Automobilová spojka – účel, princip činnosti, poruchy

Účel spojky, specifika činnosti, konstrukční vlastnosti, běžné závady a způsoby jejich odstranění.

Přiřazení spojky

Spojkový systém vozidla je podsystémem převodovky. Je zaměřena na vytvoření příznivých podmínek pro krátkodobé odpojení spalovacího motoru od převodovky nebo transaxle (u vozidel, kde převodovka, hlavní ozubené kolo a diferenciál – mechanismus přenosu výkonu na rotaci – tvoří jeden celek ve společné skříni ).

• Přepínání převodů v převodovce, otevírání a zavírání řetězu, zajišťující plynulou změnu otáček a točivého momentu spalovacího motoru.
• Tlumí vibrace a torzní vibrace, které jsou vážným rizikem pro elastické prvky (plné smykových deformací).
• Snižte zatížení, když spalovací motor pracuje nerovnoměrně.
• Snižte přetížení převodovky při brzdění.

Jak funguje spojka auta

Zvažme princip fungování klasického řešení se spojkovým pedálem – PS (typická možnost pro nejoblíbenější řešení s hydraulikou).

1. Co se točí?
2. Co se stane, když kliknete na PS?

Pokud při běžícím spalovacím motoru oddálíte motor od setrvačníku, zastaví se. co se stane? Nedojde k přenosu točivého momentu na kotouč spojky. Pokud však kotouč opět přivedete k setrvačníku, točivý moment se opět začne přenášet na kotouč spojky.

Jak vyjmout a přesunout kotouč spojky?

Odkud však pocházejí příkazy „demontujte kotouč spojky“, „přesuňte kotouč spojky“ Takové příkazy pocházejí z pedálu, který řidič sešlápne, a ze spojky?

Při stlačení PS se kotouč oddálí od setrvačníku a zastaví se, k přenosu CM nedochází. Když řidič uvolní PS (sundá z něj nohu), kotouč se opět dostane do kontaktu se setrvačníkem a spustí se převod CM (kotouč se otáčí). Následuje převodovka. Z kotouče spojky se točivý moment přenáší na vstupní hřídel a ozubené kolo. Jakmile dojde k převodu CM, hřídel a ozubené kolo se začnou otáčet. Dále se sekundární hřídel a jeho ozubené kolo připojí k „týmové práci“. Při přenosu CM se sekundární hřídel a ozubené kolo začnou otáčet.

Když řidič nastartuje motor a sešlápne spojkový pedál, točivý moment se přenese ze setrvačníku na kotouč spojky a poté na vstupní hřídel převodovky. Řidič sešlápne PS nohou, kotouč se oddálí od setrvačníku, přestane se pohybovat a zároveň se zastaví vstupní hřídel. Stačí ale pustit PS a vstupní hřídel se dá znovu do pohybu.

Pro aktivaci sekundárního hřídele řidič stiskne PS a zastaví primární hřídel, stiskne páku a zařadí převody. Po uvolnění PS se točivý moment začne přenášet z primárního hřídele na sekundární.

Jak to funguje v praxi? PS je nástroj pro změnu polohy disku na hřídeli. Při zmáčknutí PS se kotouče uvolní, vstupní hřídel se zastaví, načež můžete pohnout pákou na převodovce a upravit otáčky.

V okamžiku, kdy jede vozidlo v plné rychlosti, lze PS zcela uvolnit. Pokud v této poloze „zrychlíte“, zvýší se otáčky motoru a s nimi i rychlost vozu.

Častá chyba: při prudkém uvolnění spojky se stlačí hnaný kotouč, spalovací motor nestihne zareagovat a může se zaseknout.

K zastavení pohybu musí řidič stisknout SA a plynule sešlápnout brzdový pedál, pak vyřadit rychlostní stupeň a rychle uvolnit PS.

Výstavba

Nejoblíbenější verze spojkového zařízení automobilu je založena na následujících součástech:

• Uvolňovací ložisko. Zajišťuje spojení se spojkou při tlaku na PS. Může být hydraulický (jako na obrázku výše) a mechanický (kulička).
• Samonastavovací SA pro snížení zdvihu pedálu. Ve skutečnosti se jedná o náhradu za jeho opotřebení. Lze vyrobit s mechanismem ovládání zdvihu (mechanismus nastavení se aktivuje při zvýšení zdvihu v důsledku opotřebení) a membránovou pružinou pro ovládání síly.
• Hnaný kotouč sestávající z náboje, tlumicích kotoučů, třecích obložení a deflektorů oleje. Přebírá rotaci z disku mechaniky. Funguje díky pohybu setrvačníku. Začíná pracovat otáčením setrvačníku. Zpočátku se rotace přenáší na plášť a poté na přítlačnou desku, třecí obložení (tkané, kompozitní, kevlarové), tlumič, přírubu, paprsky.
• Tlumič. Namontováno na poháněném disku. Tlumič torzních vibrací. V první řadě je tlumič užitečný pro tlumení úhlových vibrací, které přicházejí na převodové hřídele od spalovacího motoru. Pomáhá zeslabit rezonanční kmity, které vznikají jako odezva na shodu frekvencí kmitání převodovky a rušivé síly, která pochází z pulzace spalovacího motoru CM.
• Setrvačník je jednotka pro přenos rotační síly z klikového hřídele na převodovku. Na obrázku výše vidíte dvouhmotový setrvačník. Toto řešení je velmi oblíbené u užitkových vozidel – nákladních automobilů, autobusů. O výhodách řešení s dvouhmotovým setrvačníkem se podrobněji pozastavíme níže. Kromě toho existují pevné setrvačníky (instalované na osobních vozech ekonomické třídy, běžnější u starších modelů) a lehké setrvačníky (běžná možnost setrvačníku pro osobní vozy s automatickou převodovkou).
• Spojka je jednotka třecích systémů (proto ji nenajdete na horním obrázku – s řešením s hydraulikou a schéma se spojkou je uvedeno samostatně níže). Tato jednotka pomáhá odpojit spojkový pohon při řazení rychlostních stupňů. Je to spojka, která přenáší sílu z vypínací vidlice na ložisko. Spojka chrání ložisko před opotřebením. Díky přítomnosti spojky skutečně nedochází k přímému kontaktu mezi ložiskem a vidlicí.

Dalším prvkem zařízení je PS. Je přítomen v hydraulických i mechanických spojkách automobilu. U hydraulických konstrukcí působí PS na píst hlavního válce, vytváří tlak, píst se pohybuje. Pokud mluvíme o mechanickém přenosu síly, pak jde o lanko nebo páku.

Existují ale řešení bez pedálu. Jedná se o robotické struktury. Alternativou k PS je v tomto případě robotizovaná převodovka (mikroprocesorová řídicí jednotka). Řidič místo řazení pouze vydává povely. Řidič je informován prostřednictvím indikátorů.

Typy spojky

V závislosti na stavu povrchu se rozlišují suché a mokré typy automobilové spojky. V závislosti na namontovaném setrvačníku (jak je uvedeno v části „Design“) se rozlišují systémy s dvouhmotovým, pevným a lehkým setrvačníkem.

V závislosti na silách, které jsou použity k přenosu CM, se rozlišuje třecí (mechanický princip), hydraulická a elektromagnetická spojka. V prvním případě je „vodičem“ třecí síla, ve druhém – kapalina, ve třetím – magnetické pole.

V závislosti na počtu kotoučů v konstrukci může být spojkový mechanismus vozidla jednokotoučový, dvoukotoučový nebo vícekotoučový.

Suchá spojka

• Práce je založena na suchém tření mezi kotouči (hnacím, hnaným a tlakovým).
• Pracovní plochy nevyžadují ošetření lubrikantem. Třecí obložení jsou ve vzduchu. Díky tomu je možné získat tuhé spojení mezi spalovacím motorem a převodovkou.
• Zatížení SA je minimální.
• Odpor motoru je výrazně snížen, nedochází k odvádění části výkonu motoru na pohon olejového čerpadla a tudíž nehrozí pokles výkonu spalovacího motoru.
• Malá hmota hnaného disku vytváří ideální podmínky pro rychlé zastavení disku při otevírání. Řazení převodových stupňů je výrazně zjednodušeno.
• Suché systémy jsou designově nejjednodušší. Proto je zařízení spolehlivé. Žádné problémy se servisem.
• Výroba SDS je poměrně levná.
• Řešení je vhodné pro výkonné motory
• SSC jsou adaptabilní na vozidla s nízkým točivým momentem. Díky tomu jsou SSC velmi oblíbené, ale na volnoběh je slyšet nepříjemný zvuk. To vytváří nepohodlí pro řidiče a povzbuzuje výrobce, aby hledali nová řešení.

Systémy mokré spojky (WMS)

Charakteristické vlastnosti SMC:

• SMC fungují na motorový olej.
• Kvůli mazání dochází k menšímu opotřebení SA.
• Motorový olej se rychle kontaminuje (vzniklý prach zůstává v motoru).
• Konstrukce poskytuje vynikající chlazení a usnadňuje efektivní přenos CM.

Odborníci zaznamenávají vysokou životnost spojky a převodovky (při použití vysoce kvalitních maziv a jejich včasné výměně).

SMC se dobře osvědčily v převodovkách vozidel s točivým momentem nad 250 Nm.

Suchá dvoukotoučová spojka

Nejoblíbenější je suchý dvoukotoučový SA. Montuje se na krabice s lichým počtem převodů.

Většina dílů v této jednotce je spárována. Dvě přítlačné desky, dvě membránové pružiny, dvě ložiska, dvě spínací páky.

I při malé velikosti mechanismu lze díky tomuto konstrukčnímu prvku dosáhnout působivého točivého momentu. Umístí se jako řešení, které může zvýšit plynulost řazení a jízdní komfort.

S tímto SA se i auto s manuální převodovkou snadno dostane do vysokých rychlostí. Proto, když měla většina sportovních vozů manuální převodovku, byly vybaveny dvoukotoučovým SA.

Dvouhmotová spojka setrvačníku

Dvouhmotový setrvačník CA je 2diskové konstrukce. Konektor je systém pružinového tlumiče.

Návrh obsahuje dva bloky (pouzdra). Na jednom je startovací kroužek, na druhém SA jednotka. Konstrukce je navržena tak, aby byla možná axiální rotace jednoho tělesa vůči druhému.

• Pružiny pracují v krocích. První stupeň je s měkkými pružinami, to je důležité pro stabilní provoz systému při spouštění a vypínání spalovacího motoru, druhý stupeň je s tvrdými pružinami. Používají se v normálním jízdním režimu;
• Minimalizovaná hladina hluku v jednotce „ICE – převodovka“;
• Zvýšená palivová účinnost (snížené náklady na benzín, naftu);
• Složitost montáže s vysokou cenou.

Běžné poruchy

Bohužel, nikdo není imunní vůči poruchám CA. V jednom případě je však nutná úplná výměna systému, v jiných pouze výměna jedné z částí automechanikem, například vypínacího ložiska.

Jedním z běžných problémů je uklouznutí CA. To je signál, že je ucpaný hydraulický pohon (u systémů s hydraulikou), setrvačník se stal nepoužitelným, pracovní válec je velmi zaolejovaný nebo je hnaný kotouč zcela poškozen. Kromě toho může prokluzování indikovat zaseknutí kabelu, oslabení nebo deformaci membránové pružiny.

Není neobvyklé, že SA „vedou“. Nejčastěji k tomu dochází kvůli problémům s poháněným diskem. Došlo například k jeho deformaci a opotřebení drážkování. Navíc to může být často reakce na prasklý pracovní válec.

Zvýšené vibrace mohou také naznačovat opotřebení drážek a deformaci pružin. Někdy je však toto „chování“ pouhým důkazem, že podpora spojovacího prvku zeslábla.

Ale výskyt hluku při vypínání SA se okamžitě stane vodítkem pro zkušeného diagnostika, že je čas vyměnit vypínací ložisko.

Časté jsou i problémy s pedálem. Nejčastějším „příznakem“ je zvýšení jeho zdvihu nebo snížení množství síly. Zpravidla se v tomto případě vyměňuje pedál.

Ale jedním z nejděsivějších problémů v praxi je výskyt extrémně nepříjemného zápachu, někdy až pálení, z třecích obložení. Problém se ale nejčastěji řeší jednoduše. Stačí vyměnit kabel.

Systematické školicí materiály na téma „Převodovka a spojka“ naleznete v kurzu „Základy automobilového průmyslu“ založeném na LCMS ELECTUDE. Najdete zde nejen kvalitní znalostní základnu, ale také sadu praktických cvičení (na simulátoru) a sadu testů, které vám umožní posoudit vaše znalosti a posoudit úroveň vašich dovedností.