Сцепление: как работает, как ломается

Сцепление передает крутящий момент от двигателя к коробке передач и далее на колеса на машинах с механической или роботизированной КПП.

Сцепление позволяет кратковременно и плавно размыкать двигатель и трансмиссию. Вот для чего это необходимо:

1. Чтобы облегчить запуск двигателя при неподвижном автомобиле.
2. Переключать передачи.
3. Плавно трогаться с места.
4. Дозировать крутящий момент на труднопроходимых участках дороги.

Еще сцепление гасит ударные колебания нагрузки между двигателем и трансмиссией — например, когда водитель нажимает на газ и бросает педаль сцепления или когда колесо забуксовало на льду и зацепилось за асфальт.

В статье мы расскажем, как устроен механизм сцепления, как он работает и сколько стоит его поменять.

Маховик крепится болтами к коленчатому валу двигателя со стороны КПП. Его задача — сглаживать колебания от работы двигателя.

Когда топливно-воздушная смесь воспламеняется, поршень двигается с ускорением вниз. В одноцилиндровом двигателе поршень двигается до следующего рабочего такта как раз благодаря инерции маховика. Если в ДВС два и более цилиндра, моменты воспламенения разносят во времени.

Например, в вазовской рядной четверке смесь воспламеняется сначала в первом, потом в третьем, четвертом и втором цилиндрах соответственно.

Когда смесь воспламеняется в первом цилиндре, ускорение получает первый поршень, пока он двигается вниз, поршень в третьем цилиндре двигается вверх, там происходит такт сжатия. Дальше смесь воспламеняется уже в нем, и поршень идет вверх в четвертом цилиндре — и так далее.

Коленвал двигателя при этом вращается то с ускорением — при рабочем такте, — то с замедлением — при такте сжатия. Маховик выравнивает скорость вращения коленвала.

Маховик — массивный металлический диск с рабочей площадью диска сцепления. Прикреплен болтами к хвостовику коленвала, в нем есть отверстия с резьбой и направляющие втулки, которые позволяют смонтировать на нем корзину сцепления. Также по внешнему радиусу маховика идет зубчатый венец привода стартера.

Маховики бывают:

1. Одномассовые — самые простые и распространенные, недорогие в производстве. Нередко автовладельцы прибегают к замене двухмассового маховика на одномассовый, если это конструктивно возможно. Так делают, чтобы сэкономить на запчастях или поставить хоть что-то, если нормальный двухмассовый маховик обещают привезти только через десять недель.
2. Двухмассовые гасят колебания еще лучше, их часто можно встретить на дизельном двигателе. Также служат для сглаживания резких толчков и ударов. Они могут произойти в моторе — например, во время детонации. А могут в трансмиссии, если машина едет по плохой дороге.
3. Облегченные маховики используют в основном в автоспорте. Они хуже гасят колебания, но позволяют мотору легче набирать обороты. Педаль газа отзывается лучше, машина разгоняется быстрее.

Также можно встретить маховик из тонкого металла с прорезями. Он может показаться облегченным, но на нем нет рабочей плоскости диска сцепления. Есть лишь зубчатый венец и отверстия. Такой маховик называют ведомым диском, его ставят на автомобили с классической АКПП и вариатором. В них есть гидротрансформатор: он достаточно тяжелый и хорошо справляется с задачами маховика.

Диск сцепления идет сразу за маховиком. Он установлен на шлицы первичного вала механической или роботизированной КПП и вращается вместе с ним.

Шлицы обеспечивают неразрывную связь диска и первичного вала и при этом дают возможность движения диска вдоль оси вала, чтобы сцепление можно было включать и выключать.

Диски сцепления делают в том числе из керамики. У таких нет единой фрикционной накладки — есть несколько отдельных лепестков. Накладки на них делают из металлокерамики, иногда с добавлением карбона или кевлара. Диск получается более прочным, служит дольше. Он без проблем переживет высокие нагрузки и температуры, поэтому такие диски применяют в автоспорте. Но есть и минусы:

1. Материалы дороже, сделать диск сцепления сложнее.
2. Нужно подбирать под такой диск специальные маховик и корзину сцепления — стандартные не подойдут.
3. Сцепление включается сразу, как отпускают педаль сцепления: вряд ли получится трогаться плавно. Это неприемлемо для повседневной езды по городу. Мотор и трансмиссия подвергаются ударным нагрузкам.
4. Тугая педаль сцепления. Дело в корзине с усиленной нажимной пружиной. Говорят, можно привыкнуть, но удовольствия мало.

Корзина сцепления — буквально корпус, накрывающий диск сцепления. Вот из чего она состоит:

1. Корпус. Крепится болтами к маховику по внешнему радиусу.
2. Тарельчатая пружина с лепестками, их видно в центре корзины. Пружина создает усилие, которое позволяет включить сцепление.
3. Нажимной диск. Взаимодействует непосредственно с фрикционной накладкой диска сцепления. На него давит тарельчатая пружина.

Диски сцепления корзины также бывают облегченными и с усиленной тарельчатой пружиной. Брать все это по отдельности не стоит: усиленное — спортивное — сцепление придется подбирать комплектом.

Привод сцепления нужен, чтобы сцеплением управлять. Вот из чего он состоит:

1. Выжимной подшипник. В прямом смысле выжимает лепестки пружины и при этом выключает сцепление.
2. Вилка сцепления: в механической КПП и роботе с одним сцеплением — одна, в роботе с двумя сцеплениями — две. Рычаг, который передает усилие от рабочего цилиндра на выжимной подшипник.
3. Рабочий цилиндр. Стоит на корпусе коробки передач вблизи сцепления и давит на вилку сцепления.
4. Главный цилиндр сцепления. Установлен под педалью сцепления, от которой воспринимает усилие и через магистраль передает его на рабочий цилиндр.
5. Педаль сцепления. На машине с механической КПП первая слева.

Главный и рабочий цилиндры сцепления — гидравлический привод. Работает с тормозной жидкостью из того же бачка, что и тормоза, реже — из отдельного. При ТО обращайте внимание, чтобы жидкость менялась и в рабочем цилиндре сцепления — у него тоже есть прокачной штуцер, как и на тормозных суппортах. Сцепление прокачивают после замены выжимного подшипника — если он в одном корпусе с рабочим цилиндром. А также после замены каких-либо деталей гидропривода.

Привод сцепления может быть механическим и работать через тяги или тросики. Конструкция более простая и дешевая, но давить на педаль такого сцепления придется сильнее. Комфорта меньше.

В механической КПП. Вспомним детали механизма сцепления, о которых говорили выше, и рассмотрим их на схеме.

В нормальном состоянии сцепление всегда включено, вращение от двигателя передается на первичный вал коробки передач. Нейтраль на механической КПП существует как раз для того, чтобы двигатель работал на неподвижном автомобиле без выжатого сцепления. Чтобы переключить передачу или плавно тронуться с места, сначала следует выключить сцепление — разъединить связь между двигателем и коробкой. Вот как это происходит:

1. Водитель нажимает на педаль сцепления.
2. Поршень главного цилиндра создает давление тормозной жидкости, та в свою очередь давит на поршень рабочего цилиндра.
3. Шток рабочего цилиндра выдвигается и перемещает вилку сцепления.
4. Вилка через шарнир на корпусе КПП давит на выжимной подшипник.
5. Подшипник давит на лепестки пружины.
6. Тарельчатая пружина выгибается на шарнирах внутри корзины.
7. Усилие нажимного диска падает, образуется зазор между диском и маховиком, сцепление выключается.

Направление перемещения тарельчатой пружины и нажимного диска показаны стрелками.

На роботизированных КПП сцепление устроено так же, но педали нет. За включение, выключение сцепления и переключение передач отвечает блок управления.

В случае с классическим автоматом и вариатором вместо механизма сцепления используют гидротрансформатор. Внутри него — трансмиссионное масло для АКПП или жидкость для вариатора, через которую он передает вращение на КПП. Гидротрансформатор может свободно проскальзывать, поэтому он всегда передает крутящий момент от двигателя к КПП, даже если передача включена и автомобиль стоит на месте.

Вот какие бывают механизмы сцепления.

Сухое, в буквальном смысле. Маховик и диски — нажимной и сцепления — при включении сцепления начинают контактировать насухо, без участия какой-либо смазки или жидкости, пока полностью не сомкнутся.

Мокрое. Механизм сцепления работает в масляном контуре, рабочее тело здесь — масло. Когда давление повышается, диски замыкаются между собой, крутящий момент передается через масляный клин. Сами диски при этом изнашиваются минимально, тепло отводится лучше, а машина трогается и передачи переключаются более плавно.

Однодисковое. В конструкции механизма один диск сцепления — это самый распространенный вид.

Многодисковое. В конструкции больше одного диска сцепления, но управляет им один привод. Такое решение используют, чтобы передавать более высокий крутящий момент. Это важно в спортивных и грузовых машинах.

Двойное применяют в роботизированных коробках — например, DSG концерна VAG или DCT на корейских или китайских машинах. Бывает сухим и мокрым в зависимости от модели коробки передач. Каждый из дисков отвечает за свой ряд передач: один за нечетный (1, 3, 5, 7), другой за четный (R, 2, 4, 6). Когда машина едет на первой передаче, уже может быть включена вторая: блоку управления достаточно отпустить одно и зажать другое сцепление. Передачи переключаются быстро и плавно, практически без разрыва крутящего момента.

Гидравлическое — скорее не сцепление, а гидротрансформатор. Работает в классических АКПП, передача крутящего момента происходит через жидкость, без жесткой связи между двигателем и трансмиссией.

В машинах с механической коробкой передач сцепление почти всегда сухое и однодисковое. Такое же можно встретить в случае со стандартной роботизированной коробкой передач: все устроено как в классической «механике», но вместо механизма переключения передач и гидропривода сцепления устанавливают актуаторы с электроприводами. Один актуатор отвечает за переключение передач, другой — за включение и выключение сцепления.

Сцепление несложно сжечь буквально за раз, если долго буксовать на бездорожье или пытаться на легковой машине вытянуть, например, рамный внедорожник. Дело в нагрузке, при которой даже исправное сцепление начнет перегреваться и проскальзывать.

Сожженное сцепление не всегда можно считать изношенным. Оно перестанет работать не потому, что накладки износились: они перегреваются, теряют свои свойства и не могут зацепиться за маховик и нажимной диск. Такое бывает и с тормозами. Если тормозить часто и резко, педаль тормоза становится ватной, жать на нее бесполезно. Колодки перегреваются, поверхности тормозной накладки и диска стекленеют, машина не может замедлиться.

Пробег до замены может достигать 200 000 км и больше, если речь идет о коммерческом транспорте или машине, которая в основном ходит по трассе. В этом случае транспортное средство двигается равномерно: водителю редко приходится выжимать сцепление, переключать передачи и трогаться с места.

При городском цикле все это происходит часто и негативно сказывается на ресурсе сцепления. В зависимости от стиля езды и грамотности эксплуатации автомобиля с механической КПП сцепление на городских авто работает без проблем от 15 000 до 200 000 км и более. Есть водители, которые меняют сцепление так же часто, как масло в двигателе. Причина тому — привычка держать ногу на педали сцепления.

Многие не убирают ногу с педали сцепления просто потому, что им так удобнее. Проблемы с преждевременным износом встречаются и у новичков: на учебных машинах в автошколах сцепление меняют чуть ли не раз в 7000—8000 км. Не у всех новичков быстро получается отвыкнуть от этого и на своей машине. Сцепление тоже ломается, но менять его приходится уже самостоятельно. Обычно привычка держать ногу на сцеплении уходит через одну-две замены.

Сцепление, как любой механизм, подвергается износу и может сломаться. Вот что может случиться.

Сцепление не включается или не выключается, либо всегда выжато, либо всегда нажато. Скорее всего, проблемы с приводом сцепления либо оно настолько изношено, что почти не касается маховика.

Поздно схватывает. Машина начинает движение, только когда водитель почти полностью отпустил педаль, — скорее всего, изношен диск, поэтому увеличился ход педали, в скором времени потребуется замена.

Стуки и удары при трогании или переключениях указывают на неисправность демпфера на диске сцепления или двухмассового маховика, не стоит продолжать ездить с такими симптомами.

Проскальзывает. Водитель нажимает на газ, стрелка тахометра идет вверх, а спидометр стоит на месте, машина не ускоряется. Значит, сцепление изношено, его следует заменить.

Проблемы с приводом сцепления — чаще всего с его гидравлической частью. Низкий уровень тормозной жидкости приведет к завоздушиванию привода, при этом педаль может остаться в полу и не вернуться в исходное положение.

Эти и другие проблемы сцепления мы подробно разобрали в отдельном материале — «6 признаков неисправного сцепления».

Оригинальная запчасть почти всегда лучше по качеству, ресурсу и совместимости. Оригинальный комплект сцепления точно подойдет к машине, а педаль будет выжиматься с комфортом. Главный недостаток — цена.

Из хороших неоригинальных комплектов стоит обратить внимание на LUK и SACHS. С китайскими производителями надо быть поосторожнее. Цена будет привлекательной, но есть риск купить сцепление, которое физически не подойдет к вашему автомобилю, даже если его подберет хороший специалист. Могут не совпадать посадочные отверстия, диаметр диска, форма корзины и так далее.

Однажды пришлось ставить дешевое китайское сцепление на свою машину. У нее нештатная КПП, поэтому перед подбором комплектующих понадобилось снять коробку передач и смотреть номер на старом сцеплении. Возможности ждать оригинал не было, машина встала бы почти на месяц.

Первый запуск оказался неудачным: был жуткий скрежет. Он почти сразу прекратился, машина поехала как ни в чем не бывало, но примерно через полгода сцепление начало буксовать. Выяснилось, что лепестки корзины задевали корпус коробки. Мне повезло, что они не проточили его насквозь, но пострадала и тарельчатая пружина. Заменил комплект на более качественный, так как уже были номера нужных запчастей, и проблема ушла.

Стоимость замены комплекта сцепления обычно сводится к стоимости снятия и установки коробки передач и начинается от 10 000 ₽ в зависимости от сложности операции. Этих денег хватит, например, чтобы поменять сцепление на Шкоде Рапид: коробку снять несложно.

Цена будет значительно выше — от 13 000 ₽, — если это полноприводный внедорожник, на котором, возможно, придется снимать подрамник, угловую передачу и частично разбирать выхлопную систему.

Стоимость комплекта начинается примерно от 3000 ₽, если речь идет о сцеплении для Жигулей. От 7000 ₽ стоит сцепление для бюджетных иномарок вроде Хендай Солярис, Фольксвагена Поло или Шкоды Рапид.

Если есть опыт ремонта автомобиля, можно сэкономить — арендовать подъемник в сервисе самообслуживания. Цены начинаются от 300 ₽ в час. Опытный слесарь справляется с задачей за два-три часа. Имеет смысл взять с собой напарника. Снимать и устанавливать коробку передач лучше вдвоем, иначе есть риск получить травму и повредить КПП.

1. Дольше всего работает сцепление, которым правильно пользуются. Чем меньше водитель держит ногу на педали сцепления, тем реже его приходится менять.
2. Старайтесь избегать излишних нагрузок: не вытаскивайте на тросе машину, если она больше и тяжелее, чем ваша. Если машина серьезно застряла на бездорожье, может быть выгоднее попросить помощи у человека на рамном внедорожнике, чем сжечь сцепление.
3. Меньше всего проблем с оригинальными комплектами сцепления. Дешевые китайские варианты могут не подойти к вашему автомобилю физически, даже если по каталогу все будет в порядке.