Συμπλέκτης

Ο µηχανισµός που χρησιµοποιείται για την προοδευτική σύνδεση και αποσύνδεση του κινητήρα και του χειροκίνητου κιβώτιου ταχυτήτων.

Ο συμπλέκτης επιτρέπει στον οδηγό να ελέγχει τη ροή ισχύος από τον κινητήρα προς το κιβώτιο ταχυτήτων. Είναι  το πρώτο εξάρτημα του συστήματος μετάδοσης και παίρνει κίνηση από τον στροφαλοφόρο άξονα. Στα χειροκίνητα κιβώτια ταχυτήτων χρησιμοποιούνται μηχανικοί συμπλέκτες και στα αυτόματα κιβώτια υδραυλικοί. Εδώ θα ασχοληθούμε μόνο με την πρώτη κατηγορία, με τους συμπλέκτες των χειροκίνητων κιβωτίων ταχυτήτων.

Η λειτουργία του συμπλέκτη βασίζεται στην τριβή. Στον συμπλέκτη κινητήριος άξονας είναι ο στροφαλοφόρος άξονας και παρασυρόμενος (εκμεταλλευόμενος την τριβή) είναι ο πρωτεύων άξονας του κιβωτίου ταχυτήτων.

Τύποι

1. Οι συμπλέκτες τριβής μπορεί να είναι ξηροί ή υγροί: Ξηρό ονομάζουμε τον συμπλέκτη που εργάζεται στεγνά και υγρό αυτόν που λειτουργεί μέσα σε λάδι.
2. Ανάλογα με τον αριθμό των δίσκων έχουμε συμπλέκτες απλούς και πολλαπλούς: Οι απλοί έχουν έναν μόνο δίσκο. Οι πολλαπλοί ή πολύδισκοι λειτουργούν με περισσότερους.
3. Στα επιβατικά αυτοκίνητα συναντάμε απλούς ξηρούς δίσκους, ενώ στις μοτοσυκλέτες, συνήθως, συναντάμε υγρούς πολύδισκους. 

Ένας «υγρός» συμπλέκτης βυθίζεται σε ένα λιπαντικό υγρό, το οποίο επίσης διατηρεί τις επιφάνειες καθαρές και δίνει πιο ομαλή απόδοση και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Οι υγροί συμπλέκτες, ωστόσο, τείνουν να χάνουν κάποια ενέργεια στο υγρό, επειδή η παρουσία λαδιού προκαλεί κάποια ολίσθηση.

Η ύπαρξη πολλαπλών δίσκων συμπλέκτη μπορεί να αντισταθμίσει τον χαμηλότερο συντελεστή τριβής και έτσι να περιορίσει την ολίσθηση. Οι υγροί συμπλέκτες έχουν σχεδιαστεί για μεγάλη διάρκεια ζωής χωρίς συντήρηση.

Ανάλογα με το εργοστάσιο σχεδίασης και κατασκευής υπάρχουν σε χρήση διάφορες τεχνολογίες και κατασκευές. Οι πλέον γνωστοί τύποι μηχανικών συμπλεκτών είναι:

1. Borg & Beck
2. Long
3. Inland
4. Rockford
5. Hudson, και άλλοι…

Συµπλέκτης µε ένα δίσκο

Στον συμπλέκτη με ένα δίσκο υπάρχει ένας δίσκος ανάμεσα σε δύο επιφάνειες. Η μία είναι ο σφόνδυλος ή βολάν και η άλλη είναι η πλάκα πιέσεως ή πλατό. Η πλάκα πιέσεως στερεώνεται με βίδες πάνω στον σφόνδυλο και περιστρέφεται μαζί του και μαζί με το κέλυφος του συμπλέκτη. Ένας αριθμός ελατηρίων πιέζει την πλάκα πιέσεως πάνω στον σφόνδυλο, αλλά της επιτρέπουν μία μικρή αξονική κίνηση όταν ο οδηγός πατά το πεντάλ του συμπλέκτη.

Ανάμεσα στον σφόνδυλο και την πλάκα πιέσεως βρίσκεται ο δίσκος του συμπλέκτη. Ο δίσκος με ένα πολύσφηνο συνδέεται με τον πρωτεύοντα άξονα του κιβωτίου ταχυτήτων πάνω στον οποίο μπορεί να μετακινηθεί κατά μήκος του. Σε κατάσταση σύμπλεξης ο δίσκος είναι σφηνωμένος μεταξύ σφονδύλου και πλάκας πιέσεως με την δύναμη των ελατηρίων. Έτσι, μεταφέρει την περιστροφή του σφονδύλου και της πλάκας πιέσεως στον πρωτεύοντα άξονα του κιβωτίου ταχυτήτων.

Κατά την αποσύμπλεξη, ο οδηγός πατά το πεντάλ του συμπλέκτη και μέσω ενός μοχλικού μηχανισμού ένας ωστικός τριβέας συσπειρώνει τα ελατήρια της πλάκας πιέσεως, η οποία, έτσι, απομακρύνεται από τον σφόνδυλο και απελευθερώνεται ο δίσκος  του συμπλέκτη. Η περιστροφή του σφονδύλου δεν μεταφέρεται, πλέον, στον πρωτεύοντα άξονα του κιβωτίου ταχυτήτων.

Ο δίσκος

Ένας δίσκος αποτελείται από τα εξής κύρια μέρη:

1. Τον αφαλό.
2. Τον δίσκο.
3. Το σύστημα απόσβεσης των δονήσεων.
4. Τις στεφάνες τριβής.

Ο αφαλός φέρει εσωτερικό πολύσφηνο που προσαρμόζεται στο πολύσφηνο του άξονα του συμπλέκτη του χειροκίνητου κιβωτίου ταχυτήτων. Αυτό κάνει τον άξονα εισόδου και τον δίσκο να περιστρέφονται μαζί. Ωστόσο, ο δίσκος είναι ελεύθερος να συρθεί προς τα εμπρός και πίσω στον άξονα.

Στον χαλυβδοελασμάτινο δίσκο καρφώνονται οι στεφάνες τριβής που αποτελούν το υλικό τριβής (φερμουί). Το υλικό τριβής του δίσκου του συμπλέκτη, είναι κατασκευασμένο από υλικό ανθεκτικό στη θερμότητα, όπως ο αμίαντος, βαμβακερές ίνες και χάλκινα σύρματα υφασμένα ή ενσωματωμένα σε καλούπι μαζί. Οι αυλακώσεις γίνονται στο υλικό τριβής για να βοηθήσουν στην ψύξη και την απελευθέρωση του δίσκου του συμπλέκτη. Τα πριτσίνια χρησιμοποιούνται για τη συγκόλληση του υλικού τριβής και στις δύο πλευρές του μεταλλικού σώματος του δίσκου.

Ανάμεσα στον αφαλό και το δίσκο υπάρχει ο μηχανισμός απόσβεσης που επιτρέπει στο δίσκο να στραφεί κατά λίγο σε σχέση με τον αφαλό. Τα ελατήρια στρέψης του δίσκου του συμπλέκτη, που ονομάζονται επίσης ελατήρια απόσβεσης, απορροφούν μέρος των κραδασμών που προκαλούνται από την εμπλοκή του συμπλέκτη. Αυτή η διάταξη βοηθά στο ομαλό ξεκίνημα. Είναι μικρά σπειροειδή ελατήρια που βρίσκονται μεταξύ της πλήμνης του δίσκου συμπλέκτη και του συγκροτήματος που φέρει τις στεφάνες τριβής.

Όταν ο συμπλέκτης εμπλακεί, η πλάκα πιέσεως μπλοκάρει τον σταθερό δίσκο στον περιστρεφόμενο σφόνδυλο. Τα ελατήρια στρέψης συμπιέζονται και επανέρχονται καθώς ο δίσκος αρχίζει να περιστρέφεται με το σφόνδυλο.

Οι δύο στεφάνες τριβής είναι καρφωμένες στις δύο πλευρές του δίσκου. Κατασκευάζονται από υλικό τριβής (φερμουί) που επιτρέπει κάποια ολίσθιση στο ξεκίνημα αλλά παρέχει σύνδεση χωρίς ολίσθιση όταν ολοκληρωθεί η διαδικασία της σύμπλεξης. Το υλικό τριβής των δίσκων έχει πολλές ομοιότητες με αυτό των φρένων.

Πλάκα πιέσεως

Η πλάκα πιέσεως ή πλατό είναι μία διάταξη με ελατήριο που μπορεί είτε να εμπλέκει είτε να απεμπλέκει το δίσκο του συμπλέκτη και τον σφόνδυλο. Βιδώνει στον σφόνδυλο. Ο δίσκος του συμπλέκτη τοποθετείται μεταξύ του σφόνδυλου και της πλάκας πιέσεως.

Υπάρχουν δύο τύποι πλατό, με σπειροειδή ελατήρια και τύπου διαφράγματος (με χτένι). Η πλάκα πιέσεως, είναι μέρος του μηχανισμού του συμπλέκτη και συνήθως αποτελείται από τα εξής εξαρτήματα:

1. Θήκη, στην οποία συναρμολογούνται τα υπόλοιπα εξαρτήματα.
2. Ελατήρια, τα οποία πιέζουν την πλάκα πιέσεως στην επιφάνεια το σφονδύλου με τον δίσκο να βρίσκεται ανάμεσά τους.

Τα ελατήρια είναι συνήθως σπειροειδή ή μονά τύπου διαφράγματος (χτένι). Ανεξάρτητα με τον τύπο ελατηρίου, αυτά εμποδίζουν την ανεπιθύμητη ολίσθηση. Η πλάκα πιέσεως με σπειροειδή ελατήρια χρησιμοποιεί μικρού μεγέθους παρόμοια με τα ελατήρια των βαλβίδων. Η επιφάνεια της πλάκας πιέσεως είναι ένας μεγάλος, επίπεδος δακτύλιος που έρχεται σε επαφή με το δίσκο του συμπλέκτη κατά τη διάρκεια εμπλοκής του συμπλέκτη. Η πίσω πλευρά της πλάκας πίεσης έχει θήκες για τα σπειροειδή ελατήρια και βραχίονες για την άρθρωση των μοχλών απελευθέρωσης. Κατά τη διάρκεια της δράσης του συμπλέκτη, η πλάκα πιέσεως κινείται μπρος-πίσω μέσα στο κάλυμμα του συμπλέκτη. Τα ζύγωθρα βρίσκονται στο εσωτερικό του πλατό και το απομακρύνουν από το δίσκο του συμπλέκτη και το βολάν.

Η πλάκα πιέσεως µε διάφραγµα χρησιµοποιεί ένα µόνο ελατήριο διαφράγµατος αντί για σπειροειδή ελατήρια. Το διαφραγµατικό ελατήριο είναι ένας µεγάλος, στρογγυλός δίσκος από χάλυβα ελατηρίου.

Το ελατήριο διαφράγματος είναι τοποθετημένο στην πλάκα πιέσεως με την εξωτερική άκρη να αγγίζει την πίσω πλευρά της. Το εξωτερικό χείλος του διαφράγματος στερεώνεται στην πλάκα πιέσεως.

Η εφαρμογή πίεσης στο εσωτερικό τμήμα του διαφράγματος θα προκαλέσει το εξωτερικό χείλος να απομακρυνθεί από το σφόνδυλο, απομακρύνοντας και την πλάκα πιέσεως από το δίσκο του συμπλέκτη, απεμπλέκοντάς τον, τελικά.

Τα ελατήρια πρέπει να μοιράζουν την δύναμή τους ομοιόμορφα στην περιφέρεια της πλάκας πιέσεως. Αν αστοχήσει ένα ή περισσότερα ελατήρια θα σπάσουν ή θα χάσουν την τάση τους, οπότε ο συμπλέκτης πατινάρει ή θα ολισθαίνει. Πατινάρισμα θα προκύψει επίσης εάν η δύναμη των ελατηρίων δεν είναι ομοιόμορφη.

Οι μοχλοί απελευθέρωσης (κοκκοράκια ή ζύγωθρα) έχουν σαν ρόλο να συσπειρώνουν τα ελατήρια κατά την αποσύμπλεξη. Η ρύθμιση των ζυγώθρων είναι απαραίτητη ώστε να μην υπάρχει ολίσθηση και ανομοιόμορφη  φθορά στις στεφάνες τριβής.

Η θήκη βιδώνεται με βίδες στην επιφάνεια του σφονδύλου. Η διαδικασία αυτή γίνεται με σειρά την οποία υποδεικνύει ο κατασκευαστής και το βίδωμα γίνεται σε βήματα, στρέφοντας μερικές στροφές κάθε φορά την κάθε βίδα.

Ο µηχανισµός χειρισµού

Ο μηχανισμός απελευθέρωσης του συμπλέκτη επιτρέπει στον οδηγό να χειριστεί τον συμπλέκτη. Γενικά, αυτός αποτελείται από το συγκρότημα του πεντάλ του συμπλέκτη, ένα καλώδιο ή ένα υδραυλικό κύκλωμα, και το δίχαλο του συμπλέκτη ή το υδραυλικό ρουλεμάν. Στον μηχανισμό απελευθέρωσης του συμπλέκτη με καλώδιο χρησιμοποιείται ένα χαλύβδινο καλώδιο μέσα σε ένα εύκαμπτο περίβλημα για να μεταφέρει την κίνηση του πεντάλ στο δίχαλο του συμπλέκτη. Το καλώδιο στερεώνεται συνήθως στο πάνω άκρο του πεντάλ, με το άλλο άκρο του καλωδίου να συνδέεται με το δίχαλο. Το περίβλημα του καλωδίου είναι τοποθετημένο σε ακίνητη θέση. Αυτό επιτρέπει στο καλώδιο να ολισθαίνει μέσα στο περίβλημα κάθε φορά που μετακινείται το πεντάλ του συμπλέκτη. Το ένα άκρο του περιβλήματος του καλωδίου συμπλέκτη έχει ένα χιτώνιο με σπείρωμα για την ρύθμιση του συμπλέκτη.

Ο υδραυλικός μηχανισμός απελευθέρωσης συμπλέκτη χρησιμοποιεί ένα απλό υδραυλικό κύκλωμα για να μεταφέρει την κίνηση του πεντάλ του συμπλέκτη στο δίχαλο. Έχει τρία βασικά μέρη:

1. αντλία,
2. σωληνάκι και
3. κυλινδράκι στο δίχαλο.

Η κίνηση του πεντάλ του συμπλέκτη δημιουργεί υδραυλική πίεση στην αντλία (τρόμπα συμπλέκτη) που βρίσκεται στο πεντάλ, που ενεργοποιεί το κυλινδράκι στο δίχαλο. Έτσι, το κυλινδράκι κινεί το δίχαλο του συμπλέκτη.Το δίχαλο του συμπλέκτη, μεταφέρει την κίνηση από τον μηχανισμό απελευθέρωσης σε ένα ωστικό τριβέα, που μπορεί να είναι είτε ρουλεμάν, είτε απλός τριβέας ολισθήσεως από γραφίτη, το λεγόμενο καρβουνάκι. Μία λαστιχένια φούσκα εφαρμόζει πάνω από το δίχαλο του συμπλέκτη. Αυτή έχει σχεδιαστεί για να κρατά βρωμιά, σκόνη, λάδια, νερό και άλλα υπολείμματα από την είσοδο στο περίβλημα του συμπλέκτη.

Πατώντας ο οδηγός το πεντάλ του συµπλέκτη τελικά ο τριβέας, χωρίς να σταµατήσει να περιστρέφεται, πιέζει τα ζύγωθρα, που µε την σειρά τους τραβούν την πλάκα πιέσεως και δηµιουργούν την αποσύµπλεξη.

Το υδραυλικό ρουλεμάν συμπλέκτη καταργεί την ανάγκη για δεύτερο υδραυλικό κύλινδρο και δίχαλο. Όταν πατηθεί το πεντάλ του συμπλέκτη, το πρόσωπο του υδραυλικού ρουλεμάν πιέζει απευθείας την πλάκα πίεσης για να απεμπλακεί ο συμπλέκτης.Τα ρουλεμάν, που χρησιμοποιούνται για τον συμπλέκτη, είναι συνήθως κλειστού τύπου με μόνιμη λίπανση.

Οι βλάβες

Ένας συμπλέκτης αυτοκινήτου παρέχει, συνήθως, αξιόπιστη χρήση για χιλιάδες χλμ. Ωστόσο, η κίνηση μέσα στην πόλη θα φθείρει τον συμπλέκτη πιο γρήγορα από την οδήγηση σε αυτοκινητόδρομο. Κάθε φορά που λειτουργεί ο συμπλέκτης, ο δίσκος του και άλλα εξαρτήματα θερμαίνονται πολύ, τρίβονται και φθείρονται.

Οι πλέον συνηθισμένες βλάβες του συμπλέκτη είναι:

1. Πατινάρισμα (Ολίσθηση)
2. Άρπαγμα
3. Θόρυβοι
4. Τρέμουλο στο πεντάλ
5. Κακή απομόνωση

• Πατινάρισμα: Πατινάρισμα (Ολίσθηση) έχουμε όταν σε πλήρη σύμπλεξη οι επιφάνειες των φερμουί του δίσκου γλιστρούν πάνω στις επιφάνειες της πλάκας πιέσεως  και του σφόνδυλου. Το πατινάρισμα  συμβαίνει όταν ο δίσκος δεν μπορεί να περιστραφεί με την ίδια ταχύτητα με τον σφόνδυλο, ενώ ο συμπλέκτης είναι πλήρως συμπλεγμένος. Αυτή η κατάσταση προκύπτει κάθε φορά που η πλάκα πιέσεως του συμπλέκτη δεν συγκρατεί σφιχτά τον δίσκο στην επιφάνεια του σφονδύλου. Εάν η ολίσθηση του συμπλέκτη είναι σοβαρή, οι στροφές του κινητήρα θα αυξηθούν γρήγορα κατά την επιτάχυνση, ενώ το αυτοκίνητο αυξάνει σταδιακά την ταχύτητα.
• Άρπαγμα: Έχουμε άρπαγμα στον συμπλέκτη όταν η σύμπλεξη ή η αποσύμπλεξη είναι απότομη. Ένας συμπλέκτης που αρπάζει θα προκαλέσει πολύ έντονους κραδασμούς όταν το αυτοκίνητο επιταχύνεται από στάση. Ακόμη και όταν ο οδηγός αφήσει αργά το πεντάλ, θα φαίνεται ότι αυτό κινήθηκε γρήγορα πάνω-κάτω. Ενδέχεται να ακουστεί ένας δυνατός κρότος ή βοή καθώς το αμάξωμα του αυτοκινήτου δονείται.
• Θόρυβοι: Τα ελαττωματικά μέρη του συμπλέκτη μπορούν να προκαλέσουν διάφορους θορύβους. Οι θόρυβοι που παράγονται από τον συμπλέκτη όταν είναι ενεργοποιημένος οφείλονται γενικά σε προβλήματα του δίσκου τριβής. Εάν οι θόρυβοι του συμπλέκτη είναι αντιληπτοί όταν ο συμπλέκτης είναι αποδεσμευμένος, το πιθανό πρόβλημα είναι το ρουλεμάν του. Ήχοι που ακούγονται στη νεκρά, οι οποίοι εξαφανίζονται όταν πατηθεί το πεντάλ του συμπλέκτη. Συνήθως, οφείλονται σε φθαρμένα ρουλεμάν.
• Τρέμουλο στο πεντάλ: Το τρέμουλο στο πεντάλ του συμπλέκτη μπορεί να οφείλεται σε: Ελαττωματικό ελατήριο επιστροφής πεντάλ, στραβό δίχαλο, ρύθμιση ζυγώθρων, παράκεντρο βολάν, κακή ευθυγράμμιση κινητήρα – κιβωτίου ταχυτήτων.
• Κακή απομόνωση: Ένας συμπλέκτης που δεν απομονώνει θα προκαλέσει θορύβους από το κιβώτιο ταχυτήτων όταν προσπαθείτε να βάλετε ή να αλλάξετε ταχύτητες. Αυτή η κατάσταση προκύπτει όταν ο δίσκος του συμπλέκτη δεν απομπλέκεται πλήρως από τον σφόνδυλο ή την πλάκα πιέσεως όταν πατάτε το πεντάλ του συμπλέκτη. Ως αποτέλεσμα, ο δίσκος του συμπλέκτη τείνει να συνεχίσει να περιστρέφεται με τον κινητήρα και προσπαθεί να μεταδώσει κίνηση στο κιβώτιο ταχυτήτων.

ΝΙΚΟΣ ΒΑΣΙΛΑΚΗΣ