Как работает пневмоусилитель сцепления на тяжёлом грузовике

На тяжёлом грузовике пневмоусилитель сцепления использует сжатый воздух из собственной пневмосистемы автомобиля для создания основного усилия, выключающего сцепление, тогда как педаль подаёт лишь гидравлический управляющий сигнал. Главный цилиндр у педали подаёт жидкость к сервоприводу сцепления, закреплённому болтами на картере сцепления; внутри этого сервопривода давление жидкости открывает воздушный клапан, и воздух из ресивера, действуя на крупный поршень, добавляет своё усилие к тому же толкателю, который перемещает вилку выключения. Именно поэтому слабый компрессор или утечка во вспомогательном пневмоконтуре обычно проявляются у водителя как твёрдая педаль сцепления и коробка передач, не принимающая передачу, а не как жалоба на тормоза.

Три схемы привода сцепления

Прежде чем что-либо диагностировать, установите, какая схема применена на автомобиле. Все три выключают одно и то же сухое фрикционное сцепление; различается лишь то, откуда берётся усилие выключения и что им управляет.

Чисто гидравлические главный и рабочий цилиндры

Педаль действует на главный цилиндр, одна гидравлическая магистраль идёт вниз к рабочему цилиндру на картере сцепления, а короткий толкатель работает с вилкой выключения. Пневматическое соединение в контуре отсутствует. Эта схема распространена на шасси среднего тоннажа, миди-автобусах и лёгких седельных тягачах, где нагрузка на прижимной диск достаточно умеренная, чтобы её мог преодолеть ногой водитель. В некоторых конструкциях рабочий цилиндр концентрический, установлен внутри картера сцепления вокруг первичного вала, поэтому видна только уходящая в картер гидравлическая магистраль без какой-либо внешней рычажной системы.

Гидравлический главный цилиндр с пневмоусилителем сцепления

Это схема на большинстве европейских и азиатских тяжёлых тягачей и автобусов, которые всё ещё имеют педаль сцепления. Педаль и главный цилиндр не изменены, но узел на картере сцепления гораздо крупнее, поскольку диаметр пневмоцилиндра доминирует над корпусом, и он несёт три соединения вместо одного: гидравлический вход от главного цилиндра, пластиковую воздушную магистраль от шасси и сапун или выпускное отверстие, обычно с небольшим фильтрующим элементом. Сервопривод передаёт усилие через наружный толкатель на вилку выключения. Если воздушная магистраль подходит к корпусу коробки передач рядом со сцеплением, перед вами пневмоусилитель сцепления.

Привод сцепления автоматизированной механической коробки передач

На двухпедальном грузовике сцепление по-прежнему остаётся сухим фрикционным, но главного цилиндра, а в большинстве случаев и педали сцепления вообще нет. Пневматический привод на картере сцепления несёт воздушную магистраль, многоконтактный электрический разъём и обычно встроенный датчик хода; блок управления коробкой передач дозирует в него воздух для включения и выключения сцепления. Воздух по-прежнему поступает из того же вспомогательного контура, поэтому поведение системы при низком давлении под капотом остаётся прежним. Просто это проявляется как неисправность переключения и предупреждение трансмиссии, а не как тяжёлая педаль.

Как сервопривод умножает усилие на педали

1. Водитель нажимает педаль, и главный цилиндр повышает гидравлическое давление в магистрали к сервоприводу.
2. Это давление действует на небольшой управляющий поршень в гидравлической секции сервопривода.
3. Управляющий поршень поднимает внутренний клапан-повторитель с седла, перекрывая путь выпуска и открывая путь подачи.
4. Воздух из ресивера вспомогательного контура поступает в крупную камеру за основным пневмопоршнем.
5. Пневмопоршень и гидравлический поршень действуют на общий толкатель, который перемещает вилку выключения, выжимной подшипник и нажимной диск.
6. При отпускании педали клапан перекрывает подачу и вновь открывает выпуск, и камера стравливается через сапун. Это тот короткий шипящий звук, который слышен у картера сцепления при каждом переключении.

Клапан относится к следящему типу, поэтому подаваемое давление воздуха следует за гидравлическим управляющим давлением. Водитель сохраняет реальную чувствительность педали и может дозировать сцепление, даже когда основную нагрузку выключения несёт воздух. Это же объясняет классическую частичную неисправность: при неработающей воздушной стороне один только гидравлический поршень всё равно немного перемещает толкатель, поэтому ход педали остаётся нормальным, но сцепление никогда не выключается полностью, и шестерни хрустят.

Откуда сервопривод получает воздух

Компрессор заряжает систему через регулятор и осушитель воздуха в питающий ресивер. Оттуда многоконтурный защитный клапан разделяет питание: два контура для рабочих тормозов переднего и заднего мостов, один для стояночного тормоза и питания прицепа, и один вспомогательный контур для всего остального, включая сервопривод сцепления, пневмоподвеску, отбор мощности, сиденье и звуковой сигнал. На европейских шасси эти порты пронумерованы по контурам. Таким образом сервопривод сцепления находится в конце вспомогательной ветви, после осушителя и защитного клапана, и видит только то давление, которое эта ветвь может иметь.

Именно этот защитный клапан делает сцепление первой жертвой проблемы с воздухом. Он сконструирован так, что тормозные контуры заполняются первыми: вспомогательный порт не открывается, пока тормозные контуры не достигнут установленного давления открытия, а при падении давления вспомогательный порт закрывается раньше, чем начинает страдать питание тормозов. Этого требуют и FMVSS 121, и ECE R13, чтобы разрыв вспомогательной магистрали не мог опустошить тормозные ресиверы. На грузовике, который набирает только 80 psi из-за слабого компрессора, приоритет отдаётся тормозам, и ветвь сцепления остаётся закрытой или едва заряженной. Водитель борется с твёрдой педалью задолго до срабатывания сигнала низкого давления около 60 psi и задолго до того, как пружинные тормоза начнут самопроизвольно включаться где-то в диапазоне 20-45 psi.

Почему неисправность пневмосистемы проявляется как жалоба на сцепление

Проверьте давление в системе, прежде чем выбраковывать сервопривод. Зарядите систему, убедитесь, что регулятор отключается в диапазоне 120-135 psi и снова включается около 100-110 psi, затем измерьте воздух, реально приходящий на вход сервопривода при нажатой педали сцепления. Если питание есть, а сервопривод всё равно не совершает ход, неисправность в самом узле; если питания нет, неисправность выше по потоку, а сцепление лишь передаёт сообщение о ней. Система, не удерживающая давление за ночь, - это прежде всего проблема питания, рассмотренная в разделе пневматическая тормозная система теряет давление.

Точки осмотра и замены

• Воздушная магистраль. Нейлоновая трубка проходит близко к картеру сцепления и выпускной системе. Ищите потёртости, термическое повреждение и передавленный изгиб у последнего хомута.
• Сапун. Забитый сапун замедляет выключение и заставляет сцепление вести. Постоянное шипение при отпущенной педали означает отказ внутренней манжеты; более общая картина изложена в разделе признаки неисправности сервопривода сцепления.
• Гидравлическая сторона. Контур сцепления имеет собственный бачок. Используйте только жидкость, указанную производителем - тормозную жидкость на большинстве шасси и минеральное масло на некоторых, - и никогда не смешивайте их; неправильная жидкость вызывает набухание манжет и заклинивание управляющего поршня.
• Качество воздуха. Отказавший или просроченный осушитель воздуха отправляет воду и масло по вспомогательной ветви. Унос масла разрушает манжеты сервопривода точно так же, как разрушает тормозные клапаны.
• Ход толкателя и свободный ход. Регулируйте по значению производителя при каждом обслуживании сцепления. Избыточный ход маскирует изношенный сервопривод, слишком малый - создаёт постоянную нагрузку на выжимной подшипник.
• Ремкомплект или узел в сборе. Ремкомплект восстанавливает изношенные манжеты поршня и клапана в исправном корпусе, но задранную, корродированную или овальную расточку не удержать под давлением. VADEN Original предлагает сервоприводы сцепления и ремкомплекты по оригинальным номерам, выбитым на корпусе сервопривода, что является единственным надёжным способом подбора.