Sprzęgła główne

Hybrydowy układ napędowy

Sprzęgło stosowane w pojazdach samochodowych służy do łagodnego łączenia i rozłączania momentu obrotowego pracującego silnika z pozostałymi elementami przeniesienia napędu. Gdy pojazd stoi w miejscu sprzęgło umożliwia łatwe wbicie biegu, oraz ułatwia zmianę biegów podczas jazdy. Sprzęgło umożliwia łagodne ruszanie pojazdem z miejsca, a także ułatwia jego łagodne zatrzymanie. W pojazdach samochodowych sprzęgło usytuowane jest najczęściej przy silniku, ale może także być usytuowane przy skrzyni biegów, która jest oddalona od silnika (układ napędowy transaxle). W pojazdach samochodowych stosuje się wiele rodzajów sprzęgieł.

Sprzęgło jednotarczowe

sprzęgło cierne jednotarczowe Najbardziej popularnym sprzęgłem w samochodach osobowych jest sprzęgło cierne jednotarczowe. Sprzęgło składa się z trzech podstawowych elementów: tarczy sprzęgłowej, docisku oraz łożyska dociskowego. Tarcza sprzęgła połączona z wałkiem skrzyni biegów znajduje się pomiędzy kołem zamachowym a przymocowanym do niego dociskiem. Gdy sprzęgło jest wyłączone docisk silnie dociska tarczę sprzęgła do koła zamachowego powodując przekazanie momentu obrotowego silnika do elementów przeniesienia napędu. Gdy sprzęgło zostaje włączane łożysko oporowe napiera na sprężynę talerzową docisku powodując odsunięcie się tarczy docisku od tarczy sprzęgła, a tarcza sprzęgła oddala się koła zamachowego w wyniku czego następuje rozłączenie układu napędowego - koło zamachowe silnika i sprzęgłowy skrzyni biegów obracają się z różnymi prędkościami obrotowymi. Podczas wyłączania sprzęgła łożysko oporowe przestaje napierać na sprężynę docisku, tarcza docisku zbliża tarczę sprzęgła do koła zamachowego - następuje częściowe zrównanie prędkości obrotowej koła zamachowego i wałka sprzęgłowego skrzyni biegów. Po całkowitym wyłączenia sprzęgła prędkość obrotowa silnika i wałka sprzęgłowego skrzyni biegów jest taka sama i cały moment obrotowy silnika przekazywany jest do skrzyni biegów. W pojazdach samochodowych sterowanie sprzęgłem odbywa się mechanicznie lub hydraulicznie.

praca sprzęgła

Sprzęgło wielotarczowe

sprzęgło wielotarczowe

W sprzęgle wielotarczowym zastosowano co najmniej dwie tarcze sprzęgłowe osadzone na wałku sprzęgłowym skrzyni biegów. Pomiędzy tarczami sprzęgłowymi znajdują się tarcze pośrednie, które są połączone z obudową docisku. Takie rozwiązanie pozwoliło zwiększyć liczbę par powierzchni trących, przez co uzyskano możliwość przenoszenia większych obciążeń, przy zachowaniu stosunkowo małych wymiarów sprzęgła. Rozwiązania tego typu znalazły zastosowanie przede wszystkim w samochodach ciężarowych, dostawczych i sportowych dysponujących nadwyżką mocy. Trwałość takiego sprzęgła jest wielokrotnie większa, niż sprzęgła jednotarczowego i może osiągnąć nawet milion kilometrów. Inną, bardzo ważną zaletą jest znacznie większa elastyczność sprzęgieł wielotarczowych, co rzutuje na zwiększenie komfortu jazdy.

Sprzęgło wielotarczowe mokre

sprzęgło wielotarczowe

Sprzęgła wielotarczowe mokre zanurzone są w oleju – takim, jaki znajduje się w skrzy biegów. Takie sprzęgła stosowane są między innymi w motocyklach. Sprzęgła wielotarczowe mokre stosowane są również w kompaktowych autach osobowych i części ciężarówek.

Sprzęgło podwójne

sprzęgło podwójne DSG

Sprzęgło podwójne jest połączeniem dwóch sprzęgieł pojedynczych działających niezależnie od siebie i umieszczonych we wspólnej obudowie. Tego typu sprzęgła stosowane są od dawna (np. w ciągnikach rolniczych), a w samochodach osobowych stały się popularne całkiem niedawno za sprawą koncernu VW i skrzyni biegów typu DSG. Należy jednak zaznaczyć, że w przypadku skrzyni biegów typu DSG stosowane są również dwa niezależne sprzęgła wielotarczowe. W ciągnikach rolniczych sterowanie pracą sprzęgieł odbywa się za pomocą jednego pedału sprzęgła. Po wciśnięciu pedału sprzęgła jako pierwsze rozłączane jest sprzęgło układu przeniesienia napędu do kół jezdnych, następnie rozłączane jest sprzęgło od napędu wałka transmisyjnego (napędzającego podłączone sprzęty rolnicze). W skrzyniach typu DSG sprzęgła rozłączane są osobno za pomocą specjalnych siłowników.

Sprzęgło półodśrodkowe

sprzęgło podwójne DSG

Ten rodzaj sprzęgła to praktycznie już historia. By ulżyć pracy kierowcy, starano się zmniejszyć siłę nacisku na pedał, opracowując sprzęgła półodśrodkowe, które pojawiły się w latach 30 XX wieku. Półodśodkowe sprzęgła stosowane były takich samochodach jak np. Nysa N57, Warszawa, Star 20 (1948 r). W sprzęgle tym siła dociskająca jest wspomagana przez dodatkowe dźwignie z ciężarkami. Siła odśrodkowa wirujących ciężarków, proporcjonalna do obrotów silnika, wspomaga siłę docisku, umożliwiając stosowanie słabszych sprężyn dociskowych.

Sprzęgło odśrodkowe

sprzęgło podwójne DSG

Rodzaj sprzęgła ciernego, które samoczynnie łączy wałek wejściowy z wyjściowym po przekroczeniu pewnej prędkości obrotowej. Sprzęgło odśrodkowe wykorzystuje do włączenia siłę odśrodkową działającą promieniowo. Podczas wzrostu prędkości obrotowej wałka wejściowego rośnie siła odśrodkowa działająca na wirujące ciężarki, i gdy przezwycięży siłę napięcia wstępnego sprężyny następuje przemieszczenie ciężarków, zetknięcie elementów ciernych i pojawienie siły tarcia sprzęgającej wałki. Analogicznie - zmniejszenie prędkości obrotowej powoduje zmniejszenie siły odśrodkowej, a co za tym idzie osłabienie docisku elementów ciernych sprzęgła i samoczynne rozłączenie sprzęgła. Sprzęgła tego typu stosuje się w lekkich skuterach i motorowerach. Sprzęgła odśrodkowe stosuje się jako sprzęgła rozruchowe. W sprzęgła odśrodkowe wyposażane są spalinowe pilarki i kosiarki do trawników, co umożliwia zatrzymanie ruchu narzędzia przy pracy silnika na biegu jałowym.

Sprzęgło elektromagnetyczne

sprzęgło podwójne DSG

Sprzęgła elektromagnetyczne w układach przeniesienia napędu to raczej ciekawostka. Tego typu sprzęgła występuje w dwóch odmianach – tarczowej i proszkowej. W sprzęgłach tarczowych elektromagnesy umieszczone w kole zamachowym wytwarzały siłę niezbędna do zaciśnięcia tarczy sprzęgłowej. Sprzęgła proszkowe zawierają w zamkniętej obudowie specjalna pastę lub proszek ferromagnetyczny, które pod wpływem pola magnetycznego zestalał się włączając sprzęgło. Sprzęgła elektromagnetyczne szersze zastosowanie znalazły w napędzie urządzeń pomocniczych takich jak wentylator chłodnicy, sprężarka klimatyzacji itp.

Sprzęgło hydrokinetyczne

sprzęgło podwójne DSG

W sprzęgłach hydrokinetycznych nie ma mechanicznego połączenia między elementem napędzającym (wirnik pompy), a elementem napędzanym (wirnik turbiny). Do przekazywania momentu napędowego sprzęgło wykorzystuje energię kinetyczną cieczy (najczęściej oleju, specjalnej emulsji) wprawionej w ruch wirowy pomiędzy specjalnie ukształtowanymi łopatkami wirników. Przeciwległe ustawienie łopatek pompy oraz turbiny pozwala na sprawne i płynne przeniesienie momentu obrotowego między skrzynią biegów, a wałem korbowym. Ruchem cieczy zawiaduje wirnik pompy zamontowany na wale korbowym, natomiast na wałku sprzęgłowym umieszczone są łopatki wirnika turbiny. To właśnie one wypełnione są wspomnianą cieczą aż do około 70-80% swojej objętości. Wał korbowy oraz pracująca pompa wytwarzają energię kinetyczną. Obieg płynu w sprzęgle powoduje dalszą reakcję, w wyniku której łopatki pompy poruszają się w ruchu odśrodkowym. Ciecz dostaje się do kanałów międzyłopatkowych turbiny wywołując ich przemieszczanie się, dzięki czemu energia kinetyczna ponownie zostaje zamieniona w energię mechaniczną.

Ramy stosowane w pojazdach samochodowych