Moc jest bardzo ważna dla większości miłośników BMW. Byłaby jednak bezużyteczna, gdyby nie można jej było przenieść na nawierzchnię. Elementem odpowiedzialnym za to jest właśnie sprzęgło.
Troska o seryjny układ przeniesienia napędu jest głównym powodem montażu znacznie ulepszonego sportowego sprzęgła. Seryjny element mógłby nie sprostać wyższemu momentowi obrotowemu. Jest to szczególnie ważne w samochodach z napędem na tylną oś, w których warunki pracy sprzęgła są ciężkie. Oczywiście dużo zależy od sposobu eksploatacji – ostra jazda i tak samo traktowane sprzęgło mają niebagatelny wpływ na skrócenie żywotności tego elementu. Nie ma błędu w stwierdzeniu, że intensywnie eksploatowane sprzęgło w samochodzie o niewysokiej mocy ma prawo być w znacznie gorszym stanie, niż odpowiednio traktowane w znacznie mocniejszym aucie. O ile w samochodach seryjnych, tak jak wszystkie pozostałe podzespoły, jest ono tak zaprojektowane, aby nie przysparzać kłopotów nawet początkującym kierowcom czy osobom starszym, które nie zawsze są w stanie obsługiwać je poprawnie, o tyle każda próba intensywnej eksploatacji seryjnego elementu może przyczynić się do jego rychłej awarii.
Czego fabryczne sprzęgła nie lubią najbardziej? Ostrego traktowania. Nieważne, czy chodzi o mocne starty z wysokich obrotów, agresywną zmianę biegów typową w sprincie samochodowym czy pomaganie sobie nim w celu zerwania przyczepności w zakręcie. „Kopanie” w sprzęgło to jedna z najczęstszych przyczyn awarii w „bawarkach”, szczególnie cierpiących na niedobór mocy, a używanych do jazdy w kontrolowanym poślizgu. Co ciekawe, nawet w samochodach sportowych seryjne sprzęgło może się poddać po kilku bardzo ostrych wyścigach, w których wykorzystywana jest pełna moc i moment obrotowy, a start wykonywany jest z tak zwanego strzału (natychmiastowe odpuszczenie sprzęgła przy jednoczesnym głębokim wciśnięciu gazu).
Dlaczego producenci oszczędzają na sprzęgłach nawet w sportowych autach? Nie oszczędzają! W BMW z manualną skrzynią biegów podzespół zdolny do przenoszenia ogromnej mocy i momentu obrotowego bez końca byłby niemal bezużyteczny w codziennej jeździe (np. w korkach). Producent nie może sobie na to pozwolić w żadnym modelu z drogową homologacją, dlatego jedynym sposobem na poprawienie tego parametru jest wymiana sprzęgła. Aby wybrać właściwe, odpowiadające użytkownikowi nie tylko pod względem ceny, ale i oferowanych cech, trzeba poznać nie tylko rodzaje sprzęgieł, ale i ich budowę oraz zasady działania.
Sprzęgło składa się z kilku elementów – łożyska, docisku, tarczy oraz koła zamachowego. Wydawać by się mogło, że są one dość proste. W rzeczywistości są to skomplikowane podzespoły, które współdziałają dobrze tylko wówczas, gdy są idealnie dopasowane. W większości BMW po stronie jednostki napędowej znajduje się koło zamachowe, po stronie skrzyni biegów – docisk wraz z łożyskiem, a między nimi tarcza sprzęgła przenosząca moment obrotowy pomiędzy kołem a dociskiem. Zasada działania jest więc banalnie prosta. Gdy nie naciskamy sprzęgła, napęd jest załączony, dopiero naciśnięcie (lub wyciśnięcie, w zależności od budowy) powoduje jego rozłączenie, pozwalające na zmianę przełożenia. Trudno jednoznacznie stwierdzić, który element jest najważniejszy. Docisk, jak sama nazwa wskazuje, ma za zadanie dociskać tarczę sprzęgła do koła zamachowego. Oprócz tego jest obudową całego sprzęgła. Elementami najważniejszymi są łapy, czyli znajdujące się blisko środka docisku sprężynki. To od nich zależy, z jaką siłą docisk działa na tarczę i koło zamachowe. Sprężyny są pierwszymi elementami, które wzmacnia się w sportowych sprzęgłach. Ma to na celu wymuszenie oddziaływania na tarczę i docisk ze znacznie większą siłą. Od twardości sprężynek uzależniona jest twardość pedału sprzęgła – im bardziej wyczynowe sprężyny, tym trudniejsza obsługa pedału. W sprzęgłach wyczynowych, aby go wcisnąć (ma to na celu rozłączenie napędu przez odciągnięcie docisku od tarczy), potrzeba bardzo dużej siły. Zadaniem koła zamachowego jest kumulowanie energii kinetycznej. Koło obraca się z taką samą prędkością co silnik, a konkretnie wał korbowy, na końcu którego montowany jest zamach. Puszczając pedał sprzęgła sprawiamy, że tarcza dociskana jest do ciernej części koła zamachowego, przez co moment obrotowy przekazywany jest do skrzyni biegów.
Koła zamachowe różnią się między sobą ciężarem. Zmniejszenie jego masy ma sens, o ile tę operację wykona się zgodnie z zasadami sztuki. Lżejsze koło pozwala szybciej wkręcać się silnikowi na obroty, szczególnie gdy korzystamy z niskich przełożeń, oraz skróci czas od wciśnięcia pedału gazu do reakcji silnika. Lżejsze koło zamachowe ułatwi tarczy sprzęgła połączenie się z zamachem. Odchudzone koło sprawia, że silnik szybciej wytraca obroty, zbyt lekkie niekiedy może powodować falowanie obrotów biegu jałowego, a nawet gaśnięcie silnika. Kolejny aspekt, który należy brać pod uwagę, to zwiększenie wibracji na niskich obrotach proporcjonalne do zmniejszenia masy – w skrajnych przypadkach może to doprowadzić do szybkiej awarii skrzyni biegów, każdorazowo zaś zmniejsza jej żywotność i komfort podróżowania autem.
Kolejnym ważnym elementem jest tarcza sprzęgła służąca do przenoszenia i rozłączania napędu między silnikiem a skrzynią biegów. Tarcza wyposażona jest w okładziny cierne, które ulegają zużyciu (są elementem eksploatacyjnym). Jej budowa, wygląd i liczba ramion oraz rodzaj okładziny zależą od potrzeb użytkownika i rodzaju auta, w którym jest zamontowana. Tarcza sprzęgła może być wykonana z rozmaitych materiałów. Każdy z nich ma zalety i wady. Wybór tarczy powinien być uzależniony od zastosowania samochodu, naszego stylu jazdy i momentu obrotowego silnika. W seryjnych i lekko zmodyfikowanych autach stosuje się tarcze organiczne (potocznie mówimy wtedy o sprzęgle organicznym). W tym przypadku praca sprzęgła jest płynna i lekka. Niestety wysokie jest ryzyko przegrzania tarczy, a jej właściwości cierne są jedynie przeciętne. W zależności od rodzaju tarczy jej powierzchnia cierna wykonana jest nawet z kilkunastu materiałów, tak więc organiczne sprzęgło jest po trosze z karbonu, kewlaru czy metalu, jednak w przeciwieństwie do sprzęgieł wyczynowych mieszanka ta jest bardziej różnorodna. Tarcze ceramiczno-metalowe są nadal przyjazne w użytkowaniu, ale ich odporność termiczna jest wyższa. Jeszcze wytrzymalsze na ciepło są sprzęgła wyposażone w tarcze karbonowo-metalowe i kewlarowo-metalowe. Dalej mamy tarcze ceramiczne, karbonowe i kewlarowe, w których głównym materiałem jest, jak nazwa wskazuje, ceramika, kewlar lub karbon. Oczywiście nie wyklucza się pewnej domieszki metalu, ale jego ilość jest śladowa. Tarcze wykonane głównie z jednego typu materiału są odporne na przegrzanie, mają też doskonałe właściwości cierne, jednak ich montaż w aucie ulicznym jest całkowicie pozbawiony sensu. Aby zapewnić takiemu sprzęgłu optymalne warunki pracy, należy je rozgrzać, na co w warunkach ruchu drogowego może zwyczajnie nie starczyć czasu. Zaletą, z punktu widzenia motosportów, jest niska masa własna. Najwyższą półkę zajmują sprzęgła metalowe i spiekowe. Powierzchnie cierne łopatek są w nich pokryte rozdrobnionym żelazem, co gwarantuje niemal perfekcyjne właściwości cierne i ponadprzeciętną odporność termiczną. Niestety nie ma róży bez kolców – takie tarcze zużywają się szybko, a ich obsługa nie należy do przyjemnych. W wyposażonych w nie autach nie istnieje coś takiego, jak półsprzęgło, dlatego ich zastosowanie w ruchu ulicznym jest bardzo utrudnione (sprzęgło działa zerojedynkowo).
Większość sportowych sprzęgieł składa się z elementów łopatkowych – elementy cierne tarczy znajdują się najczęściej na czterech lub sześciu oddzielnych łopatkach, zamiast na jednolitej powierzchni całego obwodu tarczy. Plusem takiego rozwiązania jest znacznie wydajniejsze odprowadzanie ciepła. W samochodach używanych w driftingu potrzebne jest sprzęgło o jak największej liczbie łopatek. Zdecydowanie najlepszym, ale i najdroższym rozwiązaniem są sprzęgła wielotarczowe. Im więcej tarcz o małej średnicy, tym większa wydajność. To optymalne rozwiązanie do aut eksploatowanych na co dzień. Temperatura jest niższa niż w sprzęgłach jednotarczowych, a eksploatacja wielotarczowego sprzęgła jest niemal tak komfortowa, jak w przypadku sprzęgieł organicznych (oczywiście jest to uzależnione od materiału, z którego wykonane są poszczególne tarcze). Wady – koszt oraz masa, jednak nią nie powinniśmy się zbytnio przejmować.
Na koniec warto zastanowić się nad jeszcze jednym istotnym elementem – sprężyną. Większość wzmocnionych sprzęgieł stosowanych w autach ulicznych jest amortyzowana, co oznacza, że między centralną częścią tarczy połączoną z wałkiem sprzęgłowym skrzyni biegów a okładzinami ciernymi znajdują się sprężynki tłumiące drgania i niwelujące przeciążenia, wpływające na płynną obsługę. W autach wyczynowych można z nich zrezygnować – upraszcza to budowę sprzęgła, ale jednocześnie sprawia, że auto jest bardziej narowiste, a jego eksploatacja poza torami wyścigowymi czy oesami traci sens.
Łukasz Ptaszyński
Fot. producenci, autor
