Jaký je účel spojky?

Manuální převodovka se musí dát na chvíli odpojit od běžícího motoru. To je nutné při zastavení vozu a při řazení v manuální převodovce. Kromě toho by při startování vozu a řazení mělo spojení mezi hřídelí motoru a převodovkou probíhat hladce, bez náhlých trhnutí. V tomto ohledu je potřeba speciální zařízení, které zajistí postupné zatížení motoru. Takové zařízení se obvykle používá spojka. Pomocí spojky je nutné přeřadit, protože. Pokud je převodovka pod točivým momentem, řazení není možné. Před změnou převodového stupně musí být spojka vypnuta.
V zásadě lze jako spojku použít jakoukoli ovládanou spojku. První vozy byly vybaveny pásovou spojkou, u které kovový pásek obepínal vnější stranu kovového bubnu nebo byl k němu zevnitř přitlačován pomocí různých pákových prvků. Řemenové spojky se normálně rozpojovaly a zapínaly přesunutím páky do určité polohy. Hlavní nevýhodou řemenových spojek byla nutnost použití složitých nastavovacích jednotek pro kompenzaci opotřebení pracovních ploch.

Kuželová spojka

S příchodem převodovek s posuvnými převody se objevily spojky kuželového typu. Na rozdíl od trvale vyřazených pásových spojek byly kuželové spojky udržovány v záběru pružinou a rozpojeny, když řidič sešlápl pedál a stlačil pružinu. Právě od prvních návrhů kuželových pružin se v automobilovém průmyslu začal používat princip záběru spojky s pružinami.

Spojka kuželového typu:
1 — příruba klikového hřídele;
2 – setrvačník;
3 — uvolnění spojky;
4 — pedál spojky;
5 — vypínací páka spojky;
6 — hřídel spojky;
7 — skříň spojky;
8 – pružina;
9 — kužel spojky;
10 – třecí obložení

U kuželových spojek svíraly třecí plochy s osou kužele úhel 15°. Kužel, který je poháněným prvkem, byl původně potažen kůží, což vyžadovalo pečlivou a pracnou péči, ale i poté se rychle opotřeboval. Proto byla následně použita těsnění z třecích materiálů na azbestové bázi. Jako vodicí spojkový prvek sloužil setrvačník motoru – jeho věnec měl zevnitř kuželovou plochu odpovídající ploše hnaného spojkového prvku. Hnaný prvek byl instalován na drážky (podélné výstupky) hřídele převodovky s možností axiálního pohybu pro vypínání spojky. V pracovní poloze byly kuželové třecí plochy stlačovány silou pružiny. Sešlápnutí pedálu bylo doprovázeno stažením hnané části ze setrvačníku a vypínáním spojky. Při ovládání jakékoli spojky je důležité, aby se hnaná část při jejím rozpojení rychle zastavila. Hlavní nevýhodou kuželové spojky bylo, že hnaný prvek, který má velký moment setrvačnosti, se po vyřazení spojky dlouho otáčel a ztěžoval řazení.

Vícelamelová spojka

Kuželová spojka byla nahrazena lamelovou spojkou pracující v oleji. Skládal se ze střídajících se ocelových a bronzových kotoučů namontovaných na drážkách s poháněnými a poháněnými bubny. Hnaný buben s četnými poháněnými kotouči měl také velký moment setrvačnosti, který velmi ztěžoval řazení. Navíc při zhoustnutí oleje v chladném počasí se kotouče slepily a spojka se nerozešla.
Dalším krokem ve vývoji konstrukce spojky byla suchá vícelamelová spojka. Jeho hnací kotouče byly opatřeny obložením z třecího materiálu přinýtovaného na obou stranách. Ale i tato spojka si zachovává hlavní nevýhodu vícekotoučových spojek – velký moment setrvačnosti hnaných částí spojky, který znesnadňuje řazení. Další nevýhodou takové spojky bylo, že hnané kovové kotouče, umístěné mezi třecími obloženími, které mají nízkou tepelnou vodivost, se při prokluzu velmi zahřívaly, což urychlovalo opotřebení obložení a někdy docházelo k silnému deformování kotoučů, což vedlo k porušení čistoty spojky.
Od roku 1910 se na automobilech začaly používat jednolamelové spojky. První konstrukce však neměly třecí obložení, kotouče byly vyrobeny z litiny a bronzu nebo litiny a oceli. Postupně získaly výhody jednolamelové třecí spojky univerzální uznání a do poloviny 20. let. již prakticky nahrazuje jiná provedení třecích spojek.
V dnešní době se v automobilových převodovkách stále častěji používají spojky založené na různých provozních principech: hydraulické и elektromagnetické.

hydraulická spojka

В hydraulická spojka (kapalinová spojka) hnací (čerpadlo) oběžné kolo je připojeno k motoru a hnané (turbínové) oběžné kolo je připojeno k převodovce. V příčné rovině mají kapalinová spojovací kola tvar torusu. Kola mají radiální lopatky. Obě kola jsou uložena ve skříni naplněné olejem. Když se kolo čerpadla otáčí, kinetická energie kapaliny umístěné mezi jeho lopatkami a pohybující se působením odstředivých sil se přenáší na kolo turbíny. Při dosažení určitého počtu otáček se tato energie stane dostatečnou pro pohyb vozu a s dalším zvýšením počtu otáček se kola kapalinové spojky začnou otáčet téměř stejnou rychlostí.
Kapalinová spojka se nepoužívá jako nezávislá jednotka, která vykonává funkce spojky v převodovce automobilu, protože pro zajištění jejího vypnutí při změně rychlostního stupně je nutné vytvořit komplexní systém pro její vyprazdňování. Proto se kapalinová spojka používá společně s běžnou třecí spojkou, která se instaluje sekvenčně za ní a slouží pouze k řazení.

Elektromagnetická prášková spojka

Elektromagnetická prášková spojka:
A, B, C — mezery;
1 – přední část;
2 – pevné těleso;
3 – budicí vinutí;
4 – hnaná část

Elektromagnetická prášková spojka se poněkud rozšířil na vozech malé třídy. Vedoucím prvkem spojky je setrvačník s magnetickými jádry s připojenými budicími vinutími. Hnaný kotouč je namontován na hnacím hřídeli převodovky. Mezi magnetickými jádry a hnaným diskem je vzduchová mezera, do které je zaváděn speciální třecí prášek s vysokými magnetickými vlastnostmi. Pokud v budicím vinutí není žádný proud, není mezi vodicím a hnaným prvkem spojky žádné silové spojení – spojka je rozpojena. Pokud je do budicích vinutí přiváděn elektrický proud, pak se v důsledku vytvoření magnetického pole částice prášku vyrovnají podél siločar magnetického pole a mezi hnacím a hnaným spojkovým prvkem se vytvoří silová interakce. Výkonová vazba závisí na proudu tekoucím do budícího vinutí. Hlavní výhodou této konstrukce je, že ovládání spojky lze přenést ze spojkového pedálu na možnost manuálního ovládání tlačítkem, což je důležité pro řidiče se zdravotním postižením.

Jednolamelová spojka

Jednolamelová spojka:
1 — skříň spojky;
2 – setrvačník;
3 — třecí obložení hnaného kotouče;
4 — tlakový kotouč;
5 — opěrné kroužky;
6 — membránová pružina;
7 — vypínací ložisko spojky;
8 — vstupní hřídel převodovky;
9 — pěnové kroužky;
10 — uvolnit spojku;
11 — vidlice s kulovým kloubem;
12 — pouzdro;
13 – vidlice;
14 — tyč pracovního válce;
15 — spojovací deska;
16 – pracovní válec;
17 — odvzdušňovací armatura;
18 — pružina tlumiče;
19 — poháněný náboj disku

Třecí jednokotoučová spojka ve většině případů se jedná o optimální konstrukční řešení pro danou převodovou jednotku. Skládá se z hnacích částí: setrvačník, skříň, přítlačná deska, která se otáčí s frekvencí klikového hřídele motoru, a hnaný disk umístěný na drážkách hnacího hřídele převodovky.
Kromě toho je ve třecí spojce skupina dílů, které provádějí operaci zapnutí-vypnutí a pohánějí spojku. Spojka se zapíná působením síly vytvářené pružinami a rozpojuje se v důsledku překonání této síly při působení na spojkový pedál, který zajišťuje pohyb vypínacího ložiska.
V závislosti na typu pružin, které vytvářejí tlakové síly, se třecí spojky dělí na:
— spojky s obvodovými pružinami;
— spojky s centrální kuželovou pružinou;
— spojky s membránovou pružinou.
Většina manuálních převodovek v moderních osobních automobilech má membránové pružinové spojky.
Na nákladních vozidlech se používají dvoukotoučové spojky, jejichž použití je způsobeno potřebou zvětšit plochu třecích ploch bez zvětšení vnějších rozměrů spojky.

Požadavky na konstrukci spojky

Na konstrukci spojky jsou kladeny určité požadavky.
Hladký start. Tento požadavek je dán potřebou snížit dynamické zatížení převodovky při rozjezdu vozu a řazení. Donedávna se třecí obložení používalo hlavně pro třecí spojky, které zahrnovaly azbest, plniva a spojovací materiály. V současné době jsou stále rozšířenější třecí obložení bez azbestu nebo s jeho minimálním obsahem. To je způsobeno skutečností, že azbestový prach je považován za nebezpečný pro lidské zdraví.
Konstrukčně hladkého záběru spojky je dosaženo zajištěním poddajnosti hnaného kotouče. Pro tento účel jsou poháněné kotouče osobních automobilů dělené, s určitým zúžením nebo konvexností sektorů. V tomto případě působí sektory jako listové pružiny mezi hnaným kotoučem a jedním z třecích obložení. Také plynulost spínání je ovlivněna elasticitou prvků ve spínacím mechanismu. Z těchto poloh je výhodnější spojka s membránovou pružinou, ve které působí jako vypínací páky pružné plátky, než spojka s obvodovými pružinami, u které se vypínání provádí tuhými pákami.

Zařízení, které poskytuje zaručenou mezeru mezi třecími plochami:
a – páka;
b, c – s tyčí a pružinou;
S – pracovní mezera

Čistota vypnutí. Úplného odpojení motoru od převodovky je dosaženo získáním zaručené mezery mezi třecími plochami při plně sešlápnutém spojkovém pedálu. Pro dvoukotoučovou spojku existuje speciální zařízení pro násilný pohyb vnitřního hnacího kotouče do polohy, ve které jsou oba hnané kotouče ve volném stavu.

Ochrana převodovky před dynamickým zatížením. Dynamická zatížení v převodovce mohou být jednorázová (špičková) a periodická. Špičkové zatížení nastává při prudké změně úhlové rychlosti převodovky, například při sepnutí spojky vyhozením pedálu nebo při nárazu na nerovnost. Aby nedošlo k poškození převodovky, musí spojka omezit mez zatížení prokluzem.

Torzní tlumič vibrací:
1 – disk;
2 – náboj;
3 – cracker;
4 – pružina;
5 — ocelová podložka;
6 – třecí podložka

Periodické zatížení (torzní vibrace) vznikají v důsledku nerovnoměrného točivého momentu motoru. Pro tlumení torzních vibrací převodovky je v hnaném kotouči spojky instalován tlumič torzních vibrací. Náboj hnaného kotouče a samotný hnaný kotouč nejsou pevně spojeny navzájem, ale prostřednictvím tlumicích pružin. Vibrace vznikající v převodovce způsobují v důsledku deformace pružin tlumiče relativní úhlové posunutí hnaného kotouče a jeho náboje, přičemž toto posunutí je doprovázeno třením třecích prvků tlumiče. Dochází tedy k tlumení torzních vibrací vlivem třecích sil. Kromě toho tlumič změnou tuhosti převodu zabraňuje možnosti vzniku rezonance v převodovce, která posunuje rezonanční frekvence za oblast pracovních frekvencí motoru.
Použití dvouhmotových setrvačníků v konstrukci motoru umožnilo přenést tlumič torzních kmitů z hnaného kotouče na setrvačník. Toto konstrukční řešení umožňuje zjednodušit spojku, snížit moment setrvačnosti hnaného kotouče a tím snížit zatížení ovládacích prvků převodovky. Takové spojky se poprvé objevily v roce 1985.

Grafy elastických charakteristik pružin:
1 — spojka s obvodovými pružinami;
2 — spojka s membránovými pružinami

Udržování tlaku ve stanovených mezích během provozu. Během provozu se v důsledku opotřebení třecích obložení přítlačný kotouč pohybuje směrem k setrvačníku a mění tuhost pružin spojky. U spojek s obvodovými pružinami, které mají lineární elastickou charakteristiku, to vede ke snížení přítlačné síly a přenášeného třecího momentu až do prokluzu spojky.
U spojek s membránovou pružinou, která má nelineární elastickou charakteristiku, je síla při opotřebení obložení udržována přibližně konstantní.
Použití membránové pružiny umožňuje zjednodušit konstrukci, protože počet dílů je přibližně poloviční, velikost spojky je zmenšena a pružina slouží i jako vypínací páky. Membránová pružina zajišťuje rovnoměrné rozložení síly v celé podložce. Důležitou výhodou membránové pružiny oproti obvodové je, že při zvýšení úhlové rychlosti setrvačníku nedochází k narušení jeho charakteristiky odstředivými silami. Navíc, jak je patrné z grafu, při rozpojení spojky klesá síla pružiny, což usnadňuje ovládání spojky. Některé konstrukce membránových pružin mají konvexní stranu pružiny směřující dovnitř spojky. To umožňuje mírně zmenšit šířku jednotky, ale komplikuje konstrukci uvolňovacího prvku a pohonu.
Membránová pružina se původně objevila ve spojkách osobních automobilů. Jeho použití ve spojkách nákladních automobilů dlouhou dobu bránila technologická náročnost výroby velkoprůměrových pružin.

Umístění spojky v autě

Pokud řídíte vůz s manuální převodovkou, možná vás překvapí, že vaše auto má více spojek. A auta s automatickou převodovkou mají i spojky. Ve skutečnosti se spojky používají v mnoha zařízeních, která známe. Aku vrtačky mají spojku, motorové pily mají spojku odstředivou, dokonce i některá joja mají spojku.

V tomto článku si povíme, proč je potřeba spojka, jak funguje v autě a kde jinde se spojka používá.

Spojka je poměrně užitečné zařízení se dvěma otočnými hřídeli. Jedna z hřídelí je obvykle poháněna motorem nebo řemenicí, zatímco druhá pohání jiný mechanismus. Například u vrtaček je první hřídel poháněna elektromotorem a druhá otáčí sklíčidlem. Úkolem spojky je spojit tyto dva hřídele tak, aby se otáčely stejnou rychlostí, a oddělit je tak, aby se otáčely různými rychlostmi.

V autě je spojka nezbytná, protože. Motor se točí neustále, ale kola ne. Abyste nemuseli vypínat motor při každém zastavení, je nutné nějak oddělit kola a motor. Spojka umožňuje jemně připojit rotující motor a stacionární převodovku a hladce „brousit“ hřídele.

Abyste pochopili, jak spojka funguje, musíte vědět, jaká je síla tření, která určuje, jak obtížné je pro jeden předmět klouzat po druhém. Jakýkoli povrch má nerovnosti, dokonce i na tom nejhladším jsou vidět mikroskopické nerovnosti, které určují koeficient tření. Čím větší je nerovnost, tím obtížnější je pro jeden předmět klouzat po druhém.

Spojka funguje díky tření spojkového kotouče a přítlačného kotouče. Dále se blíže podíváme na konstrukci spojky.

Přítlačný kotouč, spojkový kotouč a třecí síla

U automobilové spojky je přítlačný kotouč připojen k motoru a spojkový kotouč je připojen k převodovce.

Když uvolníte pedál spojky, pružiny přitlačí přítlačný kotouč proti kotouči spojky. Tímto způsobem jsou hnací hřídel motoru a převodovky spojeny a otáčejí se stejnou rychlostí.

Síla, kterou spojka dokáže udržet, závisí na tření mezi přítlačným kotoučem a kotoučem spojky a také na síle pružin, které tlačí na přítlačný kotouč.

Jak funguje spojka

Když sešlápnete pedál spojky, lanko nebo hydraulický píst zatlačí na vidlici, která posune vypínací ložisko směrem k membránové pružině. Plátky membránové pružiny se ohýbají a vnější okraj pružiny se oddaluje od přítlačné desky a uvolňuje ji. Přenos točivého momentu z motoru na převodovku je přerušen.

Dávejte pozor na pružiny umístěné na spojkovém kotouči. Tyto pružiny jsou navrženy tak, aby absorbovaly rázy převodovky, ke kterým dochází, když náhle upustíte spojku.

Tento design funguje stabilně, ale mohou nastat určité problémy. Dále budeme hovořit o problémech souvisejících se spojkou.

Běžné problémy se spojkou

V 1950. – 1970. letech 80. století. Musel jsem měnit spojku každých 000 100 – 000 130 km. Životnost moderních spojek je při správném provozu a údržbě více než 000 55 km. Jinak může při 000 XNUMX km selhat spojka. Přetížená nákladní auta a tahače, které tahají těžké náklady, mohou mít problémy i s novou spojkou.

Hlavním problémem je opotřebení třecího materiálu kotouče. Třecí materiál na kotouči spojky je podobný třecímu materiálu na brzdových destičkách – časem se opotřebuje. Když se většina třecího materiálu opotřebuje, kotouč začne prokluzovat a spojka nepřenáší výkon z motoru na kola.

K opotřebení spojky dochází pouze tehdy, když se kotouče otáčejí různými rychlostmi. Když jsou kotouče přitlačeny k sobě, třecí materiál drží kotouče pohromadě a otáčejí se stejnou rychlostí. K opotřebení dochází, když kotouč spojky klouže přes přítlačný kotouč. Pokud ale jezdíte s častým prokluzem spojky, opotřebení jde mnohem rychleji.

• Lanko spojky je natažené nebo poškozené — Aby kabel fungoval efektivně, je zapotřebí dostatečné napětí.
• Netěsný nebo opotřebovaný hlavní/podřízený válec spojky — Netěsnost brání vytvoření dostatečného tlaku.
• Vzduch v hydraulickém potrubí — Vzduch ovlivňuje činnost hydrauliky, protože zabírá místo a neposkytuje dostatečný tlak.
• Nesprávně namontovaná páka spojkového pedálu — Přenáší malou sílu na lanko nebo hlavní válec hydraulického systému.
• Nekompatibilita dílů spojky — Ne všechny díly nabízené na pozáručním trhu jsou vhodné pro váš vůz.

Kontrola spojky

1. Nastartujte motor, zatáhněte ruční brzdu a zařaďte neutrál.
2. Poslouchejte hučení, když motor běží na volnoběh a není sešlápnut spojkový pedál. Pokud slyšíte hluk, pak je s největší pravděpodobností problém s převodovkou. Pokud není slyšet žádný hluk, přejděte k dalšímu kroku.
3. V neutrálu začněte mačkat spojky a poslouchejte. Pokud uslyšíte skřípavý zvuk, pak je s největší pravděpodobností problém ve vypínacím ložisku nebo vidlici. Pokud není slyšet žádný hluk, přejděte k dalšímu kroku.
4. Sešlápněte spojku až na doraz. Pokud uslyšíte skřípavý zvuk, může být vadné pouzdro nebo ovládací ložisko.

Typy spojek

Kompresor klimatizace do auta s magnetickou spojkou

V autě se používají různé typy spojek.

Automatická převodovka obsahuje několik spojek. Tyto spojky zapínají a odpojují planetová kola. Každá spojka je ovládána tlakovou hydraulickou kapalinou. Při poklesu tlaku pružiny spojku rozpojí.

Autoklimatizace používá elektromagnetickou spojku. Umožňuje vypnutí kompresoru i při běžícím motoru. Spojka se aktivuje průchodem elektrického proudu magnetickou cívkou. Pokud se přívod proudu zastaví (vypnuli jste klimatizaci), spojka se uvolní.

Mnoho automobilů používá chladicí ventilátor poháněný motorem. Tento ventilátor je ovládán jiným typem spojky – viskózní spojkou. Funguje v závislosti na teplotě kapaliny. Spojka je instalována na náboji ventilátoru v proudu vzduchu procházejícího chladičem. Tento typ spojky je podobný viskózní spojce, která se používá u terénních vozidel. Při zahřátí se viskozita kapaliny spojky zvýší, což způsobí zvýšení otáček ventilátoru v souladu s otáčkami motoru. Ve studeném autě se kapalina spojky nezahřívá a ventilátor se otáčí pomalu, což umožňuje rychlejší zahřátí motoru na provozní teplotu.

Mnoho vozů má diferenciály s omezeným prokluzem nebo viskózní spojky, které se používají ke zvýšení trakce. Při zatáčení se jedno kolo protáčí rychleji než druhé, což ztěžuje řízení. Samosvorný diferenciál se ovládá pomocí spojky. Pokud se jedno kolo začne protáčet rychleji než ostatní, aktivuje se spojka, která zpomalí rotaci. Jízda přes kaluže a led může vést k uklouznutí.

Motorové pily používají odstředivé spojky k zastavení řetězu, aniž by bylo nutné vypnout motor. Tyto spojky pracují automaticky pomocí odstředivé síly. Vstupní buben je připojen ke klikovému hřídeli motoru. Výstupní buben pohání řetěz. S rostoucími otáčkami motoru jsou třecí segmenty přitlačovány k vnitřnímu povrchu bubnu. Odstředivé spojky se používají také v sekačkách na trávu, motokárách a mopedech. Dokonce i některé jojo hračky mají spojku.