Какие бывают виды приводов сцепления и их принцип работы

Одним из важнейших механизмов автомобиля является сцепление. Данная система реализована для краткосрочного разъединения коленчатого вала мотора от коробки и их мягкого соединения при переводе ручки селектора передач на механике, передачи крутящего момента и гашения нагрузок и крутильных колебаний трансмиссии.

В моделях, оборудованных механической трансмиссией, чтобы двинуться с места, следует выжать педаль сцепления, включить передачу и, плавно отпускать педаль, избегая резких движений. Кроме знакомого всем элемента управления – педали, посредством которой водитель напрямую взаимодействует с механизмом, в конструкции имеются не менее важные компоненты. Ножной рычаг является лишь видимой частью привода сцепления, позволяющий непосредственно контактировать с механизмом путём нажатия, остальные же элементы скрыты, их слаженная работа и обеспечивает функционирование узла.

Управление сцеплением в автомобилях с МКПП обусловлено приводом. С его помощью и передаётся усилие от педали на вилку выключения сцепления и далее на пружину, благодаря чему становится возможным управлять позицией дисков из салона.

Разновидности привода сцепления

Зависимо от реализации передачи усилия различают несколько видов приводов, используемых соответственно типу сцепления, компоновке авто и принятым при конструировании техническим решениям по обеспечению управления.

На сегодняшний день основными типами привода являются:

Механический.
Гидравлический.

Есть ещё электрический привод, имеющий в составе электромотор, и комбинированные варианты, но они не получили массового распространения в современном автомобилестроении, потому далее речь пойдёт именно об основных разновидностях.

При условии отсутствия усилителя, усилие на ножной рычаг не должно быть более 150 Н для легкового транспорта и 250 Н для грузовиков, полный ход педали находиться в границах 120-190 мм, при этом общее передаточное число привода имеет значение 25-50. Если же управление сцеплением требует усилий больше допустимого, для упрощения задачи в конструкции используют пневматические и вакуумные усилители.

Легковой автомобиль чаще всего оснащается механизмом с гидравлическим типом привода, нередко с серво пружиной, или механическим тросовым приводом. Для малотоннажных грузовиков или транспорта средней грузоподъёмности также применяют механический и гидравлический типы приводов, а для крупнотоннажного транспорта (автомобили-тягачи, часто используемые для формирования автопоездов) устанавливается комбинированный – механический с пневмоусилителем или гидравлический с пневмоусилителем.

Работа главного цилиндра сцепления

Главный цилиндр сцепления работает следующим образом. При нажатии на педаль 21 толкатель 14 перемещает поршень 4, сжимая пружину 8.

Как только манжета 10 перекроет перепускное отверстие б, внутри цилиндра в полости а создается давление, и жидкость через отверстие в штуцере 7 и по соединительной трубке 2 проходит в рабочий цилиндр 29, вызывая перемещение поршня 36, толкателя 27 и связанной с ним через наконечник 24 и палец 23 вилки 22 выключения сцепления. Сцепление выключается. При том растягивается оттяжная пружина 25 вилки и сжимаются нажимные пружины 14.

Рекомендуем: Топливная форсунка. Назначение, устройство, принцип работы

При отпускании педали сцепления последняя возвращается в исходное положение пружиной 75, а поршень 12 главного цилиндра под действием возвратной пружины 8 перемещается вслед за толкателем 17 до упора в шайбу 14. При этом давление в системе падает, и нажимной диск сцепления, переменяясь под действием нажимных пружин, вновь прижимает ведомый диск к маховику. Сцепление включается. Перемещение нажимного диска до его упора в ведомый диск вызывает перемещение связанной с ним через отжимные рычажки пяты и упертого в нее подпятника.

Далее подпятник и связанная с ним вилка выключения сцепления перемещаются под действием оттяжной пружины 25, которая постоянно прижимает шток толкателя 27 к поршню 36 и передвигает последний в крайнее переднее положение. При этом поршень вытесняет жидкость из внутренней полости рабочего цилиндра 29. Жидкость по трубке 2 возвращается в полость а главного цилиндра.

При резком отпускании педали сцепления жидкость, возвращающаяся из рабочего цилиндра в главный, не успевает заполнить пространство, освобождаемое поршнем 12, и в полости а создается разрежение.

Под действием этого разрежения жидкость из полости д (куда она поступает через отверстие в) перетекает в полость а через отверстия г в головке поршня, отодвигая клапан 11 и края манжеты 10. Канавки на поверхности манжеты 10 облегчают проход жидкости из полости д в полость а. В дальнейшем избыточная жидкость но мере поступления ее из трубопровода вытесняется из полости а через компенсационное отверстие б в бачок 3. Перетекание жидкости из соединительной трубки в главный цилиндр сцепления прекращается, как только поршень рабочего цилиндра под действием нажимных пружин и оттяжной пружины вилки выключения сцепления возвратится в крайнее переднее положение.

Устройство механического привода

Сцепление на автотранспорте, где применена механика, не является сложным узлом. В качестве системы управления на легковушках и мотоциклах, где не требуется больших усилий, нередко применяется механический тросовый привод. Он отличается нехитрой конструкцией, надёжностью, лёгкостью обслуживания и низкой ценой, при этом в результате старения со временем фрикционных накладок изменяется положение педали (для решения этой проблемы конструкция предусматривает функцию ручной или автоматической регулировки). Механический тросовый привод сцепления имеет меньший КПД, если сравнивать с гидравлическим типом. Это обусловлено потерями энергии в результате трения составляющих компонентов.

Основные детали механического привода:

Педаль.
Трос в оболочке.
Рычажная передача.
Вилка выключения сцепления.
Механизм контроля свободного хода.

Трос, заключённый в гибкий кожух, объединяет вилку выключения и педаль. Так, при нажиме на педаль через него передаётся усилие на рычажную передачу, она в то же время выключает сцепление передвижением вилки, воздействующей на муфту.

В соединении троса и вилки конструкция предусматривает также механизм, используемый для регулировки свободного хода педали путём изменения длины тяги. Гайка находится на конце троса. Вопрос регулировки хода педали возникает при смене её позиции, что сопровождается такими симптомами, как шум и рывки в начале движения автомобиля. Зазор в сцеплении должен быть в пределах 3-4 мм. (35-50 мм. свободного хода), эти показатели указываются автопроизводителем в мануале авто. Зазор меньше нормы или его отсутствие ведёт к неполному включению сцепления и в результате пробуксовке, больший зазор – к увеличению хода педали и неполному выключению сцепления.

В грузовиках реализован рычажный привод, передающий усилие на дальнем расстоянии. Так, при нажиме на педаль, закреплённую на валу, поворачивается рычаг, соединённый с другим концом вала. Рычаг задействует прикреплённую к нему на оси тягу, связанную с вилкой и поворачивающую её, а вместе с тем и прижатую к вилке пружиной муфту.

Устройство привода выключения сцепления

Штампованная педаль сцепления 21 установлена на сварном кронштейне 12, укрепленном на кузове болтами 11 и шпильками 8 с гайками 7. Педаль сцепления качается на оси 16, которая неподвижно закреплена в кронштейне 12. Педаль фиксируется от проворачивания лыской, входящей в фигурное отверстие в одной из щек кронштейна педали.

Аксиальное перемещение оси ограничено шплинтом 13 и уступом лыски. В ступицу педали вставлены две вращающиеся на оси полиамидные втулки 17, имеющие буртики на одном из торцов.

Втулки имеют высокую износостойкость и не требуют смазки в процессе эксплуатации. На площадку педали надета резиновая накладка 31. Педаль удерживается в исходном (крайнем заднем) положении усилием оттяжной пружины 15. При этом нерегулируемый толкатель 14, шарнирно соединенный с педалью пальцем 19, упирается в ограничительную шайбу 5, зафиксированную в осевом направлении стопорным кольцом.

В исходном положении педали поршень 12 главного цилиндра сцепления под действием пружины 8 упирается торцом в шайбу 14. Между толкателем 14 и поршнем 4 предусмотрен постоянный зазор а = 0,2 — 1,0 мм, который обеспечивается в указанных пределах выбранными размерами этих деталей и ограничительной шайбы 5.

Рекомендуем: Признаки неисправности датчика температуры охлаждающей жидкости

Указанный зазор обеспечивает поршню главного цилиндра возможность занять исходное положение (при включенном сцеплении), гарантирующее сообщение полости а цилиндра с наполнительным бачком 3 через компенсационное отверстие б.

В приводах сцепления и управления ножными тормозами оси педалей, полиамидные втулки, толкатели, накладки педалей и крепежные детали взаимозаменяемы. Главный цилиндр сцепления предназначен для создания давления в системе гидравлического привода сцепления. Цилиндр имеет чугунный корпус 9 внутреннего диаметра 22 мм с фигурным фланцем; во фланец ввернуты две шпильки 18, с помощью которых цилиндр и кронштейн 12 педали крепятся к щиту передней части кузова. Между фланцем корпуса цилиндра и щитом передней части кузова при сборке устанавливают до четырех (по потребности) регулировочных прокладок 6, изготовленных из листовой стали толщиной 0,5 мм каждая. Эти прокладки помогают установить исходное положение педали сцепления, которое должно обеспечивать полный ее ход L до упора в резиновый коврик пола, равный 150—155 мм.

Рис. Привод выключения сцепления: 1 — кронштейн крепления соединительной трубки; 2 — соединительная трубка; 3 — главный цилиндр сцепления в сборе; 4 — поршень главного цилиндра сцепления; 5 — ограничительная шайба; 6 — регулировочная прокладка; 7 и 28 — гайки; 8 — шпилька крепления главного цилиндра; 9 — питательный бачок главного цилиндра сцепления; 10 — гайкодержатель; 11 — болт крепления кронштейна педали сцеплении; 12 — кронштейн педали сцепления: 13 — шплинт оси педали сцепления; 14 — толкатель поршня главного цилиндра сцепления; 15 — оттяжная пружина педали сцепления; 16 — ось педалей сцепления и тормоза; 17 — втулка оси педалей сцепления и тормоза; 18 и 33 — шайбы; 19 и 23 — пальцы; 20 и 32 — шплинты; 21 — педаль сцеплении; 22 — вилка выключения сцепления; 24 — наконечник толкателя; 26 — оттяжная пружина вилки выключения сцепления; 26 — контргайка; 27 — толкатель вилки; 29 — рабочий цилиндр привода включения сцепления; 30 — шпилька крепления рабочего цилиндра; 31 — накладка педали; 34 — защитный колпак; 35 — стопорное кольцо; 36 — поршень рабочего цилиндра; 37 — уплотнительная манжета; 38 — распорный грибок; 39 — пружина; 40 — клапан выпуска воздуха; 41 — защитный колпачок клапана; 42 — скоба крепления трубки; 43 — прокладка

На верху корпуса главного цилиндра расположен бачок 3, изготовленный из полупрозрачной пластмассы. В бачке содержится определенный запас тормозной жидкости, необходимый для нормальной работы гидравлического привода сцепления. Бачок закрыт пластмассовой резьбовой крышкой 1, в которой имеется отверстие для сообщения внутренней полости бачка с атмосферой, и укреплена отражательная пластина, предупреждающая выплескивание тормозной жидкости через указанное отверстие. На торец питательного бачка опирается фланец сетчатого фильтра 2, выполняющего одновременно функции успокоителя находящейся в бачке тормозной жидкости.

Питательный бачок 3 крепится к корпусу 9 главного цилиндра резьбовым штуцером 4, имеющим на торце шлиц под отвертку. Уплотнительная прокладка 5 после затяжки штуцера гарантирует герметичность соединения бачка с корпусом цилиндра. Через отверстие в штуцере 4 тормозная жидкость из бачка 3 самотеком поступает в корпус 9 главного цилиндра.

На находящийся внутри цилиндра поршень 12 надета резиновая уплотнительная манжета 13, препятствующая вытеканию жидкости из цилиндра. Поршень отлит из цинкового сплава. В головке поршня сделано шесть сквозных отверстий г, прикрытых тонким стальным кольцом-клапаном 11 и внутренней рабочей резиновой манжетой 10. На наружной поверхности манжеты имеются одна кольцевая и шесть продольных канавок. Пружина 8 прижимает манжету к поршню 12, а поршень — к упорной шайбе 14. Другим своим концом пружина упирается в резьбовой штуцер 7, закрывающий внутреннюю полость корпуса цилиндра.

Резиновый защитный колпак 16 предохраняет внутреннюю полость цилиндра от попадания пыли. Колпак плотно надет на проточку в корпусе цилиндра и стержень толкателя 17.

Рабочий цилиндр 29 сцепления укреплен с помощью двух шпилек 30 и гаек 28 с левой стороны картера сцепления. Внутренний диаметр рабочего цилиндра равен 22 мм.

Главный и рабочий цилиндры соединены между собой гнутой медной (6×1 мм) или двухслойной стальной трубкой 2 с омедненной внутренней и наружной поверхностями (6×0,7 мм). Спираль, расположенная в средней части трубки, компенсирует изменение расстояния между концами трубки, неизбежное при изменении положения силового агрегата, подвешенного на резиновых подушках, относительно кузова. Кроме закрепления по концам, трубка имеет две промежуточные точки крепления: на левом брызговике кузова с помощью кронштейна 1 и на картере двигателя с помощью скобы 42. Между крепежной деталью и трубкой проложены резиновые прокладки 43. Концы трубки имеют двойную коническую развальцовку, форма и размеры которой показаны на рисунке. До развальцовки концов на трубку надевают соединительные гайки, которыми она присоединяется затем к главному и рабочему цилиндрам.

Рис. Главный цилиндр привода сцепления: 1 — крышка бачка; 2 — сетчатый фильтр; 3 — бачок; 4 — штуцер бачка; 5 — прокладка штуцера бачка; 6 — прокладка штуцера главного цилиндра; 7 — штуцер главного цилиндра; 8 — пружина; 9 — корпус главного цилиндра; 10 — уплотнительная манжета главного цилиндра; 11 — клапан поршня; 12 — поршень; 13 — уплотнительная манжета поршня; 14 — упорная шайба; 15 — стопорное кольцо; 16 — защитный колпак; 17 — толкатель поршня; 18 — шпилька крепления главного цилиндра

Корпус 3 рабочего цилиндра представляет собой отливку из серого чугуна, имеющую с одной стороны открытую цилиндрическую полость, в которую вставлены литой алюминиевый поршень 7 с уплотнительной резиновой манжетой б, распорным грибком 5 и пружиной 4. Пружина постоянно прижимает сферическую поверхность грибка к уплотнительной кромке манжеты и через нее кромку к зеркалу цилиндра, что значительно улучшает уплотнение рабочего цилиндра, особенно при отсутствии давления в системе (сцепление включено).

Рис. Развальцовка концов соединительной трубки (размеры сечения трубок: стальной — 6 X 0,7; медной 6 X 1,0)

Рис. Рабочий цилиндр привода сцепления: 1 — защитный колпачок клапана; 2 — клапан выпуска воздуха; 3 — корпус цилиндра; 4 — пружина; 5 — распорный грибок; 6 — уплотнительная манжета; 7 — поршень; 6 — защитный чехол; 7 — стопорное кольцо

Ввернутый в корпус 3 цилиндра конический клапан 2 служит для удаления воздуха из системы гидропривода. Резиновый колпачок 1 надет на головку клапана и предохраняет внутренний канал клапана от засорения.

Рекомендуем: Рычаг передней подвески: функции и основные неисправности узла

В сферическое углубление поршня 36 вставлен толкатель 27, который регулируется по длине. Толкатель регулируют ввертыванием или вывертыванием его из вильчатого наконечника 24. Положение наконечника фиксирует контргайка 26. Пружина 25 вилки 22 выключения сцепления постоянно прижимает толкатель к сферической поверхности поршня и, при отсутствии давления в системе гидропривода сцепления, перемещает поршень в крайнее переднее положение. Поскольку поршень 36 в цилиндре 29 может перемещаться в направлении, соответствующем выключению сцепления (на рисунке вправо), только под действием давления рабочей жидкости, исключается образование разрежения, а следовательно, и проникновение в цилиндр через неплотности поршня воздуха. Поэтому нет необходимости поддерживать в соединительной трубке 2 и перед поршнем 36 избыточное давление, которое обычно обеспечивается установкой в главном цилиндре двойного клапана, как это делается в гидроприводе тормозов (см. ниже). Все детали главного цилиндра сцепления, за исключением корпуса 9 и штуцера 7 взаимозаменяемы с соответствующими деталями главного цилиндра тормоза. Так как в главном цилиндре сцепления отсутствует двойной клапан, корпус и штуцер этого цилиндра отличаются от корпуса и штуцера главного цилиндра тормоза. Чтобы было легче отличить главные цилиндры сцепления и тормоза, их крепежные фланцы повернуты относительно друг друга на 60°. Защитный резиновый чехол 8 предохраняет внутреннюю полость рабочего цилиндра от грязи.

Устройство гидравлического привода

При таком конструктивном решении усилие передаётся уже другим способом. Схема гидравлического привода не предполагает наличие троса, реализация механизма с данным типом управления немного сложнее и трос заменяет гидравлическая магистраль. Усилие передаётся посредством несжимаемой жидкости, проходящей по магистрали и поскольку гидропривод аналогичен тому, что применяется в тормозной системе, для работы используют ту же жидкость. Устройство сцепления с управлением с помощью гидравлического привода включает следующие элементы:

Педаль.
Главный цилиндр, состоящий из поршня с толкателем, резервуара для жидкости и уплотнительных манжет.
Рабочий цилиндр имеет похожую конструкцию.
Магистраль, соединяющая цилиндры.
Бачок с жидкостью.
Дополнительно цилиндры оснащаются клапанами для отвода воздуха из системы.

Принцип работы достаточно простой и схож с механическим вариантом управления, отличие только в методе передачи усилия. Когда автомобилист жмёт на ножной рычаг в салоне автомашины, поршень главного цилиндра приводится в движение, жидкость сжимается и под давлением перемещается по трубопроводу в рабочий цилиндр, толкая поршень, что задействует вилку выключения сцепления.

Гидравлический привод может быть также оборудован демпфирующим устройством с целью гашения колебаний от взаимодействия выжимного подшипника с деталями выключения сцепления. Пневматические или гидравлические усилители часто используются для грузового транспорта.

Поскольку механизм с гидравлическим приводом является более совершенным и сложным устройством, передающим усилие на дальнее расстояние с высоким КПД, стоимость его выше, при этом он отличается плавностью включения сцепления, что обусловлено сопротивлением перемещению жидкости в элементах конструкции. Среди преимуществ гидропривода также устойчивость к износу деталей, но и ремонт сложнее, чем в случае с механическим устройством.

Заключение

Механический и гидравлический приводы наделены своими особенностями функционирования, плюсами и минусами применения, при этом устройства этих типов обеспечивают комфорт управления транспортным средством. В легковых машинах жёсткость диафрагменной пружины нажимного диска небольшая, так что водителю не нужно прилагать больших усилий, но на грузовиках узел габаритнее, и чтобы привести в действие корзину, от водителя потребуется большее усилие, поэтому в конструкцию вводят усилители.

Основные неисправности

Основным неисправностями приводов сцепления является выход из строя одного из элементов системы вследствие износа.

В механическом приводе сцепления чаще всего выходит из строя трос, который связывает педаль сцепления и вилку переключения. Вследствие износа трос может порваться, перекрутиться или растянуться, что приводит к ухудшению работы сцепления.

Основными причинами возникновения проблем с работой гидравлического привода сцепления может быть следующее:

Не герметичность систем трубопроводов.
Отсутствие или малое количество рабочей жидкости в системе.
Выход из строя одного из цилиндров из-за износа манжет, перекоса штока или повреждения наружного корпуса.

В случае с электрогидравлической системой к выше приведенным неисправностям гидравлической системы можно добавить проблемы с электрикой, механизмом, который приводит в действие цилиндры, системой управления работы привода.

Привод сцепления должен всегда находиться в исправном состоянии, поэтому необходимо своевременно обращаться на специализированные сервисные центры, где опытные мастера смогут провести качественную диагностику и ремонт отдельных элементов привода.