Elektronická učebnice

Mechanické spojky

Mechanické třecí spojky se používají ve spojení s manuální převodovkou, z důvodu svých funkčních vlastností. Ovládání této spojky je prováděno mechanickým pohybem spojkového pedálu automobilu. Jestliže spojkový pedál není sešlápnutý, spojka je sepnutá, a tudíž přenáší otáčivý pohyb spolu s krouticím momentem z klikového hřídele motoru na hnací hřídel převodovky. Z této situace jde vyvodit, že jestliže je zařazen rychlostní stupeň, automobil se musí pohybovat patřičnou rychlostí. K rozpojení spojky dojde v okamžiku, kdy dojde k sešlápnutí spojkového pedálu. Ovládání této spojky je manuální a o okamžiku a rychlosti sepnutí rozhoduje řidič automobilu.

Účel mechanické třecí spojky

Třecí spojka umožňuje krátkodobé odpojení motoru od převodovky. Toto odpojení je potřebné k dvojici důležitých úkolů umožňujících plynulou jízdu automobilu s manuální převodovkou. V první řadě umožňuje plynulý rozjezd vozidla, přičemž plynulost rozjíždění závisí na citlivosti a rychlosti pouštění spojkového pedálu.

Obr. 1: Třecí spojka

V druhém případě třecí spojka umožňuje řazení převodových stupňů. K umožnění plynulého přeřazení musí být odc převodovky odpojen motor, neboť při řazení rychlostních stupňů dochází k velké změně rychlosti otáček na hnacím hřídeli převodovky. Proto hřídel musí být odpojen od klikového hřídele motoru.
Dále mechanicky ovládaná třecí spojka umožňuje odpojení převodovky od motoru při startu automobilu, přičemž ztuhlý olej v převodovce zvyšuje odpor při spouštění motoru. Hlavně při nižších teplotách umožňuje snadnější nastartování a současně šetří opotřebení spouštěče automobilu.

Princip činnosti třecí spojky

Pro přenos krouticího momentu z motoru na převodovku automobilu je u třecí spojky využito třecí síly mezi jednotlivými částmi spojky. Je konstrukčně řešena jako třecí, přenos výkonu je zabezpečen pouze velikostí tření mezi jejími díly. Na základě výkonu motoru musí být spojka patřičně dimenzována, aby mohla bezpečně přenášet krouticí moment z motoru na převodovku. Z toho plyne velikost třecích ploch spojky a jejich vzájemné přítlačné síly. Velikost třecích ploch je dána velikostí průměru spojky a přítlačná síla je dána přítlačnými pružinami, které při sepnuté spojce přitlačují jednotlivé třecí části spojky k sobě.
Třecí spojky se rozdělují na základě prostředí, ve kterém pracují, neboli, v jakém prostředí je přenášena třecí síla. Třecí síla mezi jednotlivými částmi spojky se přenáší buď v suchém prostředí, nebo v kapalině, kterou je olej. Třecí spojky se tak rozdělují na suché, nebo na mokré (olejové). V současnosti však převažují spojky suché, mokré spojky se používají hlavně u motocyklů.

Konstrukce třecí suché spojky

Aby byl u třecí spojky umožněn přenos krouticího momentu z motoru na převodovku pomocí třecí síly, musí být spojka tvořena třemi základními částmi:
- Setrvačníkem motoru – vedle dvou funkcí, kterými jsou umožnění nastartování motoru pomocí ozubeného věnce uloženého na obvodu setrvačníku a dále funkce setrvačníku, který zajišťuje plynulejší otáčení klikového hřídele, plní ještě jednu funkci, důležitou pro chod spojky. Na vnější čelní ploše setrvačníku se nachází třecí plocha pro přenos krouticího momentu z motoru na spojku. Po vnějším okraji čelní plochy je uložení pro přítlačné zařízení spojky, které je připevněno pomocí šroubového spojení v setrvačníku.

Obr. 2: Setrvačník

Přítlačným kotoučem – zajišťuje přítlačnou sílu, která je potřebná pro přenos třecí síly mezi jednotlivými částmi spojky a uchycen je k setrvačníku motoru.

Obr. 3: Přítlačný kotouč

Hnaným kotoučem (lamelou) – je uložena posuvně na hnací hřídel převodovky. Pomocí posuvného uložení v drážkách hřídele přenáší krouticí moment na převodovku. Po svém obvodě je opatřena třecími plochami (obložením), které slouží pro přenos třecí síly ze setrvačníku motoru a přítlačného kotouče.

Obr. 4: Lamela

Konstrukce a jednotlivá provedení hlavních částí třecí suché spojky, jsou blíže popsány v následujících podkapitolách.

Přítlačný kotouč

Přítlačný kotouč třecí spojky je tvořen robustním litinovým nebo ocelovým odlitkem. Ten je připevněn spolu s klecí spojky na setrvačník motoru. Hmotnost přítlačného kotouče se přičítá k hmotnosti setrvačníku, který může být o to lehčí. Přítlačný kotouč se vůči setrvačníku neotáčí, ale může se pohybovat axiálně, což je důležité pro činnost spojky. Třecí plocha spojky se rozděluje rovným dílem mezi přítlačný talíř a setrvačník. Co se týče házivosti třecích ploch přítlačného kotouče, platí totéž co u lamely.
Pro zajištění přítlačné síly slouží válcové pružiny, které jsou umístěné v komůrkách klece spojky. Axiální posuv přítlačného kotouče sloužící pro vypínání a zapínání spojky se provádí pomocí vypínacího ložiska spojky prostřednictvím vypínacích páček. Jedná se o dvojzvratné páky připevněné na kleci spojky, se kterou se otáčejí. Toto provedení přítlačného kotouče s vypínacími páčkami je rozebíratelné a umožňuje výměnu jednotlivých částí třecí spojky.
Válcové pružiny vyvíjejí sílu úměrnou jejich stlačení. Při postupném úbytku třecího obložení u lamely spojky dochází k oddálení přítlačného kotouče od klece. Pružiny jsou poté méně stlačené a jejich přítlačná síla úměrně k tomu klesne. V důsledku této situace se vypínací páčky více vykloní směrem k ložisku a je tedy nutné provést jejich seřízení, neboť pedál spojky by zabíral příliš vysoko. Při případném přesoustružení přítlačného kotouče se situace ještě více zhorší. Pak je nutné pružiny o velikosti rozměru opracování vypodložit. Ve vysokých otáčkách působí na pružiny odstředivé síly, které jsou kolmé k jejich ose a pružiny se tak přitláčejí na stěny komůrek. Toto negativně ovlivňuje zapínání a vypínání spojky. Aby k tomuto nepříznivému jevu nedocházelo, byla vyvinuta spojka s talířovou pružinou.
Přítlačný kotouč s talířovou pružinou tyto nectnosti nemá a díky své sedlové charakteristice se jeho přítlak s opotřebením lamely zvyšuje a odstředivá síla ve vysokých otáčkách spojce nevadí. Zároveň jeho další výhodou je menší ovládací síla. Talířová pružina nejde nijak vypodložit při případném opracování přítlačného kotouče. Z těchto důvodů se vyrábí jako nerozebíratelný komplet obsahující klec, talířovou pružinu a přítlačný kotouč, veškeré díly jsou spojeny nýtovými spoji. Při výměně lamely se tedy mění celý komplet přítlačného kotouče a to celá spojka včetně vypínacího ložiska.

Obr. 5: Přítlačný kotouč

Vypínací ložisko spojky je provedeno po stránce základní konstrukce obdobně pro oba typy provedení spojek, ale není možné jej zaměnit. U přítlačného kotouče spojky s vypínacími páčkami stačí rovinná čelní plocha vypínacího ložiska. Talířová pružina musí mít na dotyk se svými lamelami tvar styčné plochy vypínacího ložiska, které je opatřeno půlkruhovým výstupkem.

Obr. 6: Vypínací ložisko

Hnaný kotouč

Hnaný kotouč, neboli tak zvaná lamela, se vyrábí z ocelového plechu, který má zvlněný okraj. Zmíněné zvlnění je důležité pro pružnost lamely. Progresivní účinek sil při stlačování výrazně zlepšuje funkci při rozjezdu vozidla, umožňuje tak plynulejší záběr, což má vliv na klidnější rozjezd.

Obr. 7: Hnaný kotouč

Zvlněný plech lamely je přinýtován na náboji, který se pohybuje axiálně na drážkovaném hnacím hřídeli převodovky. Oboustranné obložení je spojeno nýtovými spoji, zapuštění nýtů udává maximální možnou velikost opotřebení obložení. Při přenosech větších výkonů se lamela spojky navíc vybavuje torzními pružinami, mezi nábojem a plechem s obložením je další plech a kdy přenos výkonu se děje přes pružiny umožňující malé pootočení. V součinnosti s třením mezi oběma plechy je snížen přenos rázů. Lamela spojky nesmí vykazovat axiální házivost, jinak nelze zajistit plynulý rozjezd vozidla. Důsledkem házivosti by bylo cukání vozidla, rozjezd je možný jen bez přidání plynu s velmi citlivým ovládáním spojky. Lamela spojky musí být dynamicky a staticky vyvážena.

Třecí materiály spojky

Třecí materiály používané pro výrobu spojek, jsou dané kombinací kovů, kterými jsou ocel nebo litina a obložení s měděnými vlákny. Často se jako materiálu pro obložení používalo azbestu, avšak z důvodu karcinogenity azbestových vláken se od použití azbestu upustilo. Materiál pro obložení je nyní zcela odlišný, přičemž jeho vlastnosti jsou lepší. Podmínkou pro správnou funkci suchých třecích spojek je nutnost mít třecí plochy spojky absolutně suché, protože jakékoliv zamaštění způsobí pokles koeficientu tření na méně než polovinu. Pro obložení spojky v poslední době se používají materiály na keramické nebo uhlíkové bázi. Tyto třecí materiály mají sice vynikající vlastnosti, ale také vyšší cenu. Proto se používají jen u dražších a výkonnějších automobilů.