Fot. Carsshow.net, ZF Services

Dostawcy samochodowych zespołów i podzespołów modernizują obecnie ich konstrukcje w celu obniżania zużycia paliwa i emisji spalin, redukcji mas i gabarytów oraz poprawy komfortu, bezpieczeństwa i dynamiki jazdy.

Takie też trendy od wielu już dziesięcioleci wytycza w swej konstruktorsko-produkcyjnej działalności firma ZF, będąca światowym liderem rozwojowych innowacji w zakresie rozwoju systemów przeniesienia napędu. W obecnej fazie ich technicznej ewolucji doskonalone są zarówno tradycyjne rozwiązania mechaniczne, jak i różne gotowe do seryjnej produkcji koncepcje hybrydyzacji tych układów. Celem niniejszego artykułu jest prezentacja najistotniejszych firmowych osiągnięć w tej dziedzinie.

Podwójne sprzęgło

Jest to podzespół konstrukcyjnie zintegrowany ze specjalną wersją skrzyni biegów, umożliwiającą jednoczesny wybór dwóch kolejnych biegów i błyskawiczne ich wzajemne przełączanie. W systemie podwójnego sprzęgła występują dwa osobne sprzęgła, z których jedno współpracuje z biegami nieparzystymi, a drugie – z parzystymi. Jeden bieg jest wybierany przy włączonym sprzęgle, a drugi czeka już w gotowości do włączenia. Operacja przełączania biegów trwa kilka ułamków sekundy – bez przerywania ciągłości przekazywania napędu. Sterowanie podwójnym sprzęgłem i skrzynią przekładniową odbywa się za pomocą specjalnego systemu elektronicznego. Zastosowanie innowacyjnych tłumików drgań skrętnych zapewnia wyraźną redukcję zużycia paliwa przy równoczesnej poprawie komfortu jazdy. System podwójnego sprzęgła można stosować we wszystkich samochodach osobowych, a w szczególności w pojazdach o konstrukcji dynamiczno-sportowej.

Podwójne sprzęgło współpracujące z 7-biegową skrzynią biegów

Wpływ zastosowania dwusprzęgłowej konstrukcji przekładni na przyspieszenia samochodu oraz zużycie paliwa

Główne dane techniczne podwójnych sprzęgieł ZF

Porównanie szybkości i płynności zmian biegów

Przetwornik momentu obrotowego

Dzięki licznym opracowaniom nowatorskich technologii nowa generacja przetworników marki ZF znajduje zastosowanie w automatycznych skrzyniach biegów samochodów osobowych. Zapewnienia ona maksymalny komfort i dynamikę jazdy przy znaczącej redukcji zużycia paliwa. Stosowane równocześnie systemy tłumików drgań skrętnych maksymalizują jednostajność obrotów, co pozwala na wcześniejsze, automatyczne przełączanie biegów dla obniżenia zużycia paliwa. Załączona tabela przedstawia główne dane techniczne najnowszych serii przetworników z pojedynczym tłumikiem drgań skrętnych (TTD) oraz przetworników z tłumieniem podwójnym (ZDW), a towarzyszący jej wykres porównuje charakterystyki działania tych dwu konstrukcyjnych wersji. Samoczynne blokowanie przetwornika hydraulicznego dodatkowym sprzęgłem mechanicznym umożliwia komfortową jazdę i to już przy niskich obrotach, a także zapobiega stratom energii przy dużych różnicach prędkości pompy i turbiny przetwornika. Hydrodynamiczne przetworniki momentu obrotowego stosuje się w nowoczesnych pojazdach osobowych z automatyczną stopniową skrzynią biegów oraz w skrzyniach bezstopniowych.

Hydrokinetyczny przetwornik momentu ZF

Porównanie działania tłumików drgań skrętnych

Główne dane techniczne hydrokinetycznych przetworników momentu obrotowego firmy ZF

Hydraulicznie chłodzone sprzęgło

HCC (hydrodynamically cooled clutch) to nowo opracowany element układu przeniesienia napędu, stosowany w najnowocześniejszych samochodach z przekładniami bezstopniowymi CVT. Niski moment bezwładności oraz zwarta konstrukcja sprawiają, że HCC jest idealnym elementem układu przeniesienia napędu nie tylko w zastosowaniach sportowych, lecz również we współpracy z silnikami o nieregularnych charakterystykach (np. z tzw. turbodziurą). Zmiana biegów w automatycznych skrzyniach wyposażonych w HCC może być równie szybka jak w skrzyni z podwójnym sprzęgłem.

Wielotarczowe sprzęgło blokujące z systemem chłodzenia HCC

Tarcze cierne sprzęgła blokującego

Tradycyjne elementy układu przeniesienia napędu były w stanie tylko w ograniczonym zakresie sprostać wymaganiu równoczesnej optymalizacji takich czynników, jak: eksploatacyjne zużycie, masa własna, moment bezwładności oraz jednostajność obrotu, natomiast blokujące przetwornik sprzęgło rozruchowe z układem chłodzenia HCC ze względu na swą wielotarczową budowę znakomicie nadaje się do przenoszenia wysokich momentów obrotowych. Ma przy tym niski moment bezwładności oraz zwartą konstrukcję, pozwalającą je łączyć z innymi komponentami, w tym także z maszynami elektrycznymi typu silnik-prądnica.

Dane techniczne podwójnych tłumików drgań skrętnych ZF

Działanie systemu HCC

Wysoka efektywność HCC( ujawnia się też w porównaniu z tradycyjnym sprzęgłem mokrym, ponieważ zoptymalizowane odprowadzanie ciepła przyczynia się do większej żywotności przy najwyższych obciążeniach.

Pierwsza 7-biegowa skrzynia biegów

Ta pionierska konstrukcja, opracowana przez ZF Friedrichshafen AG w wersji manualnej z podwójnym sprzęgłem, znalazła już seryjne zastosowanie w nowych modelach Porsche 911 Carrera i 911 Carrera S. Uzyskany w niej większy zakres dostępnych przełożeń pozwala obniżyć zużycie paliwa. Korzyścią dodatkową jest wyższy komfort i większa prędkość przełączania. Najwyższy, siódmy bieg ma tzw. długie przełożenie, czyli pozwala uzyskiwać sportową prędkość podróżowania już przy niskich obrotach silnika, co przekłada się na odczuwalną redukcję zużycia paliwa. Do poprawy ekonomiki jazdy przyczynia się również wysoki współczynnik mechanicznej sprawności tej skrzyni oraz zoptymalizowany jej ciężar. Ponadto jest ona przystosowana fabrycznie do współpracy z automatycznym systemem Start-Stop.

Manualna 7-biegowa skrzynia biegów z podwójnym sprzęgłem ma swoją światową premierę w nowych modelach Porsche 911 Carrera/Carrera S

Z produkcyjnego punktu widzenia wielką zaletą jest modułowa budowa tej 7-biegowej skrzyni, pozwalająca łatwo modyfikować ją do bardzo różnych zastosowań z wykorzystaniem tych samych elementów. Ze względu na specyfikę tej konstrukcji jej projektanci wprowadzili system ręcznej zmiany biegów odmienny od standardowego układu H. Dzięki temu opatentowanemu systemowi biegi zmienia się bardzo łatwo, lecz niemożliwe jest ich przełączanie błędne. Na przykład siódmy bieg można włączyć jedynie bezpośrednio po piątym lub szóstym.

Tweet

Redakcja Miesięcznika Branżowego Autonaprawa