Принцип работы сцепления
Разрез однодискового сухого сцепления
A Сцепление разъединено B Сцепление соединено 1 Маховик 2 Диск сцепления с фрикционной накладкой 3 Прижимное кольцо 4 Диафрагменная пружина 5 Первичный вал коробки передач 6 Кожух сцепления 7 Коленчатый вал
Сцепление передает крутящий момент двигателя на коробку передач, и при срабатывании передача усилия с двигателя на коробку передач прерывается.
Это означает, что когда сцепление не задействовано, оно находится в зацепленном (несвободном) состоянии. При включении сцепление отсоединяется.
У сухого сцепления, большей частью, имеется только один диск, накладки которого специально рассчитаны на сухое трение с более высоким коэффициентом трения. Передаваемый крутящий момент, кроме того, зависит также от размера и количества поверхностей трения и силы прижима.
Маховик и прижимное кольцо прочно соединены с коленчатым валом и передают крутящий момент через фрикционные накладки диска сцепления на первичный вал коробки передач. Диск сцепления зажат между маховиком и прижимным кольцом. Требуемое давление прижима обеспечивает диафрагменная пружина.
Кожух сцепления, прижимное кольцо и диафрагменная пружина вместе именуются автоматическим сцеплением.
В точке нажатия во время включения сцепления диск сцепления испытывает наибольший износ. При отводе прижимного кольца от маховика трение на диске сцепления и, соответственно, соединение отсутствуют.
Наиболее частым дефектом сцепления является слишком малое трение между диском сцепления и прижимным кольцом или маховиком. Он может быть обусловлен утечкой масла, износом накладок или ослаблением диафрагменной пружины.
Схемы передачи крутящего момента
Характер изменения крутящего момента в однодисковом сухом сцеплении
M Схемы передачи крутящего момента 1 Коленчатый вал 2 Маховик 3 Кожух сцепления 4 Диафрагменная пружина 5 Прижимное кольцо 6 Диск сцепления с фрикционными накладками 7 Первичный вал коробки передач
Характер изменения крутящего момента в однодисковом сухом сцеплении представлен на рисунке, изображенном выше:
- Коленчатый вал
- Маховик
- Кожух сцепления
- Диафрагменная пружина
- Прижимное кольцо
- Диск сцепления
- Первичный вал коробки передач
Компоненты сцепления
1 Маховик 2 Диск сцепления с фрикционной накладкой 3 Автоматическое сцепление A Плоскость разреза A
Саморегулирующееся сцепление
Конструкция и функционирование саморегулирующегося сцепления
A Саморегулируемое сцепление в разрезе B Схематическое представление сил диафрагменной пружины a Силы в равновесии b Усилие управления сцеплением выше силы сенсорной диафрагменной пружины c Силы после отклонения в равновесии 1 Пружина сжатия 2 Аппарельное кольцо 3 Картер сцепления 4 Сенсорная диафрагменная пружина 5 Ведомый диск сцепления 6 Тарельчатые шайбы 7 Палец 8 Сила сенсорной диафрагменной пружины 9 Усилие управления 10 Увеличение усилия управления из-за износа
В части А представлен разрез саморегулирующегося сцепления.
Существенное отличие от обычного сцепления заключается в том, что диафрагменная пружина не приклепана к картеру сцепления, а ее поддерживает сенсорная диафрагменная пружина.
Диафрагменная пружина установлена на пальце через плавающий подшипник. Для наглядности аппарельное кольцо (кольцо, связанное с рампой) и пружина сжатия представлены в вертикальной плоскости части рисунка A. Действительно аппарельное кольцо и пружина сжатия находятся в плоскости смещенной в направлении вращения вала двигателя.
Пока усилие управления меньше или равно силе сенсорной диафрагменной пружины, диафрагменная пружина остается в исходной позиции (часть рисунка В, схема а). Если из-за износа лепестки диафрагменной пружины отклоняются, следует использовать большее усилие.
Усилие управления и сила сенсорной диафрагменной пружины больше не уравновешивают друг друга. Диафрагменная пружина вдавливает сенсорную диафрагменную пружину назад (часть В рисунка, схема b). Между диафрагменной пружиной и аппарельным кольцом возникает воздушный зазор.
Пружина сжатия смещает аппарельное кольцо, воздушный зазор снова исчезает. Диафрагменная пружина и сенсорная диафрагменная пружина занимают новую позицию на пальце. Лепестки диафрагменной пружины снова возвращаются в исходное положение (часть B рисунка, схема c).
Конструкция аппарельного кольца
1 Пружины сжатия 2 Аппарельное кольцо 3 Аппарель 4 Картер сцепления
На рисунке представлено расположение аппарельного кольца.
Пружины сжатия поворачивают аппарельное кольцо против часовой стрелки. Для пояснения вида аппарельное кольцо представлено выдвинутым из его нормального положения.
Диск сцепления
Детали диска сцепления
1 Фрикционная накладка 2 Заклепка 3 Зубчатое зацепление из нескольких шестерен 4 Торсионная пружина 5 Несущая пластина
Назначение диска сцепления
Диск сцепления обеспечивает плавное включение сцепления, компенсирует зазоры между поверхностями нажимного диска и маховика и уменьшает вибрацию в коробке передач.
Износ и нагрев
Естественный износ увеличивает путь приведения в действие, который может быть компенсирован посредством автоматической коррекции.
Перегрев поверхности диска сцепления приводит к его остекловыванию. Остекловывание означает затвердевание и охрупчение поверхности фрикционной накладки. На поверхности фрикционной накладки могут появиться трещины, и она может стать ломкой. Нередко имеет место отсоединение отдельных сегментов поверхности фрикционной накладки. В связи с остекловыванием коэффициент трения снижается, а с ним и передаваемый крутящий момент.
Это повреждение не может быть компенсировано естественным износом.
Если фрикционная накладка приклеена к несущей пластине, при перегреве клей может размягчиться, и фрикционная накладка сместится или отсоединится. Функция сцепления больше не будет обеспечиваться.
У работающих в масле муфт вследствие длительных высоких температур возможно химическое изменение охлаждающей среды. При использовании масла в качестве охлаждающей среды это может привести к усиленному окислению или к крекингу молекул масла. Крекинг означает изменение структуры цепочек молекул масла по сравнению с первоначальной. Изменения цепочек молекул масла могут отрицательно сказаться на работе сцепления.
Если вследствие локальной термической концентрации возникает скопление тепла между фрикционной накладкой и прижимным кольцом, говорят о так называемых горячих пятнах. Возникающие при этом "термические горы или холмы" образуются из-за неравномерного скопления материала во фрикционной накладке и прижимном кольце.
Функция диска сцепления
Внутри диск сцепления прочно соединен посредством зубчатого зацепления из нескольких шестерен с первичным валом коробки передач и может смещаться в осевом направлении.
Зубчатое зацепление позволяет диску сцепления после отвода прижимного кольца отсоединяться от маховика. Если смещение больше не обеспечивается, например, из-за ржавчины, или если у диска сцепления слишком большое биение, полного разъединения сцепления не происходит. Крутящий момент и далее передается с двигателя в коробку передач. Соответственно возникают более значительные нагрузки на синхронизатор. В связи с этим возможны проблемы с переключением и появление шумов.
При включении сцепления диск сцепления зажимается между прижимным кольцом и маховиком. Если двухмассовый маховик установлен, расположенные по касательной спиральные пружины, допускающие ограниченное радиальное скручивание, в промежуточных положениях обеспечивают гашение шумов от коробки передач и другой вибрации.
ВниманиеСтарые фрикционные накладки могут содержать асбест, поэтому пыль от фрикционных накладок не следует вдыхать.
Помимо размера существует еще несколько различий между диском сцепления легкового и грузового автомобилей.
У грузового автомобиля, прежде всего, выше соотношение поверхности трения к общей площади, для возможности передачи очень высоких крутящих моментов. Также накладка содержит больше стабилизирующих нитей, и внутреннее зацепление с первичным валом коробки передач больше.
Автоматическое сцепление
1 Прижимное кольцо 2 Диафрагменная пружина 3 Кожух сцепления
Назначение автоматического сцепления
Автоматическое сцепление состоит из прижимного кольца, диафрагменной пружины, а также кожуха сцепления и обеспечивает требуемое усилие прижима. Кроме того, автоматическое сцепление передает крутящий момент с маховика на прижимное кольцо и затем на диск сцепления.
Функция автоматического сцепления
При полном нажатии на педаль сцепления усилие диафрагменной пружины больше не увеличивается, если точка нажатия пройдена. Это позволяет избегать слишком высокой аксиальной нагрузки на синхронизатор коробки передач.
Диафрагменная пружина
1 Подшипник выключения сцепления 2 Выступы диафрагменной пружины
Назначение диафрагменной пружины
Диафрагменная пружина служит в качестве передаточного элемента между кожухом сцепления и прижимным кольцом.
Функция диафрагменной пружины
Диск из пружинной стали в форме легкого конуса, с несколькими канавками, направленными к центру, соединяет кожух сцепления с прижимным кольцом. За счет предварительного натяжения диска из пружинной стали в состоянии включения сцепления прижимное кольцо прижимается к диску сцепления. Для выключения сцепления подшипник выключения надавливает на выступы диафрагменной пружины и, тем самым, оттягивает прижимное кольцо назад.
Эта конструкция дает максимальные усилия прижима в точке нажатия. При еще больше нажатой педали сцепления усилия прижима уменьшаются диафрагменной пружиной в противоположность спиральным пружинам.
Двойное сцепление
Общая информация о двойном сцеплении
Двойное сцепление работает без прерывания тягового усилия, и всегда возможно включение двух передач одновременно. При этом одно из сцеплений управляет нечетными передачами, а другое сцепление – четными передачами.
Характер изменения крутящего момента привода двойного сцепления
1 Крутящий момент привода 2 1-я передача 3 2-я передача
При указанной смене передачи силовой поток под нагрузкой ограничивается лишь в незначительной степени, и привод остается постоянным.
1 Крутящий момент привода 2 1-я передача 3 2-я передача
На рисунке показано, что в традиционных коробках передач при переключении передачи обычно происходит прерывание крутящего момента привода.
Существует две разновидности двойного сцепления: масляное сцепление и сухое сцепление.
Масляное сцепление
Масляное сцепление в разрезе
1 Гаситель крутильных колебаний 2 Сцепление 2 для передач 2, 4 и 6 3 Спиральная пружина сцепления 2 4 Первичный вал (полый вал) 5 Кулачковое зацепление 6 Первичный вал (центральный вал) 7 Ведущая шестерня масляного насоса 8 Спиральная пружина сцепления 1 9 Сцепление 1 для передач 1, 3, 5 и передачи заднего хода
'Масляное не означает, что сцепление работает полностью в масляной ванне. Это отрицательно сказалось бы на коэффициенте полезного действия.
Это означает скорее, что система сцепления в момент, в который образуется тепло от трения, при разгоне и при переключении передач, активно охлаждается потоком масла. Во время движения с постоянной скоростью сцепление закрыто, поток охлаждающего масла перекрыт и внутри сцепления находится только масляный туман.
Каждое сцепление имеет собственную систему снабжения маслом и охлаждается собственным потоком масла.
Принципы работы
Масляное сцепление использует гидравлическое давление для переключения передач. Масло выполняет работу внутри поршня сцепления. Если сцепление включено, гидравлическое давление прижимает поршень к спиральной пружине, которая затем прижимает диск сцепления к неподвижному прижимному кольцу.
При выключении сцепления давление в поршне падает, вследствие чего давление на диск сцепления и на прижимное кольцо уменьшается.
Сухое сцепление
Сухое сцепление в разрезе
1 Маховик 2 Прижимное кольцо 3 Прижимное кольцо 4 Диски сцепления 5 Прижимное кольцо 6 Гаситель крутильных колебаний 7 Первичный вал (полый вал) 8 Первичный вал (центральный вал)
Электромеханические серводвигатели сцепления переключают сухие сцепления с помощью исполнительных элементов сцепления независимо друг от друга. Исполнительные элементы сцепления представляют собой независимые системы в картере сцепления и передают осевое усилие, которое действует на диафрагменную пружину соответствующего сцепления.
Картер сухого сцепления в разрезе
1 Серводвигатель сцепления 2 Исполнительный элемент сцепления 3 Клинообразные направляющие 4 Двойное сцепление 5 Первичный вал (центральный вал) 6 Первичный вал (полый вал) 7 Маховик
Если сцепление полностью включено, серводвигатель сцепления в исполнительном элементе сцепления обеспечивает удерживающий крутящий момент. При выключении серводвигатель сцепления в исполнительном элементе сцепления используется до достижения нейтрального положения.
Конструкция сухого сцепления
1 Двойное сцепление 2 Исполнительный элемент сцепления 1 3 Направляющая трубка 4 Исполнительный элемент сцепления 2 5 Подшипник выключения сцепления 6 Стопорное кольцо
Выбор передачи и включение соответствующего сцепления управляется, в зависимости от оценки сигналов датчиков коробки передач и данных CAN, с помощью TCM. Это управление позволяет в сочетании с сухим сцеплением переключение без переходов.
Параметр:
- Крутящий момент за определенное время
- Точка контакта дисков сцепления
- Давление прижима прижимных колец
- скорость автомобиля;
- частота вращения двигателя
- Нагрузка
- Движение в гору и под уклон
TCM включает сцепления.