Типы сцеплений и их принцип работы в автомобилях

Сцепление — ключевой компонент трансмиссии, поэтому существует множество его конструкций под разные задачи. Ранее: сцепление — механическое устройство для соединения/разъединения ведущего и ведомого валов. Один вал связан с двигателем (ведущий), второй выдает мощность (ведомый).

Основные типы сцеплений

• Фрикционное (дисковое)
• Гидравлическое
• Центробежное
• Полуцентробежное
• Конусное
• Пружинное (диафрагменное)
• Электромагнитное
• Зубочковое (собачье)
• Вакуумное
• Фривхил (однонаправленное)

Фрикционное сцепление

Два подтипа: однодисковое и многодисковое.

Однодисковое — самый распространенный на современных легковых авто. Передает момент от двигателя на входной вал КПП. Один диск на шлицах первичного вала, тонкий металлический с фрикционными накладками по обе стороны.

Многодисковое — несколько дисков для фрикционного контакта с маховиком. Число рабочих поверхностей определяет пропускную способность по моменту. Диски на двигателе и на валу КПП. Работает как однодисковое (педаль сцепления). Применяется в гонках, грузовиках, мотоциклах для передачи больших моментов.

Многодисковые бывают сухие (без масла) и мокрые (в масляной ванне). Мокрые часто используются в составе АКПП.

Гидравлическое сцепление

Принцип как у вакуумного, но рабочая среда — масло под давлением. Состав: аккумулятор, клапан управления, насос, цилиндр с поршнем, бак.

Насос (от двигателя) качает масло в аккумулятор. Клапан управляется переключателем на руле КПП. Поршень через тягу действует на сцепление. При смене передачи водитель держит ручку — клапан открывается, масло под давлением двигает поршень — сцепление открывается. Отпускает ручку — клапан закрывается, сцепление закрывается.

Центробежное сцепление

Зацепление происходит от центробежной силы, а не пружины. Автоматически зависит от оборотов двигателя — педаль сцепления не нужна.

Плюсы: можно остановиться на любой передаче без заглоха, разогнаться с любой, нажав газ.

Устройство: грузики на рычагах при наборе оборотов разлетаются центробежной силой, через коленчатые рычаги давят на пресс-диск, сжимая фрикционный диск к маховику. Пружина отжимает при низких оборотах (~500 об/мин), упор ограничивает ход грузиков.

Полуцентробежное сцепление

Комбинирует центробежную силу и пружинную. Рычаги с пружинами на пресс-диске. На номинальных оборотах пружины держат сцепление закрытым (грузики не давят). На высоких оборотах грузики разлетаются, рычаги давят на пресс-диск — усиленное зацепление. Мягче пружины — легче педаль.

Конусное сцепление

Фрикционные поверхности конусные. На валу двигателя — внешний (женский) и внутренний (мужской) конусы. Мужской на шлицах ведомого вала, имеет фрикционную поверхность. Пружина вжимает конусы при зацеплении. Педаль отодвигает мужской конус — разцепление.

Плюс: нормальная сила на фрикции больше осевой. Минусы: конусы заедают, сложно разцепить; малый износ меняет осевой ход — затрудняет зацепление.

Диафрагменное (пружинное) сцепление

Диафрагма — коническая пружина (краевая или пальцевая) на пресс-диске. Момент: коленвал → маховик (с накладкой) → ведомый диск → пресс-диск (давит на ведомый).

При нажатии педали подшипник отжима давит на диафрагму к маховику — пресс-диск отходит, сцепление открывается. Отпускаете — пружина возвращает пресс-диск, зацепление.

Преимущества: нет рычагов отжима (пружина сама ими служит), легче педаль (сила пружины растет при нажатии, а не падает как у коиловых).

Электромагнитное сцепление

Управление электрически, передача механически. Нет механической тяги — быстрая и плавная работа. Дистанционное управление. Батарея питает обмотку на маховике — эл.маг.поле притягивает пресс-диск. Отключение питания — разцепление.

На руле КПП выключатель: при смене передачи обрывает ток — разцепление.

Зубочковое (собачье) сцепление

Соединяет шестерню с валом или два вала. Внешние зубчики на «собаке», внутренние — на втулке. Валы вращаются синхронно, проскальзывания нет. Зацеплено — когда втулка на зубчиках собаки. Разцеплено — втулка отодвинута на шлицах. В МКПП для закрепления передач.

Вакуумное сцепление

Использует вакуум вбортника. Резервуар, обратный клапан, вакуумный цилиндр с поршнем, соленоид. Резервуар к вбортнику через обратный клапан. Соленоид (от АКБ) управляется выключателем на руле КПП.

При смене передачи выключатель включает соленоид — клапан открывает канал резервуар-цилиндр. Разница давлений двигает поршень — тяга разцепляет сцепление. Рука не на руле — выключатель открыт, пружины держат сцепление закрытым.

Фривхил (свободное колесо / однонаправленное сцепление)

Передает момент только в одну сторону (как велосипед). За коробкой передач. Главный вал → выходной вал (при овердрайве планетки). Навты с 12 кулачками держат ролики в клетке между навтой и внешней ободкой. Ободка на шлицах выходного вала овердрайва.

Разнообразие сцеплений позволяет оптимизировать трансмиссию под любую задачу — от мотоцикла до тяжелого грузовика.