Συμπλέκτης

Συμπλέκτης ( παλαιότερη ονομασία "ντεμπραγιάζ", η "μπραγιάζι" ) είναι ο μηχανισμός του συστήµατος µετάδοσης κίνησης και βρίσκεται αμέσως μετά τον κινητήρα, δηλαδή μεσολαβεί μεταξύ σφονδύλου και κιβωτίου ταχυτήτων. Σκοπός του είναι να συνδέει και να αποσυνδέει τον στροφαλοφόρο άξονα (μέσω του σφονδύλου) και τον πρωτεύοντα άξονα του κιβωτίου ταχυτήτων. Ο συµπλέκτης του αυτοκίνητου χρησιµεύει για τη µετάδοση της ροπής στρέψεως του κινητήρα στο σύστηµα µετάδοσης της κίνησης και για την προσωρινή αποσύνδέση του κινητήρα και οµαλή εκκίνηση

 Μηχανικοί ξηροί: λειτουργούν βασιζόµενοι στη δύναµη της τριβής. Υδραυλικοί: χρησιµοποιούν την κινητική ενέργεια του υγρού. Ηλεκτροµαγvητικοί: χρησιµοποιούν τη δύναµη της τριβής που παράγεται από την κίνηση της σκόνης σιδήρου (φερροµαγνητικής σκόνης) εντός µαγνητικού πεδίου. Φυγοκεντρικοί συμπλέκτες: χρησιµοποιούν τη φυγόκεντρη δύναμη. Συνδυαζόμενοι μηχανικο-υδραυλικοί: χρησιμοποιούν συνδυασμό δυο τύπων: Υδραυλικό και Ξηρό. Λειτουργία του µηχανικού ξηρού συµπλέκτη τριβής. εξαρτήµατα: Ο ξηρός μηχανικός συμπλέκτης με έναν επίπεδο δίσκο τριβής χρησιμοποιείται σχεδόν κατ' αποκλειστικότητα στα αυτοκίνητα με χειροκίνητο κιβώτιο ταχυτήτων. Στην συντριπτική πλειονότητα χρησιµοποιείται συµπλέκτης µε ένα δίσκο τριβής. Ο συµπλέκτης αποτελείται από δακτυλιοειδείς πλάκες (δίσκους). Η µία από αυτές είναι ο ίδιος ο σφόνδυλος του κινητήρα, ενώ η δεύτερη, ονοµάζεται πλάκα πίεσης - πλατώ, συνδέεται µε το σφόνδυλο, µε το κέλυφος του συµπλέκτη µέσω συστήµατος µοχλών και ακολουθεί στην περιστροφή της το στροφαλοφόρο άξονα. Ανάµεσα τους βρίσκεται ένας λεπτός δίσκος επικαλυµµένος και από τις δύο µεριές µε ειδικό υλικό που αυξάνει την τριβή (φερμουίτ-φερόντο), ο οποίος ονοµάζεται δίσκος τριβής του συµπλέκτη και µεταδίδει την κίνηση στο κιβώτιο ταχυτήτων. Ο δίσκος τριβής του συµπλέκτη είναι σφηνωµένος µε τη δύναµη των ελατηρίων (ελικοειδή ή ελατηριωτό διάφραγμα-χτένι) στο σφόνδυλο και την πλάκα πίεσης, έτσι ώστε όταν ο σφόνδυλος περιστρέφεται είναι αναγκασµένος να τον ακολουθήσει, οπότε µε το πολύσφηνο του µεταδίδει την κίνηση στον πρωτεύοντα άξονατου κιβωτίου ταχυτήτων. Στη θέση αυτή ο συµπλέκτης, είναι «συµπλεγµένος», δηλαδή είναι σε λειτουργία και µεταδίδει την κίνηση στο κιβώτιο ταχυτήτων. Η αποσύµπλεξη γίνεται µε πίεση στα ελεύθερα άκρα των µοχλών, όποτε αναγκάζονται τα ελατήρια να αποχωρίσουν και η πλάκα πίεσης αποµακρύνεται από το σφόνδυλο, και έτσι ελευθερώνεται ο δίσκος τριβής του συµπλέκτη, η κίνηση δεν µεταδίδεται. Ο δίσκος τριβής μεσολαβεί μεταξύ σφονδύλου και πλατώ. Η επιφάνεια επαφής του είναι από φερμουίτ ή υλικά με μεγάλο συντελεστή τριβής ώστε να μπορεί να μεταφέρει τη ροπή στρέψης αλλά και να αντέχει την αναπτυσσόμενη θερμoκρασία. Η επιφάνεια επαφής είναι συνδεδεμένη με πριτσίνια πάνω σε ένα χαλύβδινο έλασμα που ονομάζεται μαργαρίτα. Το χαλύβδινο αυτό έλασμα είναι συνδεδεμένο ελαστικά με την πλήμνη με ελικοειδή ελατήρια. Σκοπός της σύνδεσης αυτής είναι η προοδευτική μετάδοση της κίνησης κατά τη σύμπλεξη. Τα ελατήρια αυτά ονομάζονται ελατήρια απορρόφησης κραδασμών ή ελατήρια σκορτσαρίσματος. Παραλλαγή που εμφανίζεται στα νέα μοντέλα αποτελεί να έχουμε συνδεδεμένο σταθερά το δίσκο με την πλήμνη και τα ελατήρια να είναι μέσα στο σφόνδυλο με ανάλογη εσωτερική διαμόρφωση. Το εσωτερικό της πλήμνης είναι πολύσφηνο και μέσα σφηνώνεται στο άκρο του ο πρωτεύων άξονας που βρίσκεται έξω από το κιβώτιο που είναι διαμορφωμένο εξωτερικό πολύσφηνο. Το πλατώ είναι ένα σύνολο εξαρτημάτων το οποίο στερεώνεται με κοχλίες πάνω στον σφόνδυλο και περιστρέφεται μόνιμα μαζί με αυτόν. Απoτελείται από: Την πλάκα πιέσεως που είναι ένας δίσκος με δακτυλιοειδή μορφή και κατασκευάζεται από χυτοσίδηρο και αναπτύσσει την απαραίτητη τριβή με το δίσκο. Το κέλυφος είναι μία θήκη από χαλύβδινο έλασμα που περιβάλλει και συγκρατεί την πλάκα πιέσεως και το σύστημα μοχλών Σύστημα μοχλών αποσύμπλεξης, οι οποίοι διακρίνονται σε δύο είδη:Α: με ελατήρια και ζύγωθρα: Τα ελατήρια τoπoθετoύνται περιφερειακά στην πλάκα πιέσεως και συγκρατούνται από το κέλυφος. Εξασκούν μόνιμη πίεση πάνω στην πλάκα πιέσεως. Όσο μεγαλύτερη ροπή θέλουμε να μεταφέρουμε τόσο πιο ισχυρότερα και περισσότερα πρέπει να είναι τα ελατήρια. Εξασθένιση των ελατηρίων επιφέρει ολίσθηση του δίσκου, θέρμανση και φθορά του δίσκου και απώλεια ισχύος. Τα ζύγωθρα ή κοκοράκια, είναι μοχλοί που στη μια άκρη τους δέχoνται τη δύναμη από τον ωστικό τριβέα και πλησιάζουν προς τον σφόνδυλο ενώ η άλλη τους άκρη απομακρύνεται με αποτέλεσμα να συσπειρώνονται τα ελατήρια και να απομακρύνεται η πλάκα πιέσεως. Β: με ελατηριωτό διάφραγμα: Στους συμπλέκτες αυτούς τα ελικοειδή ελατήρια έχουν αντικατασταθεί από ένα ελατηριωτό διάφραγμα με τομείς σαν χτένι με ακτινοειδή διάταξη. Η εξωτερική περιφέρεια του διαφράγματος στερεώνεται πάνω στην πλάκα πιέσεως. Στις δυο πλευρές του ελατηρίου τοποθετούνται δυο δακτυλιοειδή υπομόχλια που στερεώνονται πάνω στο κέλυφος. Τα υπομόχλια αυτά συγκρατούν ανάμεσα τους το ελατήριο ενώ ο ωστικός τριβέας ενεργεί στην εσωτερική περιφέρεια του διαφράγματος. Η αποσύμπλεξη γίνεται κάτω από την πίεση του ωστικού τριβέα και τα άκρο των ακτινοειδών δακτύλων του ελάσματος γίνεται κοίλο. Η εξωτερική του περιφέρεια τείνει να απομακρυνθεί από το σφόνδυλο και παρασύρει την πλάκα πιέσεως. Αυτός ο τύπος συμπλέκτη χρησιμοποιείται στους πολύστροφους κινητήρες διότι αποδίδει καλύτερα αποτελέσματα στην περίοδο σύμπλεξης και στη διάρκεια ζωής του σε σχέση μ' αυτόν με ελικοειδή ελατήρια. Είναι περισσότερο γνωστός ως ρουλεμάν του συμπλέκτη. Ο τριβέας αυτός περιστρέφεται στο ξεκiνημα του αυτοκινήτου και στην αποσύμπλεξη για την αλλαγή της ταχύτητας. Για τον λόγo αυτό χρησιμοποιείται αυτoλιπαινόμενoς τριβέας που δεν απαιτεί λίπανση. Ο ωστικός τριβέας εivαι ένα εξάρτημα το οποίο δέχεται τη δύναμη που έρχεται, με κατάλληλo τρόπο, από το πεντάλ του οδηγού για να πιέσει με τη σειρά του τα ζύγωθρα ή τα χτένια και να δημιουργηθεί απομάκρυνση της πλάκας πιέσεως (0,2 - 0,5 rnm)Επίσης υπάρχουν και οι τριβείς ολισθήσεως από γραφίτη (τα λεγόμενα καρβουνάκια,)σε μερικά αυτοκίνητα, αντί του ωστικού τριβέα. Ο χειρισμός του συμπλέκτη γίνεται με το πεντάλ, η πίεση μεταδίδεται μέσω: Κινηματικής αλυσίδας (μοχλόν ή ντίζας) και Υδραυλικό σύστημα, η δύναμη φτάνει στο ωστικό τριβέα με υδραυλική πίεση.Η μηχανική κινηματικής αλυσίδας είναι αξιόπιστη στην λειτουργία, αλλά απαιτεί μεγαλύτερη δύναμη χειρισμού σε σχέση με το υδραυλικό σύστημα που πολλαπλασιάζει τη δύναμη, όμως η παρουσία αέρα στις σωληνώσεις του και η έλλειψη στεγανότητας το θέτουν εκτός λειτουργίας. Ο σφόνδυλος συνδέεται με το στροφαλοφόρο άξονα του κινητήρα και περιστρέφεται κατά την λειτουργία του μεταφέροντας μέσω του συμπλέκτη τη ροπή στρέψης στο σύστημα μετάδοσης της κίνησης. Περιλαμβάνει περιφερειακά μετωπική οδόντωση στην οποία συμπλέκεται η μίζα κατά την εκκίνηση του κινητήρα. Οι υδραυλικοί συμπλέκτες (Φόζινγκερ 1910) χρησιμοποιούν την φυγόκεντρη δύναμη ενός υγρού για να μεταδώσουν την κίνηση από τον κινητήρα στο σύστημα μετάδοσης κίνησης. Μεταλλική επαφή μεταξύ των δύο μερών δεν υπάρχει. Το υγρό αυτό είναι ένα ειδικό λεπτόρρευστο λάδι, βρίσκεται μέσα σε κλειστό κέλυφος και χρησιμοποιείται συνεχώς το ίδιο. Η σύνδεση και η αποσύνδεση γίνεται αυτόματα. Πεντάλ συμπλέκτη δεν υπάρχει. Χρησιμοποιείται σε πολλά οχήματα σε συνδυασμό με πλανητικά κιβώτια ταχυτήτων. Διακρίνονται σε δυο είδη: Υδραυλικοί συμπλέκτες Μετατροπείς ροπής Η αντλία που είναι και το κινητήριo στοιχείο, συνδέεται με το σφόνδυλο του κινητήρα, ενώ ο στρόβιλος που είναι και το κινούμενο στοιχείο συνδέεται με πρωτεύoντα άξονα του κιβωτίου ταχυτήτων. Η αντλία και ο στρόβιλος διαμορφώνονται κατάλληλα και σχηματίζουν ένα κλειστό κέλυφος. Το εσωτερικό κέλυφος της αντλίας και του στροβίλου φέρουν πτερύγια σε ακτινική διάταξη. Τα 3 / 5 του ελεύθερου όγκου του κελύφους καλύπτεται από ειδικό λάδι. Σε ένα υδραυλικό συμπλέκτη η κίνηση του λαδιού είναι στη πραγματικότητα σπειροειδής. Ο μέγιστος συντελεστής απόδοσης μεταξύ αντλίας - στρόβιλου φτάνει μέχρι το 98% των στροφών. Το 2% μετατρέπεται σε θερμότητα λόγω ολίσθησης. Όταν ο κινητήρας λειτουργεί με χαμηλές στροφές (μέχρι 900 rpm) η ταχύτητα ροής του λαδιού μέσα στο συμπλέκτη είναι πολύ μικρή και η δύναμη, που δέχεται ο στρόβιλος από το λάδι, δεν είναι ικανή να το περιστρέψει. Σε αυτή τη φάση δεν μεταδίδεται ισχύς από τον κινητήρα προς τους κινητήριους τροχούς. Όταν όμως αυξήσουμε τις στροφές της μηχανής (άνω των 1500 rpm ), τότε αυξάνει και η φυγόκεντρη δύναμη του λαδιού που εξάγεται από τα πτερύγια της αντλίας και χτυπούν με δύναμη στο εξωτερικό μέρος των πτερυγίων του στροβίλου και δημιουργείται η ροπή περιστροφής του κελύφους του στροβίλου. Αυτή η μεταφορά ισχύος συνεχίζεται όσο ο στρόβιλος περιστρέφεται με χαμηλότερο αριθμό στροφών από την αντλία και παύει, όταν οι στροφές εξισωθούν. Το βασικό μειονέκτημα του υδραυλικού συμπλέκτη παρουσιάζεται στην επιστροφή του της ροής του λαδιού από το στρόβιλο στην αντλία, με αντίθετη φορά περιστροφής. Όταν το όχημα συναντήσει μεγάλη αντίσταση τότε η ροπή που απαιτείται για να κινηθεί ο στρόβιλος από την αντλία είναι πολύ μεγαλύτερη και η κίνηση διακόπτεται. Ο μετατροπέας ροπής ομοίως με τον υδραυλικό συμπλέκτη, έχει δύο δακτύλιους (ο στρόβιλος και η αντλία) όμως τα πτερύγια εδώ είναι λοξά και ελικοειδή. Με την παρουσία ενός τρίτου δακτυλίου που ονομάζεται στάτης, ο οποίος έχει τα ίδια λοξά και ελικοειδή πτερύγια, ώστε να ξαναδiνουv στο λάδι την βέλτιστη γωνία πρόσκρουσης στην αντλία διατηρώντας τις στροφές της περισσότερο στις ανηφόρες και κατηφόρες όπου είναι και εντονότερο το πρόβλημα. Με τον στάτη η κατεύθυνση της ροής του λαδιού αλλάζει και ξαναμπαίνει στην αντλία με την ίδια κατεύθυνση που έχουν τα πτερύγια της. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της ταχύτητας του λαδιού με επακόλουθη αύξηση της δύναμης με την οποία χτυπά το λάδι στα πτερύγια του στροβίλου οπότε έχουμε μεγαλύτερη ροπή στρέψης. Στην έναρξη της λειτουργίας του μετατροπέα ροπής, όταν οι στροφές της αντλίας είναι υψηλότερες από αυτές του στροβίλου, έχουμε μετάδοση μεγαλύτερης ροπής στρέψης που φτάνει την διπλάσια και τριπλάσια από τη ροπή του κινητήρα και όσο οι στροφές του στροβίλου αυξάνουν τόσο μειώνεται η ροπή στρέψεως. Αποτελείται από ένα κινητήριο µέρος συνδεδεµένο µε το σφόνδυλο κι ένα κινούµενο µέρος συνδεδεµένο µε τον πρωτεύοντα άξονα του κιβωτίου ταχυτήτων. Χρησιµοποιούν τη δύναµη της τριβής που παράγεται από την κίνηση της σκόνης σιδήρου (φεροµαγνητικής σκόνης) εντός µαγνητικού πεδίου. Χρησιµοποιείται στα αυτόµατα κιβώτια ταχυτήτων. Το ηλεκτρικό µέρος περιλαµβάνει: Ηλεκτρικό τύλιγµα τοποθετηµένο ειδικά στο σφόνδυλο. Ενεργοποιείται µε ηλεκτρικό ρεύµα από το συσσωρευτή. Ψήκτρες που εφάπτονται σε δυο δακτυλίους στο κάλυµµα του συµπλέκτη. Μηχανισμό χειρισμού ενεργοποίησης - σύµπλεξης. Ανάµεσα στο κινητήριο και το κινούµενο µέρος υπάρχει µια φερροµαγνητική σκόνη (σκόνη σιδήρου). Όταν το μαγνητικό πεδίο του τυλίγµατος διεγερθεί η µαγνητική σκόνη μαζεύεται στο χώρο μεταξύ της κυλινδρικής επιφάνειας του δίσκου του συµπλέκτη και της θήκης του ηλεκτρικού τυλίγµατος και τις συµπλέκει. Η ικανότητα μεταφοράς ροπής στρέψης είναι ανάλογη με της αυξοµειώσει της έντασης του ρεύµατος διέγερσης του µαγvητικoύ πεδίου. Μπορούµε να αυξοµειώσουµε το βαθµό ολίσθησης καθώς και να πετύχουμε 100% πλήρη σύµπλεξη του συµπλέκτη. Στους συμπλέκτες αυτούς ο σφόνδυλος και η πλάκα πίεσης συνδέονται με αρθρωτούς βραχίονες (ζύγωθρα) που έχουν προσαρμοσμένα βαρίδια. Καθώς ο κινητήρας περιστρέφεται, τα αντίβαρα λόγω της φυγόκεντρης δύναμης απομακρύνονται, αναγκάζοντας τους αρθρωτούς βραχίονες να πιέσουν την πλάκα πίεσης προς το σφόνδυλο. Έτσι πιέζεται ο δίσκος και επιτυγχάνεται η μετάδοση της κίνησης. Βελτιωμένoς τύπος φυγοκεντρικού συμπλέκτη. Αποτελεί ένα σύστημα που λειτουργεί με την υποπίεση από την πολλαπλή εισαγωγής του κινητήρα Συγκεκριμένα όταν ο οδηγός σταματά να πιέζει το πεντάλ του γκαζιού για να αλλάξει ταχύτητα, η υποπίεση του κινητήρα μεταβάλλεται. Η μεταβολή αυτή επιδρά σε ένα διάφραγμα και ο κινητήρας αποσυμπλέκεται. Οι συμπλέκτες αυτοί μοιάζουν με τους φυγοκεντρικoύς με τη διαφορά ότι διαθέτουν εκτός από τα αντίβαρα και ελατήρια που πιέζουν την πλάκα πίεσης προς το σφόνδυλο. Στις χαμηλές στροφές επενεργoύv πάνω στην πλάκα πίεσης μόνο τα ελατήρια. Στις υψηλές στροφές τα αντίβαρα, λόγω της δύναμης που αναπτύσσεται, απομακρύνονται και η πλάκα πίεσης πιέζεται με μια δύναμη που προστίθεται σε αυτή των ελατηρίων. 1.Στολάκη Ν.Σ.-Οχήματα-Συστήματα μετάδοσης της κίνησης. University Studio Press Θεσ/νίκη 2004 ISBN 960-19-1355-4 2.Στολάκη Ν.Σ.-Οχήματα Ι -Σημειώσεις Εργαστηρίου ΑΤΕΙ 2005 3.Παναγιωτοπούλου Ν.Β.-Υδροδυναμικές μεταδώσεις κίνησης. University Studio Press Θεσ/νίκη 1994 ISBN 960-12-0402-4 Τμήμα Οχημάτων- ΤΕΙ Θεσσαλονίκης