Kobling

Den kobling er en koblingsindretning mellem en nævnte motor aksel og en anden kaldes en modtager . På grund af sin transmission ved vedhæftning tillader det en progressiv belastning af koblingen, som undgår de rystelser, der kan forårsage brud på transmissionselementer eller standsning af motoren i tilfælde af en transmission med en forbrændingsmotor .

Koblingen kræves på motorkøretøjer med forbrændingsmotorer, som skal fortsætte med at køre, selvom køretøjet holder stille. Frakoblingen gør det også lettere at skifte gear. Koblingen finder derfor sin plads i transmissionskæden mellem motoren og gearkassen , hvor derudover er det laveste drejningsmoment . Det er ofte fastgjort til svinghjulet på biler eller lastbiler, hvor den store diameter, der er til rådighed, muliggør brug af et enkelt- eller dobbeltdisksystem. Det er snarere i slutningen af krumtapakslen på motorcykler eller cykler, i en multi-skiveversion i et oliebad (manuel gearkasse) eller i en centrifugaltromleversion (automatisk transmission).

"Kobling" angiver også driftsfasen, når koblingen er etableret; dette er den omvendte funktion af "afvikling", hvor akslerne frakobles.

Faktisk er "Clutch" en sammentrækning af "Clutch device" .

Koblinger vil være i modsætning til koblingssystemer , der giver kobling ved forhindring, og som derfor ikke tillader progressiv belastning.

Koblingens driftsfaser

Der er tre driftsfaser for en koblingsanordning.

I tilkoblet position: koblingen overfører fuldt den leverede strøm (bilen kører, motoren er koblet til gearkassen ). Dette er oftest enhedens stabile position (ingen kontrolhandling).
I frakoblet position: Transmissionen afbrydes. Frihjul eller bil stoppet, motoren kan fortsætte med at køre uden at køre hjulene. Situationen svarer til stilstand.
forbigående slipfase: især under tilkobling genoprettes kraftoverførsel gradvist. Dette øjeblik kaldes skøjtepunktet . I denne fase roterer indgangs- og udgangsakslerne ikke med samme hastighed; der glider derefter mellem skiverne, derfor spredes energi i form af varme. Denne fase skal være tidsbegrænset, selvom det er uundgåeligt og gør det muligt at forbinde motoren og gearkassen gradvist. Skiverne slides i denne fase, som ofte bruges under bakkestart.

Det er skridsituationen, der giver koblingens størrelsesforhold. Det bestemmer det maksimalt overførbare drejningsmoment . Ud over det er skiftet systematisk. Den samme teknologiske konfiguration er også vedtaget på momentbegrænsningssystemerne, som derfor glider, når det ønskede moment bliver for stort.

Selvom det anbefales at frakoble så hurtigt som muligt, er det på den anden side nødvendigt at gå gradvist i indgreb for at undgå stød, der ville beskadige alle transmissionselementerne: delene af selve koblingsanordningen, men også gearets kasse. og differentialen , lejerne til sidstnævnte, de universelle samlinger og endelig dækkene .

Klassifikation

De teknologiske løsninger, der er anvendt til denne enhed, adskiller sig efter flere kriterier:

friktionsoverfladens geometri:
- skiver, hvor kontakten er effektiv langs en krone pr. skiveoverflade;
- tromle (i tilfælde af visse centrifugalkoblinger);
- konisk (ophørt i dag undtagen et par applikationer med lav effekt). Dens fordel ligger i, at den er selvlåsende: Den koniske samling forbliver fast i fravær af pressekraft. Vi skal handle for at frigøre os.

I henhold til antallet af diske (når det kommer til diske)
- enkelt disk;
- enkelt kontrol eller separat kontrol (dobbelt) tør bidisk;
- våd eller tør multi-disk.

Udtrykket "skive" eller "friktion" bruges om det element, der generelt er forbundet med udgangsakslen og fastspændes af to elementer, der er knyttet til motorakslen. Den bærer friktionsforingerne og udgør derfor en sliddel. Antallet af kontaktflader er altid jævnt; således fremkalder pressekræfterne ikke spændinger i forbindelsen mellem rammen og koblingssystemet og bliver faktisk taget op af koblingshuset.

Antallet af skiver, der annonceres i en kobling, er derfor antallet af klemte skiver udstyret med foringer. Mellemliggende plader kan passe mellem diskene på modeller med flere diske.

Kontaktflader kan:
- Kør tørt med luftkøling;
- Smøres og afkøles af et oliebad.

Kommandoen kan være:
- Mekanisk;
- Hydraulisk ;
- Elektronisk styret elektronisk;
- Centrifugal (i dette tilfælde er styringen ikke direkte, men induceret af handlingen på speederen).

Retningen af kommandoen kan være:
- Koblingskontrol for anordninger, som normalt frakobles (i tilfælde af små maskiner såsom græsslåmaskiner og haveredskaber ) eller maskiner med centrifugalkoblingen ( knallerter , radiostyrede modeller );
- Koblingskontrol til apparater, der normalt er aktiveret.

Arkitektur

Enkelt skive kobling

En kobling har flere dele:

Svinghjulet 2 , integreret med motorakslen 1, kan bære enheden og udgøre en af skivens friktionsflader.
Koblingsskiven 3, der er fastgjort i rotation til gearkassens 6 indgangsaksel (primær) ved hjælp af splines .
Trykpladen i mekanismen 4 sikrer vedhæftningen af koblingsskiven til motorens svinghjul i tilkoblet stilling.
Fjedrene til mekanismen (membran i vores tilfælde), 5 tryk på trykpladen og kan komprimeres af koblingslejet 7 .

Når koblingens udløserkontrol (hydraulisk eller kabel) aktiveres:

proppen udøver en kraft på fjedrene eller membranfjederen,
trykpladen bevæger sig til side for at frigøre trykket på friktionsskiven. Bevægelsen transmitteres mindre og mindre, hvilket gør gearkassen uafhængig af motoren. Dette gør det f.eks. Muligt at forblive stille uden at stoppe motoren eller at skifte gear.

Den omvendte manøvre består i gradvist at frigøre koblingsstyringen for at genoprette motor- / gearkasseforbindelsen. Denne manøvre kaldes "at dreje koblingen" .

Multidisk kobling

Multiskive-koblinger fungerer på det samme princip, bortset fra at der bruges en stak diske og plader. Skiver eller glideplader kærv (rillet) på deres omkreds, og drejeligt forbundet til klokke kobling, også kaldet de glatte skiver pladerne mangenotfortanding til det indre, og forbundet med den møtrik kobling. Denne stak holdes under tryk af fjedre. Drivkraften er derfor i teorien og bortset fra friktion den samme for hver skive og mellempladerne tillader transmission af drejningsmoment at blive fordelt over større overflader. To-skive- eller flerdiskversionerne til lastbiler kan undvære dem, multiplikationen af skiver sigter mod at fordele slid og forlænge systemets levetid.

Denne konfiguration er for det samme overførbare drejningsmoment meget mere kompakt radialt end den med en enkelt skive. Det opbevares på motorcykler.

Elektrorheologisk kobling

Nylige fremskridt inden for elektrororologi gør det muligt at tænke på en ny generation af kobling baseret på ændringskapaciteten mellem fast tilstand og væskeform i en elektro-reologisk væske . Denne type kobling gør det muligt at tilslutte eller isolere inputmomentet og outputmomentet meget let og hurtigt.

Princippet med den elektro-reologiske kobling er meget simpelt. Når der anvendes et elektrisk felt, størkner og forbinder den elektrorheologiske (ER) væske indgangsdisken og udgangsdisken. Når dette felt fjernes, vender ER-væsken tilbage til normal tilstand (væske). Udgangsdisken isoleres derfor næsten øjeblikkeligt fra indgangsdisken.

Denne type kobling er fremstillet og testet i laboratoriet. De nuværende grænser for elektrorologiske væsker (tærskelbegrænsning stadig lave og stabilitet ikke garanteret) forhindrer dog stadig markedsføring.

Centrifugalkobling

I disse enheder styres koblingen af motorakslens rotationshastighed: når sidstnævnte når en bestemt hastighed, under påvirkning af centrifugalkraft , har elementer (kugler, finner) en tendens til at være 'væk fra rotationsaksen og gnid mod den sekundære skive, hvilket sikrer koblingen.

Denne type kobling bruges almindeligvis på knallerter eller små bærbare værktøjer som motorsave, men også på visse Citroën 2CV'er .

Sænkning af motorens rotation har den virkning, at motoren adskilles fra sekundærakslen, hvilket i høj grad reducerer " motorbremsning ".

Elektromagnetisk kobling

Anvendes på klimakompressorer, plæneklippere, blæsere eller forskellige servoanordninger i almindelig mekanik (værktøjsmaskiner, printere), den elektromagnetiske kobling bruger en spole, der generelt er koncentrisk med aksen til at komme i kontakt med friktionsoverfladerne. Styringen "alt eller intet" er generelt ikke beregnet til blød start, men aktuatoren er integreret, og den kompakte enhed er billig.

Størrelse

Demonstrationen er lavet til en single-disc plan kobling. Det er ikke længere gyldigt for koniske eller centrifugalkoblinger. Det drejningsmoment, der transmitteres af en kobling, afhænger af materialet, der udgør foringerne, antallet og dimensionerne af friktionsfladerne mellem skiverne og den kraft, der udøves af fjedrene .

Demonstration

Etableret i overensstemmelse med princippet om streng ligevægt, kan det maksimalt overførbare drejningsmoment beregnes. Faktisk opnås momentet fra løftearmens længde og den tangentielle kraft til skiven ved det enkle forhold: $\ VS$ $\ l$ ${\ displaystyle \ T}$

{\ displaystyle C \ = l \ T \}

Men håndtagsarmen svarer her til afstanden mellem den betragtede kontaktflade og midten af disken. Denne afstand er en radius, der varierer fra diskens indre radius (på grund af det centrale hul) til dens ydre radius . Vi skal derfor overveje det drejningsmoment, der genereres af friktion i niveauet med et lille overfladeelement på skiven: $\ r$ ${\ displaystyle \ R_ {i}}$ ${\ displaystyle \ R_ {e}}$

{\ displaystyle \ mathrm {d} C = r \ \ mathrm {d} T}

På den anden side afhænger denne tangentielle kraft, der overføres til disken til dens drev, af friktionskoefficienten og den normale spændekraft med formlen: ${\ displaystyle \ T}$ $f \$ ${\ displaystyle N \}$

{\ displaystyle T \ = f \ N \}

at vi vil skrive på dette overfladeelement på en disk:

{\ displaystyle \ mathrm {d} T = f \ \ mathrm {d} N}

Hvorfra ${\ displaystyle \ mathrm {d} C = r \ f \ \ mathrm {d} N}$

Tilsvarende, hvis stramningskraften er jævnt fordelt over kontaktfladen , kan man skrive at: Enten i vores tilfælde: ${\ displaystyle \ N}$ $\ S$ ${\ displaystyle \ mathrm {d} N = {\ frac {N} {S}} \ \ mathrm {d} S}$
${\ displaystyle \ mathrm {d} N = {\ frac {N} {\ pi (R_ {e} ^ {2} -R_ {i} ^ {2})}} \ \ mathrm {d} S}$

Som endelig giver os mulighed for at skrive: ${\ displaystyle \ mathrm {d} C = r \ f \ {\ frac {N} {\ pi (R_ {e} ^ {2} -R_ {i} ^ {2})}} \ \ mathrm {d} S}$

at vi integrerer for endelig at opnå det overførbare drejningsmoment ved at placere os i cylindriske koordinater, hvor : ${\ displaystyle \ mathrm {d} S = \ mathrm {d} r \. \ r \ \ mathrm {d} \ theta}$

{\ displaystyle C = \ int _ {r = R_ {i}} ^ {r = R_ {e}} \ int _ {\ theta = 0} ^ {\ theta = 2 \ pi} r \ f \ {\ frac {N} {\ pi (R_ {e} ^ {2} -R_ {i} ^ {2})}} \ \ mathrm {d} r \. \ R \ \ mathrm {d} \ theta \, \, = 2 \ pi \ f \ {\ frac {N} {\ pi (R_ {e} ^ {2} -R_ {i} ^ {2})}} \ int _ {r = R_ {i}} ^ { r = R_ {e}} r ^ {2} \ \ mathrm {d} r \,}

hvorfra :

{\ displaystyle C = f \ N \ {\ frac {2} {3}}. {\ frac {(R_ {e} ^ {3} -R_ {i} ^ {3})} {(R_ {e} ^ {2} -R_ {i} ^ {2})}}}

Generelt skriver vi: med: ${\ displaystyle C = n \ f \ N \ R_ {eq}}$

${\ displaystyle n \}$ antallet (lige eller ulige) friktionsflader
${\ displaystyle f \}$ den friktionskoefficienten mellem disse overflader
${\ displaystyle N \}$ stramningskraften, der antages at være jævnt fordelt
${\ displaystyle R_ {eq} = {\ frac {2} {3}}. {\ frac {(R_ {e} ^ {3} -R_ {i} ^ {3})} {(R_ {e} ^ {2} -R_ {i} ^ {2})}}}$
${\ displaystyle R_ {e} \}$ og kronens overfladers ydre og indre radier ${\ displaystyle R_ {i} \}$

Ydelserne, især friktionskoefficienten, forbliver knyttet til temperaturen. Dette stiger hurtigt, når skiverne glider. Samlingen skal derfor kunne afkøles.

Materialerne, der udgør foringerne, er sammensatte produkter, ofte baseret på metal eller keramik.

Specielt tilfælde af den automatiske gearkasse

Til automatiske gearkasser anvendes følgende enheder som kobling:

Momentomformer Der er ingen skivekobling med en automatisk transmission ved hjælp af en momentomformer . Faktisk er den automatiske drift af en konventionel kobling ret delikat. Denne enhed ligner en "centrifugalkobling", idet koblingens tilstand kun afhænger af den relative hastighed af de primære og sekundære aksler. Da gearskifterne med en automatisk gearkasse i sig selv opnås ved handlinger på koblinger internt i gearkassen, inducerer momentomformeren en variabel glidning, men også en betydelig stigning i det tilgængelige moment på niveauet for den sekundære transmission, når gearet kommer ind. indgangsakslen og udgangen er vigtig. Dobbelt kobling I tilfælde af en dobbeltkoblingsgearkasse har hver geargruppe sin egen kobling, en til lige gear og den anden til ulige gear. Gearskiftet finder sted på den ene eller den anden af disse koblinger, afhængigt af om hastigheden stiger eller falder. Da gearskiftet finder sted næsten synkront, kan koblingernes størrelse reduceres kraftigt sammenlignet med en manuel gearkasse. Derudover undgår denne enhed indtryk af, at motoren " kører i vakuum ", som det sker med momentomformersystemet under stærk acceleration. Robot gearkasse Manuelle gearkasser er oftere og mere robot , hvilket betyder, at koblingen også styres af elektronikken i bilens computer ved hjælp af en elektrisk eller elektrohydraulisk aktuator, der virker på stop.

Hydrostatiske transmissioner

Maskiner med hydrostatisk transmission har ikke brug for kobling. Faktisk er det takket være variationen i forskydning af den centrale pumpe eller af de modtagende motorer, at den leverede effekt styres, for eksempel til hjulene på en byggemaskine eller en tank.

Noter og referencer

Bemærkninger

Sammentrækning af "koblingsanordning"
Tidligere baseret på asbest , nu forbudt.
anden side stiger temperaturstigningen af momentomformeren i forhold til hastighedsforskellen mellem primærakslen og sekundærakslen.

Referencer

Leksikografiske og etymologiske definitioner af "Clutch" i den computeriserede franske sprogkasse på webstedet for National Center for Textual and Lexical Resources , der blev hørt 4. december 2014
Centrifugal motorsavskobling , på motoculture-jardin.com, adgang 20. april 2017
Citroën 2CV-kobling på autobrico.com, adgang til 13. januar 2017.

Se også

Relaterede artikler