Принцип работы главного цилиндра сцепления

Составные элементы и ремкомплект рабочего цилиндра сцепления

Гидропривод системы сцепления авто не может работать без столь важной детали, как рабочий цилиндр. Он выполняет одну из самых основных функций: принимает усилие, которое идет непосредственно от главного цилиндра, и перемещает вилку выключения сцепления

Размещен он на картере сцепления. Устройство рабочего цилиндра сцепления практически не отличается во всех моделях и марках автомобилей, поэтому можно смело утверждать, что принцип его замены абсолютно идентичен, независимо от марки вашего «железного коня».

Если вы хотите произвести ремонт или же замену рабочего цилиндра собственными силами, тогда вам крайне необходимо знать и все его составные части: корпус, который выполняет, прежде всего, защитные функции; стопорное кольцо; толкатель; штуцер; колпачок; поршень; тарелка; два уплотнительных кольца; шайба; пружина. Сложно, правда? Как же в этом можно разобраться, а тем более все отремонтировать? Но, на самом деле, замена этого элемента целиком – весьма редкая процедура, намного чаще применяется ремкомплект рабочего цилиндра сцепления, в который входят наиболее изнашиваемые детали.

Мнение эксперта
Руслан Константинов
Эксперт по автомобильной тематике. Окончил ИжГТУ имени М.Т. Калашникова по специальности «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов». Опыт профессионального ремонта автомобилей более 10 лет.

Для работы сцепления требуется специальная жидкость, и это тормозная жидкость. Выбрана она неслучайно, ведь с функциями своими справляется отлично, не требует частой замены, да и стоит совсем недорого. Как и в случае с тормозами, для правильной работы сцепления нужно постоянно контролировать уровень в бачке главного цилиндра сцепления. При снижении уровня нужно долить жидкость и лучше ту же самую, смешивать разные марки, а тем более с разными основами не стоит.
Недостаток тормозной жидкости в её гигроскопичности, т. е. она активно впитывает воду. Это чревато не только снижением эксплуатационных характеристик, но и развитием процессов коррозии в металлических деталях, с которыми контактирует жидкость.
В некоторых случаях при замене или ремонте элементов сцепления в приводе можно обнаружить песок. Конечно, попасть туда он не мог, это продукт, образованный от взаимодействия электричества и тормозной жидкости. ТЖ не устойчива к электрическому напряжению, даже низкому, происходит активная кристаллизация и выпадает осадок, похожий на песок. Электричество образуется в том случае, если главный цилиндр сцепления выполнен из чёрного металла, а поршень из алюминия. Чтобы как можно дольше продлить срок службы привода сцепления нужно регулярно проводить полную замену тормозной жидкости, в идеале каждые 25 000 км пробега или раз в год-полтора. При доливе ТЖ нужно следить, чтобы в бачок не попала грязь, пыль и т. д., мелкие фракции попадая в систему работают как абразивный материал, повреждая внутренние полости элементов привода сцепления.

Привод сцепления и его виды

Устройство сцепления

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.

Проверка герметичности системы

Для проведения этой операции необходимо выполнить несколько шагов:

1. Перед началом прокачки доливается недостающий объём жидкости.
2. Далее берётся небольшой шланг (полуметра будет более чем достаточно), один его конец подсоединяется к штуцеру рабочего цилиндра, а другой опускается в прозрачную ёмкость (можно взять пластиковую бутылку большого объёма).
3. Потом нужно попросить помощника нажать раз пять на педаль сцепления (нажимать нужно резко, интервал между нажатиями — примерно три секунды, на последнем нужно оставить педаль зажатой).
4. Затем гаечным ключом ослабляется штуцер. В ёмкость начнёт вытекать тормозная жидкость, в которой будут пузырьки воздуха.
5. Когда бачок опустошится примерно на три четверти, выпускной клапан закрывается.
6. Тормозная жидкость вновь доливается, операция повторяется несколько раз и прекращается только тогда, когда перестанут идти воздушные пузырьки. Если даже после 3-4-го цикла этого не произойдёт, значит, система сцепления негерметична.

Привод сцепления и его виды

Устройство сцепления

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.

Конструкция и принцип работы главных цилиндров сцепления

Наиболее просто устроены ГЦС с вынесенным и установленном на корпусе бачком. Основу устройства составляет литой корпус цилиндрической формы, на котором выполнены проушины для монтажных болтов и другие детали. С одного торца корпус закрыт резьбовой пробкой или пробкой со штуцером для соединения с трубопроводом. Если корпус закрыт глухой пробкой, то штуцер располагается на боковой поверхности цилиндра.

В средней части цилиндра выполняется штуцер для соединения с бачком посредством шланга или посадочное место для установки бачка непосредственно на корпус. Под штуцером или в посадочном месте в корпусе цилиндра выполнено два отверстия: компенсационное (впускное) отверстие малого диаметра и перепускное отверстие увеличенного диаметра. Отверстия располагаются таким образом, чтобы при отпущенной педали сцепления компенсационное отверстие располагалось перед поршнем (со стороны контура привода), а перепускное — за поршнем.

В полости корпуса установлен поршень, с одной стороны которого располагается толкатель, связанный с педалью сцепления. Торец корпуса со стороны толкателя закрыт гофрированным защитным резиновым колпачком. При отжатой педали сцепления поршень отводится в крайнее положение расположенной внутри цилиндра возвратной пружиной. В двухпоршневых ГЦС используется два поршня, расположенных друг за другом, между поршнями находится уплотнительное кольцо (манжета). Применение двух поршней улучшает герметичность контура привода сцепления и повышает надежность работы всей системы.

Работают такие цилиндры следующим образом. Когда педаль сцепления отпущена, поршень под воздействием возвратной пружины находится в крайнем положении и в контуре привода сцепления поддерживается атмосферное давление (так как рабочая полость цилиндра связана с бачком через компенсационное отверстие). При нажатии на педаль сцепления поршень под воздействием усилия ноги движется и стремится сжать жидкость в контуре привода. При движении поршня компенсационное отверстие закрывается и давление в контуре привода повышается. Одновременно через перепускное отверстие жидкость поступает за обратную сторону поршня. За счет роста давления в контуре поршень рабочего цилиндра перемещается и двигает вилку выключения сцепления, которая толкает выжимной подшипник — сцепление выключается, можно переключать передачу.

В момент отпуска педали поршень в ГЦС возвращается в первоначальное положение, давление в контуре падает и сцепление включается. При возврате поршня скопившаяся за ним рабочая жидкость выдавливается через перепускное отверстие, что приводит к замедлению движения поршня — это обеспечивает плавное включение сцепления и возврат всей системы в первоначальное состояние.

Если в контуре происходит утечка рабочей жидкости (что неизбежно вследствие недостаточной плотности соединений, порчи уплотнений и т.д.), то нужное количество жидкости поступает из бачка через компенсационное отверстие. Также это отверстие обеспечивает постоянство объема рабочей жидкости в системе при изменении ее температуры.

Конструкция и работа цилиндра с интегрированным резервуаром для рабочей жидкости несколько отличается от описанной выше. Основу этого ГЦС составляет литой корпус, установленный вертикально или под наклоном. В верхней части корпуса выполнен резервуар для рабочей жидкости, под резервуаром расположен цилиндр с подпружиненным поршнем, а через резервуар проходит соединенный с педалью сцепления толкатель. На стенке резервуара может располагаться пробка для долива рабочей жидкости или штуцер для соединения с вынесенным бачком.

Поршень в верхней части имеет углубление, вдоль поршня высверлено отверстие малого диаметра. Толкатель установлен над отверстием, в отведенном состоянии между ними остается зазор, через который в цилиндр поступает рабочая жидкость.

Работает такой ГЦС несложно. При отпущенной педали сцепления в гидравлическом контуре наблюдается атмосферное давление, сцепление включено. В момент нажатия на педаль толкатель движется вниз, перекрывает отверстие в поршне, герметизируя систему, и толкает поршень вниз — давление в контуре повышается, и рабочий цилиндр приводит в действие вилку выключения сцепления. При отпуске педали описанные процессы выполняются в обратном порядке. Утечки рабочей жидкости и изменение ее объема вследствие нагрева компенсируются через отверстие в поршне.

Ремонт и замена рабочего цилиндра сцепления

При выборе запчасти для замены цилиндра сцепления стоит обратить внимание на материал, из которого изготовлен корпус детали. Как было отмечено ранее, таким материалом может быть чугун, сталь, алюминий или полимеры

Сегодня многие производители предлагают алюминиевые и даже полимерные цилиндры, но такие детали отличаются меньшей надежностью.

Существует несколько видов неисправностей цилиндра сцепления, при которых потребуется ремонт штока:

• утечки рабочей жидкости через изношенные уплотнители или соединительные трубки, имеющие дефекты;
• наличие трещин на корпусе цилиндра;
• разрушенные пружины рабочего цилиндра.

Шток состоит из нескольких комплектующих, каждая из которых подвержена износу. Его детали -толкатель, поршень, манжеты, пружина в процессе работы испытывают высокие нагрузки, поэтому существует вероятность, что они могут выйти из строя.

Симптомы неисправности цилиндра сцепления:

• снижение уровня тормозной жидкости в бачке цилиндра и появления пятен под автомобилем во время стоянки;
• проваливается педаль и сцепление работает с перебоями;
• появляются проблемы с включением передач.

Специалисты советуют, прежде всего, обратить внимание на ход педали сцепления. Если она ходит слишком мягко, это еще не является поводом для срочного ремонта, но следует провести диагностику работы цилиндра.

Для проверки его необходимо прокачать гидропривод сцепления. При наличии пузырьков воздуха в рабочей жидкости следует разобраться в причинах их появления. Как правило, внутрь штоков рабочего и главного цилиндров сцепления воздух попадает из-за разгерметизации уплотнительных манжет.

Как было отмечено ранее, ремонт и замена рабочего цилиндра сцепления не очень сложные задачи. Эта деталь, чаще всего, расположена на картере КПП.

Вначале нужно открутить болты крепления, отсоединить толкатель от вилки и приступить к демонтажу шланга, который идет от ГЦС.

Поскольку в главном цилиндре находится рабочая жидкость, шланг следует заглушить (для этого можно использовать пробку соответствующего диаметра). Есть также и другое мнение – нужно отсоединить шланг, чтобы полностью слить тормозную жидкость (считается, что это поможет промыть систему гидропривода сцепления от грязи).

После демонтажа главный цилиндр сцепления нужно разобрать и по возможности отремонтировать. Если эта деталь имеет корпус из металла, то ее можно зафиксировать в тисках, но если деталь пластиковая, то нужно быть осторожным, чтобы не повредить ее.

После отсоединения воздушного клапана необходимо демонтировать наружный манжет. После этого нужно, учитывая конструкционные особенности цилиндра, обеспечить доступ к штоку и снять стопорное кольцо. После разборки детали необходимо убедиться в отсутствии повреждений пружины, штока и дефектов зеркала цилиндра.

Все комплектующие нужно промыть тормозной жидкостью. Ранее мы отмечали, что для этой цели нельзя использовать керосин, бензин, моторное или воду (эти жидкости способствуют разбуханию элементов из резины).

При сборке цилиндра все манжеты и уплотнения следует заменить новыми.

Ремонт главного цилиндра сцепления будет невозможен при наличии:

• трещин корпуса;
• ощутимых выработок внутренней поверхности корпуса, которые появляются в результате дефектов штока.

В этом случае нужно полностью заменить неисправный цилиндр сцепления новой деталью.

После замены главного цилиндра сцепления не забывайте прокачать систему.

Методика прокачки системы гидропривода после замены рабочего цилиндра сцепления не отличается от той которая была описана ранее для ГЦС. В то же время в некоторых арках авто (к примеру, на «Фиатах») проводится обратная прокачка системы сцепления. Чтобы сделать такую процедуру самостоятельно нужно подготовить:

• шланг, который бы плотно одевался на клапан выпуска;
• шприц большого размера, диаметр носика которого соответствует размеру шланга;
• гаечный ключ для демонтажа воздушного клапана выпуска.

Вначале следует открутить крышку бачка с рабочей жидкостью и набрать ее в шприц. Из шприца нужно выгнать все шарики воздуха, а затем соединить его носик со шлангом, второй конец которого соединяем с выпускным клапаном. После этого клапан нужно открутить на 2 -3 оборота, нажать на шприц и подать тормозную жидкость в цилиндр сцепления. Чтобы в систему не попал воздух, нужно вначале закрутить клапан и только после этого можно снимать шланг.

Такую последовательность действий нужно выполнить несколько раз, пока из системы гидропривода не будет вытеснен весь воздух в бачок. После этого нужно выжать педаль сцепления около 10 раз и при необходимости отрегулировать высоту ее хода.

Признаки и причины неисправности главного цилиндра сцепления

Даже простое устройство рабочего цилиндра сцепления не может служить гарантией от различных неисправностей, которые мешают ему эффективно выполнять свои функции:

• Недостаточный объем рабочей жидкости. В процессе эксплуатации автомобиля необходимо время от времени проверять уровень жидкости в расширительном бачке сцепления. Если уровень опускается ниже отметки «минимум», необходимо долить в систему тормозную жидкость. Снижение объема жидкости в гидроприводе может произойти в результате нарушения целостности манжеты главного цилиндра или при разгерметизации магистрали в местах соединений. Для устранения такой неисправности нужно выявить и устранить протекания рабочей жидкости гидропривода сцепления.
• Разгерметизация магистрали может привести к попаданию воздуха в систему. Такая неисправность нарушает нормальную работу сцепления и может выражаться в «недовыжимании» механизма, которое сопровождается нехарактерным звуком и вибрацией рычага КПП при переключении скоростей. Воздух в гидропривод сцепления может попадать через микротрещины в трубках, в результате изношенности подвижных элементов или нарушения герметичности соединений. Для восстановления функциональности системы нужно выявить участки с перечисленными выше дефектами, устранить их и прокачать магистраль для вытеснения из нее воздуха.
• Перекачивание рабочей жидкости через рабочий цилиндр происходит в результате изношенности манжет или при наличии выработки на поршне цилиндра. Для устранения неисправности необходимо заменить изношенные комплектующие.

При выявлении любых признаков неправильной работы главного цилиндра сцепления необходимо провести диагностику не только этого узла, но и всей системы. Устранение неисправностей на ранних стадиях позволяет ограничиться заменой отдельных деталей.

К наиболее существенным неисправностям относят дефекты поверхности цилиндра – задиры, царапины, коррозия и т. д. При их выявлении чаще всего приходится менять главный цилиндр сцепления в сборе.

Так как тормозная жидкость, используемая в гидроприводе сцепления, отличается хорошей проникающей способностью, то при появлении дефектов на поверхности главного цилиндра она будет быстро просачиваться даже через микрощели, поэтому установка новых уплотнителей не позволит устранить протекание.

В ремонтный набор главного тормозного цилиндра входят манжеты и рабочий поршень. Замена этих элементов не позволит устранить неисправность при наличии царапин на поверхности самого цилиндра сцепления. Учитывая это обстоятельство, следует периодически проводить проверку ГЦС, чтобы выявить неисправности на ранней стадии и не допустить критического износа детали. На появление дефектов в этом узле может указывать снижения уровня жидкости в расширительном бачке, вызванное ее протеканием.

При этом, начинает хуже ходить и сама педаль сцепления, а также становятся заметны нарушения при переключении скоростей, вызванные неправильной работой гидропривода сцепления. Из-за неисправности ГЦС педаль часто проваливается и ходит более туго.

При наличии описанных выше признаков следует внимательно осмотреть ГЦС на наличие протеканий, проверить уровень рабочей жидкости и ее качество. Наличие потеков на корпусе цилиндра или влажные пятна на манжетах указывают на отсутствие герметичности гидропривода сцепления.

Нарушения в работе ГЦС могут быть вызваны засоренностью вентиляционных отверстий крышки расширительного бачка. Устройство привода сцепления продумано таким образом, чтобы в нем поддерживался постоянный объем жидкости. При повышении давления в системе или при высоких температурах уровень рабочей жидкости увеличивается, а затем плавно снижается.

Для регулировки уровня жидкости в крышке расширительно бачка сцепления обустроены специальные отверстия. Если вентиляция гидропривода забита, то он начинает работать со сбоями. В этом случае педаль сцепления буде выжиматься достаточно туго, а ее возвращение в исходное положение будет замедляться.