Что такое муфта в автомобиле?

dustovod › Блог › Муфты полного привода. Устройство и принцип работы.

Описываемый ниже тип включения полного привода настолько распространён, что перечень всех автомобилей, где он устанавливается будет достаточно обширным.
Renault Duster, Nissan Qashqai, Mitsubishi Outlander, Hyundai Tucson, Hyundai Creta (upd. в комментариях поправили, что на Creta стоит муфта другого типа), Ford Escape, Mazda CX-5 — это лишь некоторые из тех, что на слуху. В основном, конечно же, это так называемые «паркетники», где установка полноценных раздаточных коробок невозможна из-за плотной компоновки. Так же малые габариты и простота управления позволяют устанавливать муфты этого типа и на совсем маленькие автомобили типа Mini Cooper. Однако и это далеко не вся область применения. Точно такие же муфты (правда, открытого типа и покрупневшие в размерах) можно обнаружить и в составе «взрослых» раздаточных коробок (например Borg Warner 4405 для Ford Explorer или Borg Warner 4406 для Ford Expedition/Lincoln Navigator).
Устройство муфты.

Конструктивно муфту можно разделить на три части:
— электромагнитная муфта для активации функции полного привода управляемая внешним электронным блоком;
— кулачковая муфта, предназначение которой — преобразование разницы крутящих моментов на входном и выходном валу в усилие сжатия фрикционного пакета;
— фрикционная муфта посредством которой и передаётся основной крутящий момент от входного вала к выходному.

На большинстве автомобилей все эти муфты (за исключением неподвижной катушки) заключены в герметичный корпус в который залита специальная трансмиссионная жидкость. Сделано это из-за слишком разных требований к маслам используемых в гипоидных зубчатых передачах (главная пара) и в передачах с использованием фрикционных материалов.
Для простоты представления процессов рассмотрим работу муфты на примере работы в режиме принудительного полного привода. В этом случае алгоритмы работы электроники управляющей включением электромагнитной муфты можно опустить.

При включении принудительного полного привода происходит подача напряжения на катушку электромагнитной муфты (6). Якорь (3) электромагнитной муфты притягивается к катушке и смещаясь по шлицам обоймы кулачковой муфты (2) входит в зацепление с корпусом муфты образуя жёсткую кинематическую связь обоймы (2) с входным валом. Вторая обойма (1) кулачковой муфты постоянно зацеплена с выходным валом посредством шлицов.

Пока вращение входного и выходного валов синхронно (езда по твёрдому покрытию с хорошим сцеплением) ничего не происходит. Но как только возникает пробуксовка передней оси, входной вал смещается вперёд относительно выходного. Это приводит к смещению шарика (5) кулачковой муфты в бороздках. А так как бороздки имеют переменную глубину (скосы) шарик начинает давить на обоймы обгонной муфты. Обойма (2) упирается в корпус. Обойма (1) имеющая нажимной диск начинает сжимать фрикционную муфту. Сила сжатия будет расти до того момента пока угловые скорости входного и выходного валов не выравняются. То есть конструкция муфты такова, что при её срабатывании никакой пробуксовки (больше чем это достаточно для срабатывания кулачковой муфты, т.е. считанные градусы) в муфте нет. Как только начинается пробуксовка, обоймы кулачковой муфты смещаются ещё больше и фрикционный пакет сжимается с бОльшей силой пока пробуксовка муфты не будет устранена.
Правда тут есть нюанс. На дорогих спортивных авто в конструкцию муфты вносят дополнительное усовершенствование. Между якорем (3) и корпусом муфты устанавливается ещё один «первичный» (primary) пакет фрикционов. Тогда за счёт модуляции сигнала на катушке (6) появляется возможность контролировать блокировку обоймы муфты (2) допуская её некоторое проскальзывание. Тем самым появляется возможность гибко перераспределять крутящий момент между передней и задней осью. Необходимо это для изменения поведения в повороте (баланс между избыточной и недостаточной поворачиваемостью) у машин претендующих на гордое звание раллийных или спорт-каров. К недорогим паркетникам это никоим образом не относится. Там муфта работает просто по принципу вкл/выкл. Однако, «дорогие технологии» постепенно становятся более доступными и есть основания надеяться, что вскоре можно будет заняться подобной тонкой настройкой и бюджетных авто.

Но тогда возникает закономерный вопрос: как же тогда возникает перегрев муфты? А возникает он по совокупности факторов.
1. Трение во фрикционном пакете при включении муфты хоть и минимально по времени, но всё есть. Учитывая передаваемый момент и цикличность включений-выключений муфты (на некоторых режимах езды и неправильной буксовки, о чём ниже) выделение тепла может достигать значительных величин.
2. Нагрев электромагнитной катушки. Он достаточно мал, чтобы вызвать перегрев даже будучи включённой значительное время, но всё же тоже вносит вклад.
3. Нагрев в результате проскальзывания якоря (3) по корпусу муфты. Это не является штатным функционированием, но может возникать при резком включении муфты. Например, при езде на высоких скоростях по нестабильным покрытиям в режиме 4WD AUTO. При этом время включения фрикционной муфты (то есть время проскальзывания в ней) увеличивается, а значит и увеличивается тепловыделение в ней.
Интересен так же способ, которым контроллер определяет температуру муфты. Датчиков температуры муфты на большинство указанных авто не устанавливается, тем не менее контроллер как-то определяет температуру. А определяет он её по изменению сопротивления катушки, то есть по изменению тока протекающего через неё. Сопротивление меди увеличивается с ростом температуры. Изменение составляет около 25% при увеличении температуры на 60°C. Электроника просто измеряет изменение силы тока при приложенном напряжении и высчитывает сопротивление. По изменению сопротивления можно вычислить температуру. Измерения не являются абсолютно точными (измерения калиброванным датчиком будут заведомо точнее), но более чем достаточными для выявления перегрева.
При выключении муфты обесточивается катушка (6), под действием пружинного диска якорь муфты «отлипает» от корпуса муфты. Тем самым пропадает кинематическая связь между входным валом и обоймой кулачковой муфты (2), она получает возможность свободного вращения относительно корпуса на игольчатом подшипнике (4). Шарик (5) кулачковой муфты под действием сил реакции сжатого фрикционного пакета стремится занять устойчивое положение в углублении обойм (1) и (2), а так как препятствующих ему это сделать сил нет (обойма (2) свободно вращается), он «распускает» кулачковую муфту, а та в свою очередь — фрикционный пакет. Муфта разблокирована.
Теперь ещё один нюанс. Так как механическая блокировка приводится в действие от разницы в частотах вращения хвостовиков переднего и заднего мостов учитывается не пробуксовка какого-то конкретного колеса на оси, а средняя арифметическая скорость вращения левого и правого колёс осей. То есть, например, при диагональном вывешивании при активной работе газом за счёт инерции вывешенных колёс скорости вращения входного и выходного валов муфты будут периодически выравниваться и меняться местами вызывая смещение шарика (5) кулачковой муфты и разблокировку фрикционной муфты. аналогичные процессы будут происходить и при «дрифтинге» и, само собой разумеется, при смене направления движения.
Из этого следует, что дифференциал заднего моста с блокировкой сильно облегчил бы жизнь муфте полного привода. Количество ненужных включений-выключений сильно бы сократилось.
Теперь обсудим, что будет происходить в муфте при износе её компонентов.
Кулачковая муфта — практически вечная. Ей как и подшипникам грозит только контактная усталость и выкрашивание пятна контакта шарика с канавками, но даже и с такими дефектами она будет работать ещё достаточно долго вплоть до полного разрушения, так как относительные скорости шарика и обойм ничтожно низкие.
Износ якоря (либо фрикционных дисков первичного пакета, неравномерный, либо с задирами) и его контактной поверхности на внутреннем корпусе муфты приведёт к пробуксовке обоймы кулачковой муфты (2) и неполному сжатию фрикционного пакета. Как правило сопровождается это заметными рывками в трансмиссии под большой нагрузкой. Однако такой вид износа достаточно редок (помним, что относительные скорости входного и выходного валов невысоки, а при штатной «мягкой» эксплуатации и вообще около нуля).
Износ фрикционного пакета муфты до какого-то момента компенсируется кулачковой муфтой. Просто увеличиваются ходы её обойм до блокировки муфты. Но когда предел будет достигнут кулачковая муфта превратится в подшипник. При этом будут слышны достаточно громкие щелчки всякий раз, когда шарики будут проскакивать углубления в обоймах. При этом так же возможны рывки в трансмиссии но гораздо более вялые нежели в предыдущем случае.
Подведём итог. В достоинства муфты занесём простоту конструкции, минимум движущихся частей (а те, что есть, движутся с невысокими относительными скоростями), простоту управления без применения дорогих сервоприводов, герметичность конструкции (никаких выходящих наружу тяг и валов управления), плавность включения, опция управления передаваемым на задние колёса моментом. Недостаток по сути один — отсутствие возможности постоянного жёсткого подключения полного привода.
P.S. А вот видео с конструкцией муфты полного привода ранних Дастеров:


Виды муфтовых соединений

Муфтой называется особое устройство (элемент транспортного средства), которое соединяет концы валов и расположенных на них подвижных деталей. Суть такого соединения — передать механическую энергию без потерь ее величины. При этом, в зависимости от назначения и конструкции, муфты могут соединять и два вала, которые расположены в непосредственной близости друг от друга.

Роль муфтовых соединений в эксплуатации автомобиля трудно переоценить: они предназначены для того, чтобы снять высокие нагрузки с механизмов, корректировать ход валов, обеспечивать разъединение и соединение валов в период работы и т.д.

Читайте также  Для чего нужна трансмиссия в автомобиле?

Классификация муфт

Самые востребованные виды муфт в автомобилестроении сегодня стандартизованы, однако существует ряд устройств, которые выполнятся по индивидуальным замерам к каждой конкретной марке автомобиля. Ввиду основного назначения муфты (передача вращающего момента без изменения его величины) выделяют несколько основных видов устройства:

  • по принципу возможности управления — неуправляемые (постоянные, статичные) и самоуправляемые (автоматические);
  • по группам и различающимся функциям в автомобиле — жесткие (к ним относятся втулочные, фланцевые и продольно-свёртные муфты);
  • для корректировки угла соединения между двумя соосными валами применяют шарнирные муфты (основные их виды — зубчатые и цепные);
  • по возможностям компенсирования нагрузок при езде (с использованием звездочного механизма, втулочно-пальцевые и элементы с оболочкой);
  • по характеру соединения/разъединения двух валов (кулачковые, кулачково-дисковые, фрикционные и центробежные);
  • полностью автоматические, то есть управляемые не зависимо от действий водителя (обгонные, центробежные и предохранительные);
  • по использованию динамических сил (электромагнитные и просто магнитные).

Описание каждой позиции

Для более детального рассмотрения функций и строения каждых из муфтовых соединений предлагается следующее описание.

Неуправляемые

Характеризуются статичностью своего положения и простотой конструкции. Проводить различные настройки и коррективы в их работе можно только в специализированном автосервисе при полной остановке работы двигателя.

Глухая муфта представляет собой полностью статичное и четко фиксированное соединение между валами. Монтаж такого вида муфт требует особенно четкого центрования, так как если будет допущена хотя бы одна мелкая ошибка, работа валов будет нарушена или в принципе невозможна.

Втулочный вид муфт считается простейшим из всех типов глухих муфт. Этот элемент составлен из втулки, оснащенной штифтами. Применение втулочных муфт полностью себя оправдало на автомобилях, эксплуатация которых не подразумевает больших нагрузок (седаны городского типа). Традиционно глухие втулочные муфты устанавливают на валы с небольшим диаметром — не более 70 мм.

Фланцевая муфта считается на сегодняшний день одним из самых распространенных соединительных элементов в автомобилях всех типов. Она составлена из двух равноразмерых полумуфт, которые крепятся друг к другу болтовыми соединениями.

Этот вид муфт предназначается для соединения двух валов с диаметрами сечение 200 мм. Благодаря небольшому размеру и упрощенной конструкции фланцевые муфты позволяют их использовать как на бюджетных авто, так и машинах повышенной комфортности.

Компенсирующий вариант муфт (жесткая муфта) призван выравнивать все виды вмещения валов. По какой бы оси вал не двигался, все недочеты монтажа или езды транспортного средства будут сглажены. Благодаря работе компенсирующих муфт уменьшается нагрузка как на сами валы, так и на осевые подшипники, что обеспечивает длительность срока службы механизмов и автомобиля в целом.

Основной минус в эксплуатации данного вида муфт заключается в том, что отсутствует элемент, который позволил бы смягчать дорожные удары.

Кулачково-дисковая муфта имеет следующее строение: она вмещает в себя две полумуфты и один соединительный диск, который расположен между ними. Осуществляя свою работу, диск двигается по прорубленным в полумуфтах отверстиям и этим вносит коррективы в работу соосных валов. Разумеется, трение диска будет сопровождаться быстрым износом. Поэтому требуется плановая смазка поверхностей муфты и бережная, не агрессивная, манера езды на автомобиле. К тому же для продления срока службы кулачково-дисковые муфты выполняются сегодня из самых износостойких сплавов стали.

Строение зубчатой муфты определяется двумя полумуфтами, которые имеют специальные зубцы на своей поверхности. К тому же полумуфты дополнительно оснащены и обоймой с внутренними зубцами. Таким образом, зубчатая муфта может передавать вращающий момент сразу несколькими работающими зубцами, за счет чего обеспечивается и более высокая пропускная способность нагрузки. Благодаря своему строению эта муфта имеет весьма небольшие габариты, что делает ее востребованной в автомобилях всех типов.

Элементы для зубчатых муфт выполняются из сталей, насыщенных углеродом. Перед монтажом элементы в обязательном порядке проходят термообработку.

Компенсирующие муфты упругого соединения, в отличие от компенсирующих жестких муфт, не просто корректируют соосность валов, но также уменьшают силу нагрузки, которая появляется при переключении передач.

Втулочно-пальцевая муфта составлена из двух полумуфт, которые соединяются пальцами. На окончания пальцев с целью уменьшения силы нагрузки и ее смягчения надеты наконечники из пластичных материалов. При этом толщина самих наконечников (или втулок) сравнительно небольшая, поэтому и пружинящий эффект тоже не велик.

Эти муфтовые устройства широко применяются в комплексах электрических двигательных агрегатов.

Использование муфты с пружинами в виде змеи подразумевает передачу большого вращающего момента. Конструктивно это две полумуфты, которые оснащены зубцами уникальной формы. Между полумуфтами располагаются пружины в форме змеи. При этом муфта вмонтирована в чашку, которая, во-первых, сохраняет рабочее место каждой из пружин и, во-вторых, выполняет функцию подачи смазки на элементы механизма.

Муфта отличается повышенной стоимостью при производстве, однако ее долговечные рабочие характеристики позволяют устанавливать данный тип механизмов на автомобили премиум-класса.

Управляемые

Основное отличие от неуправляемых заключается в том, что смыкать и размыкать соосные валы можно без остановки работы двигательного агрегата. Из-за этого управляемые виды муфт требуют исключительно тщательного подхода к их монтажу и центрованию расположений валов.

Кулачковая муфта представляет собой две полумуфты, которые соприкасаются между собой специальными выступами — кулачками. Принцип работы таких муфт заключается в том, что при включении одна полумуфта своими выступами жестко входит в полости другой. Таким образом и достигается надежное соединение между ними.

Функционирование кулачковой муфты сопровождается повышенными шумами и даже ударами, из-за чего в конструкции принято использовать синхронизаторы. Из-за подверженности быстрому износу сами полумуфты и их кулачки выполняются из прочных видов сталей, а после закаливаются в огне.

Муфты вида фрикционных сцепных работают по принципу передачи вращающего момента за счет силы, возникающей от трения между поверхностями элементов. В самом начале рабочей деятельности между полумуфтами возникает проскальзывание, то есть обеспечивается плавное включение устройства. Трение же во фрикционных муфтах достигается путем соприкосновения нескольких пар дисков, которые располагаются между двумя равноразмерными полумуфтами.

Самоуправляемые

Это тип автоматических муфтовых соединений, который выполняет сразу несколько задач в машине. Во-первых, ограничивает величину нагрузок. Во-вторых, передает нагрузку только в строго заданном направлении. В-третьих, включаются или отключаются при определенном скоростном режиме.

Часто используемым видом самоуправляемых муфт считается предохранительная. Она включается в работу в тот момент, когда нагрузки начинают превышать какую-то установленную заводом-изготовителем машины величину.

Муфты центробежного типа устанавливают на транспортные средства для возможностей мягкого пуска. Это позволяет двигательному агрегату быстрее развить максимальную скорость.

А вот муфты обгона, напротив, выполняют передачу вращающего момента только в одном, заданном направлении. Это позволяет повысить скорость авто и оптимизировать работу его систем

Основные виды применяемых сегодня муфт

Достаточно широкой популярностью на рынке автомобилестроения пользуется муфта Haldex. Первое поколения этой муфты для полноприводных автомобилей вышло еще в 1998 году. Муфта блокировалась только на передней ведущей оси в момент пробуксовки колес. Именно по этой причине Haldex в то время получила много негативных отзывов, так как работа этой муфты не позволяла мягко управлять автомобилем во время заносов или пробуксовки.

С 2002 года вышла усовершенствованная модель Haldex второго поколения, с 2004 — третьего, с 2007 — четвертого, а с 2012 года вышло последнее, пятое поколение. На сегодняшний день муфта Haldex может устанавливаться как на переднюю ось, так и на заднюю. Управление автомобилем стало значительно более удобным благодаря как конструкционным особенностям муфты, так и инновационным доработкам вроде постоянно работающего насоса или фрикциона с управлением от гидравлики или электричества.

Муфты этого вида активно используются на автомобилях Volkswagen.

Однако более употребительными (устанавливаются на автомобили Skoda, Volvo, Kia и другие) считаются муфты вида Torsen. Эта муфта была разработана американскими инженерами специально для дифференциальных устройств повышенного трения. Способ работы Torsen весьма прост: он не выравнивает подачу крутящего момента на буксующие колеса, а просто перенаправляет механическую энергию на то колесо, которое имеет более надежное сцепление с дорожным покрытием.

Преимущество дифференциальных устройств с муфтой Torsen заключается в их дешевизне и моментальной реакции на любые изменения работы колес во время езды. Муфта неоднократно дорабатывалась, и на сегодняшний день ее можно считать наиболее популярной в современном автомобилестроении.

Поддержание муфт в рабочем состоянии

Как и любой другой агрегат или механизм транспортного средства, муфтовые устройства нуждаются в качественном обслуживании. Специалисты ГК Favorit Motors выполнят корректировку работы муфт любого типа или замену каких-либо их составляющих.

Муфта сцепления: уверенное управление сцеплением автомобиля

В сцеплении фрикционного типа прерывание потока крутящего момента при переключении передач реализовано разъединением нажимного и ведомого дисков. Отвод нажимного диска выполняется посредством муфты выключения сцепления. Все об этой детали, ее типах, конструкции и правильном выборе — читайте в статье.

Что такое муфта сцепления?

Муфта сцепления (муфта выключения сцепления, нажимная муфта) — узел фрикционного сцепления в трансмиссии с ручным управлением; компонент привода сцепления, обеспечивающий его выключение при переключении передач.

Муфта выключения сцепления выполняет две функции:

• Крепление и правильное позиционирование подшипника выключения сцепления (выжимного подшипника);
• Передача усилия от привода сцепления (от вилки выключения сцепления) на подшипник и далее на лепестки диафрагменной пружины/рычаги;
• Защита выжимного подшипника от механических воздействий и износа (предотвращает поломки и износ подшипника, возможные при прямом контакте с ним вилки).

Читайте также  Как снять ветровики с автомобиля?

Обратите внимание: термин «муфта сцепления» также используется по отношению к более крупному узлу — автомобильному сцеплению различных типов (как правило — к фрикционному одно- и двухдисковому). В данной статье рассматриваются именно муфты выключения сцепления.

Типы и конструкция муфт сцепления

Все муфты выключения сцепления имеют принципиально одинаковое устройство, отличаясь деталями. В общем случае это цельная цилиндрическая деталь, которую условно можно разбить на несколько частей:

• Посадочное отверстие — отверстие вдоль оси муфты для ее посадки на первичный вал коробки передач;
• Упорные поверхности — прямоугольные упорные площадки или штыри (два штуки) для соединения с вилкой выключения сцепления;
• Посадочное место подшипника выключения сцепления — расширенная часть в виде стакана или трубчатая часть для монтажа выжимного подшипника.

Муфта сцепления может изготавливаться из чугуна и стали, сегодня все более широкое применение находят и пластиковые детали. Муфты отличаются конструкцией упорных поверхностей под вилку (соответственно, и конструкцией совместимых вилок выключения сцепления) и способом монтажа выжимного подшипника.

По конструкции вилок и упорных поверхностей под них муфты выключения сцепления бывают:

• С плоскими площадками без фиксации вилки;
• С цилиндрическими штырьками;
• С различными системами для сочленения муфты с вилкой (посредством болтов или шплинтов).

Как правило, муфты с плоскими площадками не имеют соединения с вилкой выключения сцепления — она подводится к муфте только в момент переключения передач, обратный возврат муфты в этом случае осуществляется за счет упругости пружин корзины сцепления. Муфты со штырями или сочленением постоянно соединены с вилкой, поэтому они подводятся к корзине сцепления в момент переключения передачи, а затем принудительно отводятся от нее. Для защиты мест контакта с вилкой от интенсивного износа могут дополнительно использоваться контактные площадки из более твердых материалов.

По типу монтажа выжимного подшипника муфты бывают:

• С внутренней установкой подшипника — на муфте выполняется посадочное отверстие в виде стакана, в который вкладывается подшипник;
• С наружной установкой подшипника — на муфте выполняется трубчатая часть, на которую напрессовывается подшипник.

На муфтах могут использоваться упорные или радиально-упорные подшипники различной конструкции. Широкое применение нашли самоустанавливающиеся подшипники, способные лучше работать в условиях постоянно меняющихся осевых нагрузок.

Принцип работы и место муфты сцепления в трансмиссии автомобиля

Муфта выключения сцепления входит в состав фрикционного сцепления, она располагается на первичном валу КП с возможностью осевого перемещения вдоль него. Со стороны установки выжимного подшипника муфта прилегает к лепесткам диафрагменной пружины или рычагам нажимного диска сцепления. Муфта соединяется с вилкой выключения сцепления и может с ее помощью совершать осевые перемещения вдоль первичного вала КП.

При необходимости переключить передачу водитель нажимает на педаль сцепления, с помощью привода педаль воздействует на вилку — она смещается в сторону корзины сцепления и толкает соединенную с ней муфту. Муфта вместе с подшипником подходит к лепесткам диафрагмы или рычагам и толкает их — это приводит к отводу нажимного диска от ведомого и поток крутящего момента от двигателя на КП прерывается, можно безопасно переключить передачу. После включения нужной передачи водитель отпускает педаль сцепления, вилка под воздействием пружины возвращается в первоначальное положение, отводя или освобождая муфту сцепления. Пружины корзины сцепления освобождаются, нажимной диск снова прижимается в ведомому — поток крутящего момента от двигателя на КП восстанавливается.

В зависимости от конструкции, при выключенном сцеплении муфта с подшипником могут либо полностью отводиться от корзины сцепления, либо постоянно иметь контакт с лепестками диафрагменной пружины/рычагами. Однако в обоих случаях муфта находится в свободном положении (без прижима) и не оказывает влияния на работу сцепления.

Выбор и замена муфты сцепления

Муфта сцепления работает в условиях изменяющихся нагрузок, поэтому с течением времени она изнашивается и повреждается. Еще более риску поломок подвержены выжимные подшипники. При возникновении неисправностей эти детали не ремонтируют, а полностью меняют. Признаками неисправностей муфты являются проблемы с переключением передач — изменение хода педали сцепления, снижение или повышение сопротивления педали нажиму, недостаточное выключение сцепления, появление посторонних звуков при переключении передач и т.д. О поломке подшипника, как правило, дополнительно свидетельствует характерный шум при выключении сцепления.

При выборе новой муфты выключения сцепления необходимо ориентироваться на размеры и конфигурацию старой. Лучше всего покупать муфту того же типа и каталожного номера, что и старая. Однако в ряде случаев возможно применение аналогов, которые подходят по размерам, типу и расположению упорных площадок под вилку, посадочного места подшипника и посадочного размера под первичный вал КП. При установке муфты с другими размерами и конфигурацией сцепление будет работать некорректно, или вовсе перестанет выполнять свои функции. При верном выборе сцепление будет выключаться быстро и надежно, обеспечивая простое и безопасное переключение передач.

Другие статьи

Грузовые автомобили «Урал» оснащаются системами регулирования давления воздуха в шинах, в которых применяются гибкие трубопроводы — шланги. О том, что такое шланги системы накачки шин, каких типов они бывают и как они устроены, а также об их выборе, замене и обслуживании читайте в данном материале.

В современных транспортных средствах предусмотрена вспомогательная система, обеспечивающая комфортное движение при осадках — стеклоочиститель. Привод данной системы осуществляется мотором-редуктором. Все об этом агрегате, его конструктивных особенностях, выборе, ремонте и замене — читайте в статье.

Современные транспортные средства оснащаются светосигнальными приборами, установленными в передней и задней части. Формирование светового пучка и его окрашивание в фонарях обеспечивается рассеивателями — все об этих деталях, их типах, конструкции, выборе и правильной замене читайте в данной статье.

Многие современные автомобили, особенно грузовые, оснащаются гидравлическим приводом выключения сцепления. Достаточный запас жидкости для работы главного цилиндра сцепления хранится в специальном бачке. Все о бачках ГЦС, их типах и конструкции, а также о выборе и замене этих деталей читайте в статье.

Устройство и принцип работы сцепления автомобиля

Сцеплением называется механизм трансмиссии, передающий крутящий момент от двигателя к коробке передач за счет силы трения. Также оно позволяет кратковременно отсоединить двигатель от трансмиссии и вновь их плавно соединить. Существует достаточно много разновидностей муфт сцепления. Они различаются по количеству ведомых дисков (однодисковое, двухдисковое или многодисковое), по типу рабочей среды (сухое или мокрое) и по типу привода. Разные виды сцеплений имеют соответствующие преимущества и недостатки, но наибольшее распространение на современных автомобилях получило однодисковое сухое сцепление либо с механическим, либо гидравлическим приводом.

  1. Функции сцепления
  2. Элементы муфты сцепления
  3. Принцип работы
  4. Виды сцепления
  5. Сухое сцепление
  6. Мокрое сцепление
  7. Сухое двухдисковое сцепление
  8. Сцепление двухмассового маховика
  9. Ресурс сцепления
  10. Особенности керамического сцепления

Функции сцепления

Муфта сцепления устанавливается между двигателем и коробкой передач и является одним из наиболее нагруженных элементов трансмиссии. Она выполняет следующие основные функции:

  1. Плавное разъединение и соединение двигателя и коробки передач.
  2. Передача крутящего момента без проскальзывания (без потерь).
  3. Компенсация вибраций и нагрузок от неравномерности работы двигателя.
  4. Снижение нагрузок на элементы двигателя и трансмиссии.

Элементы муфты сцепления

Стандартная муфта сцепления, применяющаяся на большинстве автомобилей с механической коробкой передач, включает следующие основные элементы:

  • Маховик двигателя – ведущий диск.
  • Ведомый диск сцепления.
  • Корзина сцепления – нажимной диск.
  • Выжимной подшипник сцепления.
  • Муфта выключения сцепления.
  • Вилка сцепления.
  • Привод сцепления.

На ведомый диск сцепления с обеих сторон установлены фрикционные накладки. Его функция – передача крутящего момента за счет силы трения. Встроенный в корпус диска пружинный демпфер крутильных колебаний смягчает соединение с маховиком и гасит вибрации и нагрузки от неравномерности работы двигателя.

Схема расположения диска сцепления, корзины и выжимного подшипника с муфтой выключения

Нажимной диск и диафрагменная пружина, воздействующие на ведомый диск сцепления, в сборе представляют собой единый узел, получивший название “корзина сцепления”. Ведомый диск сцепления расположен между корзиной и маховиком и соединен с первичным валом коробки передач с помощью шлицев, по которым он может перемещаться.

Диафрагменная пружина корзины может быть либо нажимного, либо вытяжного принципа действия. Отличие – в направлении приложения усилия от привода сцепления: к маховику или от маховика. Особенность конструкции пружины вытяжного действия позволяет использовать корзину, толщина которой значительно меньше. Это делает узел максимально компактным.

Принцип работы

Принцип работы сцепления основан на жестком соединении ведомого диска сцепления и маховика двигателя за счет возникающей силы трения от усилия, которое создает диафрагменная пружина. Сцепление имеет два режима: «включено» и «выключено». Основное время работы ведомый диск прижат к маховику. Крутящий момент от маховика передаётся ведомому диску, а от него через шлицевое соединение на первичный вал коробки передач.

Схема работы диафрагменной пружины

Для выключения муфты водитель нажимает на педаль, которая соединена с вилкой механическим или гидравлическим приводом. Вилка перемещает выжимной подшипник, который, нажимая на концы лепестков диафрагменной пружины, прекращает её давление на нажимной диск, а он, в свою очередь, освобождает ведомый. В этот момент двигатель разъединен с трансмиссией.

Читайте также  Как снять с учета несуществующий автомобиль?

После включения нужной передачи в коробке передач водитель отпускает педаль сцепления, вилка перестаёт воздействовать на выжимной подшипник, а тот на пружину. Нажимной диск прижимает ведомый к маховику. Двигатель соединен с трансмиссией.

Виды сцепления

Сухое сцепление

Принцип действия сцепления данного типа основан на силе трения, возникающей при взаимодействии сухих поверхностей: ведущего, ведомого и нажимного дисков. Это обеспечивает жесткую связь двигателя и коробки передач. Сухое однодисковое сцепление – самый распространенный вид, использующийся на основной массе автомобилей с механической КПП.

Мокрое сцепление

Данный вид сцепления предполагает работу трущихся поверхностей в масляной ванне. По сравнению с сухой, такая схема обеспечивает более плавное соприкосновения дисков; узел эффективнее охлаждается за счет циркуляции жидкости и может передавать больший момент на трансмиссию.

Двойное сцепление мокрого типа

Мокрая схема обычно применяется на современных роботизированных КПП с двойным сцеплением. Особенность работы такого сцепления заключается в том, что на четные и нечетные передачи КПП подается крутящий момент от отдельных ведомых дисков. Привод сцепления – гидравлический, управляемый электроникой. Переключение скоростей происходит при постоянной передаче крутящего момента на трансмиссию без разрыва потока мощности. Данная конструкция является более дорогой и сложной в производстве.

Сухое двухдисковое сцепление

Сухое двухдисковое сцепление предполагает наличие двух ведомых дисков и промежуточной проставки между ними. Данная схема способна передать больше крутящего момента при тех же размерах механизма сцепления. Сама по себе она проще в производстве по сравнению с мокрой. Обычно применяется на грузовиках и легковых автомобилях с особо мощными двигателями.

Сцепление двухмассового маховика

Двухмассовый маховик состоит из двух частей. Одна из них связана с двигателем, вторая – с ведомым диском. Обе составляющие маховика имеют небольшой свободный ход относительно друг друга в плоскости вращения и соединены пружинами между собой.

Схема двухмассового маховика

Особенностью сцепления двухмассового маховика является отсутствие пружинного демпфера крутильных колебаний в ведомом диске. Функция гашения колебаний заложена в конструкцию маховика. Помимо передачи крутящего момента он максимально эффективно сглаживает вибрации и нагрузки, возникающие от неравномерности работы двигателя.

Ресурс сцепления

Ресурс сцепления главным образом зависит от условий эксплуатации автомобиля, а также от стиля езды водителя. В среднем, срок службы сцепления может доходить до 100-150 тысяч километров пробега. В результате естественного износа, возникающего в момент соприкосновения дисков, фрикционные поверхности изнашиваются и требуют замены. Основная причина – проскальзывание дисков.

Двухдисковое сцепление обладает большим ресурсом за счет увеличенного числа рабочих поверхностей. Выжимной подшипник сцепления задействуется при каждом разрыве соединения двигателя и коробки передач. Со временем в подшипнике вырабатывается и теряет свойства вся смазка, в следствие чего он перегревается и выходит из строя.

Особенности керамического сцепления

Ресурс сцепления и эффективность его работы на пределе нагрузок зависит и от свойств материала, обеспечивающего зацепление дисков. Стандартный состав накладок дисков сцепления большинства автомобилей включает спрессованную смесь стеклянных и металлических волокон, смолы и каучука. Поскольку принцип работы сцепления базируется на силе трения, фрикционные накладки ведомого диска рассчитаны на работу при высоких температурах, доходящих до 300-400 градусов Цельсия.

Диск сцепления с керамическими фрикционными накладками

В мощных спортивных автомобилях нагрузки на сцепление намного превышают обычные нормы. Для некоторых трансмиссий может применяться керамическое и металлокерамическое сцепление. В состав материала таких накладок входит керамика и кевлар. Металлокерамический фрикционный материал менее подвержен износу и выдерживает нагрев до 600 градусов без потери рабочих качеств.

Производители используют различные конструкции муфты сцепления, оптимальные для определенного автомобиля, исходя из его назначения и стоимости. Сухое однодисковое сцепление остается достаточно эффективной и недорогой в изготовлении конструкцией. Данная схема широко применяется на легковых автомобилях бюджетного и среднего классов, а также на внедорожниках и грузовиках.

Назначение муфты сцепления: виды и конструкция

Во фрикционном сцеплении перед переключением передач требуется приостановить крутящий момент. Выполняется эта операция разъединением двух дисков — нажимного и ведомого. Отводится нажимной диск с помощью муфты выключения сцепления. Со временем эта деталь износится, тогда она меняется или регулируется зазор между подшипником и отжимными рычагами.

  1. Что такое муфта сцепления: назначение и выполняемые функции
  2. Какие бывают муфты сцепления: виды и конструкции
  3. Как работает муфта сцепления: принцип действия
  4. Как отрегулировать муфту сцепления: корректировка длины тяги

Что такое муфта сцепления: назначение и выполняемые функции

Муфта сцепления — это деталь, с помощью которой автомобиль плавно трогает с места, и по ходу движения обеспечивает возможность переключения передач.

Муфта сцепления входит во фрикционный блок. Позволяет кратковременно разъединять трансмиссию и двигатель авто для ослабления плотности соприкосновения ведомых и ведущих дисков механизма.

Функции нажимной муфты:

  • правильная фиксация выжимного подшипника;
  • передача усилия от вилки выключения сцепления на узел вращения и идущие следом лепестки пружины диафрагмы;
  • предохранение подшипника от износа и повреждений механического характера.

Внимание! В статье идет речь не обо всём автомобильном сцеплении, а только о детали, расположенной между корзиной (нажимным диском) и втулкой с вилкой. Она устанавливается как на автомобилях и тракторах, так и на бензопилах, мотоблоках, а также стационарных станках с переключающимися режимами вращения вала.

Какие бывают муфты сцепления: виды и конструкции

Нажимные муфты разной техники внешне отличаются, но принципиальное их построение одинаковое. Визуально — это цилиндрические детали, состоящие из нескольких частей.

  1. Отверстие в корпусе под посадку муфты на вал коробки передач.
  2. Посадочное место для выжимного подшипника в виде стаканообразной расширенной или трубчатой суженой части.
  3. Две упорные прямоугольные площадки для сопряжения с прикрепленной к втулке вилкой.

Муфты изготавливаются из чугуна, стали либо пластика. Их упорные площадки, как и вилки выключения сцепления, могут отличаться внешне, но обязаны подходить друг к другу конструкционно. Различаются следующие разновидности сопряжения опорных поверхностей и вилок:

  • плоские горизонтальные площадки, которые не фиксируются вилкой;
  • цилиндрические штырьки, представляющие собой упоры;
  • разные варианты сопряжения с использованием шплинтов либо болтов.

Обычно при передвижении автомобиля вилка и горизонтальные площадки не контактируют. Последние сочленяются с муфтой исключительно в момент переключения передачи. В исходное положение деталь возвращается под воздействием упругой пружины нажимного диска сцепления.

Муфты, оснащенные штырьками, при переключении передачи подводятся к корзине, затем от нее принудительно отводятся. Поскольку контактирующие с вилкой места регулярно подвергаются износу, то они создаются из твердых металлов или их сплавов.

Выжимные подшипники имеют различные конструкции, поэтому монтируются по-разному. В муфты со стаканообразным посадочным местом подшипники устанавливаются внутрь. На модификации с трубчатой частью они напрессовываются с внешней стороны. Помимо того, подшипники могут применяться как упорные, так и радиально-упорные. Одни из самых востребованных вариаций — самоустанавливающиеся, хорошо работающие при осевых нагрузках, которые постоянно меняются.

Как работает муфта сцепления: принцип действия

Муфта выключения сцепления — составная часть фрикционного узла, работающего за счет силы трения. Рассматриваемая деталь находится на первичном валу коробки передач, и по ходу функционирования перемещается по его оси. С одной стороны деталь прилегает к рычагам нажимного диска сцепления или лепесткам диафрагменной пружины. С другой — контактирует с вилкой втулки и с ее помощью перемещается.

  • если нужно переключить передачу, водитель жмет на педаль сцепления;
  • приводится в движение привод, который воздействует на вилку;
  • последняя смещается в направлении к корзине и передвигает муфту;
  • движущаяся деталь направляется к лепесткам диафрагмы и толкает их;
  • в результате диск нажимной отводится от ведомого, после чего приостанавливается крутящий момент, шедший от двигателя на КП;
  • переключается передача;
  • после переключения педаль сцепления отпускается;
  • пружина, возвращая вилку в исходное положение, отводит муфту сцепления;
  • прижимной и ведомый диски снова сопрягаются;
  • восстанавливается момент силы от двигателя на КП.

При выключенном сцеплении, в зависимости от конструкции, муфта с подшипником отводится от корзины или постоянно контактирует с лепестками пружинной диафрагмы. В любом случае деталь располагается свободно — не прижимается и не влияет на функционирование сцепления.

Как отрегулировать муфту сцепления: корректировка длины тяги

При износе трущихся поверхностей меняется исходный зазор, выставленный между деталями. Например, пропадает дистанционный промежуток от 1,5 до 4 мм между подшипником и отжимными рычагами. Внутренние концы последних упираются в подшипник, в результате полное включение сцепления становится невозможным. Такую проблему можно заметить по изменению длины хода педали или по пробуксовке.

Зазор между отжимными рычагами и подшипником регулируется длиной тяги. Меняется она с помощью вилки на участке соединения с приводом педали при нейтральном положении коробки передач. В некоторых случаях регулировка зазоров возможна при настройке положения пружины. Усилия последней могут изменить несколько прокладок, с помощью которых диск перемещается вперед.

Также важно местонахождение концов рычажков: они должны находиться в одной плоскости на одинаковой отдаленности от подшипников муфты. Если это условие не соблюдено, выставляются регулировочные гайки на пальцах рычагов или винты на внутренних концах.