Комплект сцепления: виды и принцип работы

Сцепление выполняет вспомогательную функцию при переключении передач: плавное соединение двигателя и вала МКПП обеспечивает мягкий старт без рывков и уменьшает нагрузку на узлы мотора и трансмиссии.

Местоположение и функции компонентов сцепления

Сцепление – это связь коленвала двигателя с первичным валом механической коробки передач. Прижимная группа обеспечивает передачу момента вращения при соединении, и отсоединяет двигатель от КПП при размыкании.

Схема размещения сцепления

В комплект сцепления входит ведомый диск, прижимной диск (корзина сцепления) с диафрагменной пружиной и выжимной подшипник.

Схема сцепления

Корзина сцепления и ведущий диск

Прижимной диск вместе с корпусом обеспечивает надежный контакт между ведомым диском и маховиком двигателя, а при нажатии на педаль сцепления отодвигается назад, размыкая эту связку. Корзина сцепления – это комплект диска, кожуха и диафрагменной пружины, которая отводит ведущий диск от ведомого с помощью выжимного подшипника. Тангенциальные (возвратные) пружины установлены внутри и создают усилие в обратном направлении, благодаря чему при включении сцепления ведущий диск приводится к ведомому.

Корзина сцепления: прижимной (ведущий) диск, кожух, лепестковая пружина

В системе сцепления кожух корзины жестко соединен с маховиком двигателя и вращается вместе с ним, при этом соединения корзины с первичным валом коробки передач нет. Вал коробки передач проходит от ведомого диска через отверстие в лепестковой пружине без соприкосновения с деталями корзины.

Как правило, в автомобилях устанавливаются корзины нажимного действия: при нажатии педали сцепления лепестки диафрагменной пружины нажимаются в сторону маховика. В корзине вытяжного действия при нажатии педали диафрагменная пружина вытягивается от маховика.

Схема работы сцепления вытяжного типа: пружина в невыжатом,
полувыжатом и полностью выжатом состоянии
(в третьем случае ведущий диск полностью отсоединен от ведомого)

Корзина нажимного действия конструктивно проще, но вытяжного – меньше по размеру, и устанавливается в тех случаях, когда необходим малогабаритный узел.

Материалы изготовления у каждого производителя разные, но в большинстве случаев кожух и пружины делаются из стали разных сортов, а прижимной диск – из чугуна, обладающего высокой износостойкостью.

Ведомый диск сцепления

Ведомый диск выполняет связующую функцию: благодаря поверхности с высоким показателем трения он входит в зацепление со стальным маховиком двигателя с одной стороны и стальным прижимным диском – с другой, передавая вращение от маховика. В нормальном состоянии ведущий и ведомый диски плотно прижаты к маховику, при выжимании сцепления они расходятся.

В этой конструкции наибольшая нагрузка ложится на ведомый диск: со стороны маховика идет усилие, которое через ведомый диск передается на вал. Из-за нагрузок ведомый диск со временем приходит в негодность (изнашивается фрикционное покрытие), после чего требует замены.

Ведомый диск сцепления.
1. Держатель. 2. Ступица. 3, 5. Заклепки. 4. Накладка.
6. Обойма демпфера. 7. Диск демпфера.
8. Фрикционное кольцо демпфера. 9, 10. Пружины демпфера.

Диск сцепления решает сразу несколько задач: передача вращения, гашение колебаний, сопротивление износу, стойкость к высоким температурам, прочность, упругость (осевая податливость) и как можно меньший вес. Для решения этих задач применяют различные конструктивные приемы.

Основа диска – стальная пластина, к которой крепятся остальные компоненты. Ее конфигурация зависит от планируемой упругости и веса конструкции: фигурные лепестки (с поочередным расхождением от плоскости около 1 мм) обеспечивают более мягкое сцепление с маховиком, а следовательно, и более комфортные условия для пассажиров. Оптимальной в этом плане является сборная конструкция, в которой лепестки (или, как их еще называют, кнопки) из более тонкой стали крепятся к центральному диску.

Цельная конструкция (слева) и сборная основа (справа)

Для облегчения веса применяют различные модификации: лепестковую форму (самый жесткий вариант – трехлепестковый диск), вырезы, комбинированные материалы. Фрикционные накладки, идущие по окружности, позволяют включать сцепление мягко, а разделенные по лепесткам – более жестко, но точно.

Демпфирующая система предназначена для компенсации колебаний при включении сцепления. Комплект пружин, дисков и фрикционных колец принимает на себя рывки маховика, благодаря чему сцепление включается мягче, снижается шум и вибрация. В «жестких» вариантах, где важен не комфорт, а скорость и точность включения, используются диски без демпфера.

Работа демпфера

Функция фрикционных накладок с обеих сторон диска – сцепление с поверхностью маховика и ведущего диска, за счет чего и передается момент вращения. Поскольку сам диск работает в сложных условиях, поверхность накладок подвергается огромным нагрузкам, и чем агрессивней стиль вождения, тем быстрей они приходят в негодность.

Требования к накладкам достаточно строгие: устойчивость к высоким температурам (даже при аккуратном вождении диск нагревается до 200-250оС), износостойкость, отсутствие абразивных свойств («бережное» отношение к металлу маховика) и в то же время жесткое сцепление с металлом. До недавних пор в их состав входил асбест, который производители перестали использовать в связи с повышающимися экологическими требованиями. В настоящее время фрикционные накладки изготавливаются чаще всего из органики (95% рынка занимает продажа именно дисков с органическими накладками), а также керамики и металлокерамики, кевлара и карбоно-керамических составов. Для «гражданских» версий сцепления помимо органики подходит кевлар: этот материал сочетает в себе прочность, отличные показатели передачи вращения и бережное отношение к металлу маховика и прижимного диска. А вот карбон, керамика и особенно металлокерамика – варианты для тех, кто готов платить за точность сцепления ранним износом маховика и собственным комфортом.

Выжимной подшипник

Выжимной подшипник связан с педалью сцепления через вилку и систему привода (гидравлического, пневматического или механического) и при нажатии на педаль движется вдоль оси первичного вала трансмиссии к корзине сцепления, нажимает на диафрагменную пружину, а она в свою очередь снимает давление с ведущего и ведомого дисков. Современные выжимные подшипники бывают шариковые (или роликовые) – механические, и гидравлические, которые приводятся в действие давлением в гидравлической системе сцепления. Вторые легче в управлении, но и цена их на порядок больше.

Виды выжимных подшипников: шариковый (слева)
и гидравлический (справа)

Как и многие другие современные автозапчасти, выжимной подшипник делается неразборным и необслуживаемым. Смазкой его наполняют при изготовлении, и обновлять или менять ее не нужно.

Поломка выжимного подшипника прежде всего будет слышна: при нажатии сцепления появляется характерный звук, который усиливается по мере выжимания педали. Появление такого шума говорит об износе подшипника и необходимости его замены.

Эксплуатация

При спокойном «семейном» стиле езды даже самый простой «бюджетный» комплект сцепления прослужит достаточно долго: от 100 до 200 тыс. км. Но эти цифры верны только при неагрессивном способе вождения: без резких стартов и жесткого включения сцепления, с постепенным набором скорости. Любители рвать с места с пробуксовкой и дымом из-под колес сжигают сцепление буквально за 2-3 таких резких старта. От трения и мгновенного нагрева поверхность ведомого диска меняет свою структуру и свойства: становится гладкой и хрупкой, теряет свою вязкость и не держит усилие.

При самых неблагоприятных обстоятельствах поврежденный ведомый диск выводит из строя маховик и корзину, так что вместо одной расходной детали приходится менять весь узел.

Второй причиной поломки тоже можно назвать человеческий фактор: многие неопытные водители перегружают сцепление, когда слишком долго удерживают педаль. При этом нагрузка на все узлы возрастает в несколько раз, и первым выходит из строя выжимной подшипник.

Помимо внешних условий, детали сцепления стираются и просто от времени, каким бы аккуратным ни был водитель. Износ сцепления проявляется рывками, толчками и ударами на старте, а в крайних случаях педаль может просто провалиться. Для профилактики подобных неприятностей делается проверка сцепления на СТО через 80 тыс. км после замены.

При подозрении на неисправность сцепления можно провести и самостоятельную проверку: со скорости 60 км/ч начать разгон на 4-й передаче. Если обороты двигателя и скорость автомобиля нарастают пропорционально – сцепление в порядке, если же показания спидометра на месте, а тахометра растут – сцепление не выполняет свои задачи в полной мере.

Описанная здесь конструкция сцепления устанавливается на автомобили с механической коробкой переключения передач. С коробкой-автоматом и само сцепление, и принцип вождения будут совершенно другими. Какой тип выбирать – решает каждый для себя, у обоих вариантов есть свои плюсы и минусы. Но в любом случае залогом долгой службы сцепления будет опыт и техническая дисциплина самого водителя.

О том, как выбирать комплект сцепления, а также рекомендации брендов производителей – наш "Гид покупателя".