Осенне-зимний сезон публикаций начнём с небольшой и лёгкой для восприятия статьи, посвящённой довольно остроумной конструкции сцепления, в своё время широко использовавшейся в отечественном автомобилестроении, но к середине 1950-х годов полностью вышедшей из употребления из-за наличия существенных недостатков.
Надеюсь, постоянным читателям канала нет необходимости напоминать конструкцию и принцип действия обычного сухого однодискового сцепления, по сей день применяемого на большинстве легковых автомобилей - да и общий принцип действия сцепления центробежного, используемого в основном на мототехнике, в достаточной степени известен. Ну, а что же такое сцепление полуцентробежное ? Вопреки тому, что можно подумать, это не гибрид обычного сцепления с автоматическим центробежным (такие конструкции, которые срабатывали автоматически по мере увеличения оборотов двигателя, но при необходимости могли быть и разомкнуты принудительно для переключения передачи на ходу, реально существовали и использовались на ряде автомобилей - например британское Newton - но эта статья не о них), а по сути обычное сцепление, в котором центробежная сила была применена лишь для упрощения работы водителя благодаря снижения усилия на педали; то есть, если прямо очень сильно упрощать - речь идёт о своего рода "центробежном усилителе сцепления":
Принцип действия у него был очень простым - в обычном для того времени сцеплении рычажного типа наружные концы рычагов выполнялись утяжелёнными, в виде своего рода грузиков-"бочонков". При заведённом двигателе и отпущенной педали сцепления на этих грузиках возникало центробежное усилие, которое через оси рычагов передавалось на нажимную плиту и посредством неё дополнительно прижимало ведомый диск сцепления к маховику двигателя:
Разумеется, чем больше оборотов развивал двигатель - тем сильнее центробежная сила сжимала диски сцепления и тем надёжнее была передача им крутящего момента. На высоких оборотах работа сцепления обеспечивалась по большей части именно за счёт центробежной силы, а не его нажимных пружин - которые по такому случаю можно было сделать намного более слабыми, чем в обычном сцеплении, не использующем для своей работы центробежный эффект. А значит - и уменьшить усилие на его педали.
Такое сцепление использовалось, к примеру, на "Победе" М-20 до 1953 года, а на грузовиках ГАЗ-51 и ГАЗ-63 - до 1951; впервые же оно появилось у нас, судя по всему, ещё до войны на шестицилиндровом ГАЗ-11-73. И действительно - на той же ранней "Победе" со штатным сцеплением его педаль изумительно лёгкая и комфортная... увы - лишь пока машина стоит на месте или едет с невысокой скоростью, но об этом чуть позже.
Как и большая часть базовых компонентов, на основе которых проектировались отечественные автомобили тех лет, данная конструкция имела заокеанское происхождение - изначально она была разработана и выпускалась малоизвестной ныне фирмой Long Manufacturing Co. под обозначением Long Semi-Centrifugal Clutch (про то, что разработкой базовых агрегатов как правило занимаются сторонние фирмы, а конструкторы конкретной модели автомобиля используют их уже в готовом виде, а также почему использование сторонних базовых агрегатов не уменьшает степень оригинальности получившейся в результате конструкции как таковой и является совершенно нормальным явлением, особенно для сравнительно небольших производителей с масштабом порядка ГАЗа - я уже неоднократно здесь излагал).
То же самое сцепление (в разных вариантах исполнения, отличающихся в основном диаметром ведомого диска и связанными с ним параметрами) использовалось на "Фордах" начиная с 1935 года, а также на автомобилях целого ряда других американских компаний, включая Packard и Cadillac - будучи одной из стандартных его конструкций тех лет, наравне со сцеплением Borg & Beck, которое было также рычажным, но без центробежных грузиков и с иной (штампованной) конструкцией самих рычагов (у нас если не оно, то что-то очень похожее применялось на ранних "Москвичах").
Также аналогичное по конструктивному исполнению полуцентробежное сцепление использовалось на ЗИС-110, что судя по всему является одним из многих торчащих из конструкции шасси этого автомобиля "пакардовских ушей":
Казалось бы - идеальное решение; так почему же у нас от него довольно быстро отказались ? Здесь можно отметить два момента:
Во-первых - несложно догадаться, что с увеличением числа оборотов двигателя растёт не только сила, с которой центробежные грузики прижимают ведомый диск сцепления к маховику, но и то усилие, которое водителю приходится прикладывать к педали для того, чтобы разомкнуть сцепление и переключить передачу. Да, конечно - на автомобилях тех лет с их довольно "моментными" низовыми моторами и всего тремя передачами в трансмиссии необходимость выключения сцепления при работе двигателя на высоких оборотах возникала довольно редко, потому что движение практически постоянно происходило на очень эластичной высшей-прямой передаче, которая вытягивала и затяжные подъёмы, и снижение скорости для проезда трамвайных рельс и прочих дорожных неровностей... но всё же.
Кстати говоря - это было даже отражено в Руководстве по эксплуатации, которое рекомендовало перед выжимом педали сцепления на ходу сбрасывать "газ" и дожидаться снижения числа оборотов двигателя для облегчения процесса. Однако такие советы хороши только при спокойном движении по пустой дороге, когда можно позволить себе все действия распланировать заранее. Мало-мальски плотный транспортный поток же может в любой момент потребовать переключения на низшую передачу безо всяких "предварительных ласк", что со временем во всё большей степени превращалось в проблему.
Во-вторых - при реальной эксплуатации автомобиля от сцепления может требоваться передавать большой крутящий момент не только при высоких оборотах двигателя, но и при низких или средних (то есть как раз тогда, когда двигатель и выдаёт максимальный момент) - например, при резком ускорении либо преодолении участков бездорожья. А при этом усилия сравнительно слабых нажимных пружин без достаточной помощи со стороны центробежной силы могло уже не хватать для обеспечения надёжной передачи момента на трансмиссию. Или, говоря простым языком - такое сцепление даже при полностью отпущенной педали и правильно отрегулированном приводе могло проскальзывать (буксовать) или даже "подгорать", как если бы оно было постоянно частично выжато. И если для легкового автомобиля это всё же не было критическим недостатком, поскольку от него езда на невысокой скорости с полной нагрузкой требуется редко, то для грузовика или унифицированного с "Победой" по многим агрегатам внедорожника ГАЗ-69 - вполне себе чувствительно.
Так что со временем - и, видимо, на фоне скопившихся жалоб со стороны эксплуатантов - ГАЗ отказался от использования полуцентробежного сцепления на своих автомобилях, заменив его на обычное, в котором надёжность передачи крутящего момента при любых оборотах обеспечивалась исключительно за счёт усилия нажимных пружин. Что, естественно, не могло не сказаться и на том усилии, которое водителю приходилось прилагать к его педали - теперь уже при любом режиме движения, включая и трогание с места. Ну, а ЗИС/ЗИЛ на своих легковых моделях просто перешёл на самое лучшее сцепление из всех существующих - гидротрансформатор автоматической коробки передач...
Интересно, что "Форд" большой проблемы в обрисованные выше недостатках, судя по всему, не видел, и использовал на своей продукции полуцентробежные сцепления той же самой конструкции как минимум до середины 1960-х - например, на "Мустанге" 1964-1966 годов (а на пикапах с грузовиками - и того позже):
На них проявлялась ещё одна проблема такого сцепления, которая даже упомянута в заводском сервисном мануале: под действием центробежной силы снабжённые грузиками рычаги не только сильнее прижимали ведомый диск к маховику, но и стремились провернуться вокруг свои осей, упёршись внутренними концами в выжимной подшипник. При неправильно отрегулированном приводе сцепления они делали это со слишком большой силой, из-за чего не рассчитанный на постоянную нагрузку подшипник довольно быстро изнашивался и выходил из строя - так что проверять свободный ход педали сцепления (соответствующий зазору между выжимным подшипником и "лапками" сцепления) предписывалось при работающем двигателе, развивающем 3000 об./мин.
Но в целом, надо думать, не всё с этими сцеплениями было столь уж плохо, раз американцы применяли их так долго и упорно (но и столь уж важным конкурентным преимуществом они тоже явно не были, раз их не торопились перенимать другие игроки рынка). Видимо, тут свою роль сыграло то, что у нас очень любили перестраховываться и всегда рассчитывали на самые худшие сценарии из возможных. Американцы же не видели проблемы в том, что сцепление будет изнашиваться быстрее из-за пробуксовки в некоторых режимах, но при этом обеспечивать повышенный комфорт управления автомобилем. Кстати, на том же "Мустанге" (и всех автомобилях на основе платформы Ford Falcon) в дополнение к облегчающим работу сцепления центробежным грузикам использовалась ещё и ассистирующая пружина в приводе сцепления, подключающаяся в работу после небольшого нажатия на педаль и дополнительно компенсировавшая часть усилия на ней (примерно как на "Жигулях", но в другом варианте исполнения) - чтобы со сцеплением с гарантией смог справиться совсем уж любой водитель, вне зависимости от пола, возраста и уровня физического развития...
Видимо, последними автомобилями с полуцентробежными сцеплениями такого типа были "Форды" F-серии выпуска 1980-х годов, для которых в каталоге уже показаны оба типа - старое полуцентробежное рычажное и современное "лепестковое" с диафрагменной пружиной.