Развитие конструкции сцепления

Сцепление предназначено для крат­ковременного разъединения двигателя и трансмиссии (при переключении пере­дач, торможении и остановке автомо­биля), плавного их соедине­ния (передача крутящего момента от дви­гателя к коробке передач после переключения передач и при трогании с места).

Принцип работы сцепления прост: диск сцепления (ведомый диск), покрытый с обеих сторон материалом с высоким коэффициентом трения, за­жимается между задней поверхностью ма­ховика и нажимным диском, который удерживается в нажатом положении мощной пружи­ной. Давление пружины на нажимной диск уменьшается при нажатии водителем на педаль сцепления, связанной с приводом, разгружающим пружину.

Главным требованием является передача без проскальзывания всей величины крутящего момента, по­лучаемого от двигателя. При передаче большего крутящего момента необходимо увеличивать силу нажатия пружины сцепления, что было настоящей проблемой, ког­да в сцеплении использовались маленькие, но жесткие вин­товые пружины между нажимным диском и кожухом сцеп­ления. Довольно трудно было управлять таким сцеплением на мощных автомобилях 1950-х годов, когда винтовые пружины сжимались механически.

Затем была разработана диафрагменная пружина, имеющая настолько больше преимуществ над витыми пружинами, поэтому скоро последние останутся только в сцеплениях грузовых автомобилей.

Однодисковое сцепление стало мировым стандартом для современных легковых автомобилей с механической коробкой передач. Небольшая часть легковых автомобилей чрез­вычайно большой мощности и ряд грузовых автомобилей ис­пользуют многодисковые сцепления для получения возмож­ности передачи больших крутящих моментов без значительного увеличения размеров сцепления. В многодис­ковых сцеплениях ведомые и нажимные диски соединяют­ся с ведущим валом коробки передач с помощью шлицев и сжимаются главным нажим­ным диском со стороны коробки передач. Но они не только дороги, но и требуют тщательной разработки, чтобы включаться и вы­ключаться так же чисто, как однодисковые.

В течение долгих лет предлагалось много конструкций автоматических сцеплений, чтобы позволить водителю ав­томобиля с механической коробкой передач возможность управлять только двумя педалями. Автоматическое сцепление должно обеспечить не только движение автомобиля с места, но и разъединяться при каждом переключении передачи водителем.

Эти требования не могут выполнить обычные центробеж­ные сцепления, в которых фрикционные колодки монтируются на валу дви­гателя и раздвигаются наружу при увеличении оборотов дви­гателя, растягивая пружины, которые тянут их на место в положение выключенного сцепления.

Цент­робежные сцепления широко используются в маломощных транспортных средствах (газонокосилки и снего­ходы), где приветствуется простота управления. Они исполь­зовались также в целом ряде маломощных автомобилей, включая Citroen 2CV и DAF Daffodil. Другой проблемой является то, что такое сцепление не разъединяется до тех пор, пока обороты двигателя не сни­зятся в достаточной степени, и нужны дополнительные ме­роприятия, такие, как муфта свободного хода, чтобы обес­печить немедленное переключение передач в движении.

Лучшей альтернативой является электромагнитное сцеп­ление, в котором привод соединяется при прохождении элек­трического тока через обмотку. Ток может прерываться, ког­да передвигается рычаг коробки передач, что обеспечивает переключение передач при любой скорости. В 1960-е и 1970-е годы целый ряд автомобилей, включая NSU Ro80, использовал не получившее широкого распространения ав­томатическое сервосцепление, обеспечивавшее переключе­ние передач при нормальных скоростях, работавшее совмес­тно с гидротрансформатором, для остановки и старта.

Такие автомобили обычно называли «полуавтоматичес­кими», хотя водителю приходилось самостоятельно пере­ключать передачи. В современных автоматических сцепле­ниях используются гидравлические сервомеханизмы, ряд датчиков и электронный контрольный модуль, управ­ляющий всей работой. Гибкость электронного управления означает, что сцепление сраба­тывает не только при переключениях передач, но и во всех эксплуатационных режимах.

Таким образом, сцепление плавно выключается, когда автомобиль останавливается, соответствующим образом предупреждает водителя, если движение происходит на очень высокой передаче, не соот­ветствующей условиям движения, и не требует отдельного устройства для плавного трогания с места. Современные системы также не зависят от чувствительности микроперек­лючателей, которые приводили к неожиданному, неприят­ному срабатыванию сцеплений в более ранних системах.

Среди современных систем сервосцеплений следует от­метить узел Easy, устанавливаемый Renault на ряд маленьких автомобилей, и сходные системы фирмы Valeo для Fiat Seicento, Daewoo и Hyundai. Во всех этих автомобилях водитель остается ответственным за переключение передач.

Современная технология открыла новый рынок для неболь­ших автомобилей с двухпедальным управлением, но без вы­сокой стоимости автоматической трансмиссии. Попытка Saab использовать систему Sensonic на более мощных автомобилях, предоставив возможность во­дителю заниматься только выбором передач, оказалась ма­лоудачной: отсутствие чувства совершенной координации сцепле­ния и коробки перемены передач.