Konstrukcja sprzęgła samochodowego, główne elementy

Sprzęgło to mechanizm, który przenosi moment obrotowy z silnika na skrzynię biegów poprzez tarcie. Pozwala również na szybkie odłączenie silnika od skrzyni biegów i bezproblemowe ponowne nawiązanie połączenia. Istnieje wiele rodzajów sprzęgieł. Różnią się one liczbą zarządzanych dysków (pojedynczy, podwójny lub wielodyskowy), rodzajem środowiska pracy (suche lub mokre) oraz typem dysku. Różne typy sprzęgieł mają swoje zalety i wady, jednak w nowoczesnych pojazdach najczęściej stosowane jest jednotarczowe suche sprzęgło jednotarczowe uruchamiane mechanicznie lub hydraulicznie.

Cel sprzęgła

Sprzęgło jest montowane między silnikiem a skrzynią biegów i jest jedną z najbardziej obciążonych części skrzyni biegów. Wykonuje następujące główne funkcje:

1. Miękkie odłączanie i łączenie silnika i skrzyni biegów.
2. Przenoszenie momentu obrotowego bez poślizgu (bezstratne).
3. Kompensacja drgań i obciążeń wynikających z nierównej pracy silnika.
4. Zmniejsz obciążenie silnika i części przekładni.

Elementy sprzęgła

Standardowe sprzęgło w większości pojazdów z manualną skrzynią biegów zawiera następujące główne elementy:

• Koło zamachowe silnika - Tarcza napędowa.
• Tarcza sprzęgła.
• Kosz sprzęgła - tarcza dociskowa.
• Łożysko wyciskowe sprzęgła.
• sprzęgło wysuwane.
• Widelec sprzęgła.
• Napęd sprzęgłowy.

Po obu stronach tarczy sprzęgła zamontowane są okładziny cierne. Jego funkcją jest przenoszenie momentu obrotowego poprzez tarcie. Sprężynowy amortyzator drgań wbudowany w korpus tarczy zmiękcza połączenie z kołem zamachowym oraz tłumi wibracje i naprężenia wynikające z nierównej pracy silnika.

Tarcza dociskowa i sprężyna membranowa działająca na tarczę sprzęgła są połączone w jeden zespół zwany „koszykiem sprzęgła”. Tarcza sprzęgła znajduje się między koszem a kołem zamachowym i jest połączona za pomocą wielowypustów z wałem wejściowym skrzyni biegów, po której może się poruszać.

Sprężyna kosza (membrana) może być pchana lub wyciągana. Różnica polega na kierunku przyłożenia siły z siłownika sprzęgła: albo do koła zamachowego, albo od koła zamachowego. Konstrukcja sprężyny naciągowej pozwala na zastosowanie kosza, który jest znacznie cieńszy. Dzięki temu montaż jest tak kompaktowy, jak to tylko możliwe.

Jak działa sprzęgło

Zasada działania sprzęgła opiera się na sztywnym połączeniu tarczy sprzęgła i koła zamachowego silnika dzięki sile tarcia generowanej przez siłę generowaną przez sprężynę talerzową. Sprzęgło ma dwa tryby: „włączony” i „wyłączony”. W większości przypadków napędzany dysk jest dociskany do koła zamachowego. Moment obrotowy z koła zamachowego przenoszony jest na napędzany dysk, a następnie poprzez połączenie wielowypustowe na wał wejściowy skrzyni biegów.

Aby rozłączyć sprzęgło, kierowca naciska pedał, który jest mechanicznie lub hydraulicznie połączony z widłami. Widelec przesuwa łożysko wyciskowe, które naciskając na końce płatków sprężyny membranowej, zatrzymuje swoje działanie na tarczę dociskową, która z kolei zwalnia napędzany dysk. Na tym etapie silnik jest odłączony od skrzyni biegów.

Po wybraniu odpowiedniego biegu w skrzyni biegów kierowca puszcza pedał sprzęgła, widelec przestaje działać na łożysko wyciskowe i sprężynę. Płyta dociskowa dociska napędzaną płytę do koła zamachowego. Silnik jest połączony ze skrzynią biegów.

Odmiany sprzęgła

Suche sprzęgło

Zasada działania tego typu sprzęgła opiera się na sile tarcia wytworzonej przez współdziałanie suchych powierzchni: napędowej, napędzanej i dociskowej. Zapewnia to sztywne połączenie między silnikiem a skrzynią biegów. Suche sprzęgło jednotarczowe jest najczęściej spotykanym typem w większości pojazdów z manualną skrzynią biegów.

Przyczepność na mokrej nawierzchni

Sprzęgła tego typu pracują w kąpieli olejowej na powierzchniach trących. W porównaniu z suchym, ten schemat zapewnia gładszy kontakt dysku; jednostka jest chłodzona wydajniej dzięki cyrkulacji płynu i może przenosić większy moment obrotowy na skrzynię biegów.

Konstrukcja mokra jest szeroko stosowana w nowoczesnych automatycznych skrzyniach biegów z podwójnym sprzęgłem. Cechą działania takiego sprzęgła jest to, że parzyste i nieparzyste biegi skrzyni biegów są zasilane momentem obrotowym z oddzielnych napędzanych dysków. Napęd sprzęgłowy - hydrauliczny, sterowany elektronicznie. Biegi są przełączane ze stałym przenoszeniem momentu obrotowego na skrzynię biegów bez przerw w przepływie mocy. Ten projekt jest droższy i trudniejszy w produkcji.

Suche sprzęgło dwutarczowe

Suche sprzęgło dwutarczowe ma dwie napędzane tarcze i pośrednią przekładkę między nimi. Ta konstrukcja jest w stanie przenosić większy moment obrotowy przy tym samym rozmiarze sprzęgła. Sam w sobie jest łatwiejszy do wykonania niż mokry wygląd. Zwykle stosowany w ciężarówkach i samochodach ze szczególnie mocnymi silnikami.

Sprzęgło z dwumasowym kołem zamachowym

Dwumasowe koło zamachowe składa się z dwóch części. Jeden z nich jest podłączony do silnika, drugi do napędzanego dysku. Oba elementy koła zamachowego mają mały luz względem siebie w płaszczyźnie obrotu i są połączone sprężynami.

Cechą dwumasowego sprzęgła koła zamachowego jest brak tłumika drgań skrętnych w napędzanej tarczy. Konstrukcja koła zamachowego wykorzystuje funkcję tłumienia drgań. Oprócz przenoszenia momentu obrotowego skutecznie redukuje drgania i obciążenia wynikające z nierównomiernej pracy silnika.

Żywotność sprzęgła

Żywotność sprzęgła zależy głównie od warunków pracy pojazdu, a także od stylu jazdy kierowcy. Średnio żywotność sprzęgła może osiągnąć 100-150 tysięcy kilometrów. W wyniku naturalnego zużycia, które występuje podczas kontaktu tarcz, powierzchnie cierne ulegają zużyciu i muszą zostać wymienione. Głównym powodem jest poślizg dysku.

Sprzęgło dwutarczowe ma długą żywotność dzięki zwiększonej liczbie powierzchni roboczych. Łożysko wyciskowe sprzęgła załącza się za każdym razem, gdy połączenie silnik/skrzynia biegów jest zerwane. Z biegiem czasu cały smar wytwarzany jest w łożysku i traci swoje właściwości, w wyniku czego przegrzewa się i ulega awarii.

Charakterystyka złącza ceramicznego

Żywotność sprzęgła i jego maksymalna wydajność zależy od właściwości materiału sprzęgającego. Standardowy skład tarcz sprzęgła w większości pojazdów to sprasowana mieszanka włókien szklanych i metalowych, żywicy i gumy. Ponieważ zasada działania sprzęgła opiera się na sile tarcia, okładziny cierne napędzanej tarczy przystosowane są do pracy w wysokich temperaturach, dochodzących do 300-400 stopni Celsjusza.

W mocnych samochodach sportowych sprzęgło jest bardziej obciążone niż zwykle. Niektóre koła zębate mogą używać sprzęgła ceramicznego lub spiekanego. Materiałem tych nakładek jest ceramika i kevlar. Materiał cierny ceramiczno-metalowy jest mniej podatny na zużycie i wytrzymuje nagrzewanie do 600 stopni bez utraty swoich właściwości.

Producenci stosują różne konstrukcje sprzęgła, które są optymalne dla konkretnego pojazdu, w zależności od jego przeznaczenia i kosztów. Suche sprzęgło jednotarczowe pozostaje dość wydajną i niedrogą konstrukcją. Ten schemat jest szeroko stosowany w samochodach budżetowych i średniej wielkości, a także SUV-ach i ciężarówkach.