Reklama
A A A

Budowa i działanie tarczowych sprzęgieł

Sprzęgła tego typu należą do najczę- ścicj stosowanych w samochodach—za- równo osobowych jak i ciężarowych, Zasadę działania jednotarczowego su- chego sprzęgła ciernego ilustruje rys. 11.1. Elementami napędzającymi — związanymi stale z wałem korbowym silnika — są koło zamachowe i połączona z nim przesuwnie tarcza doci­skowa. Między tymi elementami znajduje się napędzana tarcza sprzęgła, osadzona na wielowypuście wałka sprzęgłowego. Do tarczy sprzęgła są przymocowane z obydwu stron okładziny cierne. Gdy sprzęgło jest włą­czone, sprężyny dociskowe powodują, że tarcza sprzęgła jest zaciśnięta między elementami napędzającymi (kołem zamachowym i tarczą dociskową). Występująca między tymi elementami siła tarcia sprawia, że sprzęgło może przenosić moment obrotowy. Aby wyłączyć sprzęgło, tzn. rozłączyć układ napędowy, należy wcisnąć pedał sprzęgła. Wciskając pedał powodujemy ściśnięcie sprężyn dociskowych i odsunięcie tarczy dociskowej od tarczy sprzęgła. Wskutek braku nacisku zanika siła tarcia i sprzęgło nie przenosi momentu. Na rys. 11.2 przedstawiono przykładowo konstrukcję suchego, jednotarczowego sprzęgła ciernego samochodu osobowego FSO Warszawa, stosowanego również (z minimalnymi zmianami) w samochodach Żuk i Nysa. Między kołem zamachowym / i tarczą dociskową 2 znajduje się tarcza sprzęgła 3 z przynitowanymi okładzinami ciernymi. Tarcze są ściśnięte sprężynami dociskowymi 7, opartymi o wytłoczoną z grubej blachy pokry­wę sprzęgła 6. Wyłączanie sprzęgła polega na przesunięciu tulei wyciskowej 8 w kierunku koła zamachowego. Powoduje to wciśnięcie końców dźwigie-nek 4, które obracając się względem wsporników 5 odciągają tarczę docis­kową od tarczy sprzęgła. W sprzęgle przedstawionym na rys. 11.2 śrubowe sprężyny do­ ciskowe 7 rozmieszczone są na tarczy dociskowej wokół wałka sprzęgłowego. Niekiedy zamiast tak rozmieszczonych sprężyn stosuje się jedną, centralnie umieszczoną, sprężynę dociskową. Może to być sprężyna śrubowa lub (coraz powszechniej stosowana) sprężyna talerzowa. Na rys. 11.3 przedstawiono przykładowo sprzęgło jednotar-czowe samochodu Ford z centralną sprężyną talerzową. Zaletami takiego sprzęgła są: uproszczenie konstrukcji, gdyż sprężyna talerzowa spełnia jednocześnie zadanie dzwigienek odwodzących tarczę dociskową, oraz ko­rzystniejsza charakterystyka sztywności sprężyny talerzowej. Wadą jest tru­dniejsze wykonanie. Kształt sprężyny talerzowej oraz zasadę jej działania w sprzęgle ilustruje rys. 11.4. Sprężyna jest wykonana z blachy stalowej w kształcie ściętego stożka o promieniowych nacięciach zakończonych otworami. W otwory te wchodzą śruby lub kołki 6 związane z pokrywą sprzęgła. Sprężyna jest osadzona w sprzęgle między dwoma pier­ścieniami oporowymi 5 zamocowanymi na kołkach 6. Na rys. 11.4 b i c przedsta- wiono dwa położenia sprężyny — przy włą- czonym i wyłączonym sprzęgle. W dużych samochodach ciężaro­wych i autobusach stosuje się czasem su­che sprzęgła cierne wielotarczowe. Na rys. 11.5 przedstawiono dwutarczowe suche sprzęgło cierne, o wieńcowo rozmiesz- czonych śrubowych sprężynach docisko- wych, stosowane w sa- mochodzie ZIŁ. Za- sadnicza różnica mię- dzy tym sprzęgłem a sprzęgłem przedsta- wionym na rys. 11.2 polega na tym, że na wałku sprzęgłowym umieszczone są dwie tarcze sprzęgła, mię- dzy którymi znajduje się dodatkowy element napędzający — tarcza związana przesuwnie z kołem zamachowym silnika. Zaletą takiego sprzęgła jest zdolność przenoszenia większego momentu obrotowego (ze względu na większą liczbę powierzchni ciernych), przy stosunkowo małej średnicy. Wadą jest gorsze odprowadzenie ciepła oraz konieczność stosowania do- datkowych elementów. Szczególną odmianą tarczowych sprzęgieł ciernych są sprzęgła półodśrodkowe i odśrodkowe. W sprzęgłach półodśrodkowych siła docisku między elementami napędzającymi i napędzanymi spowodowana jest łącz­nym działaniem sprężyli dociskowych i siły odśrodkowej działającej na wi­rujące ciężarki. Sprężyny dociskowe zapewniają tylko częściowe zaciśnięcie tarczy sprzęgła. Ostateczne zaciśnięcie tarczy następuje pod działaniem momentu wywołanego przez siłę odśrodkową wirujących ciężarków. Docisk tarcz jest więc zmienny i zależy od prędkości obrotowej wału korbowego. Ciężarki umieszczone są zwykle na końcach dźwigienek, które służą do wy­łączania sprzęgła oraz do dociskania tarcz podczas pracy. Na rys. 11.6 przed­stawiono półodśrodkowe jednotarczowe sprzęgło cierne stosowane w samo­chodach Star. Widoczny jest charakterystyczny kształt dźwigienek wyłącza­jących z ciężarkami. Poza tym sprzęgło to nie różni się niczym od zwy­kłego sprzęgła ciernego. Do zalet sprzęgieł półodśrodkowych należą: duża elestyczność włączania i łatwość wyłączania przy małej prędkości obrotowej związana z zastosowaniem stosunkowo miękkich sprężyn dociskowych. Istotnymi wa­dami sprzęgieł półodśrodkowych są: skłonność do poślizgów w zakresie małej prędkości obrotowej oraz zbyt silne zaciśnięcie tarcz przy dużej prędko­ści obrotowej, powodujące że sprzęgło takie nie zabezpiecza we właściwy sposób układu napędowego przed działaniem znacznych momentów skrę­cających. Wymienione wady zadecydowały o tym, że mimo iż w pewnym okresie sprzęgła półodśrodkowe były w samochodach dość powszechnie stosowane, w nowoczesnych konstrukcjach spotyka się je coraz rzadziej. Sprzęgła półodśrodkowe stanowiły tylko pewnego rodzaju odmianę zwykłych sprzęgieł tarczowych, natomiast sprzęgła odśrodkowe są sprzę­głami automatycznymi — działającymi samoczynnie. Zasada działania sprzęgła odśrodkowego polega na tym, że w miarę zwiększania prędkości obrotowej wału korbowego silnika rośnie siła od­środkowa działająca na wirujące ciężarki, co powoduje wzrost nacisku tar­czy dociskowej na tarczę sprzęgła. Analogicznie — zmniejszenie prędkości obrotowej wału korbowego pociąga za sobą spadek wartości sił odśrodkowych, a co za tym idzie, osłabienie zacisku tarczy sprzęgła i samoczynne rozłącze­nie sprzęgła. Prędkość obrotowa wału korbowego silnika zmienia się w dużym zakresie. Gdyby dobrać ciężarki sprzęgła odśrodkowego tak, żeby włączało się ono już przy małej prędkości obrotowej, wówczas przy dużej prędkości obrotowej następowałby tak znaczny przyrost siły odśrodkowej, że mogło­by to nawet doprowadzić do uszkodzenia sprzęgła. Dlatego bardzo często oddziaływanie sił odśrodkowych wykorzystuje się tylko do sterowania tar­ czą dociskową, natomiast do­cisk tarcz wywołany jest dzia­łaniem sprężyn dociskowych. Przykład takiej konstrukcji przedstawiono na rys. 11.7. Ciężarek osadzony obrotowo na ośce ustalonej w pokrywie sprzęgła opiera się jednym występem o obrzeże tarczy dociskowej, a drugim o twardą sprężynę odciągającą. Obrót ciężarka, wywołany działaniem wzrastającej siły odśrodkowej, powoduje zwolnienie tarczy dociskowej, która zostaje do­ciśnięta do tarczy sprzęgła przez sprężyny dociskowe. Dalszy wzrost prędkości obro­towej (i sił odśrodkowych) nie powoduje więc silniejszego zacisku tarczy sprzęgłowej. Istnieją różne kon­strukcje sprzęgieł odśrodko­wych. Oprócz sprzęgieł o ciężarkach sterujących (omówionych wyżej) stosuje się też sprzęgła o ciężarkach zaciskających, ze specjalnym ogranicznikiem siły docisku tarcz; sprzęgła odśrodkowe bębnowe, w których ciężarkami są rozmie­szczone obwodowo elementy cierne, dociskane siłą odśrodkową do znajdujące­go się na zewnątrz nich bębna, i inne. O ich rozpowszechnianiu się decyduje fakt, że działanie takiego sprzęgła jest automatyczne i nie wymaga stero­wania przez kierowcę. Wadami sprzęgieł odśrodkowych są: możliwość po­ślizgu przy małej prędkości obrotowej i brak możliwości połączenia układu napędowego przy nieruchomym wale silnika. Oprócz suchych sprzęgieł ciernych w pojazdach samochodowych stosuje się niekiedy sprzęgła mokre, tzn. takie, w których elementy trące zanurzone są w oleju. Spotykane sporadycznie mokre sprzęgła jednotarczowe nie różnią się w zasadzie konstrukcją od sprzęgieł suchych. Nieco częściej spotyka się sprzęgła mokre wielotarczowe. Stosuje się je w motocyklach oraz w automatycznych skrzynkach biegów, gdzie spełniają nieco inne zadania niż sprzęgło główne samochodu. Ich zaletą jest stosunkowo mała średnica zewnętrzna oraz elastyczność włączania. Wadą jest duży ciężar i skłonność do niezupełnego wyłączania.