Сцепление в трансмиссии автомобиля необходимо для кратковременного разъединения трансмиссии и двигателя и плавного их соединения при переключении передач, также для предохранения трансмиссии от динамических перегрузок при неравномерной работе двигателя.
Сцепление автомобилей ЗИЛ моделей 431410 и 131Н однодисковое сухое с механическим приводом (рис. 1).
Рис. 1. Сцепление автомобилей ЗИЛ моделей 431410 и 131Н: 1 — коленчатый вал; 2 — маховик; 3 — нажимной диск; 4 — пружинная пластина: 5 — втулка; 6 — болт; 7 — картер; 8 — нажимная пружина; 9 — кожух; 10 — теплоизолирующая шайба нажимной пружины; 11 — подшипник выключения сцепления; 12 — муфта подшипника; 13 — оттяжная пружина; 14 — крышка первичного вала коробки передач; 15 — вилка выключения сцепления; 16 — рычаг выключения сцепления; 17 — регулировочная гайка; 18 — вилка рычага; 19 — опорная пластина гайки; 20 — палец рычага; 21 — крышка картера; 22 — игольчатый ролик; 23 — болт крепления кожуха сцепления; 24 — шплинт; 25 — зубчатый венец маховика; 26 — ведомый диск; 27 — щиток; 28 — первичный вал коробки передач; 29 — передний подшипник первичного вала
Сцепление состоит из кожуха с нажимным диском, ведомого диска и рычагов нажимного диска. Механизм сцепления установлен на маховике коленчатого вала двигателя. Сцепление закрыто чугунным картером. Картер прикреплен болтами на заднем торце блока цилиндров двигателя. В нижней части картера имеется крышка, при снятии которой возможен наружный осмотр деталей сцепления. В нижней части крышки сделано отверстие для удаления масла, случайно попавшего в картер сцепления. На автомобиле ЗИЛ-431410 это отверстие закрыто специальным шплинтом, а на автомобиле ЗИЛ-131Н — резьбовой пробкой со шплинтом.
Крутящий момент от коленчатого вала к нажимному диску передается кожухом сцепления, который закреплен центрирующими болтами на маховике коленчатого вала. Кожух и нажимной диск соединены четырьмя парами пружинных пластин, создающими гибкую связь между Диском и кожухом. Один конец пластин крепится заклепками к кожуху, а другой — втулками и болтами к нажимному диску. Пружинные пластины расположены по. окружности и обеспечивают передачу крутящего момента от кожуха на нажимной диск.
Крутящий момент на ведомый диск от маховика и нажимного диска передается за счет трения. Сила трения создается шестнадцатью нажимными пружинами, расположенными по окружности между кожухом сцепления и нажимным диском. Под пружины со стороны диска подложены теплоизолирующие шайбы, предохраняющие пружины от нагрева. Пружины центрируются на кожухе штампованными выступами, а на нажимном диске — литыми бобышками.
Нажимной диск отлит из серого чугуна. Одна сторона диска, которой он прижимается к фрикционной накладке ведомого диска, шлифована. На другой стороне имеются бобышек для центровки нажимных пружин. С этой же стороны на диске имеются пазы для установки рычагов.
Ведомый диск стальной, с приклепанными с двух сторон (каждая отдельно) фрикционными накладками. Для повышения упругости и возможности правки диска при сборке в нем сделаны радиальные прорези. Для уменьшения динамических нагрузок в трансмиссии, а также частоты собственных колебаний трансмиссии ведомый диск снабжен гасителем крутильных колебаний (демпфером). Упругим элементом гасителя являются восемь тангенциальных пружин. Каждая пружина вместе с двумя опорными пластинами помещается в прямоугольных окнах, сделанных в ведомом диске и дисках гасителя колебаний, которые крепятся к фланцу ступицы ведомого диска заклепками.
Фрикционным элементом гасителя крутильных колебаний является дисковая муфта с трением без смазочного материала сталей. Пара трения состоит из упругих дисков фрикционных накладок. Фрикционные пары демпфера поглощают низкочастотные колебания, возникающие в силовой передаче, а пружины демпфера — высокочастотные крутильные колебания.
Таким образом, ведомый диск не имеет жесткой связи со ступицей. Ступица ведомого диска вместе с приклепанными к ней с двух сторон дисками гасителя и маслоотражателем может поворачиваться относительно ведомого диска в обе стороны на определенный угол, максимальная величина которого определяется полным сжатием пружины до соприкосновения витков. В ступице имеется шлицевое отверстие, которым она устанавливается на шлицевом конце первичного вала коробки передач.
Ведомый диск в сборе балансируется статически, при этом на него могут устанавливаться балансировочные пластины. Допустимый дисбаланс составляет 25 г-см.
Механизм выключения сцепления рычажный. Четыре рычага установлены на пальцах в пазах опорных вилок. Резьбовые концы опорных вилок закреплены в отверстиях кожуха с помощью сферических гаек, которые прижимаются к кожуху сцепления упругими пластинами с помощью двух болтов каждая.
Внешние концы рычагов установлены на пальцах в пазах нажимного диска. В обоих отверстиях рычагов имеются роликовые игольчатые подшипники. Внутренние концы рычагов выставлены в одной плоскости с помощью сферических гаек, которые после регулировки раскерниваются. В процессе эксплуатации автомобиля положение рычагов не регулируется.
Рычаги перемещаются упорным подшипником выключения сцепления, который установлен на муфту. Муфта центрируется и перемещается по цилиндрической части крышки первичного вала коробки передач. Подшипник выключения сцепления имеет постоянный запас смазочного материала и в процессе эксплуатации не смазывается.
Привод сцепления механический. Перемещение муфты с подшипником по направляющей крышке осуществляется вилкой выключения сцепления, к которой муфта постоянно поджата оттяжной пружиной. При этом между концами рычагов и торцом подшипника должен быть зазор в пределах 3 … 4 мм, чтобы исключить их трение друг о друга при включенном сцеплении.
Цилиндрические концы вилки установлены во втулках: одна из них запрессована в отверстие в картере сцепления, а другая — в съемный фланец, закрепленный в картере двумя болтами. Втулки вилки смазываются через масленку. На левый, выступающий из картера конец вилки, установлен на шпонке и закреплен болтом рычаг вилки выключения сцепления. В отверстие в нижнем конце рычага установлена тяга, закрепленная сферической регулировочной гайкой и контргайкой. Другой конец тяги соединен с рычагом вала педали сцепления. Пружина, надетая на тягу, поджимает сферическую регулировочную гайку к рычагу вала вилки выключения сцепления. Этой сферической гайкой регулируется привод сцепления.
Вал педали сцепления установлен в кронштейне, закрепленном на левом лонжероне автомобиля. Педаль сцепления проходит в кабину автомобиля через отверстие в ее полу. Ход педали ограничен упором в пол кабины. Вал педали смазывается с помощью масленки. При нажатии на педаль вал поворачивается в кронштейне и через рычаг вала, тягу и рычаг вилки поворачивает вилку выключения сцепления. Вилка перемещает муфту с подшипником, который нажимает на внутренние концы рычагов.
Наружные концы рычагов отодвигают нажимной диск, сцепление выключается.
Сцепление автомобиля ЗИЛ-131Н приспособлено для преодоления автомобилем бродов. Для герметизации сцепления перед прохождением брода пробку со шплинтом в нижней части крышки заменяют глухой пробкой, которая при обычной эксплуатации ввернута в крышку подшипника цилиндрической шестерни главной передачи переднего моста. Между картером сцепления и крышкой картера сцепления установлена уплотнительная прокладка; уплотнительная прокладка ставится также под фланец вилки выключения сцепления; обе прокладки устанавливаются на уплотняющей пасте. Этой же пастой при сборке силового агрегата уплотнены передний и задний торцы картера сцепления. Для уплотнения вилки выключения сцепления на ее шейках с двух сторон установлены резиновые кольца.
В нижней части переднего торца картера сцепления находится специальный обрезиненный щиток, закрывающий проем в картере сцепления. Щиток прикреплен к картеру сцепления двумя болтами и поджимается в нижней плоскости блока цилиндров выступом на передней части крышки картера сцепления.
При сборке необходимо сначала завернуть болты крепления щитка до соприкосновения головки болта с пружинной шайбой, не затягивая их окончательно, затем затянуть болты крепления крышки картера сцепления и только после этого окончательно затянуть болты крепления щитка. При сборке применяется уплотняющая паста типа УН-25.
В трансмиссии автомобиля ЗИЛ-133ГЯ применяется сухое двухдисковое сцепление с гидроприводом. Двухдисковое сцепление сделано в связи с большим крутящим моментом двигателя. Состоит сцепление из двух ведомых дисков, нажимного диска с кожухом и рычагами нажимного диска, среднего ведущего диска. Сцепление установлено в картере, выполненном как одно целое с картером делителя. Сверху в картере имеется люк для осмотра деталей сцепления, закрытый штампованной крышкой. Нижний люк в картере предназначен для вентиляции и охлаждения, поэтому в крышке люка выполнены щелевые окна.
Ведущие части сцепления смонтированы во внутренней полости маховика двигателя. К выступающей плоскости маховика прикреплен болтами кожух сцепления, фиксирующийся относительно маховика двумя установочными втулками. По наружному Диаметру маховика выполнены четыре равномерно расположенных паза. В эти пазы входят шипы нажимного и среднего ведущего дисков, которые передают крутящий момент с маховика на фрикционные поверхности ведомых дисков. Ступицы ведомых Дисков установлены на шлицевом конце первичного вала делителя. Между кожухом сцепления и нажимным диском имеются нажимные пружины, под действием которых ведомые и средний ведущий диски зажимаются между нажимным диском и маховиком.
Нажимной диск отлит из чугуна. С одной стороны диск имеет шлифованную поверхность, которой он прижимается к фрикционной накладке ведомого диска, с другой стороны на диске выполнены 12 бобышек под нажимные пружины.
Бобышки расположены группами по три бобышки в каждой. В средней бобышке каждой группы выполнено резьбовое отверстие для вворачивания стяжных болтов. Стяжные болты вворачивают в бобышки для облегчения сборки и разборки сцепления. После закрепления кожуха с деталями сцепления на маховике стяжные болты выворачивают. На этой же стороне нажимного диска сделаны выступы, в которых профрезерованы пазы и выполнены отверстия для установки рычагов.
Средний ведущий диск также отлит из чугуна. В четырех наружных шипах диска выполнены пазы, в которых установлены рычажные механизмы, автоматически регулирующие положение среднего диска при выключении сцепления. Механизм состоит из двуплечего рычага, оси рычага и пружины, работающей на скручивание. Резьбовая ось рычага ввернута в паз и зафиксирована от выворачивания заклепкой. Пружина рычага размещена так, что один ее отогнутый конец упирается в стенку паза, а другой заходит в отверстие рычага. Таким образом, пружина постоянно стремится повернуть рычаг, который одним плечом упирается в сухарь, запрессованный в маховик, а другим — в нажимной диск, и установить средний ведущий диск в среднее положение при выключенном сцеплении.
При включенном сцеплении усилие нажимных пружин значительно больше усилия пружин рычагов среднего диска, и поэтому диск плотно прижат к фрикционным накладкам ведомых дисков. Нажимной и средний диски статически сбалансированы (допустимый дисбаланс 30 г-см).
Ведомые диски состоят из стального кольца с приклепанными фрикционными накладками (наружный диаметр 350 мм), ступицы и демпфера, выполненного из двух обойм, двух упорных дисков, двух колец и восьми пружин. В кольце ведомого диска, а также в дисках и кольцах демпфера имеются Окна, в которых расположены цилиндрические пружины в сжатом состоянии.
Кольцо ведомого диска вместе с приклепанными с обеих сторон кольцами демпфера установлено на ступице, к которой с каждой стороны приклепаны диски и обоймы демпфера. Диски демпфера представляют собой тарельчатые пружины, которые с большим усилием прижимаются к кольцам демпфера, образуя самостоятельную фрикционную пару.
Крутящий момент с маховика двигателя через ведущие диски и фрикционные накладки ведомых дисков передается на ведомые диски и, далее, на кольца демпферов. От колец крутящий момент через восемь пружин демпфера передается на упругие диски демпферов, а затем через ступицы ведомых дисков — на первичный вал делителя. При работе фрикционные пары демпфера поглощают низкочастотные колебания двигателя и трансмиссии, а пружины демпфера — высокочастотные колебания.
Механизм выключения сцепления расположен между кожухом сцепления и нажимным диском и состоит из четырех рычагов нажимного диска и упорного кольца. Рычаги установлены на пальцах в пазах выступов нажимного диска. В кожухе выполнены четыре отверстия, расположенные напротив выступов на нажимном диске, для установки вилок рычагов. Резьбовой конец вилки закреплен в отверстии кожуха сцепления гайкой со сферической опорной поверхностью, обеспечивающей качание вилки при включении и выключении сцепления. Гайки установлены в опорные пластины и зафиксированы запорными пластинами. Опорные и запорные пластины прикреплены к кожуху болтами. Вилки соединены с рычагами осями. На осях установлены пружины, которые одним концом упираются в кожух сцепления, а другим зацепляются за упорное кольцо, постоянно поджимая его к рычагам. Положение рычагов и упорного кольца регулируют в процессе сборки сцепления сферическими гайками, которые после сборки-кернят. В процессу эксплуатации эту регулировку производить не нужно. Кожух в сборе с нажимным диском и механизмом выключения статически сбалансированы (допустимый дисбаланс 40 г-см).
Привод рычагов осуществляется муфтой, установленной на крышке первичного вала делителя. На муфту напрессован радиально-упорный шариковый подшипник. Муфта под действием оттяжной пружины постоянно прижата к вилке выключения сцепления, установленной на валу. Опорами вала являются втулки, запрессованные в отверстиях картера сцепления. На наружном конце вала закреплен рычаг вилки выключения сцепления.
При отпущенной педали сцепления нажимной диск под действием пружин (усилие 10,5 … 12,2 кН) прижимает ведомые диски к поверхностям трения среднего ведущего диска и маховика. Пружины регулировки положения среднего диска при этом закручиваются, так как рассчитаны на гораздо меньшее усилие. Упорное кольцо, связанное с рычагами выключения сцепления пружинами, отходит от муфты выключения сцепления на (3,6 ± ± 0,$) мм, гарантируя полное включение сцепления.
При выключении сцепления вилка нажимает на муфту выключения, которая через подшипник выключения сцепления воздействует на упорное кольцо. Упорное кольцо нажимает на рычаги, поворачивая их на осях вилок. Короткие концы отжимных рычагов отодвигают нажимной диск от ведомого диска, сжимая при этом нажимные пружины. Рычаги механизмов регулировки положения среднего ведущего диска под действием своих пружин поворачиваются и устанавливают диск в среднее положение. Поверхности трения ведомых дисков, среднего ведущего и нажимного дисков расходятся, и крутящий момент с маховика двигателя не передается на первичный вал делителя. Сцепление выключено.
Для управления механизмом выключения сцепления применен гидропривод (рис. 3.5). Основными узлами гидропривода являются главный цилиндр, установленный на одном кронштейне с педалью, и рабочий цилиндр, объединенный с пневмоусилителем.
Педаль сцепления установлена на оси в кронштейне. На этой же оси закреплен рычаг, воздействующий на толкатель главного цилиндра через эксцентриковый палец, с помощью которого регулируется свободный ход педали сцепления. Педаль постоянно подтягивается в верхнее положение оттяжной пружиной до специального упора.
Главный цилиндр имеет чугунный корпус, разделенный на рабочий цилиндр и компенсационную полость. В рабочем цилиндре установлены поршень с манжетой и возвратная пружина. В поршне выполнено отверстие, перекрываемое при рабочем ходе сферическим концом толкателя.
Рабочая жидкость выдавливается в магистраль через отверстие в пробке цилиндра. Верхняя компенсационная полость Цилиндра закрыта резиновым защитным чехлом и заполняется на 3/4 рабочей жидкостью.
Пневмоусилитель позволяет снизить усилие на педали сцепления до 200 Н (рис. 7). При отсутствии воздуха в пневмосистеме (и в пневмоусилителе) толкатель, а следовательно, и рычаг выключения сцепления перемещаются только под действием давления жидкости в рабочем цилиндре пневмоусилителя. При этом усилие на педаль сцепления возрастает до 600 Н.
Корпус рабочего цилиндра отлит из чугуна. В нижней части корпуса выполнен гидроцилиндр, в который установлен поршень со штоком и комбинированным уплотнением, предохраняющим пневмоцилиндр от попадания в него рабочей жидкости. В верхнее резьбовое отверстие корпуса ввернут цилиндр поршня следящего устройства. Полости цилиндров сообщены между собой каналом В.
Корпус рабочего цилиндра соединен болтами с корпусом пневмоусилителя, отлитым из алюминиевого сплава. Нижнее отверстие корпуса является цилиндром пневматического поршня, в пяту которого упирается шток гидравлического поршня. В верхнем ступенчатом отверстии размещен механизм, взаимодействующий с поршнем следящего устройства и состоящий из мембраны, зажатой между корпусами цилиндров, сдвоенных клапанов (впускного и выпускного) и седел клапанов. Полости клапанов и пневмоцилиндра соединены каналом Б. С наружной стороны полость клапанов закрыта крышкой подвода воздуха.
Порядок работы пневмоусилителя следующий. При нажатии на педаль сцепления давление жидкости из главного цилиндра передается на гидравлический поршень рабочего цилиндра и далее через канал В и жиклер на поршень следящего устройства. Поршень, перемещаясь, воздействует на седло выпускного клапана, закрепленного гайкой в мембране следящего устройства. Имеющееся в седле отверстие, предназначенное для сброса воздуха в окружающую среду, закрывается при упоре кромок седла в конический выпускной клапан.
При дальнейшем движении поршня и седла выпускного клапана происходит отрыв конического впускного клапана от седла, поскольку оба клапана установлены на одном стержне. Сжатый воздух из пневмосистемы автомобиля через открытый впускной клапан и канал Б поступает в пневмоцилиндр. Пневматический поршень начинает перемещаться и через шток толкает гидравлический поршень, т. е. усилие гидро- и пневмоцилиндров суммируется, передается на толкатель и на рычаг, закрепленный на валу вилки выключения сцепления. Одновременно часть сжатого воздуха через канал А поступает в камеру мембраны. Вследствие возрастающего давления в камере, а также под действием уравновешивающей пружины мембрана прогибается, увлекая седло выпускного клапана. Сдвоенные клапаны под действием своей пружины также перемещаются, в результате чего закрывается отверстие в седле впускного клапана.
Поршень следящего устройства оказывается под действием двух противоположных сил. Одна сила от действия рабочей жидкости стремится переместить поршень и открыть впускной клапан, а другая, от действия сжатого воздуха на мембрану, стремится вернуть поршень в исходное положение.
Таким образом обеспечивается следящее действие пневмоусилителя. При усилении нажатия на педаль выключения сцепления увеличивается подача сжатого воздуха в пневмоцилиндр, т. е. увеличивается дополнительное усилие на вилку выключения сцепления.