для чего сцепление на мотоцикле
Сегодня пойдет речь о принципе работы сцепления мотоцикла. Так или иначе принцип работы мотоциклетного сцепления остается практически неизменным на всех мотоциклах. Если хотите потролить мажорных владельцев дукати, спросите почему у них гремит сцепление)))
Небольшая выдежка из википедии:
Сцепление — механизм, работа которого основана на действии силы трения скольжения (фрикционная муфта); предназначен для передачи крутящего момента, плавного переключения передач, гашения крутильных колебаний, кратковременного отсоединения трансмиссии от маховика двигателя.
Обычно термин «сцепление» относится к компоненту трансмиссии транспортного средства, предназначенному для подключения или отключения соединения двигателя внутреннего сгорания с коробкой передач. Изобретение сцепления приписывают Карлу Бенцу.
Сцепление служит для временного разобщения коленчатого вала двигателя с силовой передачей автомобиля, что необходимо при переключении шестерён в коробке передач и при торможении автомобиля вплоть до полной его остановки. Кроме того, сцепление даёт возможность плавно (без рывков) трогаться с места.
На рисунке А мы видим
1 коленвал (синий)
2 корзину сцепления (желтый)
3 первичный вал коробки (зеленый)
4 вторичный вал коробки (красный)
5 звезды с цепью (фиолетовый)
Так же, маркировка помечена цифрами 😉
На рисунке Б
Сцепления состоит условно из трех деталей
1 внешнюю часть корзины сцепления (которая соединена с коленвалом) (7)
2 внутреннюю часть корзины сцепления (которая соединена с первичным валом коробки) (10,11)
3 всякую шнягу в виде фрикционов, пластин и прочего (что соединяет внешнюю и внутреннюю часть корзины сцепления) (15, 16 и тд)
4 пружины сцепления, которые обеспечивают сцепление между фрикционами и металлическими дисками сцепления (20)
Обращаемся к рисунку А:
Коленвал приводится в движение, процессами происходящими в камере сгорания (но это другая история).
Он приводит в движение внешнюю часть корзины сцепления, которая по умолчанию сжата давлением пружин с внутренней частью корзины, которая в свою очередь соединена с первичным валом. Для того чтобы начал вращаться вторичный вал, надо включить передачу, что соединит разомкнутые в нейтрали первичный и вторичный вал и передаст момент дальше сначала на звезду, цепь, звезду и в итоге на колесо. То есть первичный вал кпп врашается на оборотах равным оборотам коленвала, до тех пор, пока мы не выжмем сцепление и не разомкнем связь коленвала и первичного вала. Выжав сцепление, первичный вал останавливается и мы можем без проблем включить нужную нам передачу. Отпускаем сцепление и обеспечиваем плавное троганье с места, за счет кратковременного проскальзывания фрикционов сцепления с металлическими пластинами.
Как именно работает сцепление? Смотрим на рисунок Б
Мы уже примерно понимаем, кто что крутит, и как это вобще работает, по этому буду краток.
Внешняя часть сцепления (7) крутится коленвалом. При этом она находится в постоянном зацепе с фрикционами сцепления (15).
Первичный вал коробки, соединен с внутренней частью корзины (10, 11), которые соответственно находятся в постоянном зацепе с металлическими пластинами (16). Внешняя и внутряння часть корзины, с фрикционами и пластинами сжимается между собой пружинами (20). Когда рычаг сцепления отпущен, внешняя и внутренняя часть сжаты между собой и обеспечиваю передачу момента между коленвалом и первичным валом. Когда рычаг выжат, соответственно нет.
С механизмом работы коленвала, сцепления и коробки в общих чертах понятно. Опишем наиболее частые проблемы со сцеплением.
1. Сцепление «буксует»
Проверяется следующим образом: разгоняемся до средних оборотов на второй или третьей передаче, едем на ровных оборотах на нормальной полке момента, резко открываем газ. Если тяга растет не пропорционально оборотам, значит сцепа.
Разбираем меряем толщину фрикционов, длинну пружин, толщину и цвет металлических пластин. Если толщина или длинна не соответствует мануалу (а во всех мануалах есть эксплуатационные допуски), меняем. Если металические пластины фиалетового цвета, меняем.
Вроде все выяснили, будут вопросы, пишите в каментах, ставьте лайки.
ну и помните, что можно бросить курить, пить, жену, но сцепление бросать нельзя.))) Удачи на дорогах!
Сцепить-расцепить
Трансмиссия. Часть 2. Сцепление и квикшифтер
На любом мотоцикле должна быть возможность отключения привода коленвала от заднего колеса, для того чтобы двигатель мог работать, когда байк неподвижен. Несмотря на это очевидное утверждение, представьте себе, такая возможность существовала не всегда.
На многих ранних мотоциклах использовался непосредственный привод при помощи ремня и шкивов на коленвале и заднем колесе, которые невозможно было разъединять. Такой привод действительно работал, однако при его эксплуатации вылезали некоторые проблемы. Например, чтобы остановиться на перекрестке, нужно было глушить двигатель. А завести байк в таком случае можно было только с «толкача», что явно не является наилучшим вариантом старта.
Принцип сцепления
Работа сцепления основана на трении. В наиболее простом виде сцепление состоит из двух дисков, один из которых располагается на цапфе коленчатого вала, а второй связан через какой-нибудь механизм привода (цепь, ремень, шестерни) с задним колесом и прижат к первому диску. Если между дисками есть небольшой зазор – двигатель работает, в то время как второй диск остается неподвижным. Если соединить диски между собой, то вращение коленчатого вала за счет трения будет передаваться второму диску, а поскольку он связан с задним колесом, то оно тоже будет вращаться. Так что подвод мощности от двигателя на колесо может при необходимости включаться или выключаться.
На подавляющем большинстве современных серийных байков используется сцепление с ручным управлением от рычага, расположенного на руле. Исключение – скутеры, на которых используется автоматическое центробежное сцепление, режим работы которого зависит от оборотов двигателя. В нашей статье речь пойдет именно о сцеплении, которое используется на мотоциклах (к сожалению, формат статьи не позволяет нам вдоволь посмеяться над забавными историями о скутеристах, пересевших на мотоциклы, и пытающихся «тормозить» сцеплением).
Как устроено сцепление
Все сцепление в сборе устанавливается на первичный вал коробки передач (об устройстве данного девайса читайте в нашей статье). Корпус или наружный барабан сцепления устанавливается на подшипнике и может вращаться свободно и независимо от вала. Наружный барабан сцепления непосредственно связан через переднюю передачу с коленвалом (хотя есть и такие конструкции, в которых сцепление установлено непосредственно на цапфе коленвала; такая схема распространена на мотоциклах производства BMW и Moto Guzzi), так что при вращении коленвала он тоже вращается. Центральная часть сцепления, или внутренний барабан (ступица), обладает меньшими размерами и располагается внутри наружного барабана. Она устанавливается на первичном валу коробки передач и фиксируется на нем от проворота шлицами, так что при вращении внутреннего барабана первичный вал тоже вращается.
Разрез многодискового сцепления в масляной ванне, Yamaha R6 2008
Диски сцепления располагаются в промежутке между наружным и внутренним барабанами. Используется два типа дисков: гладкие и фрикционные. Они располагаются поочередно, а точное число дисков зависит от типа сцепления и машины, на которой оно применяется. На внешней окружности фрикционных дисков находятся прямоугольные шлицы, которые устанавливаются в пазы наружного барабана сцепления. На внутренней окружности гладких дисков нарезаны зубья, которые устанавливаются в пазы внутреннего барабана сцепления.
В обычном положении (когда байк находится в движении) фрикционные и гладкие диски удерживаются в непосредственном контакте с помощью пружин, воздействующих на пластину, которая называется нажимным диском. При вращении коленвала и наружного барабана сцепления из-за трения, возникающего между пластинами, внутренний барабан сцепления, а следовательно, и первичный вал коробки передач тоже вращаются.
Способность передачи крутящего момента сцеплением зависит от множества факторов: числа и диаметра дисков, усилия пружин, сжимающих их, и коэффициента трения между дисками. При прочих равных условиях, на небольших машинах необходимо меньшее количество дисков, чем на больших и мощных аппаратах. Аналогично, если крутящий момент одинаков, то при увеличении диаметра дисков их количество можно уменьшить. На фрикционные диски (кто бы мог подумать?) нанесен фрикционный материал, а гладкие диски изготавливаются из стали.
Компоненты сцепления Honda CBR1000RR 2007
Дела конструкторские
При выборе типа сцепления, которое нужно установить на конкретный мотоцикл, на решение конструктора влияет несколько определяющих факторов. Сначала давайте разберемся с количеством дисков.
В сцеплении многодискового типа применяется более одного комплекта гладкого и фрикционного дисков, обычно используется семь или восемь, а иногда и девять фрикционных дисков. Гладких дисков всегда на один меньше по сравнению с фрикционными, поскольку пакет дисков всегда с двух сторон ограничивается фрикционными дисками.
На большинстве моноблочных двигателей (то есть таких, в которых все узлы трансмиссии выполнены в пределах картера двигателя) с поперечным расположением коленвала в раме, используется многодисковое сцепление. Причина этого – небольшой диаметр сцепления. Многодисковое сцепление также намного легче однодискового, хоть и обладает большей поверхностью трения и прочностью.
Одно- или двухдисковые муфты сцепления применяются на мотоциклах с продольным расположением коленвала в раме (например, байки Moto Guzzi с V-твином, цилиндры которого расположены поперек рамы). Сцепление закрепляется на задней цапфе коленвала и снабжено отдельным корпусом между двигателем и коробкой передач. Из-за такого расположения сцеплению не требуется компактность, а при большом диаметре необходим только один или два диска.
Следующий вопрос, который решают конструкторы – использовать сухое сцепление или работающее в масляной ванне.
Сухое сцепление Ducati 749 выставлено напоказ (в стоке, конечно же, прикрыто крышкой)
Может показаться странным, что механизм, принцип которого основан на трении, работает в масле; но для этого есть несколько важных причин. Масло выполняет функции отвода тепла, чтобы сцепление не подгорало. Кроме того, оно служит смазочным материалом для втулок или подшипников, на которых вращается наружный барабан сцепления, а также облегчает перемещение шлицов и зубьев дисков. Дополнительный «бонус» сцепления в масляной ванне – для обеспечения смазывания передней передачи не нужно герметизировать сцепление в отдельной камере.
Против физики не пойдешь – естественно, что трение, обеспечиваемое между дисками сцепления, работающего в масляной ванне, ниже трения между дисками сухого сцепления. Поэтому необходимы диски большого диаметра или их большее количество (а может быть, и то, и другое), что приводит к увеличению габаритов.
Suzuki RGV250, оснащенный сухим сцеплением
Такой же RGV250, но со сцеплением в масляной ванне
Вот почему сухое сцепление в основном используется на спортивных мотоциклах. Большая эффективность и малый вес (не нужно лить масло) – неотъемлемая часть сухого сцепления. Впрочем так же, как и малый ресурс. Большинство гоночных аппаратов оснащаются сухим сцеплением, так же как и практически все гражданские спортбайки Ducati (кроме 848, но для него есть отдельный заводской «сухой комплект»). Японские производители в основном используют сцепление в масляной ванне. С практической точки зрения, «мокрое» сцепление выглядит предпочтительней – гораздо больший ресурс и меньшая склонность к перегреву. С другой стороны, если цель – максимальный результат в гонке, тогда выбор будет в пользу сцепления сухого типа.
Ничего тут не сломалось, этот стрекот – звук исправного сухого сцепления Ducati
Еще один момент, с которым должен определиться конструктор – каким образом будет передаваться усилие от рычага на механизм привода сцепления. Чаще всего для этой цели выбирается трос, иначе – механический привод сцепления. Тросы подвержены вытягиванию и износу, их нужно регулировать и смазывать, но они просты в обслуживании и ремонте. Устроен механический привод просто – трос воздействует на сцепление посредством механизма привода, расположенного внутри крышки сцепления или с противоположной стороны картера, при этом механизм воздействует на длинный толкатель, проходящий через первичный вал коробки передач.
Гидравлический механизм привода сцепления применяется в основном на машинах большого объема. Он стоит намного больше и требует тщательного обслуживания, однако недостатки с лихвой перекрываются плавностью и легкостью его действия.
Гидравлический привод работает по такому же принципу, что и передняя тормозная система (о тормозных системах мы тоже в свое время поговорим): когда рычаг давит на плунжер главного цилиндра, он воздействует на жидкость гидросистемы и нагнетает ее в шланг. Затем жидкость выдвигает поршень рабочего цилиндра, который воздействует на толкатель, расположенный внутри первичного вала.
За исключением регулярного контроля уровня жидкости гидросистему практически не надо обслуживать, хотя для обеспечения ее работоспособности необходимо периодически заменять жидкость и уплотнения. Также конструкция любой гидросистемы подразумевает, что жидкость склонна к поглощению воды и насыщению воздухом (словом, обслуживание гидропривода сцепления по тщательности схоже с обслуживанием тормозной системы). Разобравшись с этим, давайте перейдем к более современным и высокотехнологичным штучкам.
Думаю, читая обзоры современных мотоциклов, вы неоднократно встречали словосочетание «проскальзывающее сцепление». Как правило, наличие оного на тестируемом мотоцикле приводит испытателя в восторг, о чем он тут же и сообщает. Однако никто толком не объясняет, как эта штука работает. Вот с этого и начнем.
Скользкий тип
Проскальзывающий механизм в сцеплении (далее для простоты – ПС) – это разработка, ориентированная на высокопроизводительные мотоциклы. Главной целью для ПС является ограничение обратного крутящего момента, проявляющегося при торможении двигателем с высокой скорости или при переходе на низшие передачи.
Впервые ПС было применено на дрег-байке 70-х годов под именем Hogslayer – нетривиальное для того времени сцепление позволяло «Свинобою» разгоняться до 290 км\ч, не буксуя и не перегреваясь (кроме того, такой максималке способствовали два 880-кубовых впрысковых мотора от Norton, но это уже совсем другой рассказ…).
Среди современных серийных мотоциклов проскальзывающее сцепление тоже нашло свое место – главным образом, им оснащаются спортбайки, а также заряженные заводские стриты.
Проскальзывающее сцепление для Ducati 999 от FBF
Теперь подробнее о том, зачем вообще ПС применяется. При открытии газа привод заднего колеса осуществляется через сцепление. Когда газ закрывается, а байк продолжает двигаться со скоростью, превышающей заданный предел, соответствующий текущему открытию дросселя, заднее колесо по-прежнему прокручивает вал двигателя через сцепление; но, поскольку двигатель оказывает большое сопротивление (в связи со сжатием, особенно на высоких оборотах и низших передачах), можно достичь точки, при которой сопротивление, или обратный крутящий момент двигателя, превысит коэффициент сцепления задней шины. Результат этого – заблокированное заднее колесо. Особенно вероятен такой исход в дождевых условиях, т.к. в дождь коэффициент сцепления шины с дорогой сильно снижается, а происходящее при резком торможении перераспределение веса снижает нагрузку на заднюю ось. ПС устанавливают для того, чтобы исключить возможность блокировки колес за счет проскальзывания сцепления при изменении направления передачи крутящего момента. Однако ПС не выключает сцепление полностью, и эффект торможения двигателем сохраняется.
Разные производители подходят к конструкции ПС по-разному, но чаще всего проскальзывание обеспечивается следующим механизмом: внутренний барабан сцепления располагается на ряде храповых упоров с наклонной поверхностью. Когда направление передачи крутящего момента изменяется, внутренний барабан сцепления смещается на храповых упорах, тем самым отводя нажимной диск и ослабляя давление на диски. Такой подход серийно впервые был опробован на Kawasaki ZXR 750.
Инженеры из Aprilia при проектировании сцепления RSV Mille пошли по более сложному и технологичному пути. Для перемещения внутреннего барабана сцепления используется сервомотор, которым управляет вакуум, подведенный от впускного коллектора двигателя. При закрытии дросселя увеличившееся разрежение в коллекторе создает вакуум в воздушном трубопроводе сервомотора, который сдвигает внутренний барабан сцепления и ослабляет давление на диски. Такой подход больше не используется нигде, кроме RSV, производители отдают предпочтение более простому варианту, опробованному на ZXR 750 (каждая компания старается привнести в конструкцию ПС что-то свое, однако общий принцип остается очень похожим на вариант от Kawasaki). Как ни крути, несмотря на свою простоту, проскальзывающий механизм в сцеплении – штука очень и очень полезная. Если же ваш мотоцикл не оснащен ПС – не отчаивайтесь, вполне вероятно, что тюнинговый комплект для него существует в природе, нужно только поискать.
Квикшифтер
Преимущество механизма заложено в самом его названии: “quick” – «быстрый», “shift” – «сдвиг, смещение, переключение». То есть “quickshifter” буквально переводится как «быстрый переключатель». Насколько быстро переключаются скорости, спросите вы. Ответ можно найти в примере, что приведен на официальной странице Translogic. «У самого профессионального мотогонщика на переключение передачи уходит не менее 340 миллисекунд, в то время как для систем от Translogic на это требуется от 48 до 150 миллисекунд». Впечатляет, не правда ли? Еще одна технология, спустившаяся с Олимпа большого мотоспорта и ставшая доступной для «простых смертных» мотоциклистов.
Кит-комплект QuickShifter компании DynoJet
Надеюсь, с прочтением этой статьи вы еще немного продвинулись в понимании того, что представляет из себя мотоцикл. Однако множество железных вопросов еще не раскрыто, так что оставайтесь с нами, впереди много интересных тем для обсуждения!
«Серая» зона сцепления
Учимся работать сцеплением и газом (Перевод)
От многих владельцев тяжелых мотоциклов таких как Harley Ultra’s, Honda Goldwings, Yamaha Ventures, и подобных я часто слышал, что эти мотоциклы тяжелы и неповоротливы. Многие говорили что за рулем они уже 20 или 30 лет и недавно осуществили свою мечту о покупке большого мотоцикла, а сейчас сомневаются правильный ли они сделали выбор, так как они обнаружили что на малых скоростях рулить на нем практически невозможно, особенно пробираясь по пробкам или маневрируя на переполненной парковке. Все они хотят знать как можно сделать маневрирование на мотоцикле менее трудозатратным. Ответ находится прямо у них в руках.
Это сцепление и газ. Я видел очень многих делающих одну и туже ошибку, снова и снова. И ошибка эта заключается в том, что они пытаясь начать движение с поворотом, полностью отпускают сцепление и добавляют газу. И когда сцепление уже полностью отпущено, даже незначительный поворот ручки газа приведет к ощутимому рывку мотоцикла вперед. Давайте представим, что мотоциклист хочет повернуть на право из под знака стоп. Он плавно отпускает сцепление, добавляет немного газа и мотоцикл резко дергается вперед, даже если водитель смотрит направо. Когда мотоцикл дергается вперед, водитель инстинктивно поворачивает голову прямо чтобы посмотреть вперед. А так как мотоцикл едет именно туда куда смотрит водитель, то вы уедите вперед вместо того чтобы повернуть.
Избежать этой ошибки довольно просто, нужно всего лишь не полностью отпускать сцепление (держать его в friction zone честно говоря не знаю как правильно перевести этот термин, на ум приходит только зона трения, может кто нибудь из вас подскажет лучший перевод), добавляя немного газа и смотреть туда, куда хотите поехать. И помните, никогда не отпускайте сцепление полностью, покуда не вышли из поворота. Эту технику так же называют “проскальзывание сцепления” ( slipping the clutch). Это именно то, что вам нужно делать на низких скоростях, чтобы движение вперед было плавным. Большинство мотоциклистов, даже те кто ездит уже далеко не один или два года, думают что сцепление нужно отпускать так быстро насколько это возможно, и это работает если вы думаете ехать прямо, но когда вы хотите повернуть сразу после старта, вы должны отпускать сцепление не полностью, давая ему проскальзывать. Так же если вы маневрируете и поворачиваете на заполненной парковке используйте зону трения (friction zone) и ручку газа все время. А если вы в дополнение к этим двум вещам, не сильно нажмете на задний тормоз, то получите еще больший контроль над мотоциклом. Если вы когда нибудь наблюдали за соревнованием по медленной езде, это непосредственно то что делают участники. Однако, даже если вы едете не на столько медленно, а скажем 10 — 15 км/ч (в оригинале 8 — 10 mph), то сцепление и газ будут вашими лучшими помощниками, если конечно вы научитесь грамотно ими работать.
Умение работать со сцеплением и задним тормозом, так же избавит вас от нужды опускать ноги к земле, тем самым подстраховывая себя для выравнивая мотоцикла. Опускать ноги, особенно на тяжелых мотоциклах, а это те которые весят более 150 кг, вам не поможет. В действительности когда вы едите медленно и поворачиваете, а ваши ноги опущены к земле, вам может потребоваться быстро остановится. Если ваша нога не на педале заднего тормоза, вам придется пользоваться передним. А что произойдет если вы нажмете на передний тормоз при повернутом руле? Правильно, вы и ваш мотоцикл поближе познакомится с землей, или асфальтом, или любой другой поверхностью по которой вы недавно ехали.
Практиковаться в работе со сцеплением, газом и задним тормозом проще всего в медленном потоке и приближаясь к светофору на красный свет. Просто замедлитесь немного раньше чем вам нужно и оставьте между собой и впереди стоящей машиной расстояние примерно равное 4 или 5 корпусам. Затем попробуйте медленно доехать до впереди стоящей машины держа ноги на подножках/платформах работая сцеплением и газом для поддержания баланса. Не смотрите себе под колесо, смотрите вперед, если вы будите смотреть себе под переднее колесо, вам придется опустить ногу на землю.
Через какое то время вы обнаружите что можете полностью контролировать ваш мотоцикл не отрывая ноги от подножек/платформ и заднего тормоза. Когда вы почувствуете себя комфортно делая это, попробуйте начать поворачивать, и двигаться как можно медленней, держа мотоцикл ровно. Когда вы сможете проехать 24 круга на скорости 5 км/ч (в оригинале 2 mph) не наклоняя мотоцикл и не убирая ноги с подножек/платформ можно будет сказать что вы хорошо умеете работать со сцеплением и газом.