W czasach stale rosnących cen paliw, a co za tym idzie – kosztów eksploatacji pojazdów, producenci samochodów oraz ich dostawcy stoją przed wyzwaniem rozwijania innowacyjnych konstrukcji układów napędowych i silników z ograniczonym zapotrzebowaniem na paliwo i niższą emisją spalin.
Odnosi się to w szczególności do automatycznych skrzyń biegów, którym na chwilę obecną nie udało się znaleźć kompromisu pomiędzy ograniczeniem spalania a zapewnieniem komfortu kierowcy. Dzięki połączeniu zalet automatycznej i manualnej skrzyni biegów LuK rozwinął ideę sprzęgła podwójnego do równoległej manualnej skrzyni biegów, które zapewnia efektywność skrzyni automatycznej i sprawność skrzyni manualnej.
Zasada działania
Idea leżąca u podstaw konstrukcji skrzyni równoległej to chęć wykorzystania wysokiej sprawności manualnej skrzyni biegów (powyżej 90%). Jednakże w celu zapewnienia komfortu skrzyń automatycznych, przeniesienie momentu nie może być przerywane, tak jak ma to miejsce w skrzyni manualnej, gdzie czas przełączenia biegu to około 1,2 sekundy, co oznacza utratę napędu na kołach napędzanych. W skrzyni równoległej czas przełączenia biegów to tylko około 0,45 sekundy. Skrzynia równoległa manualna jest zatem podzielona na dwie równoległe przekładnie, dwa wałki sprzęgłowe i dwa wałki główne. Jedna przekładnia dla biegów parzystych i biegu wstecznego, a druga dla nieparzystych. Każda z częściowych przekładni jest przypisana do odpowiedniego sprzęgła. Komputer sterujący pracą skrzyni biegów i sprzęgła zespolony jest z układem hydraulicznym i w ten sposób tworzy mechanizm mechatroniki. Poza komputerem w skład mechanizmu mechatroniki wchodzą: pompa oleju, zespół elektrozaworów hydraulicznych sterujących pracą skrzyni biegów i sprzęgła oraz elementy wykonawcze w postaci siłowników hydraulicznych, realizujących załączanie biegów oraz załączanie i rozłączanie sprzęgła.
Istotną rolę przy sterowaniu pracą sprzęgła i skrzyni biegów pełnią czujniki ciepła, prędkości obrotowych wałków sprzęgłowych i głównych, załączania biegów, położenia sprzęgła, ciśnienia i temperatury oleju. W sytuacji, kiedy jedno z dwóch sprzęgieł jest załączone, powodując, że jedna z przekładni przenosi moment obrotowy, bieg w drugiej przekładni jest już wybrany przez komputer sterujący skrzynią biegów. Przy zmianie biegów jedno sprzęgło rozłącza się i jednocześnie załącza to drugie. Przeniesienie momentu przebiega przez wcześniej wybrany bieg. Pozwala to na płynną zmianę biegów bez szarpnięć. Oba sprzęgła pracują symultanicznie, w poślizgu przez około 0,04 sekundy, dzięki czemu moment obrotowy z silnika jest stale przekazywany z jednego biegu częściowego na drugi. Zmiana i wybór biegu są dokonywane automatycznie, prawie niezauważalnie dla kierowcy.
Konstrukcja podwójnego sprzęgła suchego
Kluczowym elementem tej konstrukcji skrzyni biegów jest podwójne sprzęgło suche. Jego zadaniem jest przekazanie momentu z silnika do obu przekładni. Przekładnie są ustawione równolegle a każda z tarcz sprzęgła przenosi moment na odpowiedni wałek wejściowy. Całkowita masa podwójnego sprzęgła powoduje, że w przeciwieństwie do sprzęgieł ze skrzyń manualnych nie jest ono zamontowane na wale korbowym razem z dwumasowym kołem zamachowym, ale jest osadzone na zewnętrznym wałku sprzęgłowym. Moment obrotowy jest przenoszony na płytę centralną podwójnego sprzęgła przez zazębienie wewnętrzne dwumasowego koła zamachowego o specjalnej konstrukcji. Z jednym załączonym sprzęgłem moment jest przekazywany poprzez płytę centralną do odpowiedniego wałka wejściowego przekładni poprzez tarcze sprzęgłową. Ponieważ oba sprzęgła są załączane z tej samej strony, siła generowana przez sprzęgło 1 jest odwrócona tak, aby zamienić siłę docisku układu wysprzęglającego w siłę ciągnioną docisku sprzęgła. To powoduje ściśnięcie tarczy między płytą centralną a dociskiem i umożliwia przeniesienie napędu. Odwrócenie siły nie jest potrzebne w przypadku sprzęgła 2. Sprzęgło podwójne, tak samo jak konstrukcje LuK SAC, jest wyposażone w mechanizm samoregulacji, który kompensuje zużycie okładzin tarczy sprzęgłowej przez cały okres eksploatacji. Po pierwsze gwarantuje to stałą, niską siłę zasprzęglania przez cały okres eksploatacji sprzęgła, a po drugie zapewnia stałą charakterystykę tej siły, zapewniając wysoki komfort użytkowania.
Zalety zastosowania podwójnego sprzęgła suchego
Bez wątpienia sprzęgło podwójne jest jedną z najważniejszych innowacji w układzie przeniesienia napędu. W przeciwieństwie do konwencjonalnych rozwiązań podwójnego sprzęgła, konstrukcja LuK to sprzęgło suche. Podwójne sprzęgło suche w 7-biegowej skrzyni biegów znajduje się w obudowie skrzyni biegów. Nie pracuje w oleju, a dzięki temu nie ma żadnych strat pociągowych, co przyczynia się do osiągnięcia lepszego współczynnika sprawności i mniejszego zużycia paliwa w porównaniu do wykonania mokrego. Łatwiej można również wykonać potencjalne naprawy.
Inżynierom firmy LuK udało się znacznie zredukować zarówno zużycie paliwa, jak i emisję CO2 – do takiego poziomu, że niektóre modele samochodów z podwójnym sprzęgłem spalają mniej niż modele ze skrzynią manualną. Ponieważ sterowanie sprzęgłem i biegami odbywa się automatycznie, nie jest potrzebny pedał sprzęgła, a tradycyjna dźwignia zmiany biegów została zastąpiona przez dźwignię wybieraka z funkcją Tiptronic, dzięki której kierowca może manualnie zmieniać biegi. Masowa produkcja siedmiobiegowej skrzyni biegów z podwójnym suchym sprzęgłem rozpoczęła się w 2007 roku..
Komentarze (0)