Dwusprzęgłowa skrzynia biegów - zasada działania i sprzęgło suche vs. mokre

2020-04-20 / LuK

Obraz1_1634.jpg
Obraz3_1634.jpg
Obraz4_1634.jpg
Obraz6_v2_1634.jpg

Schaeffler LuK 2CT

Komfort, precyzja zmiany przełożeń i dynamika jazdy to główne zalety korzystania z dwusprzęgłowej skrzyni biegów w autach osobowych. Wszystkie wspomniane właściwości otrzymujemy dzięki dość nietypowej budowie. Podwójne sprzęgło składa 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. 
Podczas jazdy wszystkie procesy mechanizmu zmiany biegów są regulowane automatycznie. Jednostka sterująca przekazuje polecenia poprzez mechanizm elektrohydrauliczny albo elektromechaniczny, który umożliwia zmianę sprzęgieł. Praca układu jest precyzyjnie określona. 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 to 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. Najlepszym przykładem jest 7-biegowa skrzynia 0AM zastosowana w dużej ilości pojazdów z grupy VW.

Obraz7_1634.jpg

Jeżeli jazda autem ma się odbywać na biegu 1, 3, 5 lub 7, układ mechatroniki przy pomocy siłownika uruchamia większą dźwignię włączającą. Następstwem czego załącza sprzęgło K1, a moment obrotowy przekazywany jest z silnika na wewnętrzny wałek sprzęgłowy. Jeśli w czasie jazdy ma być włączony bieg „nieparzysty“, układ mechatroniki włącza wyższy lub niższy bieg który „czeka“, aż sprzęgło K2 zostanie rozłączone. Jeśli jest 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, czego efektem jest przerwa w przekazywaniu momentu obrotowego. Ten proces zachodzi przy współudziale układu wysprzęglajacego. W sprzęgłach typu 2CT w stanie spoczynku dociski są otwarte. Ich zamknięcie następuje poprzez nacisk na dźwignie. Mechatronika oddziałuje za pomocą siłowników na dźwignie i łożyska zasprzęglające. Z kolei dźwignie podparte z jednej strony przenoszą tę siłę poprzez łożyska na sprężyny talerzowe. W ten sposób następuje zamknięcie właściwego sprzęgła. Dzięki zintegrowaniu systemu samoregulacji, zużywanie okładzin tarczy będzie automatycznie kompensowane, a skok siłowników mechatroniki jest stały przez cały okres eksploatacji modułu LuK 2CT.

Obraz1_1634.jpg

Opisywana powyżej skrzynia 0AM jest tylko jednym z wielu rodzajów dwusprzęgłowych suchych skrzyń biegów. Model ten wykorzystuje dźwignie włączające sprzęgło sterowane siłownikami. Istnieją również inne rozwiązania wykorzystujące na przykład dźwignie włączające sterowane silnikami nastawczymi bądź wykorzystujące jednocześnie siłownik hydrauliczny i klasyczne łożysko oporowe.

Obraz6_v2_1634.jpg

Dwusprzęgłowe skrzynie biegów są na tę chwilę wyznacznikiem najbardziej wydajnej przekładni na świecie. Liczba producentów samochodów wykorzystujących tą innowacyjną technologię stale rośnie. Grupa Schaeffler pod marką LuK wprowadziła na rynek w 2008 roku moduł podwójnego sprzęgła suchego, a w roku 2014 moduły podwójnego sprzęgła mokrego. Budowa skrzyni biegów jak również samego modułu sprzęgła mokrego znacząco różni się od modułu sprzęgła suchego.

Obraz4_1634.jpg

W zależności od rodzaju zastosowanej dwusprzęgłowej skrzyni biegów i momentu obrotowego generowanego przez silnik, inżynierowie Schaeffler założyli limity projektowe które najlepiej obrazuje poniższy wykres:

Obraz5_v2_1634.jpg

Są one związane przede wszystkim z wydajnością cieplną elementów składowych modułu sprzęgła. Jak wiadomo większa moc i moment obrotowy powoduje wydzielanie większej ilości ciepła. Dzieje się to podczas styku powierzchni ciernych w celu przekazania momentu obrotowego generowanego przez silnik do skrzyni biegów. W module sprzęgła suchego ciepło 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.

Obraz6_v2_1634.jpg

Każde z tych rozwiązań ma swoje plusy i minusy, a producenci pojazdów wykorzystują te rozwiązania tak aby optymalnie wykorzystać ich właściwości.

Tabela_1634.jpg

Tych, którym umknęła publikacja pierwszego artykułu z tego cyklu zapraszamy do jego przeczytania. Najszybszy dostęp umożliwia link umieszczony w prawej, górnej części strony.

​​​​​​​Zachęcamy także do przeczytania kolejnych artykułów z serii „Schaeffler LuK 2CT”