Ewolucja sprzęgła

Schaeffler
26.2.2015

Tarcze sprzęgłowe mają coraz szerszy zakres kompensacji drgań skrętnych wału korbowego. Równoważenie tych nierówności obrotów jest wspierane przez dwumasowe koło zamachowe oraz tłumik drgań skrętnych zamontowany na przednim czopie wału korbowego.
 

Znaczne równoważenie obrotów wału korbowego jest pochodną rozwoju silników, czyli zwiekszania ich mocy i momentu obrotowego przez zwiększanie ciśneinia wtrysku i spalania w cylindrze. Stare konstrukcje samochodów osobowych, np. z okresu II wojny światowej, posiadały silniki o mocy kilkudziesięciu koni mechanicznych i momencie obrotowym kilkunastu do kilkudziesięciu Nm. Obecne jednostki posiadają moc na poziomie kilkuset KM i moment obrotowy na poziomie kilkuset Nm.

W związku z tym sprzęgło musi przenieść większe wartości momentu obrotowego i mocy (dwa razy większą moc niż generuje silnik). Ponadto przy tak dużych wartościach momentu obrotowego musi on być płynnie wprowadzony do układu napędowego.

Podyktowane jest to redukcją obciążenia zespołów układu napędowego, m.in. skrzyni biegów, ograniczeniem zerwania przyczepności kół napędowych pojazdu.

Oprócz przeniesienia momentu obrotowego, sprzęgło, a w zasadzie tarcza sprzęgła, jest wykorzystane do tłumienia drgań skrętnych. W dzisiejszych konstrukcjach pojazdów m.in. przez podniesienie momentu obrotowego wygenerowanego przez silnik wzrastają drgania skrętne. Wzrost drgań skrętnych wału korbowego wymusza rozbudowę tłumika drgań skrętnych w tarczach sprzęgła. Tłumik w tarczy sprzęgła jest podstawowym tłumikiem lub wspomagającym dwumasowe koło zamachowe.

Sterowanie sprzęglem

Przeniesienie większej wartości momentu i mocy można zrealizować prze zwiększenie siły docisku tarczy sprzęgła. Jednak w tej kwestii ogranicza nas komfort sterowania sprzęgłem i obciążenie punktów mocowania elementów tego sterowania. Jednym z rozwiązań eliminujących ten problem jest zwiększenie powierzchni ciernej, ale to wymusza zwiększenie gabarytów obudowy sprzęgła oraz wzrost masy (większa masa to problem związany z oddziaływaniem siły odśrodkowej pod kątem wytrzymałości elementów).W związku z tym wprowadza się sprzęgła wielotarczowe (głównie dwutarczowe).

Elastyczne (płynne) przekazanie momentu obrotowego (podczas załączenia sprzęgła) realizowane jest przez stosowanie spowolnienia cofania się płynu w hydraulicznych układach sterowania sprzęgła oraz przez stosowanie płytek sprężystych międzyokładzinowych.

W celu płynnego przekazania momentu obrotowego stosuje się także zmienną charakterystykę sprężyny talerzowej, realizowaną zmiennym jej kształtem ( symetryczne ale różnej wysokości listki sprężyny talerzowej).

W dzisiejszych konstrukcjach sprzęgła istotny jest czas jego załączenia i skok łożyska oporowego, co realizuje się m.in. przez permanentny kontakt czoła łożyska oporowego z końcówkami sprężyny talerzowej. Dzisiejsze łożyska posiadające bieżnie skośne mogą pracować w permanentnym kontakcie ze sprężyną talerzową.

Krótki skok płyty dociskowej, jak również bezobsługowość sprzęgła (brak konieczności ustawiania luzu jałowego w układzie wysprzęglającym), realizuje się przez układ kompensacji zużycia okładzin ciernych (system SAC).

Skrzynie automatyczne

Aby zniwelować ten problem, zastosowano w napędach pojazdów automatyczne skrzynie biegów, co ograniczyło uszkodzenia zespołu napędowego wynikające z nieprawidłowego operowania sprzęgłem i nieprawidłowego doboru biegów.

Jednak to rozwiązanie - nawet w połączeniu ze sterowaniem elektronicznym i sprzęgłem mostkującym – daje duże straty mocy. Mała sprawność automatycznych skrzyń biegów wynika m.in. z poślizgu na przetworniku momentu obrotowego oraz na zespołach sprzęgieł i hamulców.

Przez wiele lat szukano rozwiązania, które łączyłoby automatyzację sterowania sprzęgłem i wyborem biegów z prostotą i dużą sprawnością manualnej skrzyni biegów. Tym rozwiązaniem jest tzw. manualna równoległa skrzynia biegów z podwójnym sprzęgłem.

Opracowane przez LuK podwójne sprzęgło o nazwie 2CT pozwala zautomatyzować obsługę zespołu napędowego, jak również eliminuje problemy płynnego wprowadzenia momentu obrotowego i to w jak najkrótszym czasie. W tradycyjnych manualnych skrzyniach biegów istnieje problem skrócenia czasu utraty momentu obrotowego na kołach napędowych podczas zmiany biegów. Natomiast kontrolowany poślizg dający płynne wprowadzenie momentu obrotowego to obciążenie termiczne sprzęgła.

Podwójne sprzęgło suche eliminuje straty mocy w stosunku do przetwornika momentu obrotowego w automatycznych skrzyniach biegów.

Zastosowany układ kompensacji zużycia okładzin ciernych sprzęgła pozwala na permanentny kontakt łożyska z sprężyną talerzową i eliminuje konieczność regulacji tzw. luzu sprzęgła. Stały kontakt łożyska ze sprężyną talerzową to zmniejszenie jego skoku, co daje płynne załączenie sprzęgła w krótkim czasie. Krótki czas załączenia sprzęgła to ograniczenie wydzielenia się ciepła i skrócenie czasu utraty momentu obrotowego na kołach napędowych. W manualnej jednosprzęgłowej skrzyni biegów czas zmiany biegu to około 1,2 s, w skrzyni biegów wyposażonej w podwójny zespół sprzęgła (2CT) czas ten wynosi około 0,4 s.

Skrócenie czasu utraty momentu obrotowego na kołach jezdnych wynika z zastosowania dwóch sprzęgieł - jednego obsługującego biegi parzyste i drugiego obsługującego biegi nieparzyste.

Jedno z nich jest załączone, drugie rozłączone, co daje możliwość przygotowania biegu. W chwili gdy parametry ruchu pojazdu i pracy silnika wymagają zmiany biegu, jedno sprzęgło się rozłącza, a drugie załącza. Obydwa sprzęgła pracują krótkotrwale w poślizgu przez 0,04 s.

O Autorze

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę