Устройство сцепления: как устроено и как работает сцепление

Сцепление — узел между двигателем и механической коробкой передач, который умеет соединять их и разъединять. Двигатель крутится всегда, пока заведён, даже когда машина стоит. Чтобы тронуться, переключить передачу или остановиться, не заглушив мотор, его нужно на время отсоединить от колёс, а потом плавно соединить снова. Делает это трение: сильная пружина прижимает к маховику двигателя диск с фрикционными накладками, связанный с коробкой. Пока диск прижат — они вращаются как одно целое. Водитель выжимает педаль — пружина отпускает диск, и связь исчезает. Ниже — из чего состоит сцепление, что происходит при нажатии педали, чем сцепление отличается от гидротрансформатора и почему оно изнашивается.

Из чего состоит сцепление

Пройдём от двигателя к коробке, а потом — от педали к механизму.

Часть	Что делает
Маховик	Тяжёлый диск на конце коленвала; его гладкая торцевая поверхность — первая сторона «бутерброда»
Ведомый диск	Стальной диск с фрикционными накладками с обеих сторон; ступицей надет на шлицы первичного вала коробки
Демпферные пружины	Пружинки в ступице ведомого диска; смягчают рывки и гасят вибрацию двигателя
Нажимной диск	Массивное стальное кольцо, которое прижимает ведомый диск к маховику
Диафрагменная пружина	Тарельчатая пружина с лепестками к центру; даёт силу прижатия
Кожух корзины	Прикручен к маховику; держит пружину и нажимной диск. Всё вместе называют корзиной
Выжимной подшипник	Давит на лепестки пружины, когда водитель выжимает педаль; подшипник нужен, потому что пружина вращается, а привод — нет
Вилка сцепления	Рычаг, который двигает выжимной подшипник
Привод	Трос или гидравлика: главный цилиндр у педали, трубка, рабочий цилиндр у коробки
Педаль	Последнее звено — нога водителя

Главная тройка — маховик, ведомый диск и нажимной диск. Ведомый диск зажат между ними, как ломтик сыра между двумя кусками хлеба. Трение накладок о металл и передаёт крутящий момент.

Что происходит при нажатии педали

1. Педаль отпущена. Диафрагменная пружина с силой давит на нажимной диск, тот прижимает ведомый диск к маховику. Двигатель, корзина и ведомый диск вращаются вместе, вращение идёт в коробку.
2. Водитель выжимает педаль. Через трос или по жидкости в гидравлике усилие передаётся к вилке сцепления.
3. Вилка двигает выжимной подшипник в сторону двигателя, и он упирается в лепестки диафрагменной пружины.
4. Пружина выворачивается. Лепестки работают как рычаги: центр прогибается к маховику, а наружный край, опираясь на кожух, отводит нажимной диск назад.
5. Диск свободен. Ведомый диск больше не зажат, между ним и соседями появляются зазоры в доли миллиметра. Двигатель крутится, а первичный вал коробки почти останавливается. Теперь можно включить передачу без скрежета.
6. Водитель плавно отпускает педаль. Пружина снова начинает прижимать нажимной диск. Сначала ведомый диск лишь слегка касается маховика и проскальзывает — это знакомое каждому ученику автошколы полусцепление, или точка схватывания.
7. Полное включение. Когда педаль отпущена до конца, диск зажат, проскальзывание прекращается, и машина едет.

Шаг 6 — самый важный и самый вредный для сцепления. Проскальзывание позволяет мягко тронуться, но именно в этот момент накладки трутся и нагреваются.

Почему педаль лёгкая, хотя пружина мощная. Диафрагменная пружина прижимает диск с силой в сотни килограммов, а нога выжимает педаль без особого труда. Помогают две вещи. Во-первых, рычаги: педаль, вилка и лепестки пружины многократно умножают усилие ноги, а платит за это длинный ход педали. Во-вторых, особенность самой тарельчатой пружины: когда её выгибают, сопротивление сначала растёт, а потом, после определённого прогиба, уменьшается. Поэтому выжатую до пола педаль держать легче, чем проходить середину хода.

Как сцепление связано с другими узлами

Сцепление — первое звено трансмиссии. За ним идёт коробка передач, потом главная передача и колёса — весь путь показан в обзоре устройства автомобиля. А то, что оно соединяет с двигателем, — маховик и коленвал — разобрано в статье об устройстве двигателя.

Тросовый и гидравлический привод. Трос проще и дешевле, но со временем вытягивается и требует регулировки. Гидравлика мягче и сама компенсирует износ. Во многих машинах гидропривод сцепления заправлен той же тормозной жидкостью и имеет общий бачок с тормозной системой, поэтому любые работы с ним — дело сервиса.

Чем сцепление отличается от похожих устройств

Сцепление и гидротрансформатор. В классическом автомате вместо трения работает жидкость: одно колесо с лопатками гонит масло на другое. Проскальзывание в нём постоянное и мягкое, педали нет. Об этом подробнее — в статье об устройстве АКПП.

Сухое и мокрое сцепление. Автомобильное сцепление с механикой обычно сухое: работает в воздухе. Мокрое — пакет дисков в масле, как у многих мотоциклов и роботизированных коробок с двумя сцеплениями. Масло охлаждает диски, и они лучше переносят проскальзывание.

Однодисковое и многодисковое. На легковых машинах почти всегда один ведомый диск. Там, где нужно передать большой момент при малом диаметре, дисков несколько: например, двухдисковое сцепление встречается на части грузовиков.

Сцепление и вариатор. В части вариаторов тоже есть сцепление или пакет фрикционов для трогания, но водитель им не управляет. Как устроена такая коробка, рассказано в статье об устройстве вариатора.

Интересные факты

• Почему пахнет горелым на подъёме. Если долго трогаться в гору на полусцеплении или буксовать, накладки перегреваются, и связующие смолы в них начинают выгорать. Характерный запах — сигнал, что сцепление перегрето и изнашивается прямо сейчас.
• Почему глохнет, если забыть про педаль. Если остановиться на передаче, не выжав сцепление, колёса остановят и коленвал. Двигатель не может крутиться медленнее холостых оборотов и глохнет.
• Почему ставят на ручник, а не держат на сцеплении. Удерживать машину на подъёме полусцеплением — значит всё это время тереть накладки. Ручной тормоз, удерживая стоящую машину, ничего не стирает.

Почему сцепление изнашивается и на что смотреть

• Пробуксовка. Накладки стёрлись, пружина больше не может прижать диск так, чтобы он не проскальзывал. Обороты растут, а машина разгоняется вяло, особенно на высокой передаче в гору. Точка схватывания поднимается ближе к концу хода педали. Заметно это по тахометру: при резком нажатии газа на высокой передаче стрелка прыгает вверх, а скорость почти не прибавляется.
• Сцепление «ведёт». Педаль выжата, а диск не освобождается полностью: передачи включаются со скрежетом, машина ползёт вперёд. Причины — воздух в гидравлике, вытянувшийся трос, покоробленный диск.
• Шум при выжатой или отпущенной педали. Изношен выжимной подшипник — он гудит или шуршит.
• Рывки при трогании. Масло на накладках из-за текущего сальника, сломанные демпферные пружины, износ двухмассового маховика.
• Тугая или проваливающаяся педаль. Неисправен привод: трос, главный или рабочий цилиндр.

Сильнее всего сцепление изнашивают старты с высоких оборотов, долгое полусцепление в пробке, трогание на второй передаче и нога, постоянно лежащая на педали. Замена сцепления требует снятия коробки передач и выполняется в сервисе. Задача водителя — вовремя заметить пробуксовку и не доводить до того, что изношенный диск повредит маховик.