Вакуумное сцепление что это

АВТОМАТИЧЕСКИЙ ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЙ ПРИВОД СЦЕПЛЕНИЯ

Электровакуумный привод сцепления (ЭПС) представляет собой универсальную систему автоматического управления стандартным фрикционным сцеплением автомобилей с двигателями, имеющими рабочий объем 0,65- 2,5 л, которая изменяет Мс сцепления в зависимости от пк. Он комплектуется только из навесных узлов, не имеющих механической связи с другими агрегатами автомобиля. Благодаря этому оборудование автомобилей ЭПС не требует изменения конструкции их агрегатов.

Основными узлами ЭПС являются вакуумная сервокамера и электронный блок автоматики, регулирующий силу тока в обмотке электромагнита сервокамеры.

Сцепление включается и выключается в результате перемещения поршня 6 (рис. 11.6) и связанного с ним штока 3 сервокамеры.

Если, например, поршень 6 втягивается внутрь сервокамеры, то шток 3, воздействуя на рычаг 2, перемещает слева направо поршень главного гидроцилиндра 22 сервокамеры. Это вызывает перемещение поршня рабочего гидроцилиндра 19 (слева направо на рис. 11.6), вследствие чего шток 15, нажимая на рычаг привода сцепления, передвигает выжимной подшипник сцепления, выключая его через пяту сцепления. При движении поршня 6 в

1 — бачок системы гидропривода; 2 — рычаг сервокамеры; 3 — шток; 4,8 — пружины; 5 — полость атмосферного давления; 6 — поршень; 7 — мембрана; 9 — полость регулируемого давления; 10 — корпус сервокамеры; 11 — обмотка электромагнита; 12 — электромагнит; 13 — обратный клапан; 14 — впускной коллектор двигателя; 15 — шток рабочего гидроцилиндра; 16 — выключатель сцепления; 17 — электронный блок управления ЭПС; 18 — щиток управления; 19 — рабочий гидроцилиндр; 20 — якорь электромагнита; 21 — сервокамера; 22 — главный гидроцилиндр сервокамеры; 23, 24 — гайки; 25 — опора рычага; 26 — главный гидроцилиндр дублера привода сцепления; 27 — педаль дублера привода сцепления; 28 — толкатель; 29 — неподвижное седло; 30 — подвижное седло; 31 — клапан; 32 — пружина; 33 — отверстие для впуска воздуха; 34 — корпус клапана.

обратном направлении сцепление выключается. Слева от поршня расположена полость 5, постоянно соединенная с атмосферой, а справа находится полость 9 регулируемого давления, в которой давление может меняться от атмосферного до разрежения 60-70 кПа. Чем выше разряжение в данной полости, тем большая разность сил действует на стенки поршня, таким образом возрастает сила, стремящаяся переместить поршень внутрь сервокамеры. Под ее действием через приводные узлы сцепления сжимаются нажимные пружины, вследствие чего уменьшается прижатие нажимного диска к ведомому и соответственно момент, передаваемый сцеплением. По мере уменьшения разрежения в полости 9 снижается сила, действующая на поршень. В результате уменьшается усилие, действующее на нажимные пружины сцепления, что приводит к ослаблению силы прижатия нажимного диска к ведомому. При этом обеспечивается возрастание момента, передаваемого сцеплением.

Разрежение в полости 9 регулируется с помощью клапана 31, на который, с одной стороны, действует пружина 32, а с другой — толкатель 28. В свою очередь, на толкатель действует, во-первых, усилие последовательно установленных пружин 4 и 8, которое стремится передвинуть его слева направо, и, во-вторых, сила Рэм, развиваемая электромагнитом 12, направленная навстречу усилию указанных пружин. Пружина 8 создает гораздо меньшее усилие по сравнению с 4, поэтому она полностью сжимается после втягивания поршня 6 на 20-25% полного его перемещения, в пределах которого Мс сохраняет максимальное значение. Так как пружина 8 не влияет на характеристики сервокамеры, при рассмотрении принципа действия ЭПС будет приниматься во внимание только действие пружины 4. Электромагнит, в отличие от электромагнитов с втягивающимся якорем обычного типа, выполнен без центрального неподвижного сердечника. В результате по мере втягивания якоря внутрь полости электромагнита регулируемое им тяговое усилие не возрастает, как у обычных электромагнитов (рис. 11.7, кривые 1 и 2), а уменьшается (кривые 3-8).

Зависимости тягового усилия /’:|м от перемещения якоря и силы тока / в обмотке электромагнита с втягивающимся якорем:

1,2 — с центральным неподвижным сердечником.

За счет регулирования силы тока в обмотке электромагнита создается возможность перемещать его якорь в любое положение, которое является устойчивым для данной силы тока. Такой вид тяговых характеристик электромагнита является необходимым условием для функционирования ЭПС.

Если Еэм превысит усилие пружины 4, то толкатель 28 сместится в левое положение и его подвижное седло 30 отойдет от клапана 31. Тогда клапан под действием пружины 32 переместится в крайнее левое положение и прижмется к неподвижному седлу 29. В результате полость 9 через обратный клапан 13 соединится с впускным коллектором 14 двигателя, благодаря чему в данной полости возникнет разряжение, обеспечивающее втягивание поршня 6 внутрь сервокамеры, и, следовательно, Мс уменьшится. Если же усилие пружины 4 станет больше Еэм, то подвижное седло, во-первых, закроет центральное отверстие в клапане 31 и тем самым разъединит полость 9 с впускным коллектором двигателя и, во-вторых, отодвинет клапан от неподвижного седла 29, благодаря чему полость 9 через отверстие 33 в корпусе 34 клапана соединится с атмосферой. Произойдет уменьшение разрежения в полости 9, вследствие чего увеличится момент, передаваемый через сцепление.

Усилие Епр пружины 4 зависит от положения поршня, возрастая по мере его втягивания внутрь сервокамеры, а Еэм, развиваемая электромагнитом, — от силы тока, проходящего через его обмотку. Если при каком-то положении поршня Еэм будет больше усилия пружины 4, то поршень будет втягиваться внутрь сервокамеры. Но в этом случае из-за сжатия пружины возрастет развиваемое ею усилие, которое при определенном положении поршня становится равным усилию электромагнита. В результате толкатель 28 установится в такое положение, при котором его подвижное седло 30 только закроет центральное отверстие в клапане 31, не отодвигая сам клапан от неподвижного седла 29. В таком положении клапана будет обеспечено отсоединение полости 9 как от впускного коллектора двигателя, так и от атмосферы, благодаря чему в данной полости установится постоянное разрежение и дальнейшее перемещение поршня прекратится.

Если же в процессе работы сервокамеры при каком-то положении поршня Епр превысит Еэм, то в результате соединения полости сервокамеры с атмосферой произойдет перемещение поршня 6 в направлении его выхода из сервокамеры. Уменьшится и усилие пружины 4, и когда оно сравняется с Еэм, клапан 31 соприкоснется и с подвижным, и неподвижным седлом. Полость 9 сервокамеры будет отсоединена как от источника разряжения, так и от атмосферы, в ней установится постоянное разряжение и положение поршня 6 не будет изменяться.

Данное положение клапана 31 и толкателя 28 соответствует установившемуся режиму работы сервокамеры. Практически же в процессе ее работы поршень колеблется с небольшой амплитудой и с высокой частотой относительно установившегося его положения. При этом амплитуда колебаний поршня постепенно уменьшается и в случае постоянства Еэм спустя некоторое время поршень занимает установившееся положение.

Чем выше 1эч, проходящий через обмотку электромагнита, тем при большем сжатии пружины 4 обеспечивается Епр = Еэм. С целью увеличить усилие пружины 4 поршень 6 должен дальше втянуться внутрь камеры, вследствие чего уменьшается Мс. Таким образом, рассматриваемый привод представляет собой следящую систему, в которой элементом обратной связи является пружина 4.

В исходном состоянии ЭПС, соответствующем 1ЭМ = 0, поршень гидроцилиндра 22 занимает крайнее левое положение, которое не зависит от длины опоры 25 рычага 2. Поэтому с увеличением длины опоры 25 при перемещении влево ее конца шток 3 (и поршень 6) будет втягиваться внутрь сервокамеры. В результате уменьшится полный ход штока 3, так как конечное его положение, соответствующее упору поршня 6 в корпус электромагнита, не изменится. Благодаря этому уменьшится зазор между нажимным и ведомым дисками сцепления в конечном положении штока 3, а для обеспечения начала трогания автомобиля с места нажимной диск должен от своего конечного положения пройти меньшее расстояние. Тем самым достигается начало трогания автомобиля с места при большой силе тока 1ЭЯ, чему соответствует меньшее значение пк.

Изменение исходного положения штока 3 вследствие его перемещения внутрь сервокамеры вызывает сжатие пружины 8. Однако так как данная пружина рассчитана на небольшое усилие и имеет малую жесткость, ее усилия при регулировании исходного положения штока 3 будут изменяться незначительно. Поэтому общее усилие, создаваемое пружинами 4 и 8, при работе ЭПС будет зависеть практически только от характеристики пружины 4. В результате обеспечивается примерное постоянство изменения Мс при перемещении штока 3. Для изменения длины опоры 25 нужно отвернуть гайку 24, а затем, вращая гайку 23, переместить опору в требуемое положение и зафиксировать ее, затянув гайку 24. Таким образом, в результате изменения положения опоры 25 осуществляется изменение частоты вращения коленчатого вала, соответствующее началу трогания автомобиля с места, а для получения требуемой зависимости Мс = /(гак) достаточно обеспечить с помощью электронной системы управления необходимый закон изменения силы тока 1ЭМ в обмотке электромагнита от частоты вращения пк.

Темп включения сцепления определяется скоростью заполнения полости 9 воздухом, поступающим в нее через отверстия 33 в корпусе 34 при установке клапана 31 в положение 5. Диаметр отверстий 33 выбран таким, что при полностью открытом клапане 31 обеспечивается требуемое быстрое включение сцепления после окончания процесса переключения передач и вместе с тем нагрузки на узлы трансмиссии чрезмерно не увеличиваются.

Принудительное выключение сцепления независимо от частоты вращения коленчатого вала выполняется с помощью входящего в состав ЭПС выключателя 16, установленного в головке рычага переключения передач. Контакты данного выключателя замыкаются, когда водитель прикладывает усилие к рычагу переключения передач. В результате к обмотке электромагнита подводится полное напряжение источника питания, что обеспечивает прохождение через нее тока/эм = /эмшах = 3,5-4 А.

Автоматический электровакуумный пpивод сцепления (ЭВПС).

Заслуживают внимания такие конструкции, в которых само сцепление остается стандартным фрикционным, а автоматическое управление им осуществляется дополнительным оборудованием. Примером такой конструкции может служить ЭВПС, устанавливавшийся на автомобилях ЗАЗ для инвалидов вместо электромагнитного порошкового сцепления (рис. ).

Рис. Схема автоматического электровакуумного привода сцепления (ЭВПС)

I и II – атмосферные каналы

III – вакуумный канал

1 – шток вакуумного цилиндра

2- вакуумный цилиндр

3 — поршень вакуумного цилиндра

4 –якорь электромагнита

5 — обмотка электромагнита

6 – седло атмосферного клапана

7 – вакуумный клапан

8 – клапанное устройство

9 – седло вакуумного клапана

10 – блок управленич

11 – генератор электрической энергии системы электроснабжения АТС

В «навесное» оборудование входит вакуумный цилиндр 2 с поршнем 3, клапанное устройство 8, в котором размещается вакуумный клапан 7, электромагнит 5 с якорем 4, на торце которого имеется седло 9. В комплект оборудования входит блок управления 10, назначение которого регулировать силу тока, поступающего от генератора 11 в обмотку электромагнита, в зависимости от угловой скорости коленчатого вала мотора. «Навесное» оборудование служит для ав­томатического управления обычным фрик­ционным, постоянно замкнутым сцеплени­ем.

В положении, показанном на рис….. , сцепление включено, ток не поступает на обмотки электромагнита и якорь 4 пружиной штока 1 сдвинут вправо, седло 9 якоря плотно закрывает цент­ральное отверстие вакуумного клапана 7, связывающего вакуумный цилиндр с впускным трубопроводом III. В этом положении обе полости вакуумного цилиндра сообщены с атмосферой выводами I и II. При воздействии водителя на рычаг

Читайте также  Ваз 2114 каким должно быть сцепление

управления коробкой передач электрическая цепь замыкается и ток поступает в обмотки электромагнита 5. Под действием электромагнитного поля якорь 4 перемещается влево, открывая центральное отверстие вакуумного клапана 7 и сообщая правую полость цилиндра 2 с впускным трубопроводом. Одновременно вакуумный клапан 7 садится на седло 9, прерывая правой полости цилиндра (вывод II) с атмосферой. Благодаря создавшейся разности давления на поршень 3 последний перемещается и через рычаг и гидропривод выключает сцепление, что позволяет включить необходимую переда­чу в коробке передач. При максималь­ном значении силы тока в обмотках электромагнита сцепление полностью вык­лючено, а при уменьшении силы тока сцепление постепенно включается. Сила тока зависит от угловой скорости колен­чатого вала мотора. При увеличении угловой скорости вакуум снижается. Одно­временно с этим блок управления снижает силу тока.

Такое регулирование обеспечивает плав­ное нарастание момента сцепления и, следовательно, плавное трогание автомо­биля с места. Устройство позволяет сох­ранять заданную степень пробуксовыва­ния, т. е. поддерживать режим, при котором сцепление включено не полностью. Степень пробуксовывания зависит от поло­жения штока 1, внутри которого помещена пружина обратной связи. При некоторой заданной угловой скорости коленчатого вала двигателя наступает равновесие между электромагнитным усилием, дейст­вующим на якорь 4, и силой пружины обратной связи. В этом случае клапан 7 садится на седло 9 якоря 4 и седло 6, прерывая связь правой полости цилинд­ра как с вакуумом (вывод III), так и с атмосферой (вывод II). Следует от­метить, что при применении ЭВПС сок­ращается время разгона.

Описанное устройство представляется перспективным, так как может быть установлено на автомобиле без нарушения его компоновки. Педальный привод сцеп­ления используют, например, при пуске мотора буксированием, при этом ЭВПС выключается.

Подобная конструкция позволяет, при необходимости, сохранить главный цилиндр сцепления.

Коробка передач

Коробка передач — обязательный агрегат трансмиссии АТС, так как поршневой ДВС имеет недостаточный диапазон изменения крутящего момента и числа оборотов, необходимый в условиях эксплуатации. Бензиновые ДВС имеют диапазон 3 раза,дизельные 1,4 раза.Диапазон частот 3 ед.Необходимо иметь диапазон 10…12 раз,что и обеспечивает коробка передач.

Таким образом, назначением коробки передач является изменение в широких пределах тягового усилия на ведущих колесах АТС и скорости движения транспортного средства за счет изменения передаточного числа.

Передаточное число коробки передач равно отношению частот ее ведущего и ведомого валов.

В зависимости от характера изменения передаточного числа различают следующие типы коробок передач: ступенчатые, бесступенчатые и комбинированные.

В зависимости от характера связи между ведущим и ведомым валами различают: механические,гидравлические,электрические икомбинированные.

В зависимости от способа управления различают: автоматические и неавтоматические.

Наибольшее распространение на АТС получили ступенчатые механические коробки передач с зубчатыми механизмами.

Указанный тип коробки передач позволяет обеспечить в более полной мере требования, предъявляемые к коробке передач:

1. Обеспечение оптимальных тягово-скоростных и топливно-экономичных свойств автомобиля при существующей внешней характеристике двигателя;

Усилитель вакуумный: легкое управление тормозами и сцеплением

Гидравлический привод тормозов и сцепления автомобилей содержит узел, облегчающий управление этими системами — вакуумный усилитель. Все о вакуумных усилителях тормозов и сцепления, их типах и конструкции, а также о подборе, ремонте и замене этих агрегатов — читайте в представленной на сайте статье.

Что такое вакуумный усилитель?

Вакуумный усилитель (ВУ) — узел тормозной системы и сцепления с гидравлическим приводом колесных транспортных средств; пневмомеханическое устройство, обеспечивающее повышение усилия на педали тормоза или сцепления за счет разницы давлений воздуха в изолированных полостях.

Тормозная система с гидравлическим приводом, используемая на большинстве легковых автомобилей и многих грузовиках, имеет серьезный недостаток — для выполнения торможения водителю приходится прилагать значительное усилие на педаль. Это приводит к повышенной утомляемости водителя и создает опасные ситуации при движении. Та же проблема наблюдается и в сцеплении с гидравлическим приводом, которым оснащаются многие грузовые транспортные средства. В обоих случаях проблема решается применением одного пневмомеханического агрегата — вакуумного усилителя тормозов и сцепления.

ВУ выступает промежуточным звеном между педалью тормоза/сцепления и главным тормозным цилиндром (ГТЦ)/главным цилиндром сцепления (ГЦС), он обеспечивает повышение усилия от педали в несколько раз, чем достигается облегчение управления транспортным средством. Данный узел важен для безопасной эксплуатации автомобиля, и, хотя его поломка в целом не нарушает работу привода тормозов/сцепления, его необходимо отремонтировать и заменить. Но прежде, чем покупать новый вакуумный усилитель или ремонтировать старый, необходимо разобраться в существующих типах этих механизмов, их конструкции и принципе работы.

Схема вакуумного усилителя тормозов

Конструкция однокамерного вакуумного усилителя

Конструкция двухкамерного вакуумного усилителя

Типы, конструкция и принцип работы вакуумного усилителя

Прежде всего следует отметить, что вакуумные усилители используются в двух автомобильных системах:

  • В тормозной системе с гидравлическим приводом — вакуумный усилитель тормозов (ВУТ);
  • В сцеплении с гидравлическим приводом — вакуумный усилитель сцепления (ВУС).

ВУТ находят применение на легковых, коммерческих и среднетоннажных транспортных средствах. ВУС устанавливается на грузовом транспорте, тракторах и различной колесной технике. Однако оба типа усилителей имеют одинаковое устройство, а их работа основана на одном физическом принципе.

ВУ делятся на две больших группы:

  • Однокамерные;
  • Двухкамерные.

Рассмотрим конструкцию и принцип действия ВУ на основе однокамерного устройства. В общем случае ВУ состоит из нескольких узлов и деталей:

  • Камера (она же корпус), разделенная подпружиненной диафрагмой на 2 полости;
  • Следящий клапан (клапан управления), шток которого непосредственно соединен с педалью сцепления/тормоза. Выступающая часть корпуса клапана и часть штока закрываются защитным гофрированным чехлом, в корпус клапана может встраиваться простейший воздушный фильтр;
  • Штуцер с обратным клапаном или без него для соединения камеры с впускным коллектором силового агрегата;
  • Шток, с одной стороны соединенный непосредственно с диафрагмой, а с другой — с ГТЦ или ГЦС.

В двухкамерных ВУ присутствует две установленных последовательно камеры с диафрагмами, которые работают на один шток привода ГТЦ или ГЦС. В механизме любого типа используются цилиндрические металлические камеры, диафрагмы тоже металлические, они имеют эластичный подвес (из резины), обеспечивающий легкое движение детали вдоль своей оси.

Камера ВУ делится диафрагмой на две полости: со стороны педали — атмосферная полость, со стороны цилиндра — вакуумная полость. Вакуумная полость всегда соединена с источником разряжения — обычно в его роли выступает впускной коллектор двигателя (падение давление в нем возникает при движении поршней вниз), однако в ТС с дизельными моторами может использоваться отдельная помпа. Атмосферная полость имеет соединение с атмосферой (через клапан управления) и с вакуумной полостью (через тот же клапан управления или отдельный клапан).

Работает вакуумный усилитель довольно просто. При отжатой педали клапан управления (следящий клапан) закрыт, однако обе полости сообщаются через отверстия, канал или отдельный клапан — в них поддерживается пониженное давление, диафрагма находится в равновесии и не движется ни в одну из сторон. В момент движении педали вперед срабатывает следящий клапан, он перекрывает канал между полостями и одновременно сообщает атмосферную полость с атмосферой, поэтому в ней давление резко возрастает. В результате на диафрагме возникает разность давлений, она под действием высокого атмосферного давления движется в сторону полости с низким давлением, и через шток воздействует на ГТЦ или ГЦС. За счет атмосферного давления усилие на педали повышается, чем достигается облегчение хода педали при торможении или выключении сцепления.

Если педаль остановится в каком-либо промежуточном положении, то следящий клапан закрывается (так как давление с обеих сторон его поршня или специальной реактивной шайбы выравнивается, и эти детали за счет действия пружины садятся на свое седло) и давление в атмосферной камере перестает изменяться. В результате движение диафрагмы и штока прекращается, связанный с ними ГТЦ или ГЦС остается в выбранном положении. При дальнейшем изменении положения педали клапан управления вновь открывается, описанные выше процессы продолжаются. Таким образом, клапан управления обеспечивает следящее действие системы, благодаря чему достигается пропорциональность нажатия педали и создаваемого всем механизмом усилия.

При отпуске педали следящий клапан перекрывается, разобщая атмосферную полость с атмосферой, при этом открываются отверстия между полостями. В результате в обеих полостях давление падает, и диафрагма и связанный с ней ГТЦ или ГЦС за счет усилия пружины возвращаются в исходное положение. В таком положении ВУ вновь готов к работе.

Как выше указывалось, наиболее часто источником вакуума для ВУ выступает впускной коллектор силового агрегата, из этого понятно, что при остановленном моторе данный узел работать не будет (правда, оставшийся в камере ВУ вакуум даже после остановки двигателя сможет обеспечить от одного до трех торможений). Также ВУ не будет работать и при разгерметизации камер или повреждения шланга подачи разрежения от мотора. Но тормозная система или привод сцепления в этом случае сохранит работоспособность, хотя для этого придется прилагать больше усилий. Дело в том, что педаль напрямую соединена с ГТЦ или ГЦС через два штока, проходящих вдоль оси всего ВУ. Так что при различных поломках штоки ВУ будут выполнять роль обычной тяги привода.

Как подобрать, отремонтировать и выполнять обслуживание вакуумного усилителя

Практика показывает, что ВУТ и ВУС имеют значительный ресурс и нечасто становятся источником проблем. Однако по разным причинам в этом узле могут возникать различные неисправности, главным образом — потеря герметичности камеры, повреждение диафрагмы, нарушение работы клапана и механические повреждения деталей. О неисправности усилителя свидетельствует возросшее сопротивление на педали и уменьшение ее хода. При появлении таких признаков необходимо произвести диагностику узла, в случае обнаружения неисправности — отремонтировать или заменить усилитель в сборе.

На замену следует брать только те типы и модели ВУТ и ВУС, которые рекомендованы для установки производителем транспортного средства. В принципе, допустимо применение других деталей, однако они должны иметь подходящие характеристики и установочные размеры. Недопустимо использовать агрегат, создающий недостаточное усилие — это приведет к ухудшению управляемости транспортного средства и к повышению утомляемости водителя. Например, ни в коем случае нельзя ставить однокамерный ВУ взамен двухкамерного. С другой стороны, нет смысла устанавливать более мощный усилитель, так как при его использовании может потеряться «чувство педали», да и эта замена потребует неоправданных затрат.

Также при подборе усилителя необходимо учитывать его комплектацию — данные детали могут поставляться в сборе с ГТЦ или ГЦС, либо отдельно от них. Дополнительно может потребоваться покупка штуцеров, шлагов, хомутов и крепежа — обо всем этом следует позаботиться заранее.

Замена вакуумного усилителя должна выполняться в соответствии с инструкцией по ремонту транспортного средства. Обычно для этого достаточно отсоединить шток от педали, снять ГТЦ/ГЦС (при их исправности) и все шланги, затем демонтировать усилитель, установка нового агрегата выполняется в обратном порядке. Если же ВУ будет меняться в сборе с цилиндром, то предварительно необходимо слить жидкость из системы и отсоединить от цилиндра идущие к контурам трубопроводы. При установке нового усилителя необходимо выполнить регулировку хода педали, это может потребоваться и при дальнейшей эксплуатации транспортного средства.

Читайте также  Бачок жидкости сцепления авео

Если вакуумный усилитель верно подобран и заменен, то тормозная система или привод сцепления сразу начнет работать, обеспечивая эффективное управление транспортным средством в любых условиях.

Автомобильные сцепления: от классики до футуризма

Казалось бы, сцеплению с механической коробкой передач давно пора на покой – много педалей, много лишних движений, а современные пользователи хотят другого. Недаром в России МКПП при покупке автомобиля выбирают все меньше людей. Но как технология сцепление переживает второе рождение, к тому же в сегменте aftermarket этот узел пользуется высоким спросом. Итак, какими бывают сцепления, как не ошибиться при их покупке и что ждет технологию в будущем?

сцепление

Вне конкуренции

Если говорить о сцеплении просто, то это механизм, передающий крутящий момент с помощью силы трения. Получается, что, кроме гидротрансформатора и электромагнитной муфты, у сцепления вообще нет никаких конкурентов. Самое забавное, что в современных АКПП вместо устаревших ленточных тормозов ныне используются пакеты фрикционов, по сути это мокрые многодисковые сцепления.

Роботизированным КПП без сцепления тоже никуда, обычно в подобных коробках их бывает сразу два, и в вариаторах также зачастую используют фрикционы вместо гидротрансформатора, когда автопроизводитель не хочет серьезного увеличения цены конечного продукта.

Полный привод на основе сцепления

Пакеты фрикционов стоят и на всех без исключения фрикционных муфтах, обеспечивающих подключение полного привода по схеме Part Time on Demand, а ведь данная схема на настоящий момент самая распространенная.

Классическая конструкция

В рамках нашей статьи мы остановимся на современных конструкциях и пойдем как всегда: от простого к сложному.

Простейшее сцепление в своем составе имеет три детали: нажимной диск – ведущий, ведомый диск с фрикционными накладками и выжимной подшипник. Нажимной диск – корзина с лепестками, определяющими усилие прижатия. Так что на одной модели автомобиля разных комплектаций, в зависимости от привода, мощности двигателя и массы, могут стоять абсолютно разные комплекты сцеплений.

Естественно, все характеристики рассчитываются на стадии разработки – и прижимная сила, и передаваемый момент, и, разумеется, материал фрикционных накладок ведомого диска, который, в зависимости от предназначения данного конкретного автомобиля, тоже может быть разным.

Массовый рынок

Раньше, пока асбест усилиями европейских лоббистов не запретили, накладки состояли в основном из него, ну а теперь, в свете новых экологических тенденций, на простой технике используется органика – некий аналог тормозных смесей NAO, но более износостойкий. Такие диски самые мягкие и плавные, что в плотном городском трафике трудно недооценить.

Но есть и у них проблемы – ограничение по крутящему моменту, как раз составом и обусловленное, и возможность перегрева – обычно уже при 250 градусах Цельсия накладки начинают плавиться и гореть. Поэтому для околоспортивных, мощных премиальных машин, джипов и автоспорта применяются уже совсем другие фрикционные материалы.

Керамика и углерод

Некую промежуточную позицию занимает материал под названием Fiber Tuff, в состав которого входят углеродное волокно и керамика. В народе такие диски называют «карбоновыми». Эксплуатационные характеристики у них лучше, а передаваемый момент выше, как и температура плавления.

Что немаловажно, подобные диски сцепления передают больший крутящий момент без увеличения жесткости нажимных пружин, что благоприятно сказывается на легкости переключения передач.

Но полноценно спортивным Fiber Tuff назвать все же нельзя – он подходит скорее для машин с моторами увеличенной мощности и для техники, которая эксплуатируется в сложных условиях, например на бездорожье.

Перспективный кевлар

Смесь на основе кевлара уже намного интереснее во всех аспектах. Теплостойкость до 370 градусов, износостойкость выше органики более чем в пять раз, и, что особенно приятно, сцепление по характеристикам почти гражданское, можно ездить ежедневно. Дополнительный бонус в том, что такие накладки практически не изнашивают маховик и корзину.

Но есть нюансы: устанавливать такое сцепление лучше в специализированной мастерской и притираться оно будет весьма долго – примерно 1000 километров, придется кататься в щадящем режиме.

сцепление_1

Покидаем города

Керамическое сцепление. Всё, езда по городу закончилась. «Хватает» быстро, сразу и намертво, даже на загородных трассах общего пользования водителю будет некомфортно. Подпалить его нереально, по моменту тоже все в порядке, утащит паровоз.

Суперэкстрим

«Купер». Из названия понятен состав – керамика плюс медь, когда мощность мотора такова, что даже керамика не в силах переварить его огромный крутящий момент. Такое сцепление для драга, гонок, нечеловеческого офф-роад-экстрима. Впрочем, металлокерамика очень быстро сожрет как маховик, так и корзину.

Сегодня технология таких сцеплений меняется. Экологи давно пытаются запретить медь в любых фрикционных парах, и ныне разработчики хотят ее полностью заменить на алюминий или чугун.

Ведомые диски

Теперь пройдемся по конструктивным особенностям различных видов сцеплений. О нестареющей классике мы уже рассказали, а сейчас остановимся на ведомом диске, так как в зависимости от типа коробки и маховика тут могут быть серьезные различия.

Обычный диск имеет металлическую основу, наклепанные фрикционные накладки и демпферные пружины, сглаживающие вибрации при переключении передач. Оных может быть четыре или шесть, но сказать, что шесть пружин однозначно лучше, нельзя, они работают попарно, и каждая компания имеет свое видение. Например, общепризнанный лидер в данной области, компания LUK, частенько применяет четыре пружины, а не шесть, что совершенно не мешает ей оставаться в фаворитах.

Маховик для дизеля

Теперь немного поговорим о тенденциях последнего времени. Если в России граждане, у которых есть деньги, предпочитают автоматические трансмиссии, то в бережливой Европе, напротив, механику, да к тому же еще и в паре с дизелем – для экономии.

А у дизеля есть особенность: сама конструкция, крутящий момент и его распределение по оборотам у мотора таковы, что при смене передач возникают вибрации, что некомфортно. Пружины ведомого диска справляются с процессом демпфирования не полностью, поэтому их перенесли на маховик.

Вместо обычного куска металла с зубчатым венцом новый тип маховика, получивший название «двухмассовый», теперь может похвастаться довольно сложным устройством с пружинами. Пружин несколько, обычно стандартных, цилиндрических, но бывают и пластинчатые, жесткость их тоже разная, так что двухмассовому маховику удается снизить вибрации практически до нуля.

В тренде двухмассовость

Кстати, сегодня двухмассовые маховики стоят на 80% автомобилей с механической коробкой передач, а на «роботах» используют вообще только их, вне зависимости от типа двигателя.

Это обусловлено тем, что моторы стали мощнее, стали оснащаться турбинами, причем переменной производительности. Даже любители атмосферных ДВС, вроде компании MAZDA, чтобы не отставать от конкурентов, также форсируют свои силовые агрегаты.

Если раньше мощность автомобиля гольф-класса в 60–80 л.с. считалась нормальной, то теперь даже на компакт-классе стоят моторы в 100 «лошадей». Мощности выше, вибрации тоже, так что без двухмассового маховика обойтись сложно.

Простейшие «роботы»

Существуют и «роботы» с одним сцеплением, для которых вибрации смерти подобны. Вообще, у таких «роботов» полно недостатков, главный из которых – рывки при переключении передач. Большинство автопроизводителей от них отказались, но есть два гиганта – PSA и FIAT, которые упорно продолжают устанавливать именно их в свои машины. Такой подход оправдывает невысокая цена агрегата с одним сцеплением. Для них двухмассовый маховик – безальтернативен.

Технологичные «роботы»

Впрочем, есть «роботы» поинтереснее, и намного. Их производят две компании: Borg&Warner и Getrag. Borg&Warner поставляет, к примеру, DSG для VW Group, т.е. коробки нижнего ценового диапазона для поперечного расположения двигателя.

Конфуз с DSG

В 2003 году появилась шестиступенчатая DSG с мокрыми сцеплениями. Эта коробка, в принципе, всех устроила, особенно когда немцы подкорректировали алгоритмы ее работы, а два сцепления в масляной ванне отхаживали положенный им срок в 120 тысяч километров. Масло вполне успешно смазывало и охлаждало фрикционные накладки. Но тут на сцену опять вышли экологи, которые решили, что масляный насос DSG, который постоянно качает объем в 6,5 литра масла, расходует слишком много энергии, и в результате появилась семиступенчатая DSG с сухими сцеплениями.

Сцепление на таких коробках поначалу выхаживало не более 30 000 км, в результате чего разразился скандал и даже наша родная Государственная дума пыталась коробки полностью запретить. У нас только пытались, а в Китае действительно запретили. В общем, «сухую» DSG пришлось дорабатывать, что было сделано только к 2014 году.

сцепление_3

Премиум-качество

С Getrag подобных происшествий не приключалось, компания выпускает удачные и дорогие варианты «роботов» с двумя сцеплениями, там все в порядке и с ресурсом, и с передаваемым моментом. Недаром фирма Porsche пользуется исключительно их услугами.

Сервис и aftermarket

Поменять обычное сцепление в автомобиле несложно, такую работу нужно всего лишь сделать добросовестно, а уж купить подходящий комплект и того проще.

Есть разные ценовые категории подобного продукта, и не всегда громкое имя означает неподъемную стоимость. Например, фирма Valeo, после того как построила завод в Юго-Восточной Азии, стала предлагать очень неплохой прайс по сцеплениям на территории России. Сориентироваться по порядку цен вы можете на странице 42 нашего журнала, там же приведена статистика покупательского спроса по брендам.

Экономить на спичках – дело неблагодарное, так что, если меняете классическое сцепление, меняйте сразу все – корзину, диск и выжимной подшипник, тем паче качественные комплекты выхаживают до 150 000 км, а то и больше. Рейтинг лучших производителей сцеплений вы можете найти на 35-й странице журнала.

Двумассовые сложности

С двухмассовым маховиком дело обстоит несколько сложнее – он дорого стоит, а по замыслу производителей – одноразовый и неразборный. Однако у нас их успешно разбирают и восстанавливают, надо лишь найти специализированный сервис.

С DSG и иже с ними ситуация похожая – кому попало такую работу не доверишь, впрочем, есть ряд компаний, добросовестно ремонтирующих подобных «роботов» и осуществляющих на них замену сцеплений.

Привод управления сцеплением

Привод сцепления служит для управления сцеплением, т. е. для его включения, выключения и удержания в выключенном состоянии.

Привод сцепления может быть механический, гидравлический, пневматический, электромагнитный, автоматический и неавтоматический.

Привод сцепления должен обеспечивать удобство управления, легкость управления, удобство компоновки, доступность, простоту и легкость регулировки, а также иметь высокий КПД.

Удобство управления сцеплением достигается ограничением полного хода педали сцепления, наибольшее значение которого не должно превышать 150. 180 мм. Такой ход педали обеспечивается путем применения ограничителя, предотвращающего сильное нагружение рычагов выключения сцепления при большом усилии на педали.

Легкость управления сцеплением обеспечивается ограничением усилия, прилагаемого к педали управления при выключении сцепления. Усилие на педали должно быть не более 200 Н. Для уменьшения усилия применяются усилители привода сцепления.

Высокий КПД и удобство компоновки достигаются путем применения привода управления соответствующей конструкции.

Читайте также  В каком случае меняется сцепление

Доступность, простота и легкость регулировки привода обеспечивается его компоновкой и конструкцией. Регулировкой привода достигается чистое выключение и полное включение сцепления, а также сохраняется постоянное усилие нажимных пружин по мере изнашивания фрикционных накладок ведомого диска сцепления в процессе эксплуатации.

На автомобилях наибольшее применение получили механические и гидравлические приводы сцеплений. Для облегчения управления сцеплением в приводах часто используют механические усилители в виде сервопружин, а также пневматические и вакуумные усилители. Например, сервопружины уменьшают усилие выключения сцепления на 20. 40%.

Механический привод сцепления. Механический привод представляет собой систему тяг и рычагов, передающих усилие от водителя к рычагам выключения сцепления. В привод (рис. 5, а) входят педаль 6, тяга 5, вилка выключения 4 и муфта выключения сцепления с выжимным подшипником 3. При выключении сцепления при нажатии на педаль 6 усилие передается на вилку 4 и от нее на муфту с подшипником 3. Муфта перемещается и подшипник нажимает на внутренние концы рычагов выключения 2, которые отводят своими наружными концами нажимной диск 1 от ведомого диска. При этом сцепление выключается и не передает крутящий момент.

Механический привод по сравнению с гидравлическим проще по конструкции и надежнее в работе. Однако механический привод имеет меньший КПД, обеспечивает худшую изоляцию кабины или салона кузова в месте установки педали сцепления. При механическом приводе сложнее осуществлять передачу усилия от педали управления к сцеплению, так как двигатель устанавливается на упругих опорах и может иметь перекосы относительно несущей системы автомобиля (рамы, кузова) при движении, оказывающие влияние на нормальную работу сцепления.

Рисунок 5 ‑ Приводы сцеплений: а ‑ механический; б ‑ гидравлический; 1 ‑ нажимной диск; 2 ‑ рычаг; 3 ‑ подшипник; 4 ‑ вилка; 5 ‑ тяга; 6 ‑ педаль; 7, 9 ‑ цилиндры; 8 ‑ трубопровод

Гидравлический привод сцепления. Гидравлический привод передает усилие от педали управления к рычагам выключения сцепления при помощи гидростатического напора жидкости. При выключении сцепления (рис. 5, б) усилие от педали 6 через толкатель передается на поршень главного цилиндра 9, жидкость из которого через трубопровод 8 поступает в рабочий цилиндр 7. Поршень рабочего цилиндра через шток поворачивает на шаровой опоре вилку 4 выключения сцепления, которая перемещает муфту выключения с выжимным подшипником 3. Подшипник давит на внутренние концы рычагов выключения 2, которые отводят нажимной диск 1 от ведомого диска сцепления. Сцепление выключается и крутящий момент через него не передается.

Гидравлический привод имеет больший КПД, чем механический, обеспечивает удобство управления и более плавное включение сцепления, а также уменьшает усилие выключения сцепления. Привод позволяет ограничивать скорость перемещения нажимного диска при резком включении сцепления, что дает возможность уменьшить динамическое нагружение механизмов трансмиссии. Он обладает большой жесткостью, что обеспечивает уменьшение свободного хода педали управления, более удобен при компоновке, для дистанционного управления при значительном удалении сцепления от места водителя и для автомобилей с опрокидывающейся кабиной.

При гидравлическом приводе устраняется влияние перекосов двигателя относительно рамы (кузова) на работу сцепления, уменьшается трение в приводе, улучшается герметичность кабины и салона кузова. Однако гидравлический привод сложнее по конструкции и в обслуживании, менее надежен в работе, более дорогостоящий и требует больших затрат при обслуживании в эксплуатации.

Элементы приводов сцеплений. Рассмотрим основные элементы приводов сцеплений.

Педаль сцепления. Она может быть верхней и нижней. Верхняя педаль имеет нижнюю опору (рис. 5, а) и обычно применяется для механического привода сцепления. Нижняя педаль имеет верхнюю опору (рис. 5, б) и применяется для гидравлического привода сцепления. Иногда нижнюю педаль используют и в механическом приводе сцепления.

Педаль сцепления изготавливают литьем из ковкого чугуна КЧ 35 или штампуют из сталей марок 30 и 35.

Вилка выключения сцепления. Она может быть изготовлена как одно целое с рычагом привода и опираться на шаровую опору. В этом случае вилку штампуют из листовой стали 20. Вилка может быть выполнена отдельно или вместе с валом, установленным во втулках картера сцепления. При таких конструкциях вилку выключения штампуют из сталей марок 30 и 35.

Выжимной подшипник муфты выключения сцепления. Подшипник выполняется закрытым и герметичным. Смазочный материал в него закладывают при сборке, и в процессе эксплуатации смазывания подшипника не требуется. При управлении сцеплением подшипник может воздействовать непосредственно на внутренние концы рычагов выключения или через опорное кольцо, прикрепленное к концам рычагов выключения. В сцеплениях с диафрагменной пружиной подшипник при управлении сцеплением упирается в концы лепестков пружины через фрикционное кольцо, связанное с кожухом сцепления упругими пластинами, которые позволяют кольцу перемещаться в осевом направлении при включении и выключении сцепления.

Усилители привода сцепления. Усилители применяются для облегчения работы водителя по управлению сцеплением. В приводах сцеплений наибольшее распространение получили пружинные и пневматические усилители.

На рис. 6 показан пружинный усилитель, установленный в гидравлическом приводе сцепления. Усилитель представляет собой сервопружину 2 которая передним концом соединена с педалью 4 сцепления, а задним прикреплена к кронштейну 1 педали.

Рисунок 6 ‑ Пружинный усилитель (а) и изменение усилия (б) на педали сцепления: 1 ‑ кронштейн; 2 ‑ сервопружина; 3 ‑ оттяжная пружина; 4 ‑ педаль

При включенном сцеплении, когда усилие на педали отсутствует, ось сервопружины 2 располагается ниже оси поворота педали. В этом случае усилие сервопружины суммируется с усилием оттяжной пружины 3, удерживающей педаль сцепления в исходном положении.

При выключении сцепления при перемещении педали передний конец сервопружины 2 поднимается и ее ось располагается выше оси поворота педали. Вследствие этого на педали создается момент, уменьшающий усилие, необходимое для удержания сцепления в выключенном состоянии.

График, представленный на рис. 6, б, иллюстрирует изменение усилия Рпед на педали во время выключения сцепления при наличии пружинного усилителя в приводе и без него. На графике точка а соответствует усилию на педали при выключенном сцеплении без усилителя привода, точка ах — при наличии в приводе усилителя. Из графика видно, что для удержания педали в выключенном положении при усилителе требуется значительно меньшее усилие (примерно на 40 %), чем без усилителя.

Пневматический усилитель привода сцепления обычно применяется на автомобилях большой грузоподъемности.

На рис. 7 представлен график изменения усилия R на штоке вилки выключения сцепления в зависимости от усилия Рпед на педали управления в гидравлическом приводе сцепления при действии пневматического усилителя и без него.

При включенном сцеплении, когда нет усилия на педали управления, усилие на вилке выключения сцепления также отсутствует.

При выключенном сцеплении при не работающем пневмоусилителе усилие на штоке вилки выключения R1 зависит только от давления в гидроприводе. При выключенном сцеплении при работающем пневмоусилителе, который вступает в работу при усилии R1 на педали, усилие R2 на штоке вилки выключения существенно возрастает. При этом полное усилие R на штоке вилки выключения равно сумме усилий, создаваемых на штоке гидроприводом и пневмоусилителем:

Полное усилие R будет увеличиваться пока давление сжатого воздуха не достигнет максимального значения. Дальнейшее повышение усилия на штоке вилки выключения может быть достигнуто только при увеличении усилия на педали сцепления.

Автоматический привод сцепления. В условиях города с интенсивным движением транспорта водителю автомобиля приходится выключать сцепление до 600 раз на 100 км пути, что очень усложняет его работу по управлению автомобилем.

Сцепление с автоматическим управлением полностью освобождает водителя от физических усилий. При таком сцеплении отсутствует педаль в приводе, и автомобили называются автомобилями с двухпедальным управлением (тормозная педаль и педаль подачи топлива).

Определенный интерес представляют конструкции сцепления и привода, в которых сцепление фрикционное, а автоматическое управление сцеплением осуществляется специальным оборудованием.

На рис. 8 представлена схема электровакуумного автоматического привода сцепления. Специальное оборудование сцепления включает в себя вакуумный цилиндр 2 с поршнем 3 и штоком 1, клапанное устройство 8 с вакуумным клапаном 7, электромагнитом 5, якорем 4 и седлами 6 и 9. В оборудование также входит блок управления 10, регулирующий силу тока генератора 11, поступающего в обмотку электромагнита 5 в зависимости от угловой скорости коленчатого вала двигателя.

Дополнительное оборудование обеспечивает автоматическое управление фрикционным сцеплением 15. При включенном сцеплении ток не поступает в обмотки электромагнита 5 и якорь 4 пружиной штока 7 сдвинут в положение, при котором седло 9 закрывает центральное отверстие клапана 7, связывающего цилиндр 2 с впускным трубопроводом двигателя через вывод ІІІ. В этом случае полости А и Б вакуумного цилиндра сообщаются с окружающим воздухом через выводы І и ІІ и в полостях сохраняется одинаковое давление воздуха.

Рисунок 8 ‑ Электровакуумный автоматический привод сцепления: 1 ‑ шток; 2 ‑ цилиндр; 3 ‑ поршень; 4 ‑ якорь; 5 ‑ электромагнит; 6, 9 ‑ седла; 7 ‑ клапан; 8 ‑ клапанное устройство; 10 ‑ блок управления; 11 ‑ генератор; 12 ‑ пружина; 13 ‑ рычаг; 14 ‑ гидропривод; 15 ‑ сцепление; I – ІІІ ‑ выводы; А, Б ‑ полости

При воздействии на рычаг управления коробкой передач электрическая цепь электровакуумного привода замыкается, ток поступает в обмотки электромагнита 5, внутрь него втягивается якорь 4 с седлом 9, открывается центральное отверстие клапана 7 и полость Б цилиндра 2 сообщается с впускным трубопроводом двигателя через вывод ІІІ. Одновременно клапан 7 садится на седло 6, перекрывает вывод ІІ и прерывает связь полости Б вакуумного цилиндра с окружающим воздухом. Под действием разности давления воздуха в полостях А и Б цилиндра 2 поршень 3 перемещается и через рычаг 13 и гидравлический привод 14 выключает сцепление 15, позволяя включить необходимую передачу в коробке передач. При максимальной силе тока в обмотках электромагнита 5 сцепление выключено полностью, а при уменьшении силы тока ‑ оно постепенно включается. Сила тока зависит от угловой скорости коленчатого вала двигателя. При увеличении угловой скорости разрежение уменьшается. При этом блок управления 10 уменьшает силу тока в обмотках электромагнита. Регулирование разрежения и силы тока обеспечивает плавное увеличение момента сцепления и плавное трогание автомобиля с места, а также позволяет поддерживать необходимый режим, при котором сцепление включено неполностью (пробуксовывает).

Степень пробуксовывания сцепления зависит от положения штока 1, внутри которого находится пружина 12 обратной связи. Так, при заданной угловой скорости коленчатого вала двигателя наступает равновесие между электромагнитной силой, действующей на якорь 4, и силой пружины 12. В этом случае клапан 7 садится на седло 9 якоря 4 и седло 6, прерывая связь полости Б цилиндра 2 с впускным трубопроводом двигателя (вывод ІІІ) и с окружающим воздухом (вывод ІІ).

Автоматический электровакуумный привод сцепления уменьшает время разгона автомобиля и может быть установлен на автомобиле без нарушения его компоновки. Педальный привод сцепления можно использовать, например, при пуске двигателя буксированием автомобиля. При применении педального привода автоматический электровакуумный привод сцепления выключается.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: