Sprzęgło cierne

Sprzęgła stosowane w samochodach, w których zastosowano ręczne skrzynie biegów zazwyczaj są sprzęgłami ciernymi. Istotą działania takiego sprzęgła opiera się na elementach ciernych, które przez odpowiedni docisk lub jego brak umożliwiają przenoszenie napędu lub jego odłączenie.

Sprzęgłom tym stawia się również takie wymagania jak ochrona przed przeciążeniem układu napędowego, miękka praca jak również konieczność eliminacji drań. Układy jakie znajdują się w budowie sprzęgła powinny umożliwiać płynna jego pracę, jak również pozwalać na łatwe rozłączanie przy jak najmniejszej sile, którą musi użyć kierowca. Bardzo ważna jest również ich bezawaryjna praca, która powinna być jak najdłuższa.

Podstawowe elementy budowy sprzęgła

W skład budowy sprzęgła ciernego wchodzą takie elementy jak :

Tarcza cierna sprzęgła. Znajdują się na niej okładziny cierne, które przymocowane są do niej za pomocą elementów sprężystych w celu wyeliminowania szarpnięć podczas ruszania. Okładziny te muszą mieć odpowiednia wytrzymałość, nie powinny być łatwo ścieralne jak również muszą mieć duża odporność na wysokie temperatury. Często wykonane są one z włókien węglowych , materiałów organicznych lub włókna szklanego. Okładziny silnie obciążone np. w samochodach sportowych wykonane mogą być ze spieków metalowych.

W skład tarczy sprzęgła wchodzi również tłumik drgań skrętnych stosowany w celu ograniczenia drgań pochodzących z silnika na skrzynię biegów. Zazwyczaj stosuję się jedną tarczę sprzęgłową jednak w sprzęgłach bardzo obciążonych możliwe jest zastosowanie kilku tarcz sprzęgłowych które pozwalają na przenoszenie większego momentu napędowego. Sprzęgła, w których zastosowano kilka nazywa się sprzęgłami wielotarczowymi

Układ dociskowy. Jego podstawowym zadaniem jest zapewnienie odpowiedniego docisku tarczy sprzęgłowej do koła zamachowego. Zasadniczym elementem zespołu dociskowego jest tarcza dociskowa, która współpracuje bezpośrednio z tarczą sprzęgłową, w związku z czym pracuje ona w dość wysokiej temperaturze dla tego musi dość szybko odprowadzać ciepło. Tarcza dociskowa połączona jest z obudową sprzęgła za pomocą sprężyn płytkowych, które spełniają dość ważne zadania. Sprężyny płytkowe odsuwają tarcze dociskową od tarczy sprzęgłowej w chwili rozłączania napędu, przenoszą pewną cześć momentu napędowego jak również zapewniają odpowiednie wyśrodkowanie tarczy dociskowej w obudowie sprzęgła.

Dość ważnym elementem wchodzącym w skład układu dociskowego jest sprężyna dociskająca, która zapewnia odpowiedni docisk a zarazem współpracując z łożyskiem wyciskowym jest elementem, który rozłącza sprzęgło. Całość umieszczone jest w obudowie tarczy dociskowej która przykręcona jest śrubami do koła zamachowego. Obudowa przenosi zarazem napęd przez sprężyny płytkowe do tarczy dociskowej.

Koło zamachowe. Koło zamachowe pełni w samochodzie dwie funkcje. Mianowicie stanowi układ wyrównoważający pracę jednostki napędowej, jednocześnie pełni jeden z elementów ciernych sprzęgła współpracującego z tarczą sprzęgłową. Pracując z tarczą sprzęgła koło zamachowe na skutek wysokiej temperatury musi również odpowiednio odprowadzać ciepło w tym celu czasem stosuje się nawiercanie koła. Pozwala to również na odprowadzenie materiału powstałego na skutek ścierania się tarczy sprzęgłowej. Dla lepszego tłumienia drgań oraz zmniejszenia hałasu wytwarzanego prze silnik pojazdu coraz częściej stosuje się dwumasowe koła zamachowe. Koło takie zbudowane jest na zasadzie dwóch kół zamachowych połączonych ze sobą elementami sprężystymi (sprężynami) dzięki czemu możliwy jest obrót kół względem siebie nawet o 60 stopni.

Mechanizm wyciskowy Zasadniczym elementem układu wyciskowego jest łożysko wyciskowe, które naciskając na sprężynę talerzową powoduje odsuniecie tarczy dociskowej od tarczy sprzęgłowej czyli powoduje rozłącznie sprzęgła. Łożysko to zazwyczaj osadzone jest centralnie w osi sprzęgła. Prowadzone jest natomiast na tulei zamocowanej zazwyczaj do skrzyni biegów. W skład mechanizmu wyciskowego wchodzi również pedał sprzęgła oraz jego połączenie z widełkami przesuwającymi łożysko. Sterowanie to może odbywać się mechanicznie lub obecnie coraz częściej stosowane hydraulicznie.

W rozwiązaniu mechanicznym siła potrzebna do rozłączenia sprzęgła przenoszona jest przez zastosowanie odpowiednich dźwigni oraz cięgien. Rozwiązanie to ma jednak kilka wad mianowicie konieczność regulacji długości cięgna wraz ze zmniejszaniem się grubości okładzin tarczy sprzęgłowej jak również przy niektórych rozwiązaniach konieczność używania większej siły wywieranej na pedał sprzęgła. Obecnie stosuje się również rozwiązania, które nie wymagają regulacji długości cięgna gdyż istnieje możliwość jego przesuwu względem osłony.

W rozwiązaniu hydraulicznym natomiast siła potrzebna do rozłączenia sprzęgła wywierana jest przez pompę połączona z pedałem sprzęgła. Zastosowanie hydraulicznego układu rozłączania sprzęgła pozwala na zmniejszenie siły użytej przez kierowcy do rozłączania sprzęgła jak również pozawala na przenoszenie wymaganej siły na znaczne odległości co ma szczególne znaczenie w dużych pojazdach, w których sprzęgło znajduje się w znacznej odległości od pedału.

Zasada działania

Podczas pracy silnika wytwarzany jest moment obrotowy, który przenoszony jest za pośrednictwem koła zamachowego oraz tarczy dociskowej na tarcze sprzęgłową. W chwili przenoszenie momentu czyli wtedy gdy nie wciskamy pedału sprzęgła tarcza sprzęgłowa jest mocna dociśnięta do koła zamachowego, w wyniku czego obraca się wraz z nim. Tarcza sprzęgłowa umieszczone na wielowypuście wałka sprzęgłowego umieszczonego w skrzyni biegów powoduje przenoszenie momentu na ten element a tym samym powoduje napęd pojazdu.
Z chwilą wciśnięcia pedału sprzęgła następuje nacisk łożyska wyciskowego na sprężynę talerzową umieszczoną w układzie dociskowym. Powoduje to odsuniecie się tarczy dociskowej od tarczy ciernej a przez to zmniejszenie lub całkowity brak docisku tarczy sprzęgłowej do koła zamachowego czyli odłączenie napędu. W momencie tym możliwa jest zmiana przełożenia pojazdu lub jego zatrzymanie.

Prawidłowe obchodzenie

Prawidłowa praca sprzęgła w odpowiednio długim czasie możliwa jest tylko w chwili prawidłowego jego eksploatowania. Zbyt długa lub częsta jazda na półsprzęgle potrafi z szybkim czasie doprowadzić do przegrzania jego elementów a w konsekwencji do uszkodzenia delikatnego układu. Również gwałtowne spowodować mogą uszkodzenie tłumików drgać skrętnych oraz elementów dwumasowego koła zamachowego. Natomiast zaolejenie sprzęgła doprowadzić może do jego ślizgania co również prowadzi do konieczności wymiany tarczy sprzęgłowej.

Należy pamiętać, że prawidłowa eksploatacja sprzęgła pozwala na pokonanie wielu tysięcy kilometrów bez konieczności jakiejkolwiek ingerencji w ten układ. Złe obchodzenie się z tym elementem spowoduje natomiast szybkie jego uszkodzenie, a w konsekwencji dość kosztowną naprawę.

Czytaj także:

Sprzęgło wiskotyczne
Mechanizm różnicowy typu Torsen
Mechanizm różnicowy
Rodzaje skrzyni biegów
Budowa pojazdu samochodowego
Silnik rzędowy i widlasty - porównanie
Silnik Wankla - mała pojemność, duża moc
Benzynowy silnik wysokoprężny? DiesOtto to potrafi!
Silnik HEMI
Silnik z wtryskiem bezpośrednim FSI
Skąd bierze się moment obrotowy
Skróty w motoryzacji - cz. 1 - A do H
Napęd hybrydowy napędem przyszłości?
Turbodoładowanie - mocno i... oszczędnie