В процессе развития автомобиля практически все его детали претерпели значительные изменения. Надежность, удобство в обслуживании и долговечность – факторы, которые заставляли конструкторов находить новые, более удачные решения. Многие конструктивные решения были известны уже на заре развития автомобиля, но только с появлением новых материалов и технологий стала возможной их реализация.
Когда двигатель внутреннего сгорания победил своих концептуальных противников – паровой двигатель и двигатель электрический, то оказалось, что он не может обойтись без механической помощи при трогании, ведь мощность двигателя внутреннего сгорания напрямую зависит от его оборотов. Чтобы компенсировать недостаток развития мощности и крутящего момента, необходимо отделять двигатель от трансмиссии и подключать его только при достижении необходимого числа оборотов. Именно поэтому на заре развития автомобилестроения и доминировали паровой и электрический двигатели.
Ведь благодаря почти идеальной характеристике крутящего момента они не требовали ни сцепления, ни коробки передач, были значительно проще в обслуживании и надежней, но громоздкость парового двигателя и невозможность сделать достаточный запас электроэнергии для двигателя электрического свели на нет эти преимущества. Итак, двигателю внутреннего сгорания (ДВС) было совершенно необходимо сцепление и оно было изобретено, вернее вначале просто скопировано в промышленных цехах развивающейся индустрии. Натяжной ролик натягивал кожаный ремень и мощность двигателя с ременного шкива передавалась на приводные колеса. При ослаблении натяжения ремень проскальзывал, происходило расцепление. Однако, низкий КПД трансмиссионного сцепления и низкая надежность, особенно в дождливую погоду, быстрый износ ремня вынудили конструкторов искать иное техническое решение. Были созданы сцепления самых различных типов, в том числе и предшественники современных сцеплений, которые использовали основной принцип фрикционного сцепления; к диску, жестко установленному на конце коленвала, подводится другой диск.
Основной принцип фрикционного сцепления:
к ведущему диску прижимается ведомый до полного смыкания.
При их контакте возникает трение и неприводной диск начинает вращаться. Такое исполнение отвечает основным требованиям – постепенное и мягкое смыкание, чтобы в момент трогания двигатель не заглох и не подвергался ударной нагрузке в результате передачи усилия, а также передача энергии двигателя без потерь при сомкнутом сцеплении. Этот принцип был использован в 1889 году в автомобиле Daimler в конусном фрикционном сцеплении. Фрикционный конус, свободно перемещающийся на валу двигателя и жестко связанный кожухом сцепления с валом сцепления, входит во внутренний конус маховика.
Устройство конусногофрикционного сцепления,
доминировавшего до 20-х годов.
Посредством пружины фрикционный конус прижимается к ответной части в маховике. В качестве фрикционной накладки первоначально использовался ремень, сплетенный из верблюжьих волос, который вскоре был заменен на кожаный. Чтобы защитить ремень от влаги, жира и масла, его пропитывали касторовым маслом.
Однако и эта конструкция была подвержена "детским болезням". Во – первых быстро изнашивалась фрикционная накладка, замена которой была очень трудоемкой. Во – вторых, маховик и конус сцепления получались слишком массивными. В результате чего при размыкании сцепления та его часть, которая должна была быстро остановиться для переключения передачи (КПП тогда не были синхронизированными), останавливалась слишком долго из – за большого момента инерции. Для устранения этого недостатка, примерно с 1910 года стали применять тормоз сцепления, что привело к тому, что маховик стал нагреваться сильнее защищенного кожаной накладкой фрикционного конуса. Через некоторое время в результате термического расширения маховика конус начал входить в него глубже и при остывании его там заклинивало. Не смотря на очевидные недостатки, конусные сцепления использовались вплоть до двадцатых годов благодаря простоте своей конструкции.
Однако, в двадцатых годах английский профессор Hеle Show начал проводить эксперименты с многодисковым сцеплением, которое по конструкции можно считать предшественником современного однодискового сухого сцепления.
Английский профессор Hele-Shaw был первым,
кто начал экспериментировать с многодисковым сцеплением.
Это сцепление, в отличии от конусного фрикционного сцепления обладало значительными преимуществами: намного большая поверхность трения при малом монтажном пространстве, а также сплошной контакт. Благодаря постепенному увеличению силы трения многодисковое (пластинчатое) сцепление работало очень мягко, изменяя количество пар дисков, такую базовую конструкцию сцепления можно было использовать для двигателей любой мощности. Многодисковые сцепления работали как в масляной и керосиновой среде, так и без смазки, причем в этих случаях, как правило, на диски наклепывались специальные фрикционные накладки.
Сухое многодисковое сцепление с наклепанными фрикционными накладками.
Самым большим недостатком пластинчатого сцепления был инерционный эффект, прежде всего в масляной ванне, в результате чего размыкание было недостаточным, что затрудняло процесс переключения передач. Вышеперечисленные недостатки заставили конструкторов усовершенствовать схему сцепления, которое мы имеем в наши дни.
De Dion & Bouton первыми поняли, что будущее принадлежит однодисковому сцеплению.
Первым, кто представил миру принцип однодискового сцепления, была фирма "De Dion&Bouton". Уже в 1904 году эта схема была разработана принципиально, однако из-за отсутствия необходимых материалов получило свое дальнейшее развитие только в двадцатые годы в США во время автомобильного бума – не в последнюю очередь по настоянию производителей комплектующих, передавших в конце 20х годов лицензии на европейские заводы-изготовители. За несколько лет однодисковое сцепление вытеснило конусное и пластинчатое сцепления. "De Dion&Bouton" использовала для смазки фрикционных поверхностей однодискового сцепления графит. Преимущества однодискового сцепления были неоспоримыми: благодаря меньшей массе ведомого диска при размыкании он быстрее останавливается, что значительно облегчает переключение передач.
Но в полной мере преимущества этой технологии проявились только с внедрением в 1920 году асбестовых накладок FERRODO, которые сегодня пытаются заменить и заменяют безасбестовыми фрикционными накладками, но это уже другая история.
Статью подготовил по материалам интернет сайтов менеджер ООО фирмы "Укравтозапчасти" Хлебников С.В.
