M50 Turbo / Часть 3 — Двухдисковое сцепление

Читаем до конца — все последующие изменения описаны там

Доработка сцепления — это неотъемлемая часть при существенном повышении мощности двигателя.

Система сцепления состоит из маховика, диска сцепления и корзины сцепления. Принцип работы достаточно прост — диск сцепления насажен на вал коробки передач и его сжимают между собой маховик и корзина. Чем сильнее прижимаются друг к другу маховик и корзина тем больше крутящего момента передаётся коробке передач.

Диск сцепления всегда трётся о плоскость корзины с одной стороны и маховика с другой, маховик остаётся неподвижным относительно корпуса корзины а вот сама корзина состоит, условно, из трёх частей: корпус корзины, пружина и подвижная плоскость(прижимная пластина). По умолчанию, прижимная пластина внутри корзины прижимает диск сцепления с максимальным усилием к маховику, при нажатии на педаль сцепления вы давите на пружину внутри корзины тем самым ослабляя прижатие диска сцепления — таким образом происходит регулировка момента передаваемого от двигателя до ведущих колёс.

Максимальный крутящий момент и мощность которые могут быть
переданы от двигателя зависят от:
— Размера рабочей поверхности между диском сцепления, маховиком и корзиной
— Силы зажатия диска сцепления между корзиной и маховиком
— Материала используемого для трущихся накладок на диске сцепления

Увеличенный крутящий момент с лёгкостью сожжёт/сожрёт или разломает накладки на диске сцепления, а в случае если накладки будут "держаться" но проскальзывать из за недостаточного прижима корзины сцепления, то будет перегрет(и возможно деформирован) маховик и сама корзина.

Для доработки сцепления есть следующие варианты:

1. Увеличить площадь рабочей поверхности диска сцепления
Необходимо установить диск сцепления, маховик и корзину большего размера — например от машины с двигателем большего объёма

2. Увеличить силу прижатия диска сцепления корзиной к маховику
Заменить корзину сцепления на более производительную(тюнинг) или установить две пружины в корзину для удвоения прижимной силы. Также возможно проточить места крепления корзины к маховику для того, что бы корзина села глубже, соответственно прижатие диска сцепления к маховику будет сильнее, но тут если переусердствовать может возникнуть ситуация, когда диск сцепления не сможет быть достаточно отпущен при нажатой педали сцепления — и вам не удастся переключить скорость на ходу или на высоких оборотах.

3. Поменять диск сцепления или накладки на нём.
Многие слышали про керамическое/органическое/кевларовое сцепление. Так вот это диск сцепления, накладки на котором имеют материал с большим коэффициентом трения.

Тут очень важная деталь — диски сцепления с керамическими накладками имеют самый высокий коэффициент трения, но при этом практически не имеют промежуточных положений при работе педалью сцепления. т.е. сцепление либо включено либо выключено — это оправдано при использовании машины на треке, но это малоприятно использовать в пробках особенно с мощным двигателем — каждый старт у вас будет с пробуксовкой колёс или с подёргиваниями.

При поиске вариантов решения проблемы сцепления для двигателя M50 было найдено решение с двумя дисками сцепления от OveR-BoooosT при дальнейшем изучении данной темы нашёл ещё пользователя MinaltoFF в сцеплении которого были использованы прижимные подшипники в промежуточной пластине для избежания её дребезга.

Также не могу не упомянуть пользователя madjesus666 с его отличным решением которое мне показалось дорогим(я ошибался) и не менее впечатляющий вариант от OlegDub

Исходя из предложенных решений я взял маховик от мотора M50B25.

В маховик M50 с завода идёт диск сцепления размером 228мм — он был расточен для установки диска сцепления диаметром 240мм + углублён на ~4мм, далее проточены места в бортах для вхождения ушей от промежуточной пластины. Попутно маховик был облегчен насколько это возможно — проточен с задней части и в оставшихся бортах сделаны "пропилы". Вот что получилось:

Далее в маховик кладётся первый диск сцепления от M57D30 — посадочное место диска сцепления проточено с задней стороны для того, чтобы диски сцепления между собой не соприкасались:

Далее плазменной резкой была вырезана из стали промежуточная пластина толщиной в 8мм по форме маховика. В одном из выступов("ушей") против направления вращения. было проделано отверстие, в него вставлена пружина и шарик подшипника для фиксации пластины внутри маховика(чтобы не болталась внутри) — эта идея была предложена пользователем MinaltoFF за что ему спасибо(Такая схема не работает — читаем до конца):

Следующей деталью идёт второй диск сцепления от M57D30 — посадочное место диска сцепления проточено с передней стороны для того, чтобы диски сцепления между собой не соприкасались.

Всё это сверху накрывается корзиной сцепления от M57D30 — у неё самая большая прижимная сила:

В итоге имеем двух дисковое сцепление, сами диски сцепления оригинальные и есть в свободной продаже, только из нужно немного дорабатывать перед установкой. Диски сцепления были взяты от M57D30 так как будет использоваться ручная коробка передач от M57D30(E46 330d, E39 530d) — шкив коробки отличается от бензиновых версий и на него не налезут другие диски сцепления.

Такой комплект сцепления теоретически должен держать около 1000Nm крутящего момента.

Несколько заметок на которые стоит обратить внимание:
— Промежуточная пластина должна беспрепятственно "ходить" внутри маховика, но иметь небольшой зазор чтобы не дребезжать.
— Промежуточная пластина должна ложиться только на накладки диска сцепления и не соприкасаться с каркасом диска сцепления.
— Материал промежуточной пластины не должен расширятся при нагреве — иначе пластина заклинит внутри маховика(в самый ответственный момент разумеется).
— Всё это лично мной ещё не использовалось ни разу, по этому нет никаких гарантий что оно заработает.

Мной сделанные схемы — в них форма "ушей" промежуточной пластины отличается от той, что была сделана, и нет облегчения задней части маховика. Схемы для примерного понимания, так как при изготовлении мастером были внесены некоторые изменения в первоначальные расчёты.

Вес:
Маховик — 7.45 кг
Диск сцепления №1 — 1.10 кг
Промежуточная пластина — 2.05 кг
Диск сцепления №2 — 1.05 кг
Корзина — 5.30 кг
Всё вместе — 16.85 кг
Весы показывают вес кратный 0.05 по этому есть разница если взвешивать вместе и отдельно.

Теперь о грустном:
Маховик: 30 EUR
Доработка маховика: 70 EUR
Два комплекта сцепления(диски не продаются отдельно): 2 x 230 EUR
Проточка двух дисков сцепления: 50 EUR
Изготовление промежуточной пластины(3 шт. минимальный заказ): 108 EUR
Балансировка маховика: 60 EUR
Балансировка маховика с корзиной: 60 EUR
Балансировка маховика с корзиной + дисками сцепления + промежуточной пластиной: 60 EUR
Всего: 898 EUR + чертежи/расчёты/время/топливо

Кстати OveR-BoooosT может сделать на заказ похожий комплект за ~400$

— Добавлено 07.06.2017 —

Сцепление не отпускало совсем — решением стала шлифовка промежуточной пластины
и подкладывание трёх шайб(3мм в общем) между корзиной и маховиком — для отдаления
корзины(прикрученной) от маховика.

Также пришлось изготовить спец инструмент(аналог оригинала только длиннее) для установки корзины:
Отрезали вал от такой-же заклинившей КПП и в нём сделали дырку с резьбой.

Перед установкой дизельной корзины сцепления её необходимо взвести(если она не новая) и зафиксировать.

Итоговая толщина промежуточной пластины 7мм
Шайбы: 3шт по 1мм

Всё работает отлично, при выжатом сцеплении есть небольшое шуршание.

— Добавлено 22.04.2018 —

Проблема залипания сцепления продолжала существовать — а всё из за подпорного шарика-подшипника.

Предположительно: при выжатом сцеплении промежуточную пластину перекашивает из за чего первый диск сцепления продолжает тереться об маховик. Этого трения достаточно чтобы не дать возможность переключить передачу. Подпор шариком необходимо удалить, что вернёт звон при переключениях.

— Добавлено 18.08.2019 —

Само-взводящаяся корзина описанная в статье при перегреве(синие лепестки — одного перегрева думаю достаточно) перестаёт отпускать сцепление в произвольные моменты времени, что приводит(в моём случае) к поломанным КПП. Всё вроде бы работает, но в какой-то момент сцепление не отпускает и вы дёргая "палку" ломаете КПП :( пришлось сломать пять КПП чтобы понять в чём проблема.

На данный момент я использую корзину: 3082311341 есть ещё более упругая корзина 883082001243, но я до неё ещё не дошёл. Промежуточная пластина была ещё раз шлифована на 0.5мм(к сожалению нет точных размеров) — всё это позволило полностью избавиться от шайб между корзиной и маховиком, а также сделать работу сцепления более стабильной.

Диски сцепления должны свободно ходить по валу КПП — для этого есть спец. смазка Sachs High Performance Grease 4200080060

Шток цилиндра сцепления должен был в идеальном состоянии — его наконечник придавливается и деформируется, что съедает пару мм выжима и диск сцепления не отпускает полностью.

Из всего опыта — скажу, что сначала лучше сделать чтобы сцепление хоть как-то работало(3/4 шайбы) а затем подводить в обратную сторону, чтобы не проскальзывало. Так можно сэкономить на коробках, и хоть как-то ездить на протяжении подгонок :D