Кто придумал сцепление автомобиля
История возникновения сцепления
Когда разговор ведется о трансмиссии, то в первую очередь – это механизм сцепления и коробка переключения передач. Сегодня эти узлы представляют собой довольно сложные, и в тоже время хорошо продуманные конструкции.
В начале прошлого века, несмотря на то, что автопром не мог похвастать таким количеством моделей автомобилей, инженеры предлагали невероятное количество необычных изобретательских решений, касающихся трансмиссии.
Конечно, поскольку площадь губок была невелика, сцепление не обладало особо крепким захватом. Но для небольших самодвижущихся экипажей со слабосильными моторами оно подходило практически идеально.
Клубок шестерней имени «Готье»
На маховике крепилась главная шестерня – солнечное зубчатое колесо. С валом коробки передач соединялись два сателлита, которые входили в зацепление с так называемой цилиндрической шестеренчатой коробкой, то есть с коронным зубчатым колесом. При выключенном сцеплении это колесо свободно вращалась на валу коробки передач, который, естественно, оставался неподвижным. Но стоило коронное колесо затормозить, как сателлиты, влекомые солнечной шестерней, начинали «бежать» по коронному колесу, раскручивая вал коробки передач.
Кстати, включалось это сцепление уже как надо – педалью.
Однако сам привод был весьма сложным: коронное колесо стопорилось массивным хомутом, воздействовавшим на специальный барабан. Губки хомута двигались по червячной резьбе, нарезанной на педальном валу. Вал поворачивался под действием мощной спиральной пружины, которая, в свою очередь, срабатывала, когда водитель отпускал педаль сцепления: зубцы рычага выходили из зацепления с шестерней, укрепленной на педальном валу.
При этом, данный механизм выполнял еще и роль редуктора, так как разница в скоростях коленчатого и передаточного валов зависела от отношения диаметров солнечного и коронных колес. В атомобиле «Готье» вал коробки передач вращался в пять раз медленнее коленвала.
В общем, французы настолько перемудрили, что вскоре сами отказались от такой сложной и конструкции.
Из истории сцепления
Наверное, мало таких, кому пока не приходилось менять диск сцепления, «корзину» и выжимной подшипник на «механике». Сегодня этот узел, под общим названием «Сцепление», кажется само сабой разумеющимся.
А ведь в начале истории автомобиля проблема согласования двигателя и движителя, то есть мотора и ведущего моста была чрезвычайно острой, поскольку требовалось создать системы, не только передающие усилия с наименьшими потерями, но обеспечивающие надежную связку независимо от условий движения.
Когда разговор ведется о трансмиссии, то в первую очередь имеется в виду два основных ее агрегата – механизм сцепления и коробка переключения передач.
Сегодня эти узлы представляют собой довольно сложные, и в тоже время хорошо продуманные конструкции. И своим устройством они демонстрируют – насколько далеко шагнула изобретательская мысль со времен первых механических повозок.
В начале прошлого века, несмотря на то, что по сравнению с сегодняшним днем тогдашний мировой автопром не мог похвастать таким обилием автомобилей, тем не менее, обладал невероятным количеством необычных изобретательских решений, касающихся трансмиссии. Одних только конструкций сцепления насчитывалось с более двух десятков: тут были прямые и обратные конусы, различные центробежные механизмы, спиральные системы и даже планетарные шестеренчатые механизмы. Они, конечно, не являлись вершиной технического совершенства, но некоторые действительно оказались весьма удачными для своего времени разработками.
Клещи капитана Баду
Создать механизм сцепления, который бы в нужный момент жестко соединял двигатель с трансмиссией, но при этом мог в любое время легко его отсоединить, было нелегкой задачей в эпоху первых автомобилей. Одно из таких изобретений предложил французский капитан по фамилии Баду, примитивное, но вполне работоспособное.
Деталей в его конструкции было минимум: ведущий диск – маховик с выточенным на нем специальным ободом, а вместо ведомого диска – зажимы, напоминающие тиски или кузнечные клещи (практически, дисковые тормоза). Концы рычагов клещей были расположены параллельно маховику. Для включения сцепления, водителю необходимо было надавить (тогда это делалось рукой, а не ногой) на специальную муфту, сжимавшую клещи, и тогда их губки с наклепанными на них фибровыми накладками, работая как современные тормозные колодки, обжимали обод маховика, который был связан с коробкой передач через промежуточный вал, жестко соединенный с тисками.
Конечно, поскольку площадь губок была невелика, сцепление не обладало особо крепким захватом. Но для небольших самодвижущихся экипажей со слабосильными моторами оно подходило практически идеально.
Клубок шестерней имени «Готье»
А вот соплеменники Баду – разработчики автомобилей «Готье» подошли к этому вопросу гораздо основательнее, создав сцепление в виде планетарного шестеренчатого механизма.
На маховике крепилась главная шестерня – солнечное зубчатое колесо. С валом коробки передач соединялись два сателлита, которые входили в зацепление с так называемой цилиндрической шестеренчатой коробкой, то есть с коронным зубчатым колесом. При выключенном сцеплении это колесо свободно вращалась на валу коробки передач, который, естественно, оставался неподвижным. Но стоило коронное колесо затормозить, как сателлиты, влекомые солнечной шестерней, начинали «бежать» по коронному колесу, раскручивая вал коробки передач.
Кстати, включалось это сцепление уже как надо – педалью.
Однако сам привод был весьма сложным: коронное колесо стопорилось массивным хомутом, воздействовавшим на специальный барабан. Губки хомута двигались по червячной резьбе, нарезанной на педальном валу. Вал поворачивался под действием мощной спиральной пружины, которая, в свою очередь, срабатывала, когда водитель отпускал педаль сцепления: зубцы рычага выходили из зацепления с шестерней, укрепленной на педальном валу.
При этом, данный механизм выполнял еще и роль редуктора, так как разница в скоростях коленчатого и передаточного валов зависела от отношения диаметров солнечного и коронных колес. В атомобиле «Готье» вал коробки передач вращался в пять раз медленнее коленвала.
В общем, французы настолько перемудрили, что вскоре сами отказались от такой сложной и конструкции.
Со временем большинство авто начала прошлого века обзавелось конусным сцеплением.
Принципиально механизм представлял собой следующее.
Ведомый диск в виде усеченного металлического конуса, который входил в соответствующее углубление маховика. Обычно конус сужающейся частью обращали к двигателю. Кое-кто, к примеру, «Рено», делали наоборот: сужающуюся часть конуса обращали к коробке передач, а его основание крепили к маховику через специальное кольцо, выполняющее роль ведущего диска. На ведомый конус приклеивали или приклепывали кожу, выполнявшую роль фрикционной накладки, и центрировали его на валу подшипником скольжения. Вилка сцепления упиралась в выступы втулки, прикрепленной к ведомому конусу, а внутри втулки помещали отжимную пружину.
Когда конус входил в предназначенный для него паз за счет очень мощной прижимной пружины, сцепление демонстрировала надежную связку и не пробуксовывало. Однако чтобы его отжать, водитель должен был приложить недюжинную силу на преодоление пружины. Да и постараться сделать переключение точно и быстро, чтобы попусту не стирать кожаную накладку (правда, все равно кожаный фрикцион изнашивался уже через 400-500 километров пробега).
В целом, несмотря на необходимость частой замены кожи и трудность выжимания педали, конструкция была довольно простой и надежной, а потому не выходила из употребления долгие годы.
Вы сидите за рулем своего автомобиля. Чтобы завести его, правой ногой вы нажмете на педаль тормоза до упора, левой – на педаль сцепления и повернете ключ в замке зажигания, а чтобы тронуться с места – включите первую передачу и начнете плавно отпускать педаль сцепления, а затем так же плавно отпускать педаль тормоза и плавно нажимать на педаль газа. К тормозу и газу вопросов нет, даже тем, кто сел за руль впервые, понятны процессы, которые запускаются нажатием этих педалей. Но почему всякий раз, чтобы завести или остановить машину, а также переключить скорость, нам необходимо выжимать педаль сцепления? В чем заключается основная задача сцепления и почему в конструкции автомобиля без него не обойтись, мы расскажем вам в данной статье.
Что такое сцепление
Краткая историческая справка
Работая над созданием первых автомобилей, инженеры обнаружили необходимость в устройстве, которое передавало бы крутящий момент от мотора к колесам, но с разной амплитудой вращения, чтобы автомобиль приходил в движение плавно. Без такого устройства всякий раз при желании сбросить или увеличить скорость, нужно было бы полностью глушить двигатель. И это устройство изобрел немецкий инженер Карл Бенц в 1885 году. Сцепление тогда состояло из двух шкивов, соединенных кожаным ремнем. Водитель раздвигал шкивы рычагом, что позволяло размыкать и смыкать сцепление.
Следующим этапом совершенствования устройства было изобретение конусного сцепления немецкими инженерами Готлибом Даймлером и Вильгельмом Майбахом в 1889 году. В конструкции конусного сцепления кожаный ремень заменила пружина.
На смену такой конструкции пришла другая – многодисковая, которая работала в жидкой среде (в керосине или масле). Затем на диски стали надевать накладки «Ferodo», и автомобильная промышленность перешла на сухое однодисковое сцепление.
Прототип современного диафрагменного сцепления разработали автомеханики американской корпорации «General Motors» в 1936, однако из-за войны их массовое производство началось лишь в 1965 году и продолжается в наши дни. 
Принцип работы сцепления
Ведущий диск – маховик – жестко вмонтирован в коленчатый вал двигателя. К маховику, в свою очередь, болтами прикручена корзина сцепления. Ведомый диск сцепления прижимается к поверхности маховика благодаря диафрагменной пружине, которой оснащена корзина сцепления.
Когда машина заведена, двигатель провоцирует вращательные движения коленчатого вала и, соответственно, маховика. Через подшипник в корзину сцепления, маховик и ведомый диск вставлен первичный вал коробки передач. Вращения не передаются от маховика к первичному валу напрямую. Для этого в конструкции сцепления существует ведомый диск, который вращается с валом на одной скорости и перемещается по нему вперед-назад.
Положение, в котором шестерни первичного и вторичного валов не входят между собой в зацепление называется нейтральным. В таком положении автомобиль может только катиться, если дорога имеет наклон, но не ехать. Как передать вращения на вторичны вал, который опосредовано приведет в движение колеса? Это можно осуществить с помощью педали сцепления и коробки передач.
С помощью педали водитель изменяет положение диска на валу. Это работает так: когда водитель нажимает на педаль сцепления, выжимной подшипник давит на диафрагму – и диски сцепления разжимаются. Первичный вал в этом случае останавливается. После этого водитель перемещает рычаг на коробке передач и включает скорость. В этот момент зубчатые шестерни первичного вала зацепляются с зубчатыми шестернями вторичного вала. Теперь водитель начинает плавно отпускать педаль сцепления, прижимая ведомый диск к маховику. А поскольку первичный вал соединен с ведомым диском, он тоже начинает вращаться. Благодаря зацеплению между зубчатыми шестеренками валов вращение передается на колеса. Таким способом двигатель соединяется с колесами, и автомобиль начинает движение. Когда машина уже на полном ходу, можно полностью отпустить сцепление. Если в таком положении добавить газ, поднимутся обороты двигателя, а вместе с ними и скорость автомобиля.
Однако сцепление необходимо не только для того, чтобы машина трогалась с места и разгонялась. Без него не обойтись и при торможении. Чтобы остановиться, нужно выжать сцепление и плавно нажать на педаль тормоза. После остановки – выключить передачу и отпустить сцепление. При этом в работе сцепления происходят процессы, обратные тем, которые происходили в начале движения.
Рабочая поверхность у маховика и корзины сцепления выполнена из металла, а у ведомого диска сцепления – из специального фрикционного материала. Именно этот материал обеспечивает пробуксовку диска и позволяет ему проскальзывать между маховиком и корзиной сцепления, когда водитель придерживает сцепление в начале движения. Именно благодаря пробуксовке дисков автомобиль плавно трогается с места.
Функции сцепления
Виды сцеплений
По количеству ведомых дисков сцепление бывает однодисковым и многодисковым. А по виду трения – сухим и мокрым.
Устройство автомобильного однодискового сцепления
Схема устройства двухдискового сцепления
Нужно ли сцепление автомобилям с автоматической коробкой передач и электрокарам
Сцепления в классическом понимании в автомобилях с автоматической коробкой переключения передач (АКПП) нет. То есть, у водителя нет ни педали сцепления, ни дисков, которые работают на силе трения. Функции сцепления в автомобилях с АКПП выполняет специальный гидротрансформатор, который конвертирует крутящий момент. В электромобилях регулировка движения осуществляется системой управления, которая переключает машину, из-за чего коробка передач и сцепление им не нужно.
Выводы
Если Вы заметили ошибку, неточность или хотите дополнить материал, напишите об этом в комментариях, и мы исправим статью!
Сцепление
Для замены сцепления на Ferrari F50 необходимо отсоединить переднюю часть автомобиля от задней. Стоит такая операция от 18 до 20 тысяч условных единиц
История создания сцепления
Предшественниками современного сцепления были разные механизмы. Одно из первых изобретений принадлежало Карлу Бенцу. На его автомобиле Benz Velo эту функцию выполняли два соединённых кожаным ремнём шкива. Раздвигая эти шкивы рычагом, водитель размыкал и смыкал сцепление. Несколько позже появился дополнительный шкив холостого хода, на который вручную перебрасывали ремень во время стоянки. У водителей было много претензий к этой конструкции. Намокнув, ремень начинал проскальзывать. Его постоянно нужно было поправлять, чуть ли не на каждом небольшом пригорке он слетал со шкивов. Да и ресурс у него был совсем небольшим. В 1889 году Готлиб Даймлер совместно с Вильгельмом Майбахом придумали конусообразное сцепление.
В автомобилях с двигателями мощностью свыше 300 лошадиных сил используются керамические диски сцепления, устойчивые к перегреву в нечеловеческих условиях работы
Схема сухого однодискового сцепления, отдаленно похожего на современное, была предложена в 1904-м году французской фирмой «Де Дион, Буттон и Трипардо». Подходящих материалов для диска сцепления французы не придумали, и он был не способен передавать крутящий момент без проскальзывания.
Современный вид сцеплению придали инженеры компании «Адам Опель» в 1965 году, установив в корзину сцепления диафрагменную пружину вместо радиальных пружин. Она имеет форму усеченного конуса из десятка упругих лепестков, выполняющих роль рычажков выключения. Благодаря этому сцепление стало работать значительно мягче. Дальнейшая эволюция заключалась в экспериментах с материалами, из которых делали диск и корзину, и с конструкцией отдельных элементов, таких как выжимной подшипник.
Устройство и принцип работы сцепления
Компоненты традиционного механического сцепления всех автомобилей похожи друг на друга. В их состав входит педаль сцепления, приводной механизм (гидравлический, пневматический, или механический), вилка сцепления, выжимной подшипник, ведомый диск, корзина сцепления, и маховик двигателя. Нажимая на педаль сцепления, водитель толкает вилку сцепления, далее, через выжимной подшипник, усилие передается на лепестки корзины.
Корзина отжимает ведомый диск сцепления от маховика, размыкая передачу крутящего момента.
Особенности эксплуатации сцепления
Ресурс диска, самого нагруженного элемента сцепления, при условии нормальной эксплуатации, составляет минимум сто тысяч километров пробега. Многое зависит от стиля вождения и привычек водителя. «Сжечь» сцепление можно очень быстро.
Меняется сцепление в сборе, так как это довольно трудоемкая работа, и если после замены, допустим, диска сцепления, появится гул выжимного подшипника, то придется опять снимать коробку передач. При замене сцепления обязательно стоит проверить состояние вилки на предмет трещин и деформаций.
Сложнее всего дается самостоятельная замена сцепления на автомобилях с задним приводом из-за сложности доступа. Верхний винт, крепления картера сцепления иногда приходится отвинчивать наощупь
Основной признак износившегося диска сцепления – необычно медленный разгон автомобиле при быстром росте оборотов двигателя, сопровождаемый запахом гари.
Дальнейшая эволюция сцепления
Сейчас многие производители устанавливают на автомобили полуавтоматические коробки передач. В этом случае в состав трансмиссии также входит механизм сцепления, хотя его конструкция значительно отличается от описанного в этой статье.
Сцепление отсутствует в конструкции электромобилей
Хорошим примером такого механизма может послужить коробка передач DSG компании Фольксваген, оснащенная двойным сцеплением, которое, в зависимости от поколения коробки, может быть как «сухим», так и погруженным в специальное масло с целью увеличения ресурса и борьбы с перегревом.
ЧТО СОБОЙ ПРЕДСТАВЛЯЕТ СЦЕПЛЕНИЕ АВТОМОБИЛЯ?
Сцепление автомобиля – это силовая муфта (механизм передачи вращения). Передача вращения в сцеплении происходит благодаря силам трения, электромагнитным полем либо гидродинамическими силами. Соответственно, муфты сцепления, в зависимости от типа передачи вращения, называются: фрикционные, электромагнитные, гидравлические.
Главная задача сцепления – временное разъединение (разобщение) двигателя и трансмиссии, и плавного их соединения. Эти операции необходимы во время движения для управления механической коробкой передач: переключение передач, остановка, торможение, трогание авто с места.
Во время движения сцепление автомобиля передает крутящий момент от двигателя к коробке переключения передач, тем самым, предохраняя трансмиссию от динамических нагрузок. Нагрузки в трансмиссии возникают постоянно: при торможении двигателем, на неровностях дорожного покрытия, при снижении частоты вращения коленвала и т.д.
— по связи частей: фрикционные, гидравлические, электромагнитные;
— по созданию нажимного усилия: с перифирийными пружинами, с центральной пружиной, центробежное и полуцентробежное;
— по количеству дисков: одно, — двух, — многодисковые;
— по приводу: механический и гидравлический привод.
Традиционными сцеплениями на легковых автомобилях являются однодисковые фрикционные сцепления. Существуют специальные (керамические) сцепления, которые имеют высокий коэффициент трения. Но, в связи с тем, что этот тип сцепления слишком резко «схватывает», он не применяется в конвейерных (стандартных) автомобилях. Только на спортивных и грузовых авто.
В классических автоматических коробках передач сцепление отсутствует. А вот в роботизированных и кулачковых АКПП сцепление предусмотрено. При этом сцепление в кулачковых АКПП, работает лишь при старте (кулачковые АКПП используются на спортивных моделях), а далее, в процессе движения, сцепление не работает.
Требования, предъявляемые к сцеплению ↑
Как и каждый узел вашего автомобиля, сцепление, в соответствии с выполняемой задачей, должно отвечать определенным требованиям.
Наиболее характерные требования к сцеплению:
— должно обеспечивать плавность включения передач. Во многом это требование обеспечивается квалифицированным управлением при включении (выключении) передачи.
— чистота включения сцепления (т.е. коэффициент сцепления приближен к «0»), должна обеспечивать плавное переключение передач.
— при любых условиях эксплуатации должно обеспечить надёжную передачу крутящего момента. Низкий коэффициент сцепления приводит к пробуксовке, слишком высокий – увеличивает перегрузки на двигатель и трансмиссию.
— должно обеспечивать удобство и относительную простоту управления моментом соединения (рассоединения). При этом определен допустимый ход педали не больше 160 мм.
Как устроено сцепление автомобиля? ↑
И вновь мы приведем классическое устройство однодискового сухого сцепления автомобиля. В зависимости от типов по связи, устройство сцепления отличается в некоторых нюансах.
Однодисковое сцепление состоит из:
1 – маховик;
2 – ведомый диск;
3 – кожух сцепления с нажимным диском;
4 – диафрагменная пружина
Схема работы сцепления автомобиля, в принципе, проста. Отпущенная педаль сцепления означает, что сцепление включено: ведомый диск в это время прижат к маховику нажимным диском, благодаря усилиям пружин. Т.о. сцепление передаёт крутящий момент от ведущих деталей к ведомым.
Нажатие на педаль выключает (рассоединяет) сцепление. Муфта, переместившись к маховику, поворачивает рычаги, которые, в свою очередь, отодвигают нажимной от ведомого диска. Детали сцепления разъединены и крутящий момент не передаётся.
Всем спасибо что со мной)
Ну и не забываем про лайки. Вам не долго, а мне приятно))
Удачи всем!
Подписывайтесь и увидите еще много интересного!))