Zasada działania dwusprzęgłowej skrzyni biegów

19 Cze 2018

Kontynuując temat dwusprzęgłowych skrzyń biegów, rozpoczęty tekstem „Plusy i minusy skrzyń biegów DCT” , wyjaśnijmy teraz jak działają sprzęgła w takiej przekładni. Porównajmy także działanie skrzyni ze sprzęgłem suchym i ze sprzęgłem mokrym.

 

Komfort, precyzja zmiany przełożeń i dynamika jazdy to główne zalety stosowanych w autach osobowych dwusprzęgłowych skrzyń biegów. Cechy te przekładnie oznaczane symbolem DCT lub 2CT zawdzięczają przede wszystkim swej dość nietypowej budowie. Otóż skrzynie DCT składają się z dwóch niezależnych przekładni zmontowanych w jednej obudowie. Każda z przekładni funkcjonuje jak klasyczna skrzynia manualna, z niezależnym sprzęgłem. Sprzęgła mogą, w zależności od momentu obrotowego i obszaru zabudowy silnika, być typu mokrego lub suchego.

Wszystkie procesy związane ze zmianą biegów są w skrzyniach DCT regulowane automatycznie. Jednostka sterująca przekazuje polecenia do mechanizmu elektrohydraulicznego albo elektromechanicznego, który bezpośrednio już kieruje pracą sprzęgieł. Podczas jazdy jedno sprzęgło jest zawsze załączone, a tym samym jedna z przekładni przenosi moment obrotowy. Bieg w drugiej przekładni jest już wybrany preselekcyjnie, ponieważ sprzęgło dla tej przekładni jest jeszcze rozłączone. Przy zmianie biegów jedno sprzęgło rozłącza się i jednocześnie załącza się drugie. Zmiana biegów następuje naprzemiennie, dla kierowcy oznacza to między innymi większy komfort jazdy z uwagi na nie odczuwalne przerwy w przekazywaniu mocy podczas przyspieszania.

Pokażmy teraz to wszystko na przykładzie 7-biegowej skrzyni 0AM z modułem LuK 2CT, stosowanej w wielu modelach samochodów produkcji koncernu VW.

Jeżeli jazda autem ma się odbywać na biegu 1, 3, 5 lub 7, układ mechatroniki przy pomocy siłownika uruchamia większą dźwignię włączającą. Powoduje to załączenie sprzęgła K1, a moment obrotowy przekazywany jest z silnika na wewnętrzny wałek sprzęgłowy. Jeśli w czasie jazdy ma zostać włączony bieg „nieparzysty”, układ mechatroniki włącza wyższy lub niższy bieg, który „czeka”, aż sprzęgło K2 zostanie rozłączone.

Gdy zachodzi potrzeba wrzucenia biegu 2, 4, 6 lub wstecznego, układ mechatroniki zwalnia dużą dźwignię włączającą, co wiąże się z rozłączeniem sprzęgła K1. W tym samym czasie układ mechatroniki przy pomocy siłownika uruchamia małą dźwignię włączającą. Sprzęgło K2 zostaje załączone, a moment obrotowy przenoszony jest na zewnętrzny wałek sprzęgłowy.

W standardowych sprzęgłach jednotarczowych w stanie spoczynku docisk znajduje się w pozycji zaciśniętej. Otwarcie docisku następuje przez naciśnięcie pedału sprzęgła, a efektem tego jest przerwa w przekazywaniu momentu obrotowego. Proces ten zachodzi przy współudziale układu wysprzęglającego.

W sprzęgłach typu 2CT dociski w stanie spoczynku są otwarte. Ich zamknięcie następuje poprzez nacisk na dźwignie. Realizuje to mechatronika oddziałująca na dźwignie za pomocą siłowników. Podparte z jednej dźwignie przenoszą siłę poprzez łożyska zasprzęglające na sprężyny talerzowe i w ten sposób następuje załączenie właściwego sprzęgła. Warto tu dodać, że dzięki zintegrowaniu systemu samoregulacji, zużywanie okładzin tarczy jest automatycznie kompensowane, dzięki czemu skok siłowników mechatroniki pozostaje ten sam przez cały okres eksploatacji modułu 2CT.Pokazana tu skrzynia 0AM  jest tylko jednym z wielu rodzajów dwusprzęgłowych suchych skrzyń biegów. Użyto w niej dźwigni włączających sterowanych siłownikami, istnieją jednak również inne rozwiązania, np. wykorzystujące dźwignie sterowane silnikami nastawczymi bądź wykorzystujące jednocześnie siłownik hydrauliczny i klasyczne łożysko oporowe.Dwusprzęgłowe skrzynie biegów są w tej chwili najbardziej wydajnymi przekładniami, nic zatem dziwnego, że stale rośnie liczba producentów samochodów wykorzystujących tę innowacyjną technologię. Dostawcą tych skrzyń jest m.in. grupa Schaeffler, która pod marką LuK wprowadziła na rynek w 2008 roku moduł podwójnego sprzęgła suchego, a w roku 2014 moduły podwójnego sprzęgła mokrego.Budowa modułu sprzęgła mokrego znacząco różni się od modułu sprzęgła suchego, istotnie różnią się więc także skrzynie w których moduły obu rodzajów są wykorzystywane. Inne są w efekcie moce i momenty obrotowe, które skrzynie są stanie przenosić. Dobrze pokazuje to wykres przedstawiające limity projektowe przyjęte w firmie Schaeffler.Różnice te związane są przede wszystkim z wydajnością cieplną elementów składowych modułu sprzęgła. Jak wiadomo większa moc i moment obrotowy powodują wydzielanie większej ilości ciepła na powierzchni ciernej tarcz sprzęgła. W module sprzęgła suchego ciepło to gromadzone jest i rozpraszane w odlewach wykonanych z żeliwa (płytę centralną i dociski sprzęgieł), moduł sprzęgła mokrego wykorzystuje do tego celu dynamiczny obieg oleju i tarcze cierne.Każde z tych rozwiązań ma swoje plusy i minusy, więc producenci pojazdów sięgają po jedno lub drugie tak aby optymalnie wykorzystać ich właściwości.

„Suche” sprzęgło podwójne   „Mokre” sprzęgło podwójne
•  Wysoka wydajność

•  Brak strat mocy przez kąpiel olejową

•  Redukcja zużycia paliwa i emisji spalin

•  Szybszy i prostszy serwis → niższe koszty

•  Mniejszy cieżar

PLUSY •  Przenoszenie większego momentu obrotowego niż sprzęgła suche

•  Kompaktowe wymiary

•  B. wysoka wydajność cieplna dzięki obiegowi oleju, który natychmiast absorbuje wysoką temperaturę

•  Maksymalny moment obrotowy 350 Nm MINUSY •  Wysokie straty w mocy – napęd dodatkowej pompy oleju

•  Zwiększony cieżar z powodu dużej ilości oleju i rozbudowanego układu hydraulicznego z pompą

•  Częsty i skomplikowany serwis → wyższe koszty

Przemysław Glinka, Schaeffler Polska

 

POWIĄZANE POSTY

Zostaw Komentarz