Technika| Sprzęgła motocyklowe

Dzięki sprzęgłu kierowca może przerwać, a potem przywrócić transmisję momentu obrotowego z silnika do skrzyni biegów i tylnego koła. Bez tego elementu zespołu napędowego bezpieczna jazda motocyklem byłaby w zasadzie niemożliwa.
1 Początkowo rolę sprzęgła pełniła specjalna, ruchoma rolka, która pozwalała zmniejszać lub zwiększać naprężenie skórzanego pasa, przekazującego moment obrotowy na tylne koło. Stosowano też dzielone, stożkowe koło pasowe przy silniku, którego ruchoma część umożliwiała luzowanie lub naprężanie pasa. Gdy pojawiła się skrzynia przekładniowa, sprzęgło zyskało formę oddzielnego mechanizmu ciernego, który umożliwiał nie tylko ruszanie i zatrzymywanie się z pracującym silnikiem, ale również bezproblemową zmianę biegów. e Początkowo rolę sprzęgła pełniła specjalna, ruchoma rolka, która pozwalała zmniejszać lub zwiększać naprężenie skórzanego pasa, przekazującego moment obrotowy na tylne koło. Stosowano też dzielone, stożkowe koło pasowe przy silniku, którego ruchoma część umożliwiała luzowanie lub naprężanie pasa. Gdy pojawiła się skrzynia przekładniowa, sprzęgło zyskało formę oddzielnego mechanizmu ciernego, który umożliwiał nie tylko ruszanie i zatrzymywanie się z pracującym silnikiem, ale również bezproblemową zmianę biegów. e Materiały Redakcyjne

Strażnik napędu

Element, który pozwala zatrzymać transmisję momentu obrotowego z silnika i ponownie ją wznowić, towarzyszy motocyklom od ich narodzin. Gdyby nie było możliwości rozłączania układu napędowego za silnikiem, to każde włączenie biegu powodowałoby natychmiastowe ruszenie motocykla z miejsca. Przy słabszym silniku taka sytuacja zapewne często skutkowałaby zatrzymaniem pracy jednostki napędowej. Mocniejszy silnik mógłby zaś "pociągnąć" jednoślad w sposób trudny do kontrolowania przez kierowcę.

2 Sprzęgło wielopłytkowe Sprzęgło wielopłytkowe Materiały Redakcyjne

Wielopłytkowy standard

Początkowo były to mechanizmy bardzo prymitywne, ale szybko odeszły w zapomnienie. Już w latach dwudziestych XX w. zaczęto stosować sprzęgła wielopłytkowe o niewielkich gabarytach, idealne dla motocykli. Szybko zdominowały one rynek i do dzisiaj niepodzielnie panują w wersji "mokrej", czyli takiej, gdzie sprzęgło pracuje w kąpieli olejowej. W kilku konstrukcjach wciąż stosuje się jednotarczowe sprzęgła suche, doskonale sprawdzające się w niektórych układach napędowych.

Zasadnicza konstrukcja sprzęgieł płytkowych nie zmieniła się przez blisko wiek. Tyle tylko, że dawniej płytki często pracowały "na sucho". Z upływem lat i sukcesywnym podnoszeniem dynamiki silników standardem stały wielopłytkowe sprzęgła w kąpieli olejowej. Mimo niewielkiej średnicy, mogą one przenosić duże momenty obrotowe, bowiem środek smarny zapobiega spaleniu tarcz w fazie poślizgu, która pojawia się głównie przy sprzęganiu napędu.

Działanie takiego sprzęgła polega na tym, że kilka płytek o pierścieniowym kształcie, mimo małej średnicy, tworzy w sumie powierzchnię niezbędną do przeniesienia momentu napędowego z silnika do skrzyni biegów. Mocne, współczesne silniki mają sprzęgła z dziesięcioma płytkami. Przy silnikach o niższych mocach liczba płytek może być mniejsza.

Sprzęgło tarczowe w silniku Moto GuzziSprzęgło tarczowe w silniku Moto Guzzi

Wielopłytkowe sprzęgła suche wciąż jeszcze są stosowane, zwłaszcza w motocyklach wyczynowych albo w seryjnych jednośladach o zdecydowanie sportowym charakterze. Taki element działa jednak mniej płynnie i wymaga zastosowania bardziej wytrzymałych, a więc droższych materiałów. Suche sprzęgła montowano również do niedawna w motocyklach znanych z wzdłużnego ustawienia silnika (BMW z silnikami typu bokser, Moto Guzzi), ale mają one konstrukcję tarczową i znacznie większą średnicę niż sprzęgła wielopłytkowe.

3 Napęd sprzęgła w automatycznej przekładni Napęd sprzęgła w automatycznej przekładni Materiały Redakcyjne

Linka czy hydraulika?

Mieć sprzęgło to jedno, a włączać je i wyłączać - to drugie. Można to robić zwykłą linką zwaną cięgłem Bowdena i układem dźwigni przy sprzęgle. Takie rozwiązanie jest tanie i lekkie, ale wymaga użycia większej siły na obsługiwanej przez kierowcę "klamce" przy kierownicy. Wszystko przez to, że dźwignia przy sprzęgle nie może być zbyt długa i wytworzony przez nią moment wspomagający dłoń kierowcy ma niewielką wartość.

Zupełnie inaczej jest w układach hydraulicznych. "Klamkę" można obsługiwać "jednym palcem". To bardzo komfortowe rozwiązanie, lecz skomplikowane, droższe i cięższe.

Trzeba jeszcze wspomnieć o sprzęgłach odśrodkowych, hydraulicznych i mechanicznych, stosowanych przy przekładniach bezstopniowych. Ich rolą jest tylko umożliwienie ruszania i zatrzymania się przy pracującym silniku. Nie rozłączają napędu podczas jazdy, stale przenosząc moment obrotowy z silnika. W takich przekładniach rozłączanie napędu podczas jazdy nie jest potrzebne, bowiem nie opierają się na współpracujących parach kół zębatych. Napęd przenosi bowiem pasek, łączący dwa koła pasowe o zmiennej średnicy.

4 Sprzęgło antyhoppingowe Sprzęgło antyhoppingowe Materiały Redakcyjne

Bezpieczniej w napędzie

Wydawałoby się, że w elemencie takim jak sprzęgło wielopłytkowe trudno cokolwiek usprawnić. W istocie przez kilkadziesiąt lat zmiany konstrukcyjne sprowadzały się do różnicowania średnic, liczby płytek ciernych czy materiałów, z których są wykonywane. Gdy w grę coraz powszechniej zaczęły wchodzić względy bezpieczeństwa, zorientowano się, że sprzęgło może zapobiegać bardzo niebezpiecznym sytuacjom, powstającym podczas jazdy motocyklem.

Ze względu na niską masę jednośladu i zjawisko odciążania tyłu pojazdu podczas redukowania biegów, łatwo można zablokować w nim tylne koło. Pojawia się bowiem zjawisko zwane "hoppingiem". Polega ono na tym, że koło napędzane zatrzymuje się i ponownie zaczyna obracać, odbijając się od nawierzchni i przesuwając w sposób niekontrolowany. Częstotliwość tych odbić może sięgać nawet 15 razy na sekundę! Sprzęgło, które zapobiegało temu niebezpiecznemu efektowi, zastosowano po raz pierwszy na początku lat osiemdziesiątych w Hondach. Jednak zainteresowanie tym wynalazkiem przez ponad dekadę było znikome. Dopiero w latach dziewięćdziesiątych, gdy wykształciła się pewna moda na bezpieczeństwo, sprzęgła typu "anti-hopping" zyskały naśladowców.

Zasada ich działania jest bardzo prosta i w wielkim skrócie polega na podzieleniu piasty sprzęgła na dwie części. Elementami pośrednimi mogą być specjalne kształtki, kulki w ukośnych prowadnicach albo prowadnica śrubowa. Dopóki moment obrotowy od strony silnika jest większy, wszystko działa tak, jakby piasta sprzęgła była jednolitym elementem. Lecz jeśli tylne koło zaczyna być blokowane i stawia opór, pokonując moment obrotowy z silnika, wówczas piasta sprzęgła rozdziela się na dwie części i działa jak "wolne koło". Albo jeden z segmentów zaczyna obracać się swobodnie względem drugiego, albo jeden z segmentów odsuwa się, luzując jednocześnie tarcze sprzęgła. Tylne koło zyskuje możliwość swobodnego obracania się. Jeszcze inne rozwiązanie wykorzystuje podciśnienie, które powstaje w układzie dolotowym podczas zamykania przepustnicy. Dodatkowa instalacja i specjalna pokrywa sprzęgła z membraną pozwalają na szybką reakcję w układzie napędowym. Gwałtowne cofnięcie manetki "gazu" oznacza automatyczne rozsunięcie tarcz sprzęgła i rozłączenie napędu.

Bezpieczne sprzęgła montowane są coraz częściej. Stosuje je kilkunastu wytwórców motocykli. Z pewnością nie staną się czymś powszechnym, bo potrzebują ich głównie motocykle o sportowym zacięciu i wysokiej dynamice silnika. Na rynku są również firmy akcesoryjne, które proponują sprzęgła typu "anti-hopping" do różnych modeli motocykli.

5 Sprzęgło DCT Sprzęgło DCT Materiały Redakcyjne

Siła dwóch sprzęgieł

Honda ma spory wkład w nowatorskie konstrukcje sprzęgieł. Za jej sprawą ten element układu napędowego kolejny raz zmienił swoje oblicze i zyskał nowe funkcje. Honda zaproponowała bowiem zautomatyzowaną, dwusprzęgłową skrzynię biegów na wzór przekładni samochodowych. Zamontowane w niej współosiowo dwa sprzęgła są uruchamiane automatycznie przy zmianie przełożeń. Pracują we wspólnej obudowie w kąpieli olejowej i pozornie stanowią jeden mechanizm. Są to jednak niezależne podzespoły, zamontowane na dwóch oddzielnych, współosiowych wałkach (jeden w drugim).

Każde ze sprzęgieł ma własny, niezależny układ sterujący i odpowiada za przełączanie innego zestawu przełożeń. Gdy sprzęgło numer 1 obsługuje biegi 1, 3 i 5, to sprzęgło numer 2 nadzoruje włączanie biegów 2, 4 i 6. Dzięki temu możliwa jest preselekcja przełożeń, czyli przygotowanie do włączenia biegu, który prawdopodobnie będzie potrzebny w następnej kolejności. Wymaga to oczywiście odpowiedniego oprogramowania, które pomaga przekładni "wyczuwać" intencje kierowcy dzięki informacjom o parametrach silnika, skrzyni biegów i ruchu motocykla.

6 Połączenie sprzęgła z silnikiem Połączenie sprzęgła z silnikiem Materiały Redakcyjne

A może bez sprzęgła?

Sprzęgło jest w motocyklach niezbędnym elementem układu przeniesienia napędu. Jego konstrukcja może być różna, ale podstawowa funkcja zawsze jest ta sama - rozłączanie układu napędowego w taki sposób, by moment obrotowy z silnika nie był przekazywany do skrzyni biegów. Potrzebne jest przede wszystkim do płynnego ruszania, co jest możliwe dzięki ponownemu sprzęganiu napędu w odpowiednim tempie.

Rozłączanie napędu sprzęgłem przed skrzynią biegów potrzebne jest także podczas zmiany biegów, by koła zębate przekładni zazębiały się bez zgrzytów i szarpnięć. To ważne dla komfortu jazdy i trwałości skrzyni biegów, ale ta funkcja bywa pomijana, zwłaszcza podczas ostrej, sportowej jazdy. Motocyklowe skrzynie biegów, oparte z reguły na kołach z prostymi zębami i pozbawione synchronizatorów, pozwalają zmieniać biegi bez użycia sprzęgła kosztem komfortu oraz szybszego zużycia (tychże kół zębatych i sprzęgieł kłowych).

Konstruktorzy BMW w modelu K 1300 S ucywilizowali jednak ten proces, angażując elektronikę. Kiedy kierowca dotyka dźwigni zmiany biegów, by zmienić przełożenie, sterownik silnika otrzymuje informację z czujnika i na kilkadziesiąt milisekund opóźnia punkt zapłonu. Moment obrotowy z silnika zostaje na chwilę zmniejszony, koła zębate mogą się płynniej zazębić. System działa jednak wyłącznie przy zmianie przełożeń w górę.

Z kolei w jednym z modeli Yamahy montowane jest sprzęgło automatyczne. Kierowca zmienia jedynie biegi, a za rozłączanie i sprzęganie napędu odpowiedzialne są siłowniki. Również sprzęgła w przekładniach DCT, montowanych już w pięciu modelach Hondy, działają bez ingerencji kierowcy.

Sprzęgło w roli swoistego strażnika układu napędowego jest niezastąpione, choć kierowca czasem nie musi nawet wiedzieć o jego obecności.

Skomentuj:
Technika| Sprzęgła motocyklowe
Zaloguj się lub komentuj jako gość

Aby ocenić zaloguj się lub zarejestrujX