Producenci samochodów stosują różne rozwiązania dla tego układu, takie jak systemy hydrauliczne lub hydrauliczno-pneumatyczne. Eksperci marki LuK radzą, jak rozpoznać usterki i jak sobie z nimi poradzić.

Układ wysprzęglania – rozróżniamy cztery główne systemy:

• Półhydrauliczny
• Hydrauliczno-pneumatyczny
• W pełni hydrauliczny
• Pneumatyczny

System półhydrauliczny wykorzystuje linkę stalową i przewody hydrauliczne. System hydrauliczny składa się z pompki sprzęgła na pedale, przewodów i siłownika na obudowie skrzyni biegów. Część mechaniczna zawiera dźwignię sprzęgła i łożysko oporowe. Struktura systemu hydrauliczno-pneumatycznego jest podobna do półhydraulicznego. Hydrauliczny siłownik jest zastąpiony poprzez moduł hydrauliczno-pneumatyczny.

W pełni hydrauliczny lub pneumatyczny system nie posiada siłowników mechanicznych. Funkcje sterowania sprzęgłem są realizowane poprzez centralny siłownik hydrauliczny CSC lub siłownik pneumatyczny CPCA, które są umieszczone na obudowie skrzyni biegów pomiędzy przekładnią a sprzęgłem.

Pompa sprzęgła składa się z obudowy, tłoczyska na trzpieniu i uszczelnień (pierwotnego i wtórnego). Stanowi połączenie hydrauliczne z siłownikiem. Jest to połączenie w postaci szybkozłącza. Jednakże spotkać można jeszcze rozwiązania w postaci łączenia na śruby. Pompa posiada również połączenie ze zbiornikiem płynu roboczego. W samochodach osobowych najczęściej jest to zbiornik płynu hamulcowego. Natomiast w pojazdach użytkowych jest to osobny zbiornik.

Pierwotne uszczelnienie oddziela zbiornik od przestrzeni roboczej. Umożliwia to zbudowanie ciśnienia w układzie. Wtórne uszczelnienie oddziela strefę niskiego ciśnienia od zbiorniczka wyrównawczego. Sprężyna pedału sprzęgła cofa tłoczysko do pozycji wyjściowej. Połączenie pomiędzy zbiornikiem a komorą ciśnieniową otwiera się gdy pedał sprzęgła jest w pozycji spoczynkowej. Uwięzione powietrze może opuścić system i w to miejsce może napłynąć płyn. W taki sposób realizowany jest układ samoregulacji w układzie sprzęgłowym.

Przewody hydrauliczne bazują na przewodach hamulcowych. Przewody hydrauliczne wykonane są zazwyczaj ze stalowych, gumowych lub plastikowych przewodów. Ze względu na drgania pomiędzy układem przeniesienia napędu a nadwoziem, istotne jest aby przewody mogły być zamontowane w sposób elastyczny.

Nie mogą też ocierać o żaden ruchomy element znajdujący się w przestrzeni silnikowej. Odporność na wysokie temperatury jest warunkiem koniecznym dla przewodów w szczególności gdy umieszczone są one w pobliżu kolektorów wydechowych lub turbosprężarki.

W systemie półhydraulicznym siłownik umieszczony jest na zewnętrznej części obudowy skrzyni biegów. Naciska on na dźwignię sprzęgła. Siłownik hydrauliczny zbudowany jest z tłoka, uszczelnienia, obudowy, sprężyny wstępnego napięcia i zaworu odpowietrzenia.

Sprężyna wewnętrzna zapewnia permanentny nacisk łożyska oporowego na sprężynę talerzową nawet w spoczynkowym położeniu pedału sprzęgła. Zapewnia to stałą prędkość obu wirujących elementów, likwidując hałas podczas pracy. Zawór odpowietrzania umożliwia poprawne napełnienie i odpowietrzenie układu.

W systemie w pełni hydraulicznym stosowany jest centralny siłownik hydrauliczny (CSC), który zamocowany jest centralnie na obudowie skrzyni. Pracuje po tulei prowadzącej na wałku sprzęgłowym. Eliminuje to konieczność zastosowania dźwigni, niezbędnej w układzie półhydraulicznym. Niestety układ wymaga uwzględnienia właściwego położenia przewodów w komorze silnikowej.

Pneumatyczny siłownik centralny (CPCA) stosowany jest wyłącznie ze zautomatyzowanymi skrzyniami biegów. W odróżnieniu od hydraulicznego rozwiązania CPCA sterowany jest pneumatycznie. Sterownik skrzyni biegów kontroluje wypchnięcie łożyska oporowego. Jednakże, sposób działania obu układów jest analogiczny. Rozwiązanie to zmniejsza potrzebne miejsce montażowe. Dodatkowo różnorodność części jest mniejsza.

Sprężyna wstępnego napięcia może być zastosowana w siłowniku zewnętrznym, centralnym siłowniku lub siłowniku sprzęgła. Zapewnia ona ciągły kontakt łożyska oporowego z obracającą się sprężyną talerzową. Minimalizuje wpływ tolerancji wykonania i zmniejsza zużywanie się poszczególnych elementów.

Łożysko oporowe stanowi połączenie pomiędzy obracającym się sprzęgłem i nieruchomym mechanizmem wysprzęglania, który to z kolei opiera się na sworzniu kulowym. Pierścień oporowy, montowany na łożysku oporowym lub siłowniku centralnym, może się przemieszczać promieniowo. W rezultacie realizowane jest centralne ułożenie łożyska względem sprężyny talerzowej w całym zakresie eksploatacji.

Samocentrowanie zmniejsza zużycie końcówek sprężyny talerzowej w skutek czego minimalizuje wpływ nieliniowości pomiędzy silnikiem a skrzynią biegów. Do przeniesienia sił wysprzęglania stosuje się łożyska kulkowe skośne. To rozwiązanie może przenosić duże siły osiowe, jest odporne na duże prędkości wirowania i odznacza się odpornością temperaturową do 150° C.

W odróżnieniu do pchanego rozwiązania, rozłączenie sprzęgła następuje poprzez odciągnięcie sprężyny talerzowej. Jako połączenie stosuje się mechanizm zatrzaskowy ze sprężyną, która zabezpiecza łożysko przed wypięciem. Istotne jest aby rozróżnić łożyska oporowe zamontowane fabrycznie na sprężynie talerzowej od łożysk, które należy zamontować podczas montażu sprzęgła. Łożyska oporowe mają długi czas eksploatacji i są bezobsługowe gdyż nie wymagają smarowania.

Sprzęgła samochodów użytkowych mogą być sterowane hydraulicznie lub pneumatycznie. Pompy sprzęgła i siłowniki pracują na stosunkowo małych siłach. Przy wyższych siłach wysprzęglania układ hydrauliczny wspierany jest powietrzem pod ciśnieniem. Siłowniki sprzęgła dostępne są w wielu wariantach siły i skoku.

1. W pełni hydrauliczny układ bez pneumatycznego wspomagania. W tym systemie pompa sprzęgła zamontowana jest na pedale sprzęgła, a siłownik na obudowie skrzyni biegów. Pompa sprzęgła jest połączona ze zbiornikiem wyrównawczym, który jest wypełniony płynem hamulcowym lub olejem w zależności od rozwiązania. Niestety, płyn hamulcowy chłonie wilgoć. Może to doprowadzić do uszkodzenia uszczelnienia lub nasilania hałasu podczas pracy. Aby tego uniknąć, należy wymieniać płyn hamulcowy najpóźniej po dwóch, trzech latach. Podczas wymiany należy koniecznie przestrzegać zaleceń producenta pojazdu.

Obsługa układu wysprzęglania jest ograniczona jedynie do terminowej wymiany płynu. Analogicznie do układu hamulcowego, napełnienie układu wysprzęglania następuje przez pompowanie pedałem sprzęgła oraz właściwe otwieranie i zamykanie odpowietrznika. Daje to efekt przepłukania układu, wypychając bańki powietrza na zewnątrz. Należy przestrzegać specyficznych zaleceń różnych producentów samochodów.

Czystość układu wpływa na jego długotrwałą i bezawaryjną eksploatację. Nawet najmniejsze zabrudzenia mogą spowodować wyciek lub niedomaganie systemu. Olej mineralny nie może dostać się do układu zaprojektowanego do pracy z płynem hamulcowym. Z tego powodu, cylinderki i złącza nie mogą być smarowane. Najmniejsze ilości oleju mineralnego mogą zniszczyć uszczelnienia.

2. Hydrauliczne układy z pneumatycznym wspomaganiem. W tych systemach pompa sprzęgła (lub serwomechanizm) jest zamontowana na pedale sprzęgła. Siłownik pneumatyczno-hydrauliczny jest umieszczony na obudowie sprzęgła. Siłownik naciska na dźwignię wykorzystując ciśnienie zbudowane w pompie.

3. Elektryczno-pneumatyczne układy dla skrzyń zautomatyzowanych. W tym rozwiązaniu nie ma pedału sprzęgła. Proces zmiany biegów jest realizowany elektronicznie za pomocą dźwigni w kabinie. Sygnał jest przekazywany do siłownika elektryczno-pneumatycznego.

W celu oceny uszkodzeń dźwigni należy zawsze zdemontować oś. Bez demontażu sprawdzenie jest niemożliwe. Dźwignia sprzęgła, oś i podparcie łożyska muszą być zweryfikowane i w razie konieczności wymienione. Wypracowane podparcia łożyska oporowego prowadzą do nieprawidłowego położenia dźwigni. Połączenie łożyska z dźwignią musi być zawsze nasmarowane.

Profesjonalna weryfikacja układów sprzęgłowych polega również na sprawdzeniu dźwigni sprzęgła i podparcia łożyska. Końcówki dźwigni oraz powierzchnia łożyska z nimi współpracująca muszą być dokładnie zweryfikowane pod kątem uszkodzeń i zużycia. Jeżeli widoczne jest wyraźne wypracowanie elementów, należy je wymienić.

Tuleja prowadząca musi przylegać do obudowy skrzyni oraz musi być dokładnie wycentrowana. Silnie odciśnięte punkty podparcia na łożysku mogą wskazywać na luz w układzie i mogą prowadzić do poślizgu lub poszarpywania. Zniszczona lub zużyta tuleja musi być koniecznie wymieniona.

Funkcjonalny test łożyska oporowego nie jest możliwy w warunkach warsztatowych. Nawet wypracowane czoło łożyska oporowego może być źródłem hałasu. Z tego powodu łożysko oporowe powinno być wymienione razem ze sprzęgłem. Po montażu powinno swobodnie poruszać się po tulei prowadzącej. Łożysko oporowe z plastikową tuleją nie może być smarowane.

Aby uniknąć uszkodzeń CSC, należy przestrzegać poniższej procedury podczas wymiany:

• Zamontować CSC i ręcznie dokręcić śruby
• Zamontować adapter (jeśli występuje)
• Dokręcić śruby zgodnie z momentem przewidzianym przez producenta samochodu

Są dostępne w wielu wariantach, poczynając od częściowo zautomatyzowanych wyposażonych w pedał sprzęgła, po w pełni zautomatyzowane, które go nie potrzebują. Dlatego w takim rozwiązaniu pedał sprzęgła jest opcjonalny. Proces zmiany biegów jest sterowany elektronicznie poprzez sterownik skrzyni biegów podłączony do sieci transmisji danych pojazdu.

Odpowiedni bieg jest dobierany do chwilowych warunków jazdy. W ten sposób wyeliminowana została pomyłka związana z wybraniem niewłaściwego biegu lub ruszaniem pojazdem w przedłużającym się poślizgu sprzęgła. Optymalny proces zmiany biegów redukuje zużycie okładzin ciernych oraz gwarantuje bezawaryjną pracę synchronizatorów. Dlatego przestoje serwisowe pojazdu są zminimalizowane.

Szczegółowe informacje techniczne, porady dotyczące uszkodzeń sprzęgła i układu wysprzęglania oraz informacje na temat oferty produktowej i szkoleniowej Schaeffler i marki LuK dla pojazdów ciężarowych można znaleźć w cyklu artykułów zamieszczonych na Motofaktor.pl:

Pojazdy użytkowe pod kontrolą

Układy sprzęgieł w pojazdach użytkowych

Tarcza sprzęgłowa

Docisk sprzęgła

Diagnoza uszkodzeń sprzęgła – podsumowanie

Artykuł sponsorowany przez firmę Schaeffler