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.