Ontwerp van de autokoppeling, belangrijkste elementen
Inhoud
De koppeling is het mechanisme dat door wrijving het koppel van de motor naar de versnellingsbak overbrengt. Het maakt het ook mogelijk om de motor snel los te koppelen van de transmissie en de verbinding zonder problemen opnieuw tot stand te brengen. Er zijn veel soorten koppelingen. Ze verschillen in het aantal schijven dat ze beheren (enkele, dubbele of meerdere schijven), het type besturingsomgeving (droog of nat) en het type schijf. Verschillende soorten koppelingen hebben respectievelijke voor- en nadelen, maar een mechanisch of hydraulisch bediende droge koppeling met enkele plaat wordt het meest gebruikt in moderne voertuigen.
Doel van de koppeling
De koppeling is gemonteerd tussen de motor en de versnellingsbak en is een van de meest belaste onderdelen van de versnellingsbak. Het vervult de volgende hoofdfuncties:
- Zachte ontkoppeling en aansluiting van de motor en versnellingsbak.
- Koppeloverbrenging zonder te slippen (verliesloos).
- Compensatie voor trillingen en belastingen als gevolg van ongelijkmatige werking van de motor.
- Verminder de belasting van motor- en transmissieonderdelen.
Koppelingscomponenten
De standaardkoppeling op de meeste voertuigen met handgeschakelde versnellingsbak omvat de volgende hoofdcomponenten:
- Motorvliegwiel - Aandrijfschijf.
- Koppelingsschijf.
- Koppelingsmand - drukplaat.
- Koppeling-druklager.
- uittrekbare koppeling.
- Koppelingsvork.
- Koppelingsaandrijving.
Aan beide zijden van de koppelingsplaat zijn wrijvingsvoeringen aangebracht. Zijn functie is om koppel door wrijving over te brengen. Een veerbelaste trillingsdemper die in het schijfhuis is ingebouwd, verzacht de verbinding met het vliegwiel en dempt trillingen en spanningen als gevolg van een ongelijkmatige werking van de motor.
De drukplaat en de diafragmaveer die op de koppelingsplaat werken, zijn gecombineerd in één eenheid, de "koppelingskorf" genoemd. De koppelingsplaat bevindt zich tussen de mand en het vliegwiel en is door middel van spiebanen verbonden met de ingaande as van de versnellingsbak, waarop deze kan bewegen.
De mandveer (membraan) kan worden geduwd of afgevoerd. Het verschil ligt in de richting van de krachtuitoefening van de koppelingsactuator: naar het vliegwiel of weg van het vliegwiel. Het ontwerp van de trekveer maakt het gebruik van een mand mogelijk die veel dunner is. Dit maakt het geheel zo compact mogelijk.
Hoe de koppeling werkt
Het werkingsprincipe van de koppeling is gebaseerd op de starre verbinding van de koppelingsplaat en het motorvliegwiel vanwege de wrijvingskracht die wordt gegenereerd door de kracht die wordt gegenereerd door de diafragmaveer. De koppeling heeft twee standen: "aan" en "uit". In de meeste gevallen wordt de aangedreven schijf tegen het vliegwiel gedrukt. Het koppel van het vliegwiel wordt overgebracht naar de aangedreven schijf en vervolgens via de spieverbinding naar de ingaande as van de versnellingsbak.
Om de koppeling te ontkoppelen, trapt de bestuurder een pedaal in dat mechanisch of hydraulisch met de vork is verbonden. De vork beweegt het druklager, dat, door op de uiteinden van de bloembladen van de diafragmaveer te drukken, zijn effect op de drukplaat stopt, die op zijn beurt de aangedreven schijf vrijgeeft. In dit stadium wordt de motor losgekoppeld van de versnellingsbak.
Wanneer de juiste versnelling in de versnellingsbak is geselecteerd, laat de bestuurder het koppelingspedaal los, de vork werkt niet meer op het druklager en de veer. De drukplaat drukt de aangedreven schijf tegen het vliegwiel. De motor is verbonden met de versnellingsbak.
Koppelingsvarianten
Droge koppeling
Het werkingsprincipe van dit type koppeling is gebaseerd op de wrijvingskracht die wordt gecreëerd door de interactie van droge oppervlakken: aandrijf-, aangedreven en drukplaten. Dit zorgt voor een stevige verbinding tussen de motor en de transmissie. Droge enkelvoudige plaatkoppeling is het meest voorkomende type op de meeste voertuigen met handgeschakelde versnellingsbak.
Natte greep
Dergelijke koppelingen werken in een oliebad op wrijvende oppervlakken. In vergelijking met droog zorgt dit schema voor een soepeler schijfcontact; de unit wordt efficiënter gekoeld door vloeistofcirculatie en kan meer koppel overbrengen naar de versnellingsbak.
Nat ontwerp wordt veel gebruikt in moderne automatische transmissies met dubbele koppeling. De eigenaardigheid van de werking van een dergelijke koppeling is dat de even en oneven versnellingen van de versnellingsbak worden geleverd met koppel van afzonderlijke aangedreven schijven. Koppelingsaandrijving - hydraulisch, elektronisch geregeld. De versnellingen worden geschakeld met een constante overdracht van koppel naar de transmissie zonder onderbreking van de krachtstroom. Dit ontwerp is duurder en moeilijker te vervaardigen.
Droge koppeling met dubbele schijf
Een droge koppeling met twee schijven heeft twee aangedreven schijven en een tussenliggend afstandsstuk. Dit ontwerp kan meer koppel overbrengen met dezelfde koppelingsmaat. Op zichzelf is het gemakkelijker te maken dan de wetlook. Meestal gebruikt in vrachtwagens en auto's met bijzonder krachtige motoren.
Koppeling met dubbelmassa vliegwiel
Het dubbelmassa vliegwiel bestaat uit twee delen. Een van hen is verbonden met de motor, de andere - met de aangedreven schijf. Beide elementen van het vliegwiel hebben een kleine speling ten opzichte van elkaar in het rotatievlak en zijn onderling verbonden door veren.
Een kenmerk van de tweemassavliegwielkoppeling is de afwezigheid van een torsietrillingsdemper in de aangedreven schijf. Het vliegwielontwerp maakt gebruik van een trillingsdempende functie. Naast het overbrengen van koppel, vermindert het effectief trillingen en stress als gevolg van een ongelijkmatige werking van de motor.
Levensduur koppeling
De levensduur van de koppeling hangt voornamelijk af van de bedrijfsomstandigheden van het voertuig, maar ook van de rijstijl van de bestuurder. Gemiddeld kan de levensduur van de koppeling 100-150 duizend kilometer bedragen. Als gevolg van de natuurlijke slijtage die optreedt wanneer de schijven contact maken, zijn de wrijvingsvlakken onderhevig aan slijtage en moeten ze worden vervangen. De belangrijkste reden is schijfslip.
Dubbele schijfkoppeling heeft een lange levensduur door het grotere aantal werkoppervlakken. Het ontkoppelingslager van de koppeling grijpt aan telkens wanneer de verbinding tussen motor en versnellingsbak wordt verbroken. Na verloop van tijd wordt al het vet in het lager geproduceerd en verliest het zijn eigenschappen, waardoor het oververhit raakt en defect raakt.
Kenmerken van keramische koppeling
De levensduur van de koppeling en de maximale prestaties worden bepaald door de eigenschappen van het materiaal van de koppeling. De standaardsamenstelling van koppelingsschijven op de meeste voertuigen is een samengeperst mengsel van glas- en metaalvezels, hars en rubber. Omdat het werkingsprincipe van de koppeling gebaseerd is op de wrijvingskracht, zijn de frictievoeringen van de aangedreven schijf aangepast om te werken bij hoge temperaturen, tot 300-400 graden Celsius.
In krachtige sportwagens staat de koppeling meer onder druk dan normaal. Sommige versnellingen kunnen een keramische of gesinterde koppeling gebruiken. Het materiaal van deze overlays omvat keramiek en Kevlar. Keramisch-metaal frictiemateriaal is minder onderhevig aan slijtage en is bestand tegen verhitting tot 600 graden zonder zijn eigenschappen te verliezen.
Fabrikanten gebruiken verschillende koppelingsontwerpen die optimaal zijn voor een bepaald voertuig, afhankelijk van het beoogde gebruik en de kosten. De droge enkelvoudige plaatkoppeling blijft een redelijk efficiënt en goedkoop ontwerp. Deze regeling wordt veel gebruikt op budget- en middelgrote auto's, maar ook op SUV's en vrachtwagens.
