Назначение и принцип работы сцепления

Назначение и принцип работы сцепления

Сцепление автомобиля служит для кратковременного разъединения коленчатого вала двигателя от коробки передач и их плавного соединения, которые необходимы при переключении передач и трогания автомобиля с места.

На легковых и грузовых автомобилях наиболее распространено однодисковое сцепление фрикционного типа. Сцепление (см. рисунок 1.1) состоит из механизма и привода выключения. Механизм сцепления собран на маховике 1 двигателя, а привод — на невращающихся деталях, установленных на раме или кузове автомобиля.

1 – маховик; 2 – ведомый диск сцепления; 3 – нажимной диск сцепления; 4 – пружина; 5 – вилка включения сцепления; 6 – тяга; 7 – педаль; 8 – ведущий вала коробки передач; 9 – возвратная пружина; 10 – муфта с выжимным подшипником; 11 – отжимной рычаг; 12 – кожух сцепления.

Рисунок 1.1 – Схема фрикционного сцепления

Основными деталями механизма сцепления являются ведомый диск 2, установленный на шлицы ведущего вала 8 коробки передач, нажимный диск 3 с пружинами 4, размещенными на кожухе 12, который жестко прикреплен к маховику. На кожухе 12 сцепления установлены на шаровых опорах отжимные рычаги 11, соединенные шарнирно с нажимным диском 3.

Привод выключения сцепления состоит из муфты 10 с выжимным подшипником и возвратной пружиной 9, вилки 5, тяги 6 и педали 7.

При отпущенной педали сцепления ведомый диск 2 зажат пружинами 4 между маховиком и нажимным диском. Такое состояние сцепления называется включенным, так как при работе двигателя крутящий момент от маховика и нажимного диска передается за счет сил трения на ведомый диск и дальше на ведущий вал 8 коробки передач. Если нажать на педаль 7 сцепления, тяга 6 перемещается и поворачивает вилку 5 относительно места ее крепления. Свободный конец вилки давит на муфту 10, в результате чего она перемещается к маховику и нажимает на рычаги 11, которые отодвигают нажимной диск 3. При этом ведомый диск освобождается от сжимающего - усилия, отходит от маховика и сцепление выключается.

Для включения сцепления необходимо плавно отпускать педаль 7. При этом усилие на ведомом диске будет нарастать постепенно, вследствие чего будет происходить проскальзывание диска относительно маховика и плавное их соединение до момента полного включения. С целью отвода теплоты, выделяющейся при включении сцепления, на кожухе выполняют отверстия для циркуляции воздуха.

Рассмотренный на схеме фрикционного сцепления привод выключения сцепления (см. рисунок 1.1) прост по конструкции, содержит жесткие рычаги и тяги и называется механическим. На многих легковых автомобилях в настоящее время применяют гидравлический привод выключения сцепления. В таком приводе усилие от педали к механизму сцепления передается жидкостью, заключенной в гидроцилиндрах и трубопроводах. На грузовых автомобилях для облегчения управления сцеплением в приводе его выключения иногда применяют пневматический усилитель (автомобили МАЗ, КамАЗ).

Устройство сцеплений

Однодисковый механизм сцепления автомобиля ГАЗ-24 «Волга» (см. рисунок 1.2) состоит из ведомого диска 4, установленного на шлицевом конце ведущего вала 8 коробки передач, и стального штампованного кожуха 11, прикрепленного к маховику 2 болтами. Внутри к кожуху на опорных вилках прикреплены рычаги 10 выключения сцепления, шарнирно соединенные с нажимным диском 5. Опорные вилки также шарнирно крепятся к кожуху 11, что обеспечивает отвод нажимного диска при выключении без перекосов.

Между кожухом 11 и нажимным диском по окружности размещены нажимные цилиндрические пружины 6, установленные для центровки на бобышках по периферии нажимного диска.

Ведомый диск сцепления (см. рисунок 1.3) выполнен раздельно со ступицей 6, крутящий момент на которую передается через демпферные пружины 5. Они расположены в окнах ступицы 6 и дисков 2 и 8, скрепленных через вырез в ступице пальцами 7. К диску 2 прикреплены волнистые пружинные пластины 4 с двумя фрикционными накладками 3. При включении сцепления волнистые пружины распрямляются постепенно, обеспечивая более плавное включение. Ведомый диск имеет также гаситель крутильных колебаний, выполненный в виде пружины 1, прижимающей диск 2 к ступице 6 с некоторым усилием.

1 – картер сцепления; 2 – маховик; 3 – коленчатый вал двигателя; 4 – ведомый диск; 5 – нажимный диск; 6 – нажимные пружины; 7 – муфта; 8 – ведущий вал коробки передач; 9 – вилка включения сцепления; 10 – рычаг; 11 – кожух; 12 – толкатель; 13 – клапан выпуска воздуха; 14 – рабочий цилиндр, 15 – главный цилиндр, 16 – педаль

Рисунок 1.2 – Механизм и привод сцепления автомобиля ГАЗ-24 «Волга»

1 –^: пружина; 2, 8 – диски; 3 – фрикционные накладки; 4 – волнистая пружинная пластина; 5 – демпферная пружина; 6 – ступица; 7 – палец

Рисунок 1.3 – Ведомый диск сцепления

Крутильные колебания, возникающие на маховике двигателя в основном за счет пульсации его работы при включенном сцеплении, передаются ведомому диску и заставляют его поворачиваться на некоторый угол относительно ступицы 6, сжимая пружины 5. При этом возникает трение диска 2  фланец ступицы, к которой он прижимается пружиной 1 гасителя, и энергия крутильных колебаний гасится, превращаясь в теплоту. В целом гаситель способствует мягкости включения сцепления и повышает долговечность шестерен коробки передач и карданного вала.

Однодисковый механизм сцепления с центральной диафрагменной нажимной пружиной (см рисунок 1.4) имеет только одну нажимную пружину. Она выполнена в форме усеченного конуса. В выштамповке пружины расположено 18 лепестков, которые являются не только упругими элементами, но и одновременно отжимными рычагами. Основное преимущество диафрагменной пружины - ее нелинейная характеристика. Она обеспечивает практически постоянное усилие независимо от степени нажатия. У цилиндрических пружин характеристика линейная - усилие прямо пропорционально сжатию. Применение диафрагменной пружины улучшает износостойкие свойства сцепления, исключает возможность пробуксовки и позволяет уменьшить габаритные размеры и массу.

В конструкции сцепления диафрагменная пружина 5 крепится заклепками 6 и двумя опорными кольцами 9 на кожухе 4 сцепления. Наружный край пружины передает сжимающее усилие нажимный диск 3.

а) сцепление в сборе; б) основные детали сцепление: 1 – маховик; 2 – ведомый диск;

3 – нажимный диск; 4 – кожух сцепления; 5 – диафрагменная нажимная пружина; 6 – заклепки;

7 – фрикцион кольцо; 8 – подшипник; 9 – опорное кольцо; 10 – фиксаторы

Рисунок 1.4 – Сцепление автомобиля ВАЗ-2101

При выключении сцепления подшипник 8 через упорный фланец воздействует на лепестки пружины и перемещает ее в сторону маховика. Наружный край пружины отгибается в обратную сторону и фиксаторами 10 отводит нажимный диск 3 от ведомого диска 2 - сцепление выключается. Ведомый диск 2 в данной конструкции сцепления имеет гаситель крутильных колебаний.

Двухдисковый механизм сцепления.

В отличие от однодискового двухдисковое сцепление имеет два ведомых и два ведущих диска: промежуточный 3 (см. рисунок 1.5) и нажимной  12, установленные поочередно.

Число ведомых дисков более одного увеличивает поверхность трения при передаче больших моментов. Ступицы ведомых дисков помещены на шлицы вала  14, который одновременно является валом коробки передач. Передний конец вала опирается на шариковый подшипник, установленный в расточке коленчатого вала.

Ведомые диски сцепления зажаты между торцовыми поверхностями маховика и ведущих дисков цилиндрическими нажимными пружинами  10, которые равномерно расположены в кожухе.

Промежуточный ведущий диск 3 имеет рычажный механизм 2, который автоматически устанавливает диск в среднее положение при выключении сцепления.

Отжимные рычажки  4 прикреплены к кожуху вилками и гайками. Наружные концы рычажков шарнирно соединены с нажимным диском  12, а внутренние – с упорным кольцом  9. Педаль сцепления связана с подшипником через вилку  8 выключения, рычаги и тяги.

При нажатии на педаль упорный подшипник  6 переместит вперед кольцо с внутренними концами отжимных рычажков, а наружные концы рычажков  4 отведут назад нажимной диск  12. Под действием рычажного механизма  2 промежуточный ведущий диск 3 отойдет от маховика и нажимного диска, вращение на ведомые диски от коленчатого вала передаваться не будет.