Podwójne suche sprzęgło z 7-biegową skrzynią DCT stosowane jest przez grupę Volkswagena od 2008 roku. Konstrukcja tego sprzęgła pozwala na łączenie zalet automatycznej i manualnej skrzyni biegów.

Od kilku lat koncern Volkswagen stosuje w produkcji seryjnej pojazdów skrzynię biegów z podwójnym suchym sprzęgłem (DCT). Od roku 2003 wersję 6-biegową z podwójnym mokrym sprzęgłem montuje się w rożnych modelach tego producenta samochodów. Nową 7-biegową skrzynię biegów DCT z podwójnym sprzęgłem suchym stosuje się od roku 2008 w modelach z wariantami silnika z momentem obrotowym do 250 Nm.

Opracowując nowoczesne koncepcje należy łączyć zalety i walory automatycznej i mechanicznej skrzyni biegów. I tak automatyczne skrzynie biegów oferują przykładowo komfort, automatyczne przełączanie i jazdę bez szarpnięć. Mechaniczne skrzynie biegów cechują takie pożądane właściwości jak jazda sportowa, komfort jazdy i niskie zużycie paliwa. Obydwa warianty przekładni 6-biegowej i 7-biegowej skrzyni biegów łączą te dwie zalety. Są to skrzynie biegów, które dzięki dwom niezależnym równoległym przekładniom umożliwiają w pełni zautomatyzowaną zmianę biegów bez szarpnięć. Nie ma pedału sprzęgła, a zamiast tradycyjnej dźwigni zmiany biegów została wbudowana dźwignia wybieraka z funkcją Tiptronic.

Jak działa skrzynia biegów z podwójnym suchym sprzęgłem?

Obydwa systemy, zarówno w wykonaniu suchym jak i mokrym są wyposażone w dwie przekładnie i dwa sprzęgła. Każde z tych sprzęgieł obsługuje jedną z przekładni, co umożliwia wzajemne sprzęganie i przełączanie, a tym samym jazdę bez szarpnięć.

W przekładni 6-biegowej stosuje się mokre sprzęgło podwójne. Jest ono zanurzone w oleju przekładni. Największą zaletą tego wariantu jest schładzanie, ponieważ odprowadzanie ciepła odbywa się dzięki olejowi przekładniowemu. Inne pozytywne właściwości to zajmowanie niedużej przestrzeni i przenoszenie większych momentów obrotowych. Dlatego też warianty podwójnego sprzęgła w wykonaniu mokrym stosuje się najczęściej w pojazdach o dużych zakresach momentów obrotowych. Wadą są jednak straty pociągowe spowodowane przez sprzęgło pracujące w oleju, duże pompy hydrauliczne oraz zajmujące dużo czasu naprawy.

Podwójne sprzęgło suche w 7-biegowej skrzyni biegów DCT 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 wykonać potencjalne naprawy.

Poniżej jeszcze raz przegląd wszystkich zalet układu podwójnego sprzęgła:
• Łączy komfort automatycznych skrzyń biegów i elastyczność mechanicznych skrzyń biegów
• Ma wysoki współczynnik sprawności
• Nie ma szarpnięć przy zmianie biegów dzięki przełączeniom dwupoziomowym
• Mniejsze zużycie paliwa
• Zmniejszenie emisji CO2

Niniejszy artykuł jest poświęcony wyłącznie podwójnemu sprzęgłu suchemu firmy LuK w skrzyni biegów OAM koncernu VW.

Układ podwójnego sprzęgła składa się z trzech głównych elementów: dwumasowego koła zamachowego (DKZ), podwójnego sprzęgła i układu włączającego. Sterowaniem zajmuje się układ mechatroniki, w którym połączone są elektroniczny sterownik i elektrohydrauliczna jednostka sterująca. Ta ostatnia znajduje się na skrzyni biegów, która składa się z dwóch niezależnych od siebie przekładni częściowych.

W trybie jazdy układ mechatroniki wykorzystuje m.in. poniższe informacje:
• Liczba obrotów na wejściu przekładni
• Liczba obrotowa obydwu wałków wejściowych przekładni
• Liczba obrotów koła i prędkość jazdy
• Pozycja dźwigni zmiany biegów
• Pozycja pedału gazu (przyspieszenie lub spowolnienie)W zależności od tych danych układ mechatroniki oblicza, jaki bieg ma zostać włączony i ustawia ten bieg przy użyciu wybieraka skrzyni biegów i widełek zmiany biegów.

W celu rozłączania i załączania sprzęgieł steruje się dwoma siłownikami sterującymi, z których każdy uruchamia jedną dźwignię włączającą. Układ jest tak skonstruowany, że dwa sprzęgła częściowe są rozłączone, gdy silnik jest wyłączony i na biegu jałowym, a załączają się dopiero po uruchomieniu dźwigni włączającej.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. Przeniesienie momentu przebiega teraz przez wcześniej włożony bieg. Dzięki temu przełączanie biegów jest możliwe bez szarpnięć.W 7-biegowej skrzyni biegów każda z przekładni pod względem funkcjonalnym jest zbudowana tak, jak w mechanicznej skrzyni biegów. Do każdej przekładni jest przypisane jedno sprzęgło. Obydwa sprzęgła znajdują się na dwóch nachodzących na siebie wałkach wejściowych przekładni, na biegnącym na zewnątrz wale drążonym i na biegnącym wewnątrz wale pełnym.

Biegi 1, 3, 5 i 7 są przełączane przez sprzęgło K1, moment obrotowy wprowadzany jest do przekładni przez wał pełny. Do przełączania biegów 2, 4 i 6 oraz biegu wstecznego służy sprzęgło K2, moment obrotowy wprowadzany jest do przekładni przez wał drążony.

Płytka centralna jest głównym elementem sprzęgła. Przez łożysko podporowe jest ułożyskowana na wale drążonym. Pokrywą zabierakową i zazębieniem wtykowym jest połączona z dwumasowym kołem zamachowym, a tym samym z silnikiem. Jeśli jedno ze sprzęgieł jest zamknięte, moment obrotowy jest przekazywany przez tarczę sprzęgła na właściwy wałek wejściowy przekładni.

Jeżeli jazda pojazdem ma się odbywać na jednym z biegów 1, 3, 5 lub 7, układ mechatroniki uruchamia większą dźwignię włączającą. Powoduje to załączenie sprzęgła K1, a przepływ mocy jest przekazywany na wał pełny. Jeśli w czasie jazdy ma być włączony bieg „nieparzysty“, układ mechatroniki włącza wyższy lub niższy bieg. Ten bieg „czeka“, aż zamknie się sprzęgło K2.
Jeśli w czasie jazdy miałby być włączony jeden z biegów 2, 4, 6 lub bieg wsteczny, wyłącza się dużą dźwignię włączającą, co powoduje, że rozłącza się sprzęgło K1. W tym samym czasie układ  mechatroniki uruchamia małą dźwignię włączającą. Sprzęgło K2 załącza się, a moment obrotowy przenosi się na wał drążony.
Koło zamachowe stosowane w skrzyni biegów DCT to specjalne dwumasowe koło zamachowe firmy LuK. Tak jak w tradycyjnym dwumasowym kole zamachowym, w mechanicznych skrzyniach biegów jest strona pierwotna i strona wtórna. Jednak w przeciwieństwie do tradycyjnego dwumasowego koła zamachowego strona masy wtórnej nie jest wykonana, jako stała część dwumasowego koła zamachowego, czyli jako masa zamachowa, lecz w kształcie kołnierza. Służy jedynie, jako połączenie między masą pierwotną a podwójnym sprzęgłem. W tej sytuacji waga podwójnego sprzęgła, znajdującego się na wale pustym, przejmuje wtórną masę zamachową. Przez to nie ma bezpośredniego ułożyskowania mas względem siebie, które w przypadku konwencjonalnego dwumasowego koła zamachowego jest realizowane przez łożysko kulkowe lub łożysko ślizgowe.

Poza tym, kolejną różnicą w porównaniu z tradycyjnym dwumasowym kołem zamachowym jest brak powierzchni ciernej po stronie masy wtórnej. Powierzchnia cierna umiejscowiona jest w układzie podwójnego sprzęgła. Tam znajduje się płytka centralna, na której są powierzchnie cierne dla obydwu sprzęgieł. Zamiast powierzchni ciernej w dwumasowym kole zamachowym stosuje się kołnierz z uzębieniem wewnętrznym. W niego zazębia się wieniec zabierakowy podwójnego sprzęgła. W przypadku luzu międzyrębnego, obydwa zazębiające się w siebie wieńce zębate powodowałyby szumy, więc, aby wyeliminować powstawanie szumów, wbudowano pierścień napinający. Pierścień tak napręża obydwa wieńce zębate, że nie może powstać luz między zębami.

Zasada działania dwumasowego koła zamachowego

Wygenerowany przez silnik moment obrotowy jest przyłożony po stronie masy pierwotnej dwumasowego koła zamachowego. W wyniku tłumienia zmniejsza się związana z tym nierównomierność obrotów i moment obrotowy silnika, który przez stronę masy wtórnej przenoszony jest na sprzęgło.

W dotychczasowych mechanicznych skrzyniach biegów ze sprzęgłem jednotarczowym sprzęgło załączało się w stanie bezruchu, rozłączało się przez wciśnięcie pedału sprzęgła i w ten sposób przepływ mocy był oddzielany. Dzieje się to przez tak zwany układ wysprzęglający.

W przeciwieństwie do wyżej opisanego działania, sprzęgła w układzie dwusprzęgłowym są otwarte w stanie bezruchu. Załącza się je uruchamiając dźwignie włączające, dlatego mówi się w ich przypadku o układzie zasprzęglającym.

Układ zasprzęglający składa się z dwóch niezależnych od siebie dźwigni włączających [2] i [5] z łożyskami oporowymi sprzęgła [3] i [7], z których każde jest odpowiedzialne za uruchomienie właściwego sprzęgła. Obydwie dźwignie włączające są utrzymywane we właściwych pozycjach przy użyciu tulei prowadzących. Obydwie podkładki regulacyjne [4] i [6] znajdują się na łożysku zasprzęglającym sprzęgła lub pod nim; wyrównując tym samym tolerancje osiowe rożnych elementów budowy.

Zasada działania układu zasprzęglającego

Układ mechatroniki przy użyciu dwóch popychaczy uruchamia na zmianę obydwie dźwignie włączające razem z łożyskami oporowymi sprzęgła. Dźwignie włączające przy uruchomieniu podpierają się na łożysku oporowym i tym samym przybliżają obydwa łożyska oporowe sprzęgła do sprężyn talerzowych. Powoduje to załączenie właściwego sprzęgła. W wyniku zintegrowanej samoregulacji wyrównuje się ścieranie tarcz sprzęgła. Dzięki temu droga dla obydwu popychaczy w układzie mechatroniki jest przez cały okres ich użytkowania utrzymywana zawsze na tym samym stałym poziomie.

W następnej cześci diagnostyka.

fot. LuK