Устройство и принцип работы привода сцепления

Важной составляющей автомобиля, оснащенного механической коробкой передач, является сцепление. Оно состоит непосредственно из муфты (корзины) сцепления и привода. Остановимся более подробно на таком элементе, как привод сцепления, который играет важную роль в общем узле сцепления. Именно при его неисправности муфта теряет свою функциональность. Разберем устройство привода, его виды, а также преимущества и недостатки каждого.

Привод сцепления и его виды

Привод предназначен для дистанционного управления сцеплением непосредственно водителем из салона. Нажатие на педаль сцепления напрямую воздействует на нажимной диск.

Известны следующие виды привода:

• механический;
• гидравлический;
• электрогидравлический;
• пневмогидравлический.

Наибольшее распространение получили первые два вида. На грузовиках и автобусах используется пневмогидравлический привод. Электрогидравлический устанавливают в машинах с роботизированной коробкой передач.

В некоторых автомобилях для облегчения управления применяется пневматический или вакуумный усилитель привода.

Механический привод

Механический или тросовый привод отличается простой конструкцией и невысокой ценой. Он неприхотлив в обслуживании и состоит из минимального количества элементов. Механический привод устанавливается в легковых и малотоннажных грузовых автомобилях.

Механический привод сцепления

К элементам механического привода относятся:

• трос сцепления;
• педаль сцепления;
• вилка выключения сцепления;
• выжимной подшипник;
• механизм регулировки.

Трос сцепления, заключенный в оболочку, является основным элементом привода. Трос сцепления крепится к вилке, а также к педали, находящейся в салоне автомобиля. В момент выжимания педали водителем действие через трос передается на вилку и выжимной подшипник. В результате происходит разъединение маховика двигателя с трансмиссией и, соответственно, выключение сцепления.

В соединении троса и рычажного привода предусмотрен регулировочный механизм, обеспечивающий свободный ход педали сцепления.

Ход педали сцепления представляет собой свободное перемещение до момента срабатывания привода. Расстояние, пройденное педалью без особого усилия водителя при нажатии, и есть свободный ход.

Если переключение передач сопровождается шумом, а в начале движения наблюдаются небольшие рывки автомобиля, то необходима регулировка хода педали.

Зазор в сцеплении должен находиться в пределах 35-50 мм свободного хода педали. Нормативы этих показателей указаны в технической документации автомобиля. Регулировка хода педали осуществляется путем изменения длины тяги с помощью регулировочной гайки.

В грузовых автомобилях используется не тросовый, а рычажный механический привод.

К плюсам механического привода относятся:

• простота устройства;
• невысокая стоимость;
• надежность в эксплуатации.

Главным минусом считается более низкий КПД по сравнению с гидроприводом.

Гидравлический привод сцепления

Гидропривод имеет более сложную конструкцию. К его элементам, помимо выжимного подшипника, вилки и педали, относится также гидравлическая магистраль, которая заменяет трос сцепления.

Схема гидравлического сцепления

По сути эта магистраль аналогична гидроприводу тормозной системы и состоит из следующих элементов:

• главный цилиндр сцепления;
• рабочий цилиндр сцепления;
• бачок и трубопровод с тормозной жидкостью.

Устройство главного цилиндра сцепления напоминает устройство главного тормозного цилиндра. Главный цилиндр сцепления состоит из поршня с толкателем, расположенных одном в корпусе. Также к его элементам относятся резервуар для жидкости и уплотнительные манжеты.

Рабочий цилиндр сцепления, имеющий схожую с главным цилиндром конструкцию, дополнительно оснащен клапаном для удаления воздуха из системы.

Механизм действия гидропривода такой же, как и у механического, только усилие передается с помощью находящейся в трубопроводе жидкости, а не через трос.

Во время нажатия водителем на педаль усилие через шток передается на главный цилиндр сцепления. Затем за счет несжимаемого свойства жидкости в действие приводятся рабочий цилиндр сцепления и рычаг привода выжимного подшипника.

В качестве плюсов гидропривода можно выделить следующие его особенности:

• гидравлическое сцепление позволяет передавать усилие на значительное расстояние с высоким КПД;
• сопротивление перетеканию жидкости в элементах гидропривода способствует плавному включению сцепления.

Главный минус гидропривода – более сложный ремонт по сравнению с механическим. Течь рабочей жидкости и попадание в систему гидропривода воздуха – вот, пожалуй, наиболее распространенные поломки, которыми могут «похвастаться» главный и рабочий цилиндры сцепления.

Гидропривод применяется в легковых автомобилях, а также на грузовых автомобилях с опрокидывающейся кабиной.

Нюансы эксплуатации сцепления

Зачастую водители склонны связывать неравномерность и рывки при движении автомобиля с неисправностями сцепления. Эта логика в большинстве случаев ошибочна.

Например, автомобиль при переключении передач с первой на вторую, резко сбрасывает обороты. Здесь виновато не само сцепление, а датчик положения педали сцепления. Находится он за самой педалью сцепления. Неисправности датчика устраняются путем несложного ремонта, после которого сцепление будет вновь работать плавно и без рывков.

Другая ситуация: при переключении передач автомобиль немного дергается, а при трогании с места может заглохнуть. В чем может быть причина? Чаще всего в этом виноват клапан задержки сцепления. Этот клапан обеспечивает определенную скорость, при которой может схватываться маховик, независимо от того, насколько быстро была «брошена» педаль сцепления. Для начинающих водителей эта функция необходима, т.к. клапан задержки сцепления предотвращает чрезмерный износ поверхности диска сцепления.

Гидравлическое сцепление — схема и принцип работы

Гидромуфта, в которой крутящий момент передается гидродинамическим (скоростным) напором жидкости, циркулирующей между ведущими и ведомыми деталями, называется гидравлическим сцеплением.

Гидромуфта на автомобилях в качестве самостоятельного сцепления не применяется, так как не обеспечивает полного выключения (ее «ведет»), что затрудняет переключение передач. В связи с этим при использовании гидромуфты последовательно с ней устанавливается фрикционное сцепление, которое предназначено только для переключения передач. При этом в фрикционном сцеплении устанавливаются более слабые нажимные пружины, что облегчает выключение сцепления.

На схеме 1 показана гидромуфта, с которой последовательно включено однодисковое фрикционное сухое сцепление. Ведущее лопастное насосное колесо 1 вместе с корпусом гидромуфты закреплено на коленчатом валу двигателя, а ведомое лопастное турбинное колесо 2 соединено с ведущим диском 3 фрикционного сцепления. Оба колеса находятся в корпусе гидромуфты, объем которого на 80…85 % заполнен рабочей жидкостью – турбинным маслом малой вязкости. Лопасти колес расположены радиально.

Схема 1 – Гидравлическое сцепление

1 – насосное колесо; 2 – турбинное колесо; 3 – ведущий диск

Принцип работы

При вращении коленчатого вала двигателя вращается насосное колесо 1. Жидкость с его лопастей под действием центробежной силы переносится на лопасти турбинного колеса (показано стрелками) и приводит его и ведущий диск 3 фрикционного сцепления во вращение. Таким образом, передача крутящего момента происходит посредством жидкости, и длительное буксование не вызывает усиленного нагрева и повышенного изнашивания деталей гидромуфты.

Достоинства и недостатки

Гидромуфта обеспечивает плавную передачу крутящего момента, снижает динамические нагрузки в трансмиссии и поглощает крутильные колебания, повышает устойчивость работы двигателя при малой скорости движения, облегчает управление автомобилем и повышает его проходимость.

Однако гидромуфта имеет низкий КПД и ухудшает топливную экономичность автомобиля. При установке гидромуфты потери максимальной мощности двигателя составляют до 3 % из-за нагрева рабочей жидкости. Кроме того, применение гидромуфты приводит к увеличению сложности, металлоемкости и стоимости трансмиссии.

Устройство гидравлического привода сцепления

Любой механизм должен иметь органы воздействия, а также управление. Не является в этом плане исключением сцепление автомобиля. Предназначенное для кратковременного разъединения трансмиссии и двигателя, оно является неотъемлемой частью любого транспортного средства, служит для обеспечения возможности управления машиной.

Для передачи воздействия от водителя на этот механизм на легковых автомобилях обычно используется гидравлический привод; одной из ответственных деталей подобного устройства является главный цилиндр сцепления.

Об устройстве гидравлического привода

Чтобы лучше понимать, о чем будет идти речь, надо хотя бы схематично представить конструкцию такого привода. Его назначение, устройство, роль в составе автомобиля оставим в стороне, в данном случае важен сам гидравлический привод.

Его реализацию, в качестве примера, как один из возможных вариантов, можно увидеть на приведенном ниже рисунке. Этого достаточно для понимания устройства и работы привода сцепления, а также понимания его роли и значения в составе автомобиля.

Из деталей привода на рисунке необходимо отметить такие узлы:

1. бачок для заливки тормозной жидкости (1), которая используется в качестве наполнителя гидравлического привода;
2. главный цилиндр сцепления (2);
3. гидротрубки (3,4,5) и шланг (7);
4. рабочий цилиндр сцепления (8);
5. педаль (6) и возвратная пружина (9).

Как работает гидравлический привод

Не касаясь устройства отдельных узлов данного механизма, к этому можно будет вернуться немного позже, вполне достаточно упрощенно ознакомиться с его работой. Будем считать, что в привод залито необходимое количество тормозной жидкости, он исправен и полностью работоспособен.

При нажатии на педаль (6) усилие через шток передается в главный цилиндр привода сцепления (2). Он воспринимает это усилие, а затем через систему трубок и шлангов передает его на рабочий цилиндр сцепления. Последний через вилку сцепления и выжимной подшипник отключает трансмиссию от двигателя.

Как устроен гидропривод

Устройство главного цилиндра сцепления может быть конструктивно выполнено различным способом, но в целом по принципу действия совпадает во всех вариантах. Для примера на рисунке ниже приведен главный цилиндр сцепления в разрезе.

Среди основных деталей можно выделить

• (2) — толкатель, связывающий механизм с педалью;
• (3) главный цилиндр;
• (4) поршень;
• пробки и возвратная пружина.

Из рисунка видно, что цилиндр сцепления разделен на две части перегородкой. Верхняя половина служит для заправки гидропривода жидкостью, поступающей в цилиндр из бачка (5), и хранения ее необходимого рабочего запаса. Если все настроено и отрегулировано правильно, то ее уровень должен составлять три четверти от рабочего объема.

Нижняя часть служит в качестве рабочей зоны. В исходном состоянии поршень (4) пружиной поджат к разделительной стенке, между толкателем и поршнем образуется зазор А, и через него жидкость заполняет рабочую зону.

При нажатии на педаль толкатель, перемещаясь, перекрывает зазор А, перетекание из верхней части в нижнюю прекращается, начинает перемещаться поршень, передавая через систему трубок и шлангов на рабочий цилиндр усилие от ноги водителя.

Благодаря различию диаметров поршня и выходного отверстия его значение увеличивается, этого становится достаточно для срабатывания сцепления. Такая конструкция привода позволяет при легком нажатии на педаль обеспечивать требуемое усилие для срабатывания всего механизма.

При отпускании педали поршень под воздействием пружины и существующего в системе давления возвращается в исходное положение, туда же перемещается толкатель, благодаря чему восстанавливается свободное проникновение жидкости между двумя частями цилиндра.

Характерные неисправности

Несмотря на свою простоту, главный цилиндр также может послужить источником серьезных неприятностей. Наиболее распространенными причинами дефекта могут быть:

• недостаток рабочей жидкости;
• попадание в систему гидропривода воздуха.

В первом случае нужно просто проверить в бачке уровень жидкости, при ее недостаточном количестве надо долить до установленного значения. Для исключения подобного необходимо периодически контролировать положение жидкости в бачке при проведении регламентных работ, а также техническом обслуживании.

Причинами попадания воздуха в главный и рабочий цилиндры, приводящими к отказу сцепления, могут быть трещины в шлангах, износ деталей или подтекание системы в местах соединения ее различных участков.

С целью восстановления работоспособности системы необходимо устранить такие источники подтекания и попадания воздуха в магистраль, главный и рабочий цилиндры, а также прокачать всю систему для удаления из нее уже попавшего воздуха.

Эту процедуру можно выполнить вполне самостоятельно, не прибегая к помощи автомастерской. Из-за конструктивных особенностей, которыми обладает главный цилиндр у разных автомобилей, описать правильно эту процедуру затруднительно, хотя вкратце можно отметить, что проводится она нажатием на педаль сцепления. При этом на специальный штуцер или клапан надевается дополнительный шланг, через него рабочая жидкость поступает в отдельную емкость с тормозной жидкостью.

Ее уровень в бачке, с которым связан главный цилиндр, не должна опускаться при этом ниже установленного уровня, иначе вновь возможно попадание воздуха. Вместе с жидкостью воздух уходит из системы. Когда его пузырьки прекратят выделяться, можно считать, что система прокачана, и воздух из нее удален. После этого все приводится в первоначальное состояние, проводится необходимая регулировка узлов и механизмов (выставляются зазоры, свободный ход).

Главный цилиндр предназначен для передачи усилия с педали и преобразования его значения до величины, которой должно быть достаточно для перемещения вилки сцепления. При этом сработает механизм сцепления и связь между двигателем и колесами автомобиля будет разорвана.