцепления

Если, несмотря на плавный отпуск педали сцепления автомобиль трогается «рывками» с места, следует сделать предположение о разрушении фрикционных накладок, короблении ведомого диска или о поломке демпферных пружин, или об износе фрикционных шайб.

Также возможно заедание ведомого диска при передвижении по шлицам первичного вала коробки передач, а также заедание нажимной муфты или разрушение выжимного подшипника.

Неисправности, связанные с системой гидропривода или механического привода

При попадании воздуха в гидравлический привод выключения сцепления возможно «проваливание» педали, и как следствие — неполное выключение сцепления. Необходимо удалить пузырьки воздуха с частью тормозной жидкости (прокачать сцепление), доливая свежую.

В механизмах с тросовым приводом сцепление вообще не выключается, возможен обрыв троса.

Педаль сцепления не возвращается в первоначальное положение, произошло отсоединение возвратной пружины.

Если при выключении сцепления слышен сильный шум, создаваемый выжимным подшипником — это говорит о его износе.

Если привод сцепления механический (рычажный или тросовый) — то по мере износа фрикционных накладок педаль сцепления будет постепенно подниматься, при гидравлическом приводе педаль не меняет своё положение, происходит снижение уровня тормозной жидкости в бачке.

Виды корзин сцепления

Конструкторы предлагают несколько вариантов корзин, отличающихся по функционалу. В современных авто встречаются типы сцеплений:

• фрикционный;
• электромагнитный;
• гидравлический.

Используются корзины при этом вытяжного и нажимного вида. Наиболее популярным является второй вариант. Специфика подобной разновидности заключается в смещении лепестков на сторону, где располагается маховик.

Иным принципом работы наделены вытяжные корзины. В этом случае происходит смещение лепестков в противоположную сторону – от маховика. Актуальность применения такой конструкции заключается в случае, когда требуется сэкономить пространство под капотом, так как итоговая модель получается тоньше.

Реже на практике встречаются специальные корзины. Их задействуют в качестве альтернативы штатным агрегатам. Основное отличие большинства таких моделей заключается в существенном увеличении прижимной силы, обеспечиваемой диафрагмой.

Нештатными пружинами принято оснащать тюнингованные авто, в которых проводилось увеличение мощностных характеристик. В противном случае без замены штатные узлы могут быстро выходить из строя, создавая аварийные ситуации на дороге.