С левой ноги

КЛУБ АВТОЛЮБИТЕЛЕЙ

/ДЕТАЛИ

МАШИН

С ЛЕВОЙ НОГИ

СЦЕПЛЕНИЕ ВСЕ СЛОЖНЕЕ И НАДЕЖНЕЕ

ТЕКСТ / АНАТОЛИЙ СУХОВ

Именно "с левой ноги" начинают поездку миллионы автомобилистов - автоматические коробки передач не везде в ходу. Срок службы сцепления по сравнению с двигателем и коробкой передач порой до неприличия мал: при интенсивной городской езде дорогостоящая замена требуется у нас чуть ли не ежегодно. К тому же при износе заметно возрастает усилие на педали.

За последние годы конструкция сцеплений ведущих зарубежных фирм сильно изменилась. Мы уже писали о новых фрикционных материалах накладок "Валео" (ЗР, 2001, № 11). Сегодня речь о механических новшествах, причем известные мировые производители, такие, как "Сакс", "ЛуК" и "Валео", стараются не копировать друг друга - каждый идет своим путем.

РАСПИЛЕННЫЙ МАХОВИК

Как бы хорошо ни был уравновешен поршневой мотор, от колебаний никуда не деться. Они стали еще заметнее с расширением рабочего диапазона оборотов современных двигателей в сторону снижения. Свою лепту в колебания вносит и трансмиссия. Сгладить их в некоторых частотных полосах удается более массивным маховиком или демпфером с упругим элементом на носке коленчатого вала (как в VAZ 2110). Но тяжелый маховик увеличивает инерцию всей системы - мотор будет плохо "раскручиваться". Эффективность же демпфера тоже не всегда достаточна. Кардинальное решение - вообще отказаться от жесткой связи между двигателем и коробкой передач.

Принципиальная схема такого устройства показана на рис. 1. Маховик состоит из двух частей: одна жестко связана с коленчатым валом, другая - с первичным валом коробки передач. Между ними установлены пружины с ограничителями - они позволяют частям маховика перемещаться относительно друг друга. За реализацию идеи взялись производители сцеплений: связь между двигателем и коробкой передач - их епархия.

"ЛуК" разработал для легких автомобилей очень компактное сцепление с "двойным маховиком" (рис. 2). Подбором его масс и жесткости пружин удалось сдвинуть область резонансных колебаний ниже оборотов холостого хода и улучшить равномерность работы двигателя - даже при меньшей общей массе маховика. К тому же разрезной маховик хорошо вентилируется, а значит, меньше нагрев накладок сцепления. Наконец, ведомый диск сцепления теперь можно значительно облегчить, упразднив демпферные пружины (они перекочевали в маховик), и, следовательно, снизить его инерцию. А это уменьшает износ синхронизаторов и шестерен в коробке передач и позволяет продлить им жизнь. В будущем же детали коробки станут значительно миниатюрнее, уменьшатся ее размеры и масса, автомобиль получится легче и динамичнее. "Сакс" в дополнение к радиальным пружинам использует демультипликатор - планетарный редуктор. Пластмассовые упоры служат для снижения шумов и защиты пружин от преждевременного истирания.

Предложенный "Валео" "двойной маховик" состоит из двух концентрически расположенных дисков: ведущего (с зубчатым венцом), закрепленного на фланце коленчатого вала, и ведомого - с ним контактирует ведомый диск сцепления. Последний центрируется относительно ведущего на шариковом подшипнике и соединен с ним подпружиненными тягами (рис. 3). На каждой тяге - по две пружины разной жесткости с встречной навивкой, что исключает западание витков. У такой конструкции ряд преимуществ.

Во-первых, рычажная система обеспечивает прогрессивную характеристику демпфирования, что исключает опасные ударные нагрузки в трансмиссии. Во-вторых, значительно снижается шум: при смене направления крутящего момента (например, при переходе от разгона к торможению двигателем) не дребезжат пружины.

В-третьих, на больших скоростях вращения пружины не прижимаются к окнам под действием центробежной силы, а значит, и не подклинивают.

Сцепление в подобных устройствах выполнено заодно с маховиком и меняется вместе с ним. В таком симбиозе ресурс узла превышает 100 тысяч км, что приближается к ресурсу двигателя. Такую конструкцию уже можно встретить на многих европейских автомобилях: БМВ, "Фольксвагене", "Пежо".

АВТОМАТИЧЕСКАЯ КОМПЕНСАЦИЯ И ДРУГОЕ

С износом накладок ведомого диска меняются его толщина и ход педали, а это увеличивает усилие при выключении сцепления (рис. 4). "Валео" и "ЛуК" разработали сходные устройства автоматической компенсации износа, установленные непосредственно на нажимном диске (рис. 5). По мере износа опорное кольцо диафрагмы приближается к маховику, так что для водителя сцепление остается как бы все время новым. Более дешевая конструкция - компенсатор в педальном узле (рис. 6). Он также снижает усилие примерно на 50% и значительно продлевает жизнь сцеплению.

С РУЧНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Речь идет не об автомобилях для инвалидов - европейские конструкторы уже давно задумываются, как облегчить жизнь вполне здоровому водителю, убрав левую педаль и оставив на месте сцепление. Эту функцию взял на себя рычаг управления коробкой передач - в его накладку вмонтировали выключатель. Но все оказалось не так просто - пришлось учить систему угадывать намерения водителя, анализируя данные о положении педали газа, оборотах двигателя, скорости автомобиля, подстраиваясь под стиль вождения. Правда, и это уже можно считать вчерашним днем - сегодня в моде последовательное переключение передач - рычаг не имеет механической связи с коробкой, а является лишь "джойстиком", отдающим команды электронике. Такую систему можно встретить на "Альфа-Ромео" или БМВ М3. На "смартах" же она входит в базовую комплектацию.

Возможно, скоро сцепление будут считать частью бортовой электроники, а педаль под левую ногу исчезнет навсегда.

Рис. 1. Принципиальная схема работы "двойного маховика".

Рис. 2. Сцепление "ЛуК": 1 - демпферные пружины; 2 - ограничитель хода; 3 - фрикционные накладки.

Рис. 3. Сцепление "Валео": 1 - маховик; 2 - нажимной диск; 3 - телескопический демпфер.

Рис. 4. Изменение хода педали и усилия выключения сцепления при его износе.

Рис. 5. Устройство автоматической компенсации зазора при износе сцепления: 1 - нажимной диск; 2 - храповой механизм (зубья показаны стрелкой); 3 - промежуточный диск; 4 - диафрагменная пружина; 5 - кожух сцепления.

Рис. 6. Устройство автоматической компенсации зазора в педальном узле: 1 - зубчатый сектор; 2 - пружина; 3 - промежуточный рычаг; 4 - упор; а - педаль отпущена, зубчатые секторы разъединены; б - педаль частично нажата - выбран свободный ход, зубчатые секторы сцепляются; в - педаль нажата полностью - сцепление выключено.