Centralna siła

Usytuowanie siłownika centralnego z łożyskiem wyciskowym wewnątrz obudowy sprzęgła. © Howe Racing Enterprises

Udostępnij:

Stosowanie skrzyni biegów, nawet tej najprostszej, wymusiło na konstruktorach stworzenie sprzęgła, dzięki któremu możliwe stało się płynne ruszanie oraz przełączanie przełożeń. Ze względu na to, że sprzęgło jest umieszczone między silnikiem a skrzynią biegów, konieczne było zastosowanie mechanizmów nim sterujących.

Pierwsze konstrukcje samochodów korzystały ze sprzęgieł sterowanych systemem cięgieł i popychaczy sztywnych. Najczęściej pedał sprzęgła był trwale powiązany mechanicznie z obudową sprzęgła, przez co zawsze przenosił drgania układu napędowego. W układzie dźwigniowym pedał był przytwierdzony wewnątrz kabiny, a za przeniesienie siły odpowiadał system dźwigni i popychaczy. Przy wciśnięciu pedału system cięgieł przenosił ruch na dźwignię umieszczoną przy samym mechanizmie sprzęgła i poruszającą węglowym łożyskiem ślizgowym opierającym się o tarczę dociskową. Ze względu na konstrukcję ramową samochodów system ten nie był precyzyjny, ponieważ nadwozie, do którego przymocowany był pedał sterujący, przemieszczało się wobec ramy, na której zamocowany był silnik wraz z pozostałymi elementami przeniesienia napędu, a więc także ze sprzęgłem. Te przemieszczenia, wynikające z elastycznego zawieszenia nadwozia na ramie, powodowały, że sprzęgło pracowało różnie w różnych warunkach jazdy i aby zapobiec jego mimowolnym uślizgom, konieczne było stosowanie dużych luzów w układzie, co dodatkowo utrudniało precyzyjne sterowanie sprzęgłem.
 

Schemat układu hydraulicznego sterowania sprzęgłem.
Schemat układu hydraulicznego sterowania sprzęgłem. Źródło: General Motors Corporation

Patent Bowdena

Przełomowy moment w sterowaniu sprzęgłem nastąpił z chwilą wynalezienia cięgła elastycznego przez sir Franka Bowdena – założyciela i właściciela Raleigh Bicycle Company produkującej rowery. Skonstruował on cięgło linkowe poruszające się w pancerzu wykonanym ze skręconego drutu. Linka wewnątrz drucianej skrętki przesuwała się, przenosząc ruch ciągnący, popychający i obrotowy linki drutowej między jednym i drugim końcem bez potrzeby stosowania rolek lub złączy giętkich. Była ona przeznaczona szczególnie do stosowania w układach hamulców rowerowych, chociaż możliwe było jej użycie do innych pojazdów. W motoryzacji cięgło Bowdena, czyli popularna „linka”, pojawiła się w 1903 roku w motocyklach Indian jako element sterowania gazem. Od tego czasu nastąpiło gwałtowne rozprzestrzenienie się tego wynalazku. Od 1902 roku linka była pokrywana z zewnątrz wodoodporną powłoką tkaninową, a tuż po wojnie zaczęto stosować do jej zabezpieczania tworzywo sztuczne.

W sterowaniu sprzęgłem samochodowym jeden koniec linki przytwierdzony jest do pedału sprzęgła, a drugi do łapy poruszającej łożyskiem wyciskowym. Pancerz z kolei przytwierdzony jest od strony sprzęgła do nadwozia (stałego punktu w okolicy pedału), a od strony sprzęgła do uchwytu na skrzyni biegów lub obudowie sprzęgła. W unieruchomionym pancerzu linka przesuwa się swobodnie, a elastyczność cięgła pozwala na jednakowe warunki pracy sprzęgła niezależnie od wzajemnego położenia nadwozia względem zespołu napędowego. Wszystkie zmiany położenia są kompensowane przez pancerz linki, który nie zmienia swojej długości.
Problemem mechanizmu sterowania cięgłem Bowdena był fakt, że w miarę zużywania się tarczy sprzęgła malał luz roboczy, co wymagało regulacji długości pancerza. Najczęściej odbywało się to za pomocą śruby lub mechanizmów samoregulujących.

Z czasem zdecydowano się zastąpić cięgło Bowdena układem hydraulicznym przypominającym z zasady działania układ hamulcowy. Tu za pomocą pedału przesuwany jest tłok w pompie hydraulicznej, która przetłacza płyn roboczy (hamulcowy) do siłownika zamontowanego na obudowie sprzęgła. Siłownik, oddziałując na łapę sprzęgła, powodował wysprzęglenie. System ten ma zasadniczą zaletę w porównaniu do układu cięgła Bowdena – kompensacja zużycia tarczy sprzęgła, a więc luzu roboczego, następuje automatycznie dzięki konstrukcji pompy sprzęgła, która w razie zużywania się tarczy zasysa ciągle większą ilość płynu, powiększając pojemność czynnika w obiegu. Wciąż jednak układ sterowania sprzęgłem składa się z pedału, pompy i elementów pośrednich, takich jak przewody, siłownik, łapa sprzęgła, ośka łapy oraz łożysko wyciskowe.

Zasada działania hydraulicznego układu sterowania sprzęgłem polega na zasadzie przetłaczania płynu roboczego (płynu hamulcowego) między pompą a siłownikiem. W układzie hamulcowym stosuje się przełożenie polegające na zwiększeniu siły siłowników w zacisku przez zwiększenie ich średnicy. W układzie sterowania sprzęgłem nie stosuje się dużego przełożenia, ponieważ średnica tłoka w pompie hydraulicznej jest zbliżona do średnicy tłoczyska w siłowniku. Niewielkie przełożenie hydrauliczne jest wymagane do zapewnienia długiego skoku siłownika i zarazem dużego przesunięcia łapy sprzęgła.


TOP w kategorii


#Technika motoryzacyjna



Siłownik centralny

Sterowanie hydrauliczne sprzęgłem w zasadzie działania nie różni się od sterowania cięgłem Bowdena. Linka została tylko zastąpiona układem hydraulicznym, ale pozostałe elementy ruchome układu są praktycznie niezmienione. Aby zwiększyć komfort użytkowania, konieczne były modyfikacje układu eliminujące zbędne ruchome części. I tak łapę sprzęgła, ośkę, na której się ona obracała, łożysko wyciskowe oraz siłownik sprzęgła zastąpiono jednym elementem, który integruje siłownik sprzęgła oraz łożysko wyciskowe. Jest on zamontowany centralnie na tulei osłaniającej wałek sprzęgłowy. Dzięki takiemu zabiegowi osiągnięto pewność, że łożysko zawsze przesuwa się w tej samej osi, co koło zamachowe i docisk sprzęgła. Przez zlikwidowanie punktu obrotu łożyska na łapie sprzęgła zniwelowano zużycie sprężyny talerzowej w docisku.

 

Przekrój przez centralny siłownik sprzęgła zintegrowany z łożyskiem wyciskowym.
Przekrój przez centralny siłownik sprzęgła zintegrowany z łożyskiem wyciskowym. Źródło: Schaeffler

Do siłownika doprowadzony jest przewód hydrauliczny bezpośrednio z pompy sprzęgłowej przy pedale sterującym. Z siłownika dodatkowo wyprowadzony jest przewód odpowietrzający. Jego ujście ze śrubą odpowietrzającą znajduje się zazwyczaj na zewnątrz obudowy sprzęgła, choć spotyka się wyjątki, gdzie odpowietrznik znajduje się wewnątrz obudowy sprzęgła. W takim przypadku odpowietrzenie układu hydraulicznego może być bardzo utrudnione.

Zalety tego rozwiązania to najmniejsza ilość części składających się na sterowanie sprzęgłem, a zarazem największy komfort działania. Do wad należy jednak czasochłonność i pracochłonność związana z wymianą siłownika sprzęgła w razie jego awarii. W układzie z centralnym siłownikiem konieczny jest demontaż skrzyni biegów, gdy tymczasem w przypadku siłownika sprzęgła zamontowanego na obudowie sprzęgła wystarczy odkręcić 2 śruby oraz odłączyć przewód hydrauliczny doprowadzający czynnik roboczy. Po zamontowaniu nowego siłownika konieczne jest jego odpowietrzenie przez odkręcenie śruby znajdującej się na samym siłowniku i kilkukrotne przepompowanie płynu. W przypadku siłownika zamontowanego na obudowie sprzęgła wymiana wraz z odpowietrzeniem nie powinna trwać więcej niż godzinę.

Udostępnij:

Drukuj





aE



Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również