О КОММЕРЧЕСКИХ «КОРЗИНАХ»

Назначение сцепления – кратковременное отсоединение двигателя от трансмиссии и последующее их плавное соединение при переключении передач, а также в момент начала движения автомобиля. Схема работы проста – ведомый диск с накладками из фрикционного материала зажимается между маховиком и нажимным диском мощной диафрагменной пружиной. Водитель, нажимая на педаль, может выключить сцепление – нажимной диск отходит от ведомого, и сцепление выключается. Когда водитель отпускает педаль, то нажимной диск вновь входит в соприкосновение с ведомым. Следует короткая пробуксовка фрикционных накладок – и сцепление замыкается, жестко соединяя двигатель с трансмиссией. Именно за счет буксования ведомого диска автомобиль в состоянии плавно тронуться с места.

Корзина – это упрощенное название сборочной единицы, включающей в себя нажимной диск, кожух сцепления и нажимную пружину. В свободном состоянии диафрагменная пружина представляет собой тарельчатый диск в форме усеченного конуса. От отверстия у вершины конуса идут радиальные прорези, которые, исполняя роль упругих выжимных рычажков, способствуют обеспечению плавной работы сцепления. Диафрагменная пружина благодаря своим преимуществам постепенно вытесняет цилиндрические пружины. Дело в том, что в процессе эксплуатации сцепления с цилиндрическими пружинами изнашивание ведомого диска ведет к значительному снижению прижимного усилия. Как следствие – пробуксовка. Центральная диафрагменная пружина при той же величине износа ведомого диска не только не снижает нажимное усилие, а наоборот – наблюдается его некоторое возрастание.

При выжиме для перемещения лепестков корзины требуется свободное пространство, обеспечивать которое приходится за счет увеличения габаритной длины узла (проще сказать, толщины корзины). Это при условии, что выжимной подшипник перемещается по направлению к маховику. Изменив направление выжима в сторону коробки передач, где свободного места всегда с запасом, можно использовать более тонкую, а значит, более легкую корзину. В современных грузовиках используется именно такая конструкция. Выжимной подшипник крепится в центре диафрагменной пружины стопорным устройством.

Надо отметить, что процедура монтажа подшипника в корзине – достаточно ответственная операция. Разъединение стопора после нескольких нажатий на педаль является весьма распространенной неисправностью и, как правило, последствием неквалифицированного ремонта или использования старого крепежа. Кстати, моя практика по замене сцепления началась именно с такого казуса, а второй неприятностью был неправильно установленный ведомый диск.

Ведомый диск сцепления у грузовиков тоже имеет свои особенности. Изменение крутящего момента, передаваемого двигателем, способно вызвать значительные перегрузки в трансмиссии из-за возникновения резонанса при совпадении частот возмущающих нагрузок с частотами собственных колебаний ее компонентов. Так по науке, но источники колебаний поясняются проще. С одной стороны, это коленчатый вал двигателя, вращающийся неравномерно, а с другой – колеса ведущих осей, проходящие разные расстояния при движении в повороте, но соединенные между собой условно жесткой связью (не учитывая работу дифференциала, который в определенных условиях на грузовике может быть заблокирован). Главная роль в устранении возможных резонансных колебаний отводится устанавливаемому в сцеплении гасителю крутильных колебаний. Этот механизм является обязательной частью сцепления любого автомобиля, в грузовом варианте он, разумеется, усиленный.

При движении автомобиля крутящий момент двигателя передается от фрикционных накладок к ступице ведомого диска через пружины гасителя крутильных колебаний. Резонансные колебания в трансмиссии приводят к угловому перемещению ведомого диска относительно ступицы то в одну, то в другую сторону, заставляя пружины гасителя попеременно сжиматься и разжиматься. Такое движение ведомого диска относительно ступицы сопровождается поглощением энергии крутильных колебаний за счет трения в гасителе. Ведомый диск при установке на маховик вместе с корзиной сцепления должен быть обращен пластиной гасителя в сторону коробки передач. Это общее правило для однодискового сцепления. Еще одна конструкция, призванная значительно снизить колебания, – двухмассовый маховик с внутренним упругим элементом и планетарной передачей. Он уже успел себя зарекомендовать на легковых автомобилях, а компания Sachs разработала такие маховики для грузовиков. Но устанавливаются они пока только в экспериментальном порядке.

Рост крутящего момента современных моторов тяжелых грузовиков привел к тому, что ресурсы однодисковых сцеплений оказались исчерпаны. А увеличивать диаметр диска или усилие нажимной пружины до бесконечности нельзя. И в трансмиссию грузовиков вновь стали устанавливать двухдисковые сцепления. Одними из первых новые конструкции предложили немецкие концерны Valeo и Sachs. Несущая способность таких конструкций примерно на 40% выше, чем у однодисковых сцеплений. В то же время тепловая напряженность деталей снижена за счет меньшего диаметра дисков. А перегрев – главный враг сцепления. Из недостатков таких сцеплений можно отметить увеличенную на 30–40 мм габаритную длину комплекта. С двухдисковым сцеплением мне пришлось познакомиться при замене этого узла на трехосном низкорамнике Mercedes Actros 2541.

Прием автомобиля в ремонт не предполагал ни малейшего подвоха. Обычная машина, стандартная работа. Сняв коробку передач, мы были очень удивлены тем, что на месте привычного однодискового сцепления стоит двухдисковое. Еще больше удивила стоимость комплекта сцепления, который решено было заменить после осмотра изношенных деталей. Такой комплект от Valeo, включающий в себя корзину с вмонтированным выжимным подшипником, два ведомых и промежуточный диска, потянул ровно на 80 000 рублей. Когда пришла очередь сборки, механикам выдали дополнительный комплект новых рукавиц, что помогло сдержать легкую дрожь в руках. Ремонт был выполнен качественно, уложились в срок, и клиент остался доволен. Примеров использования двухдискового сцепления в европейских грузовиках на самом деле немного – в основном однодисковые. А на американских грузовиках, наоборот, ввиду особых причин используется только двухдисковое сцепление.

Американская философия в области сцепления, впрочем, как и всей трансмиссии, фундаментально отличается от европейской. Акцент в конструкторском решении сделан на лишенное излишней чувствительности сцепление с экстремально длительным сроком службы. Низкий уровень комфорта и упрощенная ввиду отсутствия усилителя конструкция привода объясняется тем, что сцепление на «американцах» принято использовать только при трогании с места. Отсутствие синхронизаторов в коробке передач позволяет осуществлять переключение в процессе движения без выжима сцепления. Узнать американское сцепление можно по внешнему виду и по весу. Это в первую очередь накладки ведомых дисков в виде сегментов с керамическим покрытием, во вторую – массивный кожух с вытяжной диафрагменной пружиной, в третью – особая конструкция выжимного подшипника.

Дело в том, что между выжимным подшипником и фланцем коробки передач располагается дополнительная деталь под названием тормоз сцепления. При нажатии на педаль сцепления более чем на две трети тормоз, вращающийся на шлицах первичного вала коробки передач, прижимается переместившимся выжимным подшипником, и первичный вал прекращает вращение. Это облегчает включение передачи при неподвижном автомобиле. Но не следует полностью выжимать педаль сцепления при движении машины, если по привычке, несмотря на отсутствие усилителя, вам очень захочется это сделать, учтите – возможны неприятности. Сцепление в американских грузовиках принято менять целиком, поскольку ресурс у всех деталей примерно одинаков.

Несмотря на некоторое усложнение конструкции, подавляющее большинство автопроизводителей делают привод выключения сцепления на грузовиках гидравлическим и добавляют в него пневматический усилитель. Снижение усилия на педали позволяет значительно облегчить работу водителя. Схемы у всех производителей приблизительно одинаковы. Возле педали расположен гидравлический цилиндр, а в непосредственной близости от агрегата – пневмогидравлический механизм, перемещающий через рычаг выжимной подшипник.

Отдельного упоминания заслуживает выжимной механизм автомобиля Scania четвертой серии. Рабочий цилиндр сцепления на этом автомобиле выполнен в виде единого блока с выжимным подшипником и расположен соосно с первичным валом коробки передач в центре корзины сцепления. Преимущества конструкции – в отсутствии дополнительных деталей в виде «вилок», штоков и рычагов со втулками, но недостатков, как выяснилось, больше. Вероятно, благодаря обилию недостатков производителю пришлось отказаться от такого механизма, и на новых моделях Scania серии PR с 2003 г. вновь используется более привычная конструкция с «вилкой» сцепления и выносным гидроцилиндром, расположенным снаружи коробки передач.

Для тех, кто иногда заглядывает под автомобиль, полезным может оказаться информация о том, что шток сцепления, выходящий из ПГУ, как правило, имеет регулировку по длине. Изменением длины штока удается компенсировать увеличение свободного хода выжимного подшипника при износе ведомого диска. По выходу штока из ПГУ косвенно можно судить и об износе ведомого диска. Такой способ контроля, к примеру, входит в объем регламентного обслуживания автомобилей Volvo FH. А уж если сцепление забуксовало – учтите, что это явление прогрессирующее и тянуть с ремонтом не стоит. Это касается любых, в том числе и легковых сцеплений.