Как устроено и работает двухдисковое сцепление
Перейти к содержимому

Как устроено и работает двухдисковое сцепление

  • автор:

Принцип работы сцепления

Сцепление является важным конструктивным элементом трансмиссии автомобиля. Сцепление предназначено для кратковременного отсоединения двигателя от трансмиссии и плавного их соединения при переключении передач, а также предохранения элементов трансмиссии от перегрузок и гашения колебаний. Сцепление автомобиля располагается между двигателем и коробкой передач.

В зависимости от конструкции различают следующие типы сцепления:

✔фрикционное сцепление;
✔гидравлическое сцепление;
✔электромагнитное сцепление.

Фрикционное сцепление передает крутящий момент за счет сил трения. В гидравлическом сцеплении связь обеспечивается за счет потока жидкости. Электромагнитное сцепление управляется магнитным полем.

Самым распространенным типом сцепления является фрикционное сцепление. Различает следующие виды фрикционного сцепления:

✔однодисковое сцепление;
✔двухдисковое сцепление;
✔многодисковое сцепление.

В зависимости от состояния поверхности трения сцепление может быть сухое и мокрое. В сухом сцеплении используется сухое трение между дисками. Мокрое сцепление предполагает работы дисков в жидкости.

На современных автомобилях устанавливается в основном сухое однодисковое сцепление. Однодисковое сцепление имеет следующее устройство:

✔маховик;
✔картер сцепления;
✔нажимной диск;
✔ведомый диск;
✔диафрагменная пружина;
✔подшипник выключения сцепления;
✔муфта выключения;
✔вилка сцепления.

Схема однодискового сцепления

Маховик устанавливается на коленчатом вале двигателя. Он выполняет роль ведущего диска сцепления . На современных автомобилях применяется, как правило, двухмассовый маховик. Такой маховик состоит из двух частей, соединенных пружинами. Одна часть соединена с коленчатым валом, другая — с ведомым диском. Конструкция двухмассового маховика обеспечивает сглаживание рывков и вибраций коленчатого вала. В картере сцепления размещаются конструктивные элементы сцепления. Картер сцепления крепиться болтами к двигателю.

Нажимной диск прижимает ведомый диск к маховику и при необходимости освобождает его от давления. Нажимной диск соединен с корпусом (кожухом) с помощью тангенциальных пластинчатых пружин. Тангенциальные пружины, при выключении сцепления, выполняют роль возвратных пружин.

На нажимной диск воздействует диафрагменная пружина, обеспечивающая необходимое усилие сжатия для передачи крутящего момента. Диафрагменная пружина наружным диаметром опирается на края нажимного диска. Внутренний диаметр пружины представлен упругими металлическими лепестками, на концы которых воздействует подшипник выключения сцепления. Диафрагменная пружина закреплена в корпусе. Для закрепления используются распорные болты или опорные кольца.

Нажимной диск, диафрагменная пружина и корпус образуют единый конструктивный блок, который носит устоявшееся название корзина сцепления. Корзина сцепления имеет жесткое болтовое соединение с маховиком. По характеру работы различают два типа корзин сцепления — нажимного и вытяжного действия. В распространенной корзине сцепления нажимного действия лепестки диафрагменной пружины при выключении сцепления перемещаются к маховику. В вытяжной корзине сцепления наоборот — лепестки диафрагменной пружины перемещаются от маховика. Данный тип корзины сцепления характеризуется минимальной толщиной, поэтому применяется в стесненных условиях.

Ведомый диск располагается между маховиком и нажимным диском. Ступица ведомого диска соединяется шлицами с первичным валом коробки передач и может перемещаться по ним. Для обеспечения плавности включения сцепления в ступице ведомого диска размещены демпферные пружины, выполняющие роль гасителя крутильных колебаний.

На ведомом диске с двух сторон установлены фрикционные накладки. Накладки изготавливаются из стеклянных волокон, медной и латунной проволоки, которые запрессованы в смесь из смолы и каучука. Такой состав может кратковременно выдерживать температуру до 400°С. Накладки ведомого диска могут иметь и более высокую тепловую характеристику. На спортивных автомобилях устанавливают т.н. керамическое сцепление, накладки ведомого диска которого состоят из керамики, кевлара и углеродного волокна. Еще более прочные металлокерамические накладки, выдерживающие температуру до 600°С.

Подшипник выключения сцепления (обиходное название — выжимной подшипник) является передаточным устройством между сцеплением и приводом. Он располагается на оси вращения сцепления и непосредственно воздействует на лепестки диафрагменной пружины. Подшипник располагается на муфте выключения. Перемещение муфты с подшипником обеспечивает вилка сцепления.

Схема двухдискового сцепления

На грузовых и легковых автомобилях с мощным двигателем применяется двухдисковое сцепление. Двухдисковое сцепление осуществляет передачу большего крутящего момента при неизменном размере, а также обеспечивает больший ресурс конструкции. Это достигнуто за счет применения двух ведомых дисков, между которыми установлена проставка. В результате получены четыре поверхности трения.
Принцип работы сцепления

Однодисковое сухое сцепление постоянно включено. Работу сцепления обеспечивает привод сцепления.

При нажатии на педаль сцепления привод сцепления перемещает вилку сцепления, которая воздействует на подшипник сцепления. Подшипник нажимает на лепестки диафрагменной пружины нажимного диска. Лепестки диафрагменной пружины прогибаются в сторону маховика, а наружный край пружина отходит от нажимного диска, освобождая его. При этом тангенциальные пружины отжимают нажимной диск. Передача крутящего момента от двигателя к коробке передач прекращается.

При отпускании педали сцепления диафрагменная пружина приводит нажимной диск в контакт с ведомым диском и через него в контакт с маховиком. Крутящий момент за счет сил трения передается от двигателя к коробке передач.

Двухдисковые сцепления — устройство и схема

двухдисковое сцепление

Двухдисковым называется сцепление, в котором для передачи крутящего момента применяются два ведомых диска.

Двухдисковое сцепление при сравнительно небольших размерах позволяет передавать крутящий момент большой величины. Поэтому двухдисковые сцепления применяются на грузовых автомобилях большой грузоподъемности и автобусах большой вместимости.

Устройство

В двухдисковом сцеплении (схема 1) ведущими деталями являются маховик 13 двигателя, кожух 7, нажимной диск 8 и ведущий диск 11, ведомыми – ведомые диски 9 и 12, деталями включения – пружины 6, деталями выключения – рычаги 4 и муфта выключения 5 с выжимным подшипником.

схема двухдискового сцепления

Схема 1 – Двухдисковое фрикционное сцепление

1, 6 – пружины; 2 – болт; 3, 10 – пальцы; 4 – рычаг; 5 – муфта; 7 – кожух; 8 – нажимной диск; 9, 12 – ведомые диски; 11 – ведущий диск; 13 – маховик

Кожух 7 прикреплен к маховику 13 и связан с нажимным 8 и ведущим 11 дисками направляющими пальцами 10, которые входят в пазы дисков. Вследствие этого нажимной и ведущий диски могут свободно перемещаться в осевом направлении и передавать крутящий момент от маховика на ведомые диски, установленные на шлицах первичного вала коробки передач.

Принцип работы

При включенном сцеплении пружины 6 действуют на нажимной диск, зажимая между ним и маховиком двигателя ведущий и ведомые диски.

При выключении сцепления муфта 5 давит на рычаги 4, которые через оттяжные пальцы 3 отводят нажимной диск от маховика двигателя. При этом между маховиком, ведомыми, ведущими и нажимным дисками создаются необходимые зазоры, чему способствуют отжимные пружины 1 и регулировочные болты 2.

В двухдисковых сцеплениях сжатие ведущих и ведомых деталей может производится несколькими цилиндрическими пружинами, равномерно расположенными в один или два ряда по периферии нажимного диска. Сжатие также может осуществляться одной центральной конической пружиной.

Привод

Двухдисковые сцепления могут иметь механические и гидравлические приводы. Для облегчения управлением двухдисковым сцеплением в приводе устанавливаются пневматические усилители, значительно снижающие максимальное усилие выключения сцепления.

Двухдисковые сцепления по конструкции сложнее однодисковых и имеют большую массу.

Другие полезные статьи по сцеплениям:

  • Сцепление автомобиля
  • Однодисковые сцепления с периферийными пружинами
  • Сцепление ВАЗ — однодисковое с диафрагменной пружиной
  • Сцепление с конической пружиной
  • Центробежное сцепление автомобилей
  • Двухдисковые сцепления КамАЗ и МАЗ
  • Гидравлическое сцепление — схема и принцип работы
  • Электромагнитное сцепление
  • Неисправности и техническое обслуживание сцепления

Двухдисковое сцепление — грамотно передаем крутящий момент

Победа в гонке не всегда зависит от того, насколько у вас мощный двигатель, насколько вы удачливы или умелые, ловкие или смелые. Победа в спортивном соревновании или светофорной гонке всецело подчинена единству и гармонии гонщика с его автомобилем. Ни один узел или агрегат не сможет нормально функционировать, если плоды его усилий сводятся на нет другим узлом. Например, вы можете иметь сумасшедший двигатель, но результат будет слабый, если коробка медленная или охлаждение будет никудышное.

Описывать, что такое сцепление и зачем оно необходимо не буду. Скажу только, что сцепление бывает разным: сухим, мокрым, однодисковым, двухдисковым и многодисковым и тд. Все зависит от автомобиля, на который оно ставится и задач, которые выполняет данный автомобиль.

Большинство современных автомобилей оснащены фрикционным (сухим) однодисковым сцеплением и его им вполне достаточно. Грузовики и специальная техника оснащены двухдисковым, но такой вид сцепления устанавливают и на спортивные авто. Объясню. Подобный вид сцепления предназначен для мощных моторов, крутящий момент, которых способен нанести вред обычному сцеплению и всей трансмиссии.

Принцип действия двухдискового сцепления

Так же как и у однодискового сцепления, двухдисковое передает крутящий момент от маховика к коробке. Отличается, только тем что двухдисковое способно передать больший крутящий момент, а так же имеет гораздо больший ресурс по сравнению с однодисковым. Отличительная особенность в конструкциях — это количество ведомых дисков и наличие между ними проставки.

Устройство двухдискового сцепления

Узел состоит из таких деталей как:

  • Два ведомых диска;
  • Рычаги и вилки рычагов;
  • Выжимной подшипник и выжимные пружины;
  • Нажимной и промежуточные диски;
  • Кожух и нажимные пружины.

Двухдисковое сцепление на спортивных авто

Не стоит путать равномерное схватывание с плавным. Это две большие разницы. Про плавный подхват можно забыть, он возникнет, только когда водитель окончательно приноровится и то оно не будет плавным, а лишь станет комфортнее. Особенно, если брать в учет, что двухдисковое сцепление устанавливается в совокупности с облегченным маховиком.

Существует одна особенность. Из-за легкого веса тюнингованный спортивный маховик успевает замедляться и при медленном переключении машина кивает, как в случае с забитыми песком форсунками. Во избежание кивков, необходимо быстро переключать передачи и поездка от этого получается дерганной. Но ведь мы не на прогулку собираемся. В совокупности всех факторов и переработанных узлов комфортной ездой на заряженном автомобиле назвать нельзя.

Также стоит обратить внимание на то, что благодаря облегченному маховику на холостых оборотах и при разгоне до в диапазоне до 1500 оборотов возникает посторонние шумы и потрескивания. Это тарахтит трансмиссия, но этого не стоит опасаться, все в порядке. Даже на драг и дрифт корчах такое присутствует и пропадает при разгоне свыше 1500 об.

Эффект от двухдискового сцепления

Схватывание происходит гораздо жестче, что требует определенной привычки. При высоких оборотах отсутствует прокручивание диска и крутящий момент в полной мере передается на трансмиссию. Однако все это хорошо начинает работать при правильной балансировке крутящих элементов. По хорошему при замене сцепления и маховика необходимо сделать балансировку. Зачем?

Балансировка маховика и сцепления

Множество неприятностей можно избежать при хорошо сбалансированном маховике и сцеплении. Например можно избавится от вибрации, уменьшить расход топлива и продлить срок службы двигателя. Каким образом?
Вообще, по хорошему необходимо, также, балансировать коленвал. Но если мы его не снимали, а свапнули двигатель (поставили более мощный), то балансировка не потребуется. Но вернемся к маховику и сцеплению. Изначально, на заводе, при условии идеально выполненного литья и сборки маховика и сцепления не исключены, а порой и даже обязательны неравномерные распределения массы. Проще говоря, плотность материала из которого изготовлено изделие, в некоторых местах разное. В связи с этим, при инерции вращения, возникает дисбаланс, точно так же как и на колесах. Последствия дисбаланса коле многим известна. А вот о дисбалансе сцепления и маховика не многие знают.

Прежде всего необходимо отбалансировать маховик, потом сцепление, потом в сборе. Проще всего отвезти в специализированные мастерские и получить пригодные детали для установки. Однако, вполне можно справится с этим в домашних условиях. Для этого необходимо разместить маховик в свободном вывешивании, чтобы определить место дисбаланса. Это просто, когда маховик свободно висит, то самая тяжелая его часть оказывается снизу. Далее устраняем лишний металл с помощью высверливания. Таким же образом проверяем дисбаланс в сборе и уже разницу исправляем дополнительными грузами. Конечно, гаражная балансировка не панацея от всех бед, но это гораздо лучше, что ее отсутствие. А с учетом, более жесткого спортивного сцепления и мощного двигателя это особенно актуально.

Как работает коробка передач с двойным сцеплением?

Большинство из нас знает, что существует два типа коробок передач: механическая, когда водитель переключает передачи, выжимая педаль сцепления и перемещая рычаг переключения передач, и автоматическая, которая переключает передачи автоматически, используя муфты, гидротрансформатор и планетарную передачу. Но есть еще один тип, который занял место между механикой и автоматом, и объединил достоинства обеих коробок — трансмиссия с двойным сцеплением, также известная, как полуавтоматическая трансмиссия, механическая трансмиссия без сцепления и роботизированная коробка передач.

В мире гоночных автомобилей полуавтоматические трансмиссии, такие как секвентальная коробка передач (или SMG) используются уже давно. Но в мире серийных автомобилей они появились сравнительно недавно — это трансмиссии новой конструкции, называемые коробка передач с двойным сцеплением или прямого переключения.

В этой статье мы расскажем о том, как устроена коробка передач с двойным сцеплением, сравним ее с другими типами коробок, а также расскажем, почему некоторые считают ее трансмиссией будущего.

Механическая или автоматическая?

Коробка передач с двойным сцеплением сочетает функции двух механических коробок. Для того, чтобы понять это, нужно вспомнить, как работает традиционная механическая коробка передач. Когда водитель хочет перейти на другую передачу, он сперва должен нажать на педаль сцепления. Выжатое сцепление позволяет разорвать связь двигателя и коробки передач, прерывая тем самым поток мощности на трансмиссию. Когда водитель переводит рычаг КПП в другое положение, зубчатая муфта перемещается от одной шестерни к другой. Устройства, называемые синхронизаторами, уравнивают окружную скорость шестерни и муфты до их соединения, что обеспечивает безударное переключение. После переключения передачи, водитель убирает ногу с педали сцепления, в результате чего восстанавливается связь двигателя и коробки.

Таким образом, в традиционной механической трансмиссии отсутствует непрерывная передача мощности от двигателя на колеса. Вместо этого, передача мощности изменяется от полного значения до нулевого во время переключения передачи, вызывая «сброс газа при переключении» или «прерывание крутящего момента». У неопытного водителя такой эффект может привести к тому, что пассажиров будет кидать вперед-назад при переключении передач.

В коробке передач с двойным сцеплением, в отличие от механики, используется два сцепления, но сама педаль сцепления отсутствует. Сложная электроника и гидравлика управляют сцеплениями, как и в обычной автоматической коробке. Но в трансмиссии с двойным сцеплением, сцепления работают независимо друг от друга. Одно сцепление отвечает за работу нечетных передач (первая, третья, пятая и задняя), второе — за работу четных передач (вторая, четвертая и шестая). Такое устройство обеспечивает переключение передач без прерывания потока мощности от двигателя на трансмиссию.

Валы трансмиссии с двойным сцеплением

Двойной трансмиссионный вал является основным компонентом коробки передач с двойным сцеплением. В отличие от стандартной механической коробки, в которой все шестерни расположены на одном входном валу, в коробке с двойным сцеплением четные и нечетные передачи расположены на двух входных валах. Разве это возможно? Во внешнем валу есть отверстие, в котором установлен внутренний вал. Внешний вал с осевым отверстием отвечает за работу второй и четвертой передачи, в то время как внутренний вал включает первую, третью и пятую.

На рисунке представлено устройство типовой пятиступенчатой коробки с двойным сцеплением. Обратите внимание, что одно сцепление отвечает за включение второй и четвертой передач, а второе независимое сцепление — за включение первой, третьей и пятой. Такое устройство обеспечивает практически мгновенное переключение передач без прерывания потока мощности. Стандартная механическая коробка не обеспечивает такой плавности, т.к. одно сцепление отвечает как за четные, так нечетные передачи.

Многодисковое сцепление

Из-за сходства с автоматической коробкой передач, Вы можете подумать, что в ней тоже должен стоять гидротрансформатор для автоматической передачи крутящего момента от двигателя на коробку. Но для работы коробки с двойным сцеплением, гидротрансформатор не требуется. Вместо него используются «мокрые» многодисковые сцепления. «Мокрое» сцепление работает в масляной ванне, что обеспечивает смазку компонентов сцепления с целью снижения трения и выделения тепла. Некоторые производители работают над трансмиссиями с двойным сцеплением, в которых используются обычные сцепления, как в механической трансмиссии, но, на сегодняшний день, во всех автомобилях с автоматизированной КПП используются «мокрые» сцепления. Во многих мотоциклах стоит одно многодисковое сцепление.

Как и гидротрансформаторы, «мокрые» многодисковые сцепления используют гидравлическое давление для управления передачами. Рабочая жидкость поступает в поршень сцепления, как показано на рисунке. При срабатывании сцепления, гидравлическое давление в поршне активирует спиральные пружины, которые толкают диски сцепления и фрикционные диски к корзине сцепления. Зубцы фрикционных дисков имеют размер и форму, совпадающие со шлицами барабана сцепления. В свою очередь, барабан соединяется с комплектом шестерен, который принимает передаточное усилие. Audi в своей трансмиссии с двойным сцеплением использует как маленькую спиральную пружину и большую диафрагменную пружину.

Для выключения сцепления, давление жидкости внутри поршня сбрасывается. Благодаря этому, сжатие пружин поршня ослабляется, и давление на корзину сцепления снижается.

Далее мы рассмотрим преимущества и недостатки трансмиссии с двойным сцеплением.

Преимущества и недостатки трансмиссии с двойным сцеплением

Родстер Audi TT — одна из немногих моделей Audi с коробкой с двойным сцеплением.

Мы надеемся, что Вам становится более или менее понятно, почему КПП с двойным сцеплением относят к автоматизированным механическим трансмиссиям. В принципе, коробка с двойным сцеплением работает как обычная механическая КПП: У нее есть входной и промежуточный валы с шестернями, синхронизаторы и сцепление. Но у такой трансмиссии нет педали сцепления, т.к. за переключение передач отвечают компьютеры, сервоприводы и гидравлика. Даже без педали сцепления, водитель может указывать компьютеру, когда переключать передачи, перейдя в ручной режим.

От опыта водителя зависит, насколько Вы будете ощущать преимущества такой КПП. Переход на повышенную передачу занимает лишь 8 мс, благодаря чему многие отмечают, что у машин с такой КПП наиболее динамическое ускорение. Плавный разгон достигается благодаря устранению сброса газа при переключении, что ощущается на автомобилях с механической коробкой и даже на некоторых автоматах. Одним из наиболее важных преимуществ коробок с двойным сцеплением является то, что они позволяют водителю выбирать между ручным переключением передач и автоматическим.

Также к важным достоинствам стоит отнести уменьшенный расход топлива. Благодаря тому, что поток мощности от двигателя на трансмиссию не прерывается, наблюдается значительное понижение расхода топлива. По утверждению некоторых экспертов, расход топлива шестиступенчатой коробки с двойным сцеплением на 10% ниже по сравнению с обычной пятиступенчатой АКПП.

Многие производители автомобилей заинтересованы в развитии технологии трансмиссии с двойным сцеплением. Тем не менее, некоторые производители автомобилей обеспокоены дополнительными затратами, связанными с модификацией производственных линий для выпуска нового типа трансмиссии. Это может привести к повышению цен на автомобили в КПП с двойным сцеплением, что, в свою очередь, может оттолкнуть бережливых покупателей.

Помимо этого, многие производители автомобилей уже занимаются активным финансированием развития других типов КПП. Одним из новых типов КПП является бесступенчатая коробка передач или вариатор. Вариатор — это тип КПП, в которой для бесступенчатого переключения передач используется система подвижных шкивов и ремень или цепь. Вариаторы также устраняют сброс газа при переключении и понижают расход топлива. Но вариаторы не соответствуют требованиям высокого крутящего момента спортивных автомобилей.

Коробки с двойным сцеплением не имеют подобных проблем и идеально подходят для легковых автомобилей с высокими динамическими характеристиками. В Европе, где механические КПП более популярны благодаря их экономичности, некоторые эксперты предсказывают, что в ближайшее время доля автомобилей с КПП с двойным сцеплением возрастет до 25%. В 2012 г. лишь 1% автомобилей, производимых в Западной Европе, имели вариатор.

Далее мы расскажем об истории трансмиссии с двойным сцеплением и рассмотрим прогнозы на будущее.

Коробка передач с двойным сцеплением: прошлое, настоящее и будущее

Porsche 962

Человек, который изобрел коробку с двойным сцеплением, сделал прорыв в области автомобилестроения. Адольф Кегресс больше известен как инженер, сконструировавший полугусеничный автомобиль, оборудованный резиновой гусеничной лентой, что позволяет эксплуатировать его в различных типах бездорожья. В 1939 г. Кегресс сконструировал прототип коробки с двойным сцеплением, которая, как он надеялся, будет использоваться в легендарном автомобиле Citroën Traction. К несчастью, в связи со сложными условиями в сфере бизнеса, эта идея не получила дальнейшего развития.

Audi и Porsche продолжили работу над коробкой с двойным сцеплением, однако данная технология использовалась только в гоночных автомобилях. В гоночных автомобилях 956 и 962C использовалась коробка Porsche Dual Klutch или PDK. В 1986 г. Porsche 962 выиграл гонку World Sports Prototype Championship (Мировой чемпионат опытных автомобилей) на автодроме в г. Монца — первый автомобиль, оборудованный полуавтоматической КПП PDK с возможностью ручного переключения. Audi также вошла в историю в 1985 г. раллийный автомобиль Sport quattro S1, оборудованный КПП с двойным сцеплением, выиграл в американских соревнованиях по скоростному подъему на гору Пайкс-Пик высотой 4300м в Колорадо.

Volkswagen Jetta 2.0

Однако серийное производство автомобилей с КПП с двойным сцеплением началось лишь недавно. Volkswagen стала пионером в производстве серийных автомобилей с КПП с двойным сцеплением BorgWarner DualTronic. Компания устанавливала КПП с двойным сцеплением на следующие автомобили: Volkswagen Beetle, Golf, Touran, и Jetta, а такде Audi TT и A3; Skoda Octavia; Seat Altea, Toledo и Leon.

Ford стала второй крупной компанией, которая признала КПП с двойным сцеплением, и начала выпуск автомобилей с такой КПП в Европе, благодаря совместному предприятию 50/50 по производству трансмиссий GETRAG-Ford. Компания представила систему силового переключения передач Powershift System, шестиступенчатую КПП с двойным сцеплением, на международной выставке Frankfurt International Motor Show во Франкфурте в 2005 г. Тем не менее, Ford опоздала со своей новой КПП примерно на два года — коробка не была инновационной.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *