Įvadas
Šiuolaikinių transporto priemonių konstrukcijų plėtra yra orientuota į judėjimo ir naudojimo patogumą, efektyvumą bei ilgaamžiškumą. Dar penktajame praėjusio amžiaus dešimtmetyje lengvųjų automobilių variklių galia siekė kelias dešimtis arklio galių, o sukimo momentas - nuo keliolikos iki kelių dešimčių niutonmetrų. Didinant variklio parametrus, atsirado būtinybė, kad sankaba galėtų perduoti didesnius sukimo momentus ir galią, kartais net du kartus didesnę nei sukuria variklis.
Be to, esant tokioms didelėms sukimo momento vertėms, varymo sistemai jos turi būti perduotos tolygiai ir labai greitai. Greitas momento perdavimas - tai laikotarpio, kuriuo ratuose nėra sukimo momento, trukmės sumažinimas. Tradicinės mechaninės ir automatinės pavarų dėžės susiduria su tam tikrais iššūkiais šioje srityje, todėl buvo ieškoma naujų sprendimų, tokių kaip dvigubos sankabos transmisijos (DCT).
Sankabos funkcijos ir evoliucija
Didesnio sukimo momento ir galios perdavimas gali būti pasiektas, pavyzdžiui, didinant sankabos disko prispaudimo jėgą. Tačiau šiuo atžvilgiu riboja sankabos valdymo patogumas ir valdymo elementų tvirtinimo vietų apkrovos. Kitas sprendimas yra trinties paviršiaus padidinimas, tačiau jis yra susijęs su sankabos korpuso matmenų ir svorio didinimu, o didesnis svoris kelia problemų dėl išcentrinės jėgos poveikio elementų patvarumui.
Elastingas (tolygus) sukimo momento perdavimas (įjungiant sankabą) yra užtikrinamas atitinkamai lėtinant sankabos valdymo sistemos hidraulinio skysčio grįžtamąjį srautą ir naudojant spyruokliuojančias plokšteles tarp frikcinių antdėklų. Šiuolaikinių sankabų konstrukcijose yra svarbus jų įsijungimo laikas ir išminamo guolio eiga. Tai be kita ko užtikrinama nuolatiniu išminamo guolio priekinės dalies kontaktu su lėkštinės spyruoklės galais. Tiek trumpa lėkštinės spyruoklės eiga, tiek poreikio aptarnauti sankabą nebuvimas (nereikia nustatyti sankabos išmynimo sistemos tuščiosios eigos tarpo) yra užtikrinami frikcinių antdėklų susidėvėjimo kompensavimo sistema (SAC sistema).
Dvigubos sankabos transmisijos (DCT) veikimo principai
Nors automatinės pavarų dėžės buvo pradėtos naudoti siekiant padidinti patogumą, jos sukelia didelius galios nuostolius. Mechaninių pavarų dėžių atveju problema yra varančiųjų ratų sukimo momento praradimo keičiant pavaras trukmės sutrumpinimas. „LuK“ sukurta „2CT“ pavadinta dviguba sankaba suteikia galimybę automatizuoti pavaros sistemos aptarnavimą ir išsprendžia tolygaus sukimo momento perdavimo per trumpiausią įmanomą laiką problemą. „2CT“ sankabose yra išvengta galios praradimo, būdingo automatinių pavarų dėžių keitikliams.
Dvigubos sankabos transmisija (DCT) skiriasi nuo bendros automatinės pavarų dėžės sistemos. Ji pagrįsta mechanine pavarų dėže, o ne automatine, be to, turi rankinės pavarų dėžės lankstumą ir automatinės pavarų dėžės komfortą. Be to, ji taip pat gali užtikrinti nepertraukiamą galią. Tradicinėje rankinėje transmisijoje naudojama sankaba, o perjungdamas pavaras, vairuotojas turi užlipti ant sankabos pedalo, kad skirtingų pavarų pavaros įsijungtų į tinklinį veiksmą, todėl perjungimo metu galia yra su pertrūkiais, o išėjimo našumas - su pertrūkiais.
DCT sistemoje naudojamos dvi automatinio valdymo sankabos, kurias varo elektroninis valdymas ir hidraulinis slėgis. Jos gali valdyti dviejų sankabų veikimą tuo pačiu metu. Kai transmisija veikia, įjungiamas vienas pavarų rinkinys, o kai artėja pavarų perjungimas, kito pavarų rinkinio pavaros jau yra iš anksto parinktos, tačiau sankaba vis dar išjungta. Perjungiant sankaba išjungs naudojamas pavaras, ir tuo pačiu metu bus iš anksto pasirenkamas kito sankabos įjungimas, užtikrinant, kad bent vienas pavarų rinkinys per visą perjungimo laikotarpį išjungtų galią, kad nebūtų maitinimo nutraukimo situacijos.
Siekiant užtikrinti tokį veikimą, DCT pavaros velenas yra padalintas į dvi dalis: viena yra kietas pavaros velenas, jungianti 1-ąją, 3-iąją, 5-ąją ir atbulines pavaras, o kita - tuščiaviduris pavaros velenas, jungianti 2-ąją, 4-ąją ir 6-ąją pavaras. Pavaros velenas atlieka nepertraukiamą transmisiją. Palyginti su tradicine mechanine pavarų dėže, DCT yra patogesnis naudoti, nes galiausiai tai vis dar yra automatinė pavarų dėžė, tačiau naudoja naują DCT technologiją, dėl kurios rankinė pavarų dėžė turi automatinį veikimą ir labai pagerina automobilio degalų ekonomiją. Rankinės pavarų dėžės poslinkiai yra greitesni ir sklandesni, nepertraukiamai tiekiant energiją. Remiantis DCT charakteristikomis ir veikimo režimais, DCT sistema gali suteikti vairuotojui jausmą, kaip vairuoti lenktyninį automobilį. Be to, ji pašalina rankinės pavarų dėžės sukimo momento pertrūkio pojūtį, kai perjungiamos pavaros, todėl važiuojama jautriau. Remiantis rankinės pavarų dėžės naudojimu ir unikalia konstrukcija, DCT gali atlaikyti sukimo momentus iki 350 Nm.
Ypač trumpas sankabos įsijungimo laikas - tai šilumos išsiskyrimo apribojimas ir varančiųjų ratų sukimo momento praradimo trukmės sutrumpinimas. Mechaninės pavarų dėžės su vienguba sankaba pavaros perjungimo trukmė siekia maždaug 1,2 s, o pavarų dėžės su dviguba sankaba („2CT“) - maždaug 0,4 s. „BorgWarner“ Jungtinėse Amerikos Valstijose ir „Schaeffler“ Vokietijoje yra pagrindinės DCT technologijų kūrėjos. „BorgWarner“ buvo „VW“ pirmosios kartos šešių greičių DSG (VW DCT) technologijų tiekėjas, tiekęs šlapią dvigubą sankabą. „Volkswagen“ taip pat pristatė naujos kartos sausas septynių greičių dvigubos sankabos transmisijas, kurias pasiūlė Vokietijos „Schaeffler Group“ padalinys LuK.
DCT istorija ir technologinė plėtra
1940 m. Darmštato universiteto profesorius Rudolphas Franke užpatentavo pirmąją dvigubos sankabos transmisiją, kuri buvo išbandyta su sunkvežimiais, bet niekada nebuvo pradėta masinei gamybai. Vėliau „Porsche“ taip pat išrado dvigubos sankabos transmisiją (PDK - Porsche Doppel Kupplungen), skirtą lenktynėms. Tačiau tais laikais DCT/PDK technologija nebuvo sėkmingai panaudota masinei gamybai.
1985 m. „Audi“ lenktynių trasoje pritaikė dvigubos sankabos technologiją, kuri buvo pavadinta „Audi Sport Quattro S1 lenktyniniu automobiliu su dvigubos sankabos technologija“. Dvigubos sankabos technologija leido „Audi“ tuo metu dominuoti pagrindinėse bekelės arenose ir laimėjo daugybę lenktynių.
1990-ųjų pabaigoje „Volkswagen“ ir „BorgWarner“ dirbo kartu, kad sukurtų pirmąją „DualTronic®“ technologiją dvigubos sankabos transmisiją, tinkamą masinei gamybai ir pagrindiniam transporto priemonių naudojimui. „BorgWarner“ pavertė DCT labai praktišku perdavimu, naudodama naujus elektrohidraulinius komponentus. 2002 m. DCT buvo pritaikytas Vokietijos „Volkswagen Golf R32“ ir „Audi TT V6“. 2003 m. jis buvo paeiliui paaukštintas į kitus modelius, tokius kaip „Golf“. 2004 m. DCT pirmą kartą buvo suderintas su TDI dyzeliniu varikliu Vokietijos „Volkswagen Touran“. DCT tapo „nauju mėgstamiausiu“ Europoje dėl savo puikios degalų ekonomijos. Planuojama, kad naujasis „BorgWarner“ DCT projektas bus pradėtas gaminti 2007 m., daugiausia prabangiems lengviesiems automobiliams ir sportiniams automobiliams, kurių metinis gamybos pajėgumas yra 600 000 rinkinių. 2007 m. lapkritį „BorgWarner“ tikėjosi pasiūlyti savo novatorišką „DualTronic®“ technologiją 2,3 milijono dvigubos sankabos transmisijų per metus.
I-Shift Dual Clutch: naujovė sunkiasvoriams sunkvežimiams
„Volvo Trucks“ pristatyta „I-Shift Dual Clutch“ - tai pirmoji rinkoje į sunkiasvorius sunkvežimius montuojama pavarų dėžė su dviguba sankaba. Pavaros perjungiamos be galios perdavimo pertrūkių, todėl važiuojant išlaikomas sukimo momentas ir sunkvežimis greitėja tolygiai. Vairavimas tampa patogesnis ir efektyvesnis.
„Tais atvejais, kai reikia dažnai perjungti pavaras, pavyzdžiui, važiuojant kalvota vietove ar labai vingiuotu keliu, „I-Shift Dual Clutch“ sunkvežimio vairavimą perkelia į visiškai naują lygį“, - sako „Volvo Trucks“ prezidentas Claesas Nilssonas. Naujojoje pavarų dėžėje yra du pirminiai velenai ir dviguba sankaba. Tai reiškia, kad vienu metu gali būti parinktos dvi pavaros. Sankaba nulemia, kuri iš parinktų pavarų yra įjungta tam tikru momentu.
Volvo Trucks – „I–Shift Dual Clutch“ – vilkiko pavarų dėžė
„I-Shift Dual Clutch“ pavarų dėžė sukurta remiantis „I-Shift“ technologija, tačiau priekinėje jos dalyje yra sumontuoti visiškai nauji komponentai. „Važiuojant atrodo, tarsi sunkvežimyje būtų dvi pavarų dėžės. Kai pirmoje pavarų dėžėje parenkama viena pavara, antroje pavarų dėžėje jau yra paruošta kita pavara. Dėl dvigubos sankabos sistemos pavaros yra perjungiamos nė kiek nepertraukiant galios perdavimo. Tokiu būdu išlaikomas variklio sukimo momentas, o važiuoti yra gerokai patogiau“, - sako „Volvo Trucks“ jėgos agregatų vadovė Astrida Drewsen.
„Volvo FH“ modeliai su „I-Shift Dual Clutch“ pavarų dėžėmis bus pradėti gaminti 2014 m. rudenį. Ji bus siūloma „Volvo FH“ modeliams su „Euro 6“ D13 460, 500 arba 540 AG varikliais.
DCT klasifikacija
Dvigubos sankabos transmisijos skirstomos į dvi pagrindines kategorijas:
- Šlapia dvigubos sankabos transmisija (Wet DCT) - sankabos veikia alyvos vonioje, kuri aušina frikcinius diskus.
- Sausa dvigubos sankabos transmisija (Dry DCT) - sankabos veikia sausai, be alyvos aušinimo, panašiai kaip tradicinė mechaninės pavarų dėžės sankaba.
Dvigubos sankabos transmisijų priežiūros ypatumai
Nors dvigubos sankabos transmisijos žavi veikimo greičiu ir galimybe sumažinti degalų sąnaudas, šis sudėtingas mechanizmas yra kur kas lepesnis už senąsias automatines dėžes. Pagrindinė taisyklė, norint išvengti milžiniškų remonto sąskaitų, yra stebėtinai paprasta, bet dažnai ignoruojama - laiku ir kokybiškai keičiama alyva.
Norint suprasti priežiūros svarbą, verta prisiminti, kokiame technologiniame „zoologijos sode“ šiandien gyvena vairuotojai. Rinkoje vis dar galima rasti klasikinių automatinių dėžių su hidrotransformatoriais, kurios garsėja ilgaamžiškumu. Greta jų rikiuojasi bepakopiai analogai (CVT), dažnai sutinkami japoniškuose modeliuose, bei paprastesnės robotizuotos mechaninės dėžės, kurias vairuotojai neretai peikia dėl vangaus veikimo. Hibridinių automobilių era atnešė dar daugiau painiavos su specifiniais sprendimais, tokiais kaip „Toyota eCVT“ ar unikaliomis „Renault“ sistemomis. Visgi automobiliuose su vidaus degimo varikliais būtent dvigubos sankabos transmisijos per pastaruosius 20 metų atsiriekė didžiausią rinkos dalį.
Trijų funkcijų alyva „šlapiose“ sistemose (pvz., VW DQ250)
Daugelis vairuotojų į modernias dvigubos sankabos pavarų dėžes žiūri paprastai: kol automobilis važiuoja, problemų ieškoti nereikia. Visgi toks požiūris gali kainuoti brangiai. Nors mechaniškai šis mazgas nėra stebuklingas, tai lyg dvi į vieną korpusą sujungtos mechaninės dėžės, jo silpnoji grandis yra ne metalas, o alyva, kuriai tenka atlaikyti milžiniškas perkrovas.
Norint suprasti, kodėl alyvos keitimas yra kritinis, verta pažvelgti į vieną populiariausių šios technologijos pavyzdžių - „Volkswagen“ koncerno DSG dėžę (DQ250 kodas). Nors naujuose modeliuose ją jau pakeitė modernesnė DQ381 versija, būtent senasis agregatas puikiai atskleidžia, kaip veikia ši technologija ir kodėl ji tokia reikli. Šioje sistemoje ta pati alyva privalo atlikti tris visiškai skirtingas funkcijas:
- Tepa krumpliaračius ir guolius, kaip įprastoje mechaninėje dėžėje.
- Aušina šlapias sankabas, kurios darbo metu išskiria daug šilumos ir dilimo produktų.
- Tas pats skystis veikia mechatroniko bloke (sistemos smegenyse), kuris valdo vožtuvus ir perjunginėja pavaras.
Tai sukuria paradoksalią situaciją. Skystis, kuris privalo būti idealiai švarus, yra nuolat teršiamas dylančių sankabų dulkėmis ir krumpliaračių drožlėmis. Būtent dėl šios taršos gamintojas nustato griežtą taisyklę - alyvą būtina keisti kas 60 tūkst. kilometrų.
Paslėptas filtras ir diagnostikos poreikis
Šios pavarų dėžės aptarnavimo procedūra taip pat nėra tokia paprasta, kaip gali pasirodyti. Be specifinės alyvos (kodas VW G 052 182), būtina pakeisti ir filtrą. Tiesa, daugelis vairuotojų nežino, kad sistema turi du filtravimo elementus. Įprastas popierinis filtras yra išorėje ir pakeičiamas lengvai, tačiau antrasis paslėptas giliai viduje. Norint jį pasiekti, reikėtų išrinkti visą pavarų dėžę, todėl įprasto aptarnavimo metu jis nekeičiamas.
Be to, norint alyvą pakeisti savarankiškai, iš pradžių reikės investuoti į kompiuterinės diagnostikos įrangą, nes alyvos lygis turi būti tikrinamas tik pasiekus konkrečią temperatūrą, kurią parodo kompiuterinė diagnostika. Tai ypač svarbu žinoti ieškantiems naudoto automobilio. Prieš perkant būtina tiksliai išsiaiškinti, kada paskutinį kartą atliktas aptarnavimas. Jei alyva nebuvo keista 100 ar 150 tūkst. kilometrų, bandymas ją pakeisti dabar gali tapti mirties nuosprendžiu pavarų dėžei.
Bėgant laikui, sena alyva ant vidinių detalių suformuoja kietas nuosėdas. Įpylus šviežių tepalų, kurie pasižymi stipriomis valymo savybėmis, šis purvas yra ištirpdomas ir išjudinamas. Susidariusi masė gali akimirksniu užkimšti siaurus mechatroniko kanalus, o tai reiškia staigų automobilio sustojimą. Vienintelė išeitis - pilnas sistemos plovimas, tačiau dėl didelės kainos senesnių automobilių savininkai šios procedūros dažnai atsisako, palikdami viską likimo valiai.
„Amžinosios alyvos“ mitas „sausose“ sistemose (pvz., VW DQ200)
Situacija keičiasi persėdus į mažesnio galingumo automobilius (pavyzdžiui, su 1.4 TSI ar 1.6 TDI varikliais). Čia vietoje „šlapių“ sistemų dažniau naudojamos „sausos“, o geriausiai žinomas to pavyzdys - septynių pavarų „Volkswagen“ dėžė DQ200. Čia buvo pritaikyti visiškai kiti inžineriniai sprendimai, lemiantys specifines priežiūros taisykles, apie kurias vairuotojai dažnai pamiršta.
Esminis skirtumas nuo anksčiau aptartų sistemų - konstrukcijos atskyrimas. Šiose dėžėse nėra vieno bendro skysčio viskam. Inžinieriai sistemą padalijo į dvi izoliuotas kameras: vienoje teliūškuoja alyva, skirta tik mechaninei daliai (krumpliaračiams ir guoliams tepti), o kitoje - specialus skystis valdymo mechanizmui. Dėl tokios konstrukcijos mechaninė dėžės dalis tapo labai panaši į tradicinę mechaninę pavarų dėžę. Ji neturi keičiamo alyvos filtro, o gamintojas techninėje dokumentacijoje dažnai net nenurodo alyvos keitimo intervalo, leisdamas suprasti, kad skystis supiltas visam automobilio gyvavimo laikotarpiui.
Tačiau aklai pasitikėti instrukcija neverta. Net ir neturėdama tiesioginio kontakto su sankaba, alyva nėra amžina. Veikiama laiko ir temperatūros ji oksiduojasi, todėl ilgainiui nebegali tinkamai apsaugoti besisukančių detalių. Norint išvengti gedimų, mechaninės dalies alyvą reikėtų keisti kas 100-120 tūkst. kilometrų. Tuo tarpu mechatroniko bloko skystis paprastai nekeičiamas.
Yra ir geroji žinia - šių dėžių aptarnavimas yra nepalyginamai paprastesnis ir pigesnis nei „šlapių“ versijų. Norint pakeisti alyvą nereikia naudotis kompiuterinės diagnostikos sistemomis ar imtis preciziškų metodų. Vietoje to, senas tepalas tiesiog išleidžiamas ir supilamas naujas. Vairuotojams, planuojantiems šią procedūrą, būtina žinoti tik vieną niuansą. Iš pradžių gamintojas šiose pavarų dėžėse rekomendavo naudoti sintetinę alyvą (VW G 052 172), tačiau vėliau paaiškėjo, kad ji gali sukelti elektros grandinės trumpuosius jungimus valdymo bloke. Todėl vėliau visiems, net ir senesniems modeliams, buvo nurodyta naudoti tik specifinę mineralinę alyvą (G 052 512A2). Tai yra vienintelis saugus pasirinkimas šiai dėžei, todėl eksperimentuoti su kitokiais tepalais griežtai draudžiama.
Gedimų priežastys ir pasekmės
Kuo rizikuoja vairuotojas, nusprendęs sutaupyti ir nekeisti automatinės pavarų dėžės alyvos? Viską lemia konkreti automobilyje naudojama technologija. Pasekmės gali būti labai įvairios - nuo tiesiog erzinančio ūžesio iki staigaus ir visiško sustojimo viduryje kelio.
- „Šlapios“ tipo sankabos (pvz., „Volkswagen“ DQ250): Alyvos keitimo ignoravimas prilygsta laiko gaišimui prieš neišvengiamą katastrofą. Šioje sistemoje pavojų kelia grandininė reakcija. Senoje alyvoje susikaupusios metalo drožlės ir sankabos dilimo produktai niekur nedingsta - jie cirkuliuoja sistemoje. Didžiausia grėsmė kyla, kai šie nešvarumai patenka į jautrų mechatroniko bloką. Pakanka mažytės metalo atplaišos, kad užstrigtų elektromagnetinis vožtuvas (solenoidas), ir pavarų dėžė tiesiog nustos funkcionuoti. Būtent todėl „šlapiose“ sistemose gedimai dažniausiai įvyksta staiga ir kainuoja brangiai. Tuo tarpu sankabų diskai, mirkstantys užterštame tepale, taip pat dyla sparčiau, artindami kapitalinio remonto būtinybę.
- „Sausos“ sankabos (pvz., DQ200): Čia alyva skirta tik krumpliaračiams tepti ir visiškai neliečia elektronikos, todėl ir problemos pasireiškia kitaip. Senstant alyvai, silpsta ir jos apsauginės savybės, todėl krumpliaračiai bei guoliai pradeda sparčiau dilti. Vairuotojui apie tai pirmiausia praneša pašaliniai garsai - atsiradęs ūžesys ar sunkiau jungiamos pavaros. Tiesa, net ir tuomet automobilis staiga nesustos. Kol mechanizmas visiškai subyrės, su netinkamu tepalu galima nuvažiuoti dar tūkstančius kilometrų.
tags: #8 #pavaru #dviguba #sankaba