A nedves mechanikus tengelykapcsolók működése

Egy korábbi cikkünkben részletesen taglaltuk a száraz tengelykapcsolók részeit, működési elvét, valamint az alkalmazási területeit. Vannak, illetve voltak olyan területek, ahová ez az eszköz bizonyos szempontok alapján nem bizonyult elégségesnek – itt kerültek képbe azok a megoldások, melyek egyike az olajban futó, azaz nedves tengelykapcsoló.

Bár a mechanikus tengelykapcsolók legyártott darabszáma összességében elenyésző ahhoz képest, hogy mekkora volumenben volt fellelhető néhány évtizeddel ezelőtt, műszaki szemmel nézve a mai napig érdekességnek számít, és bizonyos autókedvelő csoportok szerint sosem szabad teljesen megszüntetni a gyártását.

Ebben a cikkben emlékeztetőül általánosságban szót ejtünk a kéziváltók tengelykapcsolóiról, valamint a mechanikus változatokról, és részletesen bemutatjuk a nedves kuplungot.

A tengelykapcsolókról általánosságban

A tengelykapcsoló egy olyan oldható szerkezet, mely valamilyen módon kapcsolatot teremt a jármű motorja és a sebességváltó között. A kapcsolat módjára számos megvalósítás látott napvilágot, ebben a cikkben csak a mechanikussal foglalkozunk.

Elsődleges feladata motor maximális nyomatékának üzembiztos átvitele a sebességváltóra, valamint a sima, egyenletes, vibrációmentes indítás biztosítása. Ez utóbbit úgy éri el, hogy a tengelykapcsolónak nem csak két végállása létezik, hanem a vezető képes csúsztatni azt, így a nyomaték átvitelének felépülése lágyabb, és fokozatosabb lehet.

Mechanikus tengelykapcsolók

Személygépkocsikban a mechanikus változatok hamar teret nyertek maguknak. Ennek oka, hogy olcsó volt gyártani, ráadásul kompakt, könnyen szervizelhető volt, kellően kis mérete pedig azt is biztosította, hogy alacsony tehetetlenségi nyomatékkal rendelkezzen, ami felgyorsította a kapcsolási, szinkronizálási időket.

A mechanikus tengelykapcsolók súrlódó tárcsával kapcsolódnak a hajtóegységekhez, melynél pontosan megadható, hogy mekkora nyomatékot képes átvinni a motortól. Ez nagyobb kell legyen, mint a motor legnagyobb nyomatéka. Az előző két szám aránya a tengelykapcsoló biztonsági tényezője.

Személygépkocsiknál ez az érték 1,8 és 2 között található, tehát a tengelykapcsoló közelítőleg kétszer annyi nyomatékot lenne képes átvinni a hajtáson, mint amennyit a motor le tud adni.

Egytárcsás, száraz mechanikus tengelykapcsolók teljesítési határai – nedves tengelykapcsolók alkalmazási területei

A mechanikus változatok között – pláne személygépkocsikban – ma is ez a legnépszerűbb típus. Ugyanakkor meg kell említenünk, hogy léteznek olyan alkalmazási területek, ahol korábban sem számított egyeduralkodónak: ilyen például a nagyobb haszonjárművek és mezőgazdasági gépek szegmense, mi több, a motorkerékpárok világában épp ezekben az években veszi át az irányítást a nedves kuplung a száraz változat ellenében.

Ez utóbbinak egyébként más oka is van a haszonjárművekhez képest. A motorkerékpárok száraz tengelykapcsolói azonos feltételek mellett könnyebbek, több nyomatékot képesek átvinni, mint olajban futó társaik, ráadásul maga az olaj is jóval tovább tart bennük, hiszen a kuplungról leváló részecskék nem kerülnek bele.

Hátrányuk viszont, hogy hangosabbak, hamarabb mennek tönkre és nehézkesebb a kezelésük. Az első hátrány már önmagában elegendő ahhoz, hogy a nedves kuplung fokozatosan átvegye a piac feletti uralmat, ugyanis az utóbbi években egyre szigorúbb szabályokkal kell szembesülnie a motorkerékpárgyártóknak a kibocsátható zaj maximumát illetően. Ma már a száraz kuplung hangján is vissza kell fojtaniuk, különben nem értékesíthető a termék. Néhány kivételtől eltekintve (BMW, Moto Guzzi) közúton minden gyártó átállt nedves kuplungra.

Többtárcsás, lamellás tengelykapcsolók szerkezete, működése

Haszonjárművek, illetve mezőgazdasági gépek kapcsán a maximális átvihető nyomaték a kulcs a választáshoz. Ez kissé ellentmondásosnak tűnhet az előzmények ismeretében, de nemsokára feloldjuk a kontradikciót.

Előfordulhat, hogy az átviendő nyomaték akkora tárcsát indokolna, amely egyszerűen nem fér el a rendelkezésre álló helyen, túl nagy a beépítési átmérője. Ekkor alkalmazzák a több lemezből álló, azaz lamellás száraz, vagy olajban futó (nedves) tengelykapcsolót.

Itt összeérnek a fizikai igények a motorkerékpárokkal: noha a motor nem nyomatékos, a rendelkezésre álló hely még a bemenő nyomatékhoz képest is rendkívül szűkös.

A motorkerékpár blokkjának forgattyús tengelyén lévő hajtó fogaskerék hajtja meg a nagyobb fogszámú hajtott fogaskereket, melynek homlokfelületére szegecskötéssel rögzítenek egy belső, tengelyirányú bordázattal ellátott dobot. Ehhez csatlakoznak a súrlódóbetét nélküli kuplungtárcsák (lamellák).

A külső fogazású acéllemez lamellák között helyezkednek el a belső fogazású, súrlódó parafabetéttel ellátott lamellák, melyek a hajtott tengelyvégen lévő külső bordás agyhoz csatlakoznak.

A hajtott tengelyvéghez erősített agyhoz rögzített csapok biztosítják a nyomótárcsa vezetését és a nyomótárcsa, valamint a külső és belső fogazású lamellák összeszorítását végző csavarrugók előfeszítését.

Alaphelyzetben a tengelykapcsoló zárt, azaz össze van kapcsolva. Kiemelését, oldását a hajtott tengely tengelyirányú furatában elhelyezkedő tolórúd tengelyirányú elmozdulása teszi lehetővé. Ha a tolórúd balra mozdul, a nyomótárcsa az összeszorító rugók ellenében elmozdul, és ezzel megszűnik a lamellákat összeszorító erő.

A tengelykapcsoló háza zárt, melyet olajjal töltenek fel. A csendes futás mellett az olaj biztosítja a súrlódó felületek hűtését, ami különösen fontos a hőre érzékeny parafabetétek esetén.

Az olajtöltés további előnye, hogy a tengelykapcsoló zárásakor lassabban szorul ki a súrlódó felületek közül, ezáltal megnő a csúszási idő, ami lágyabb, rángatástól mentes indulást tesz lehetővé.

Léteznek olyan megoldások is, melyeknél a lemezpárokon nincs súrlódóbetét. Ebben az esetben a súrlódási tényező ugyan kisebb, ám a megengedett lényegesen nagyobb felületi terhelés azonos geometriai méretek esetén mégis nagyobb nyomatékátvitelt biztosít.

A nedves többtárcsás kuplung beépítése adott esetben valamivel több helyet igényelhet, mint a száraz változata. A tengelyirányú méret csökkentése érdekében a lemezek közötti hézag jellemzően 0,3-0,5 mm. Ez az üzemeltetés során, főleg hideg időben, az olaj megnövekedett belső viszkozitásának hatására oldáskor is képes nyomatékot átvinni. Ez a probléma néhány ismételt kapcsolás után megszűnik.

Ahogy a motorkerékpároknál említettük, léteznek egyébként száraz többtárcsás tengelykapcsolók is. Nagyobb járművekben a rossz hűtési viszonyos miatt nem használják fő tengelykapcsolóként, inkább lánctalpas járművek kormányszerkezeteiben, vagy nagyobb indítómotorok hajtótengelyein találjuk meg.