Привод сцепления
Прочитав статью «Сцепление автомобиля», вы познакомились с назначением, устройством и принципом действия сцепления. В данной статье мы более подробно рассмотрим отдельный узел сцепления автомобиля – привод сцепления. Как известно, сцепление предназначено для эластичного отсоединения и последующего присоединения силового агрегата к трансмиссии. Однако при неисправности привода, сцепление полностью утрачивает свою функциональность. Из этого можно понять, что привод предназначен для обеспечения функционирования сцепления, а именно – для дистанционного воздействия на нажимной диск (корзину сцепления) посредством нажатия педали в салоне автомобиля.
Разновидности привода сцепления
На большинстве легковых автомобилей с механической КПП устанавливается два вида привода сцепления;
- механический (тросовый);
- гидравлический.
Механический привод устанавливается преимущественно на легковых автомобилях, оснащенных силовыми агрегатами малой мощности. Данный вид привода отличается предельно простым устройством и дешев при производстве. Кроме того, механический привод весьма прост в обслуживании и ремонте, так как содержит минимальное количество конструктивных элементов.
Устройство механического привода
Как уже было сказано, механический привод имеет предельно простое устройство и состоит из следующих конструктивных элементов:
- педаль привода сцепления;
- трос;
- устройство регулирования;
- рычажный привод;
- выжимной подшипник.
Основным элементом механического привода является гибкий трос , заключенный в оболочку. Педаль привода расположена в салоне автомобиля и посредством гибкого троса связана с рычажным устройством (вилка сцепления). В соединении троса и вилки сцепления имеется регулировочное устройство, предназначенное для выставления свободного хода педали. Работа механического привода предельно проста: водитель воздействуя на педаль, приводит в движение рычажное устройство, которое в свою очередь перемещает по направляющей выжимной подшипник, тем самым выключая сцепление.
Устройство гидравлического привода
Гидравлический привод имеет более сложное устройство в сравнении с механическим. В его устройстве также присутствуют педаль и вилка сцепление, однако гибкий трос заменен следующими элементами:
- главный цилиндр;
- бачок для жидкости;
- рабочий цилиндр;
- гидравлическая магистраль.
Несмотря на большее количество конструктивных элементов и более сложное устройство, гидравлический привод более совершенен, нежели механический. Главной особенностью гидравлического привода является отсутствие троса, который является механическим элементом, подверженным износу и поломкам.
Главный цилиндр сцепления соединен при помощи штока с педальным узлом. Соединительный шток имеет регулируемую конструкцию, при помощи которой обеспечивается регулировка свободного хода педали. Рабочий цилиндр наиболее часто располагается непосредственно на корпусе картера сцепления и также при помощи штока связан с рычажным механизмом.
Бачок для жидкости может располагаться непосредственно на главном цилиндре сцепления или в любом другом более удобном месте. При раздельном расположении, бачок соединяется с главным цилиндром при помощи гибкого резинового патрубка или жесткой металлической магистрали. Также стоит отметить, что на некоторых автомобилях гидропривод сцепления и гидравлическая тормозная система имеют общий бачок для жидкости.
Главный цилиндр сцепления соединен с рабочим посредством жесткой металлической магистрали , наполненной рабочей жидкостью. Принцип работы гидравлического привода аналогичен действию гидравлической тормозной системы и в его основе лежит свойство несжимаемой рабочей жидкости. Усилие с педали сцепления передается на вилку выключения через жидкость, в качестве которой выступает тормозная жидкость.
Конструктивно, главный цилиндр сцепления имеет аналогичное устройство с главным тормозным цилиндром. Основными конструктивными элементами главного цилиндра являются:
- корпус;
- шток (толкатель);
- резервуар (бачок) для жидкости;
- поршень;
- уплотнительные манжеты.
Рабочий цилиндр также имеет аналогичное устройство. В конструкции рабочего цилиндра имеется клапан для удаления воздуха из системы.
Дополнительное оборудование в приводе сцепления
Гидравлический и механический приводы обеспечивают достаточный комфорт для водителя, учитывая небольшую жесткость диафрагменной пружины нажимного диска легкового автомобиля. Однако на грузовых автомобилях сцепление имеет большие размеры и соответственно требуется намного большее усилие на педали, для приведения в действие корзины. Для облегчения усилия на педали в таких случаях устанавливается пневматический (вакуумный) усилитель , принцип действия которого аналогичен вакуумному усилителю тормозной системы.
Устройство автомобилей
Привод сцепления служит для дистанционного управления сцеплением. Наибольшее распространение получили механический и гидравлический приводы.
Применение на автомобиле того или иного привода определяется типом сцепления, компоновкой автомобиля и рядом требований по обеспечению легкости и удобства управления.
Так, полный ход педали сцеплении не должен превышать 190 мм, а усилие на педали – 150 Н для легкового автомобиля и 250 Н для грузового автомобиля. Поэтому общее передаточное число в существующих конструкциях привода сцепления находится в пределах от 25 до 50.
В случае, если для обеспечения работы сцепления необходимо более высокое передаточное число, применяют усилители разных типов.
Механический привод сцепления
Механический привод сцепления прост по конструкции и надежен в эксплуатации, но обладает меньшим КПД по сравнению с гидравлическим приводом, поскольку в шарнирных сочленениях составляющих привод тяг, рычагов, в оболочках гибких валов теряется много энергии из-за сил трения. Поэтому такой тип привода применяется, как правило, если сцепление находится вблизи от органов управления (педали сцепления).
Существуют тросовый и рычажный механические приводы сцепления.
Тросовый привод (рис. 1, а) применяется на легковых переднеприводных автомобилях. Педаль 14 имеет верхнюю опору на кронштейне 16 и соединена с наконечником 10 троса. Трос заключен в оболочку 1, имеющую два наконечника. Верхний наконечник 12 оболочки выведен в салон автомобиля и упирается в упорную пластину 11, а нижний наконечник 2 оболочки закреплен в кронштейне 3 на картере сцепления.
Нижний наконечник 5 троса через поводок 8 соединен с рычагом 9 вилки выключения сцепления.
Регулировка хода педали осуществляется шайбами 6.
При нажатии на педаль сцепления трос перемещается внутри оболочки и перемещает рычаг вилки выключения сцепления, которая в дальнейшем воздействует на муфту выключения сцепления.
Рычажный привод грузового автомобиля (рис. 1, б) обеспечивает передачу усилия на сцепление при его выключении следующим образом.
При воздействии на педаль 14, закрепленную на валу 20, поворачивается рычаг 18, связанный с противоположным концом вала. Рычаг вала перемещает прикрепленную к нему на оси тягу 19, которая связана с рычагом 17 вилки выключения сцепления. Вместе с вилкой перемещается прижатая к ней с помощью пружины муфта выключения сцепления. После выбора зазора между подшипником выключения сцепления и рычагами начнется выключение сцепления.
Зазор в сцеплении должен быть равен 3…4 мм, что соответствует 35…50 мм свободного хода педали сцепления. Регулировка зазора осуществляется изменением длины тяги 19 (рис. 1) с помощью регулировочной гайки 22.
Отсутствие зазора или его недостаточная величина в приводе такой конструкции может привести к неполному включению сцепления и, как следствие, к пробуксовке сцепления. Увеличение зазора больше нормы приводит к неполному выключению сцепления, в результате чего возникает шум и треск зубчатых колес при переключении передач.
Гидравлический привод сцепления
Гидравлический привод выключения сцепления позволяет передавать усилие на большое расстояние с высоким КПД, снизить усилие на педали сцепления в результате наличия передаточного числа гидравлической части привода и способствует плавному включению сцепления из-за сопротивления перетеканию жидкости в элементах гидропривода. Он удобен для применения на легковых автомобилях, а также на грузовых автомобилях с опрокидывающейся кабиной.
Гидравлический привод (рис. 2) состоит из педали 6 сцепления с оттяжной пружиной, главного цилиндра 3, соединенного трубкой 2 с бачком 1, рабочего цилиндра, трубопроводов и шлангов для подачи рабочей жидкости от главного цилиндра к рабочему цилиндру и вилки выключения сцепления с пружиной 11.
При нажатии на педаль сцепления поршень 16 главного цилиндра перемещается влево и после перекрытия компенсационного отверстия 20 вытесняет жидкость через нагнетательный клапан 16 и трубопроводы в рабочий цилиндр. Поршень 14 рабочего цилиндра перемещает толкатель 9, который воздействует на вилку выключения сцепления 7.
При отпускании педали жидкость перетекает из рабочего цилиндра в главный цилиндр через обратный клапан 19 под действием усилия нажимных пружин сцепления и оттяжной пружины вилки 11. Обратный клапан устанавливается для создания небольшого избыточного давления в трубопроводах, которое исключает попадание воздуха в привод в результате возможного повышения давления окружающей среды при выключении сцепления и ускоряет время срабатывания привода при выключении сцепления.
При резком отпускании педали сцепления магистраль пополняется жидкостью через перепускное отверстие 21 и отверстие в поршне 18 главного цилиндра, прикрытое манжетой 19, что также не дает возможности снижения давления в приводе.
Избыток жидкости перетекает в бачок 1 через компенсационное отверстие 20, что позволяет возвратить детали привода в исходное положение.
Устройство механизма сцепления автомобиля
Механизм сцепления является неотъемлемой частью трансмиссии любого автомобиля. Его конструкция развивается и совершенствуется с момента появления первых серийных автомобилей. Вот о том, каким является устройство механизма сцепления автомобиля, мы и поговорим в этой статье.
- Функции механизма сцепления автомобиля
- Конструкция механизма сцепления автомобиля
- Как работает механизм сцепления автомобиля
- Детали сцепления
- Маховик
- Передний подшипник первичного вала коробки передач
- Ведомый диск сцепления
- Ведущий диск сцепления
- Выжимной подшипник
- Направляющая втулка выжимного подшипника
- Рычаг выключения сцепления
- Вал выключения сцепления
- Трос сцепления
- Гидропривод сцепления
- Педаль сцепления
Функции механизма сцепления автомобиля
Двигатели внутреннего сгорания способны эффективно работать только в определенном диапазоне частоты вращения коленчатого вала. Для того, чтобы обеспечить максимальное соответствие различным условиям движения, в конструкцию первых автомобилей была введена механическая коробка передач. Процесс переключения передач (смены ступеней) потребовал кратковременного разъединения жесткой связи между двигателем и коробкой передач.
Устройство автомобилей
Усилители привода сцепления вводятся в привод, если требуемое для выключения сцепления усилие на педали превышает 150 Н для легковых автомобилей и 250 Н для грузовых автомобилей. Их назначение – облегчить работу водителю по управлению сцеплением автомобиля при переключении передач либо при необходимости удержания сцепления в выключенном состоянии для временного разъединения трансмиссии от двигателя (например, при кратковременном движении накатом).
Наиболее часто в конструкциях автомобильных трансмиссий применяют механические и пневматические (пневмогидравлические) усилители сцепления.
Электрические усилители привода сцепления в настоящее время применения не нашли.
Механические усилители сцепления
Наиболее простым по конструкции является механический усилитель привода сцепления, в качестве которого используется сервопружина. Она позволяет снизить максимальное усилие на педали сцепления на 30…40%.
Сервопружина может устанавливаться как в механическом, так и в гидравлическом приводах и работать на сжатие или растяжение.
На рис. 1 приведена конструкция механического усилителя привода сцепления сервопружиной и схема ее работы. При включенном сцеплении сервопружина 2, воздействуя на рычаг 3, удерживает педаль 1 сцепления в верхнем положении, обеспечивая тем самым зазор между подшипником выключения сцепления (выжимным подшипником) и рычагами сцепления. При этом ось пружины Оа (рис. 2, б) находится выше оси поворота педали Оb.
При нажатии на педаль пружина сжимается и противодействует перемещению до тех пор, пока ось пружины Оа не займет положение ниже оси Оb. С этого момента пружина начнет создавать момент на рычаге 3, способствуя дальнейшему перемещению педали и выключению сцепления.
Пневматические (пневмогидравлические) усилители сцепления
Другим типом усилителей привода сцепления являются пневматические усилители, которые вводятся в гидроприводы грузовых автомобилей (рис. 2), поэтому их часто называют пневмогидравлическими усилителями, или, сокращенно, ПГУ.
Основные элементы привода такие же, как и на рассмотренных ранее конструкциях гидроприводов.
Иногда пневматические усилители сцепления грузовых автомобилей называют пневмогидравлическими усилителями, или ПГУ.
Пневматический усилитель 5 совмещается с рабочим цилиндром 9. Усилие, создаваемое усилителем, может передаваться на поршень рабочего цилиндра или непосредственно на вилку выключения сцепления.
Суммарное усилие, создаваемое гидравлической частью привода и усилителем, позволяет значительно облегчить выключение сцепления и удержание его в выключенном состоянии.
В случае отсутствия воздуха в пневмосистеме автомобиля возможна работа гидравлического привода без усиления, но при этом усилие на педаль при выключении сцепления существенно возрастает.
Пневматические усилители, как правило, в своей конструкции имеют так называемые следящие устройства, обеспечивающие пропорциональность между усилием на педали сцепления и усилием, развиваемым усилителем.
Отсутствие следящего устройства приведет к тому, что малейшее нажатие на педаль вызовет прогрессирующее ее перемещение за счет возрастающего дополнительного усилия, развиваемого пневматическим усилителем, что создаст неудобства и даже невозможность управления сцеплением.
Пневматический усилитель «КамАЗ»
Пневматический усилитель автомобилей марки «КамАЗ» (рис. 3) состоит из переднего 15 алюминиевого и заднего 18 чугунного корпусов.
В цилиндре переднего корпуса расположен пневмопоршень 14 с манжетой и возвратной пружиной 13. Пневмопоршень напрессован на толкатель 2, выполненный как одно целое с гидравлическим поршнем 17 рабочего цилиндра, который установлен в заднем корпусе.
В верхней части обоих корпусов находится следящее устройство, которое обеспечивает кинематическое и силовое слежение. К основным частям следящего устройства относятся следящий поршень 4 с уплотнительной манжетой 3, мембрана 7 с пружиной 9, впускной 11 и выпускной 10 клапаны и их седла 8, 12.
При включенном сцеплении пневмопоршень 14 находится в крайнем правом положении под действием возвратной пружины 13. Давление перед поршнем и за поршнем соответствует давлению окружающей среды. Полость перед поршнем соединяется с окружающей средой выходом 6 через открытый выпускной клапан 10 и отверстие б в седле выпускного клапана 8, а полость за поршнем – через отверстие а в корпусе. Поршень 17 рабочего цилиндра также находится в правом положении, так как он связан с пневмопоршнем.
При нажатии на педаль сцепления рабочая жидкость поступает под давлением в полость А рабочего цилиндра и одновременно к торцу следящего поршня 4, который перемещаясь, воздействует на клапанное устройство таким образом, что выпускной клапан 10 закрывается, а впускной 11 открывается, пропуская сжатый воздух в пневмоцилиндр.
Под давлением сжатого воздуха пневмопоршень 14 начинает перемещаться, оказывая воздействие на поршень 17 рабочего цилиндра. В результате на толкатель 2 поршня рабочего цилиндра действует суммарное усилие, обеспечивающее выключение сцепления.
Одновременно воздух через отверстие в в переднем корпусе 15 попадает в полость справа от мембраны 7 и, воздействуя на нее, оказывает противодавление перемещению следящего поршня 4, благодаря которому осуществляется силовое слежение.
Для полного выключения сцепления необходимо нажать на педаль с силой 200 Н.
При отпускании педали давление жидкости перед следящим поршнем 4 падает, под действием пружины 9 происходит смещение следящего поршня 4 влево, при этом впускной клапан 11 перекрывается, а выпускной открывается.
Сжатый воздух из полости перед пневмопоршнем 14 постепенно стравливается в окружающую среду, воздействие поршня на толкатель 2 уменьшается, и осуществляется плавное включение сцепления.
Если в процессе включения или выключения сцепления педаль будет остановлена, произойдет стабилизация давления в полости А рабочего цилиндра и в результате незначительного смещения следящего поршня 4 и мембраны 7 оба клапана закроются, а давление в полости пневмопоршня 14 также станет стабильным.
При отсутствии сжатого воздуха в пневматической системе сохраняется возможность управления сцеплением за счет давления только в гидравлической части усилителя, при этом усилие на педали, создаваемое водителем, будет составлять примерно 600 Н.
Пневмогидравлический усилитель сцепления автомобилей марки «КамАЗ» крепится на картере сцепления с правой стороны силового агрегата.
Пневматический усилитель «КрАЗ»
Пневматический усилитель автомобиля КрАЗ-260 (рис. 4) работает следующим образом.
При нажатии на педаль сцепления давление жидкости в рабочем цилиндре возрастает. Поршень 9 рабочего цилиндра вместе с воздушным клапаном 5 и его седлом 11 смещаются влево до тех пор, пока клапан не упрется в торец хвостовика 4 превмопоршня.
Дальнейшее перемещение гидропоршня открывает доступ воздуха через радиальное отверстие в нем и зазор между клапаном и седлом в полость пневматического цилиндра 3. Пневмопоршень, перемещаясь через шток 15 и рычаг 10 (рис. 2, б) выключает сцепление.
При отпускании сцепления давление жидкости в рабочем цилиндре снижается и поршень под действием возвратной пружины 12 (рис. 4) перемещается вправо, а воздушный клапан садится в седло, открывая выход воздуху через осевое отверстие в хвостовике 4 и сапун 1 в окружающую среду. Пневмопоршень смещается вправо под действием пружины 11 (рис. 2, б), сцепление включается.
Если педаль сцепления, а следовательно, поршень рабочего цилиндра будут остановлены в каком-нибудь промежуточном положении, хвостовик 4 (рис. 4), продолжая смещаться вправо, упрется в клапан 5 и выход воздуха прекратится.
Суммарное усилие пневматического и гидравлического поршней будут равно моменту сопротивления нажимного устройства сцепления и оттяжной пружины, наступит равновесное положение, и перемещение деталей прекратится. Выход из этого положения возможен при изменении усилия на педали сцепления.
Такая способность усилителя обеспечивать пропорциональность между усилием на педали и давлением воздуха на пневмопоршень называется слежением.