Для комфортного и неутомительного управления трансмиссией на современных автомобилях используется гидравлический привод сцепления, одну из главных ролей в котором играет главный цилиндр. О главном цилиндре сцепления, его типах, конструкции и работе, правильном выборе и замене — читайте в этой статье.
Что такое главный цилиндр сцепления?
Главный цилиндр сцепления (ГЦС) — узел гидравлического привода включения и выключения сцепления трансмиссий с ручным управлением (механических коробок передач); гидравлический цилиндр, преобразующий усилие от ноги водителя в давление рабочей жидкости в контуре привода.
ГЦС является одним из основных компонентов гидравлического привода сцепления. Главный и рабочий цилиндры, связанные металлическим трубопроводом, образуют герметичный контур гидропривода, с помощью которого осуществляется выключение и включение сцепления. ГЦС устанавливается непосредственно за педалью сцепления и связан с ней штоком (толкателем), рабочий цилиндр монтируется на картере сцепления (колоколе) и связан штоком (толкателем) с вилкой выключения сцепления.
Главный цилиндр играет важную роль в работе трансмиссии, при его поломке управление транспортным средством затрудняется или становится вовсе невозможным. Но чтобы сделать покупку нового цилиндра, необходимо разобраться в конструкции и особенностях данного механизма.
Типы главных цилиндров сцепления
Все ГЦС имеют принципиально одинаковую конструкцию и принцип работы, но делятся на несколько разновидностей по расположению и конструкции бачка с рабочей жидкостью, по количеству поршней и по общей конструкции корпуса.
По расположению и конструкции бачка цилиндры бывают:
- С интегрированным резервуаром для рабочей жидкости и вынесенным бачком;
- С вынесенным бачком;
- С бачком, расположенным на корпусе цилиндра.
ГЦС первого типа — это устаревшая конструкция, которая сегодня используется нечасто. Такой механизм устанавливается вертикально или под некоторым углом, в его верхней части расположен резервуар с рабочей жидкостью, запас которой пополняется из выносного бачка. Цилиндры второго и третьего типа — это уже более современные устройства, в одном из них бачок является выносным и связан с цилиндром посредством шланга, а в другом бачок установлен непосредственно на корпусе цилиндра.
По количеству поршней ГЦС бывают:
- С одним поршнем;
- С двумя поршнями.
В первом случае толкатель связан с одним поршнем, поэтому усилие от педали сцепления передается непосредственно на рабочую жидкость. Во втором случае толкатель связан с промежуточным поршнем, который воздействует на основной поршень и далее на рабочую жидкость.
Наконец, ГЦС могут иметь различные конструктивные особенности, например — на некоторых автомобилях данное устройство выполнено в едином корпусе с главным тормозным цилиндром, также цилиндры могут располагаться вертикально, горизонтально или под некоторым углом, и т.д.
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.
Верный выбор, ремонт и замена ГЦС
В ходе эксплуатации автомобиля ГЦС подвергается высоким нагрузкам, что приводит к постепенному износу отдельных его частей, в первую очередь — манжет поршня (поршней) и резиновых уплотнений. Износ этих компонентов проявляется утечками рабочей жидкости и ухудшением работы сцепления (провалы педали, необходимость несколько раз выжимать педаль и т.д.). Проблема решается заменой изношенных деталей — для этого необходимо приобрести ремонтный комплект и выполнить несложную работу. Демонтаж, разборку, замену деталей и установку цилиндра следует выполнять в соответствии с инструкцией по ремонту и ТО транспортного средства.
В некоторых случаях возникают неустранимые неисправности главного цилиндра сцепления — трещины, изломы корпуса, поломка штуцеров и т.д. В этом случае ГЦС необходимо заменить в сборе. Для замены нужно выбирать цилиндр того же типа и каталожного номера, что был установлен на автомобиле ранее, в противном случае цилиндр или вовсе не удастся установить, или сцепление будет работать некорректно.
После монтажа нового ГЦС необходимо выполнить регулировку сцепления в соответствии с рекомендациями инструкции. Обычно регулировка выполняется изменением длины тяги (с помощью соответствующей гайки) педали и положения толкателя поршня, регулировкой необходимо установить рекомендованный производителем автомобиля свободный ход педали сцепления (25-45 мм для различных автомобилей). В дальнейшем необходимо пополнять уровень жидкости в бачке и отслеживать появление утечек в системе. При правильной регулировке и регулярном обслуживании ГЦС и весь привод сцепления будут обеспечивать уверенное управление трансмиссией в любых условиях.
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:
- бачок для заливки тормозной жидкости (1), которая используется в качестве наполнителя гидравлического привода;
- главный цилиндр сцепления (2);
- гидротрубки (3,4,5) и шланг (7);
- рабочий цилиндр сцепления (8);
- 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.
" alt="">
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.
Сцепление является важным элементом в устройстве автомобиля, позволяя «соединить» двигатель и коробку передач, а также реализовать возможность комфортного изменения ступеней, исключить ударные нагрузки и т.д.
Схема устройства сцепления на разных авто может отличаться, при этом на современных ТС зачастую используется гидравлическое сцепление. Среди основных составных элементов гидравлической системы сцепления следует выделить ГЦС (главный цилиндр сцепления).
Задачей такого цилиндра (иногда называется выжимной цилиндр сцепления) является эффективная передача усилия от педали сцепления на вилку выключения сцепления. Указанная вилка осуществляет прижим выжимного подшипника, что позволяет данному механизму работать благодаря взаимодействию с лепестками корзины сцепления.
Читайте в этой статье
Устройство и принцип работы ГЦС
Начнем с того, что гидравлическое сцепление состоит из пары цилиндров (главный и рабочий цилиндр сцепления), которые позволяют работать гидроприводу сцепления. Что касается главного цилиндра, конструкция ГЦС и его принцип работы заключается в следующем:
- усилие от педали сцепления через толкатель передается на шток. Далее поршень выдвигается, в результате происходит перекрытие клапана, в результате чего жидкость из той части цилиндра, где она сжимается, получает возможность вытекать в отдельный бачок;
- сжатая в цилиндре жидкость проталкивается через штуцер, после чего происходит ее попадание в гидравлическую магистраль, по которой производится подача к рабочему цилиндру;
- рабочий цилиндр воздействует на вилку, передавая на нее усилие. После того, как водитель отпускает педаль сцепления, поршень цилиндра возвращается обратно при помощи пружины.
Обратите внимание, при выборе новой детали нужно обязательно учитывать отдельные технические характеристики, способ крепления, подключения, наличие бачка в комплекте, материал изготовления корпуса, размеры, длину штока, диаметр штуцера и т.д.
Другими словами, при выборе главного цилиндра на тот или иной автомобиль, нужно учесть ряд параметров и особенностей. Также рекомендуется отдельное внимание уделять материалу изготовления. Дело в том, что цилиндры бывают как стальными, алюминиевыми или чугунными, так и пластиковыми (изготовлены из полимеров).
Изделия из чугуна и алюминия достаточно распространены, являются «средним» вариантом по качеству, пластиковые корпуса самые доступные по цене, однако не всегда отличаются надежностью и длительным сроком службы. Что касается стали, такие цилиндры самые надежные, однако имеют высокую стоимость по причине сложности изготовления.
Неисправности и ремонт главного цилиндра сцепления
Если говорить о ГЦС, как и любое другое устройство, данный элемент также может выйти из строя. Хотя главный цилиндр сцепления отличается простотой конструкции и надежностью, со временем появляется износ отдельных элементов по причине постоянных нагрузок, особенно если машина эксплуатируется в городе.
Как правило, первыми из строя выходят уплотнители и детали из резины. Если просто, под такими уплотнительными элементами следует понимать пыльники, которые надеты на шток для защиты цилиндра от грязи и мелкого абразива, а также уплотнительные манжеты, которые не позволяют вытекать рабочей жидкости.
Так или иначе, в случае неполадок цилиндр нужно менять. При этом в ряде случаев также удается обойтись ремонтом ГЦС, а не его заменой. С учетом относительно высокой стоимости детали для многих авто, данный способ является оптимальным. Для этих целей нужно приобрести ремкомплект цилиндра сцепления, который включает в себя необходимые запасные элементы.
Такой подход обычно позволяет перебрать устройство и полностью восстановить его работоспособность. Главное, чтобы ремкомплект был качественным, а сам ремонт главного цилиндра сцепления выполнялся опытными специалистами.
Причины и признаки неисправности ГЦС
Как уже было сказано выше, со временем износ отдельных элементов цилиндра неизбежен. Также к преждевременному выходу детали из строя может привести несвоевременная замена тормозной жидкости, разрывы уплотнителей, ошибки при сборке/установке отдельных запчастей из ремкомплекта и т.д.
Дело в том, что одним из свойств тормозной жидкости является высокая проникающая способность. Это значит, что жидкость просачивается даже по мельчайшим царапинам на зеркале цилиндра и/или поршне. Замена только резиновых уплотнителей в этом случае не помогает.
Зачастую качественный ремкомплект ГЦС обычно имеет как манжеты, так и новый поршень. Однако если царапины имеются на зеркале цилиндра, в этом случае нужна замена всей детали. По этой причине важно не допускать критического износа, обращая внимание на малейшие признаки неисправности ГЦС. Как только в цилиндре возникают неполадки, жидкость из системы может вытекать, понижается ее уровень.
Также педаль сцепления может работать хуже, при езде водитель замечает, что процесс переключения передач нарушен в результате сбоев в работе сцепления. При проблемах с цилиндром педаль сцепления может падать в нижнее положение (проваливаться, залипать), ход педали становится тугим и т.д.
Еще отметим, что частой проблемой главного цилиндра сцепления является активное засорение отверстий в крышке бачка. Чтобы устройство нормально работало, предполагается, что уровень жидкости в бачке цилиндра постоянно повышается и затем происходит его понижение.
Для того чтобы уровень нормально повышался и понижался, в крышке бачка есть специальные вентиляционные отверстия. В случаях, когда отверстия забиты грязью, весь гидропривод работает со сбоями, педаль сцепления ходит туго, происходит медленный возврат педали сцепления в исходное положение и т.д.
Советы и рекомендации
Начнем с того, что в гидроприводе сцепления рабочей является тормозная жидкость (ТЖ). Указанная жидкость хорошо подходит для выполнения возложенных на нее функций, отличается низкой ценой и доступностью, а также простотой замены.
Нужно учитывать, что такая жидкость является сильным ядом для живых организмов, агрессивна к пластиковым и резиновым изделиям, ЛКП и т.п. Не трудно догадаться, что уплотнители из резины быстро приходят в негодность от контакта с тормозной жидкостью (происходит усыхание, растрескивание).
Также тормозная жидкость имеет свойство со временем накапливать в себе влагу (является гигроскопичной). Это приводит как к ухудшению ее свойств, так и к развитию коррозии деталей, с которыми она контактирует.
Дело в том, что ТЖ не отличаются устойчивостью к воздействию электричества. На практике, даже низкое напряжение приводит к выпадению осадка, происходит активная кристаллизация составных элементов жидкости.
Обратите внимание, если ГЦС выполнен из металла (например, имеет корпус из чугуна), а поршень цилиндр сделан из алюминия, в результате контакта с тормозной жидкостью создается небольшой электрический потенциал.
Это приводит к образованию осадка. Чтобы избежать кристаллизации ТЖ, нужно выбирать на замену ГЦС с поршнем из полимеров. Такой поршень отличается тем, что не взаимодействует с металлом корпуса, оказывает меньшее воздействие на зеркало цилиндра. Также можно обратить внимание на поршень из латуни, однако, стоимость детали очень высокая на фоне аналогов.
По этой причине выполнять замену тормозной жидкости оптимально 1 раз в год или каждые 20-25 тыс. км. пробега. Такой подход позволяет продлить срок службы тормозных цилиндров и цилиндров сцепления.
Напоследок отметим, что доливать тормозную жидкость нужно так, чтобы в бачок не попадала пыль, грязь и мусор. В противном случае мелкие частички могут работать подобно абразиву, быстро повреждая гладкие и чувствительные внутренние поверхности деталей тормозной системы и гидропривода сцепления.
Выжим сцепления перед запуском мотора: когда нужно выжимать сцепление и в каких случаях делать это не рекомендуется. Полезные советы и рекомендации.
Как переключать передачи без сцепления: езда без сцепления на машине с МКПП в случае возникновения неисправностей. Советы и рекомендации.
Сцепление автомобиля: назначение, виды, устройство, принцип работы. Частые неисправности сцепления в устройстве трансмиссии автомобиля, признаки неполадок.
Как реализовано сцепление в устройстве трансмиссии на автомобилях с АКПП по сравнению с механической или роботизированной КПП. Особенности и отличия.
Почему падают обороты и двигатель глохнет при выжиме сцепления: возможные причины неисправности. Диагностика проблемы, проверка, замена отдельных элементов.
Как пользоваться коробкой передач DSG и сохранить ресурс, а также увеличить срок службы. Особенности эксплуатации роботизированной КПП с двумя сцеплениями.