Az Elektromos Kuplung Működése és Fejlődése a Járművekben
A kuplung a gépjárművek egyik legfontosabb alkatrésze, amely lehetővé teszi a motor és a hajtáslánc közötti kapcsolat ki- és bekapcsolását. Ennek a kapcsolatnak a szabályozása elengedhetetlen a sima sebességváltáshoz és a jármű irányításához. A kuplung alapvetően a motor és a hajtáslánc között létesít súrlódás révén, a sebességfokozatok kapcsolását lehetővé tévő, oldható nyomatékátviteli kapcsolatot. A tengelykapcsoló teszi lehetővé, hogy a belsőégésű motor alapjárati fordulatszámon működjön, miközben a gépkocsi áll.
A Kuplung Alapvető Funkciója és Típusai
A kuplung, vagy más néven főtengelykapcsoló, a motor által előállított energia továbbítását végzi a sebességváltó felé. A kuplung a motor és a hajtáslánc összekapcsolását és szétválasztását végzi, lehetővé téve a sebességfokozatok kapcsolását. A kuplung működése a súrlódáson alapul. A kuplung szerkezet, kuplung tárcsa és kinyomócsapágy elengedhetetlenek a megfelelő működéshez.
A kuplung alapjárata a bekapcsolt állapot, ami egy zárt helyzetet jelent. Ezt az állapotot a vezető a kuplungpedál lenyomásával változtathatja meg. A kuplung pedáljának lenyomásával a kuplung tárcsa eltávolodik a kuplung szerkezettől, megszakítva a kapcsolatot a motor és a sebességváltó között.
A kuplungoknak számos típusa létezik, melyeket különböző területeken alkalmaznak:
- Egy tárcsás, szárazlemezes tengelykapcsoló: Személygépkocsiknál és haszonjárműveknél egyaránt alkalmazzák.
- Két tárcsás, szárazlemezes tengelykapcsoló: Haszonjárműveknél a nagyobb nyomaték miatt és személygépkocsik DSG sebességváltóinál alkalmazzák.
A gépkocsi indulásakor és azután a sebességfokozatok váltásánál pontos és mérsékelt sebességű tengelykapcsoló működtetés szükséges. Menet közben, különösen hegymenetben a sebességváltásnak gyorsnak kell lennie, hogy a gépkocsi ne veszítse el a lendületét, a tengelykapcsoló működtetés is ennek megfelelően a megszokottól gyorsabb kell bekövetkezzen.
Toyota Auris hibrid részletes adatok
Az Elektromos Rásegítésű Kuplung Fejlődése
A komfort igények növekedése miatt a tengelykapcsoló működtetését a konstruktőrök igyekeznek minél kisebb erőszükséglettel megvalósítani, illetve automatizálni. Hasonló módon, mint a sebességváltóknál, a hajtáslánc elemek automatizálása egyre nagyobb jelentőséggel bír az egyre nagyobb forgalomsűrűség, a dráguló hajtóanyagok, a környezetkímélőbb közlekedés és a komfortosabb autózás igénye miatt.
Ennek egyik példája a kézi kapcsolású sebességváltók automatizálása (ASG), amely önműködő tengelykapcsolót igényel. A fejlesztések célja, hogy a hidraulika nélkülözhetővé váljék és a lehető legkisebb tömegű lehessen a beavatkozó egység.
Automata váltós autó vezetése kezdőknek – Első lépések és tippek
Az Elektromos Kuplung Működési Elvei és Rendszerek
A tengelykapcsoló automatikus működtetését és ellenőrzését a sebességváltó elektronika végzi. A villanymotor mechanikus áttételek segítségével végzi a tengelykapcsoló működtetését. A működtető elektronikának potenciométer jelzi vissza a tengelykapcsoló működtetési útját.
Villanymotorral Hajtott Hidraulikus Rendszerek
Egyes rendszerekben a villanymotor, csigahajtással és mechanikus áttétellel mozdítja el a hidraulikus főhenger dugattyúját. Az így létrehozott olajnyomást cső vezeti a munkahengerhez, melynek dugattyúja kar áttétellel emeli ki a tengelykapcsolót.
A kuplung munkahenger feladata a tengelykapcsoló működtetése. A kuplungpedál lenyomásakor a kuplung főmunkahengerben lévő dugattyú nyomást hoz létre a kuplung hidraulika rendszerben. A hidraulika folyadék a nyomás hatására a váltóműre szerelt kuplung munkahenger tengelyét elmozdítja. Az elmozdulás a tengelykapcsoló kinyomóvillájával van összeköttetésben. A kinyomóvilla a rá felszerelt kinyomócsapágy segítségével nyomja a kuplungszerkezetet. A nyomás hatására a motor és váltó egymástól átmenetileg a motor beindítása vagy a sebességváltás időtartamára függetlenné válik.
Késések az elektromos Land Rover terveiben
Az alkalmazott hidraulikus nyomás általában 40-60 bar közötti, melyet vagy egy villanymotorral hajtott hidraulikaszivattyú hoz létre, vagy a gépkocsi központi hidraulika rendszere biztosít. A tengelykapcsoló nyitásához a nyomástárolóból elektromágneses szelep látja el olajnyomással a munkahengert. A munkahenger dugattyúja például egy bowdennel adhatja át a működtető erőt a kiemelő szerkezetnek. A tengelykapcsoló zárása és a munkahenger dugattyújának visszaállítása rugókkal történik.
Az elektronika áramot kapcsol az elektromágneses szelepre, amikor a tengelykapcsoló nyit, részlegesen vagy teljesen. Az FTE vállalat például olyan elektrohidraulikus tengelykapcsoló működtető egységet gyárt, amely az elektronikától a CAN hálózaton keresztül kapja az utasítást a tengelykapcsoló kiemelésére, illetve zárására. Az egyenáramú villanymotort impulzusszélesség-vezérelt jel működteti. Az eredő feszültséggel arányos lesz a dugattyú elmozdulása.
Elektromechanikus Működtetés
Az XSG családnál a mechanikus működtetés önzáró csavarhajtással vagy csigahajtással történhet. A mechanikus kiemelő szerkezetnél golyósoros emelőpályát alkalmaznak, melynél a működtető egység bowden huzallal fejti ki az erőt. Ekkor a beavatkozó egység a tengelykapcsoló közelébe szerelhető fel. A kinyomócsapágy működtetése a másik típusváltozatnál mechanikus áttétellel is történhet.
A tengelykapcsoló és a sebességváltó működtetéséhez új villanymotorokat fejlesztettek ki. Ezzel helyettesítik a korábban alkalmazott ablakemelőknél is használatos DC motorokat. A fejlesztés azért is szükségessé vált, mert ennél nagyobb a mechanikai igénybevétel, a hőmérséklet és a rezgés is, valamint a sós víz is hatást gyakorol rá. A Bosch-sal közösen fejlesztettek ki olcsóbb kivitelű, de nagyobb teljesítményű szénkefe nélküli típust, elektronikus kommutációval (EC). A mágnesnél alkalmazott ritka földfém ötvözők alkalmazásával a motor kompakt kivitelű lett, és a forgórész tömege kedvezően kicsi.
A fejlesztéseknél azt kellett figyelembe venni, hogy a tengelykapcsoló működtetés szempontjából az a legnehezebb üzemállapot, amikor a gépkocsi a legnagyobb teljesítménnyel gyorsul és utána mindjárt nagy fékezés következik valamely váratlan forgalmi esemény miatt. Erre a folyamatra csupán 50-90 ms áll rendelkezésre.
Corolla elektromos ablak beépítés
A lineáris villanymotor előnyös, mert elmarad a mechanikus hiszterézis. Kevesebb részegységből áll, ezért nagyobb a megbízhatósága. Közvetlen működtető erő valósítható meg mechanikus áttétel nélkül. A feladat ellátására úgynevezett „elektromechanikus lineáraktuátort” fejlesztettek ki.
Elektro-pneumatikus Rendszerek
Ezt a tengelykapcsoló működtető változatot sűrített levegő ellátó és tároló rendszerrel ellátott haszonjárműveknél alkalmazzák. Az elektro-pneumatikus tengelykapcsoló működtető egység betölti a rásegítő feladatát is, mert hatékonyan csökkentik a működtető erő szükségletet. Leggyakrabban automatizált sebességváltóval szerelt haszonjárműveknél alkalmazzák. Minden sebességváltáskor működteti a tengelykapcsolót. A működtető egységet a sebességváltón kialakított tengelykapcsoló házra szerelik. A pneumatikus tengelykapcsoló működtetés teljesen automatikusan történik, a vezérlését a sebességváltó elektronika végzi.
Az elektro-pneumatikus tengelykapcsoló működtető egység olyan konstrukció, hogy bizonyos zavaró körülmények nem váltanak ki váratlan reakciókat a tengelykapcsoló működtetésében. A hátsó részben van a négy elektromágneses szelep, az elmozdulás érzékelő, az elektronika és a visszacsapó szelep. A négy elektromágneses szelep működteti a sűrített levegő energiájával a tengelykapcsolót. Ezek közül kettő kis átömlési keresztmetszetű és a lassú működtetést végzi.
A munkahenger dugattyú helyzetét és ezzel együtt a tengelykapcsoló helyzetét is induktív elmozdulás érzékelő figyeli. Az elmozdulás érzékelő egy rögzített tekercsből és egy mozgó vasmagból áll, amely kapcsolatban van a dugattyúval. Az elmozdulás érzékelő a sebességváltó elektronikától pontosan beállított tápfeszültséget kap és a dugattyú helyzetének megfelelő feszültség jelet ad az elektronikának. Ebből a jelből az elektronika pontosan meghatározza a tengelykapcsoló pillanatnyi helyzetét és a löketet. Így a tengelykapcsoló kiemelése és zárása a pillanatnyi igényeknek mindig megfelelő.
További lehetőség, hogy a sebességváltó elektronika a löket meghatározása alapján meg tudja állapítani a súrlódó betétek pillanatnyi kopottságát. Ha sűrített levegő ellátásban nem várt tömítetlenség lép fel, a csatlakozóba beépített visszacsapó-szelep megakadályozza, hogy az éppen nyitott tengelykapcsoló záródjon. A tengelykapcsoló oldásához a munkahenger két elektromágneses szelepen keresztül sűrített levegővel töltődik fel. A tengelykapcsoló zárásához a munkahengerből a sűrített levegőt két másik elektromágneses szelep engedi a szabadba.
A Kuplungpedál Helyzetérzékelők Szerepe
A hagyományos tengelykapcsolóval és sebességváltóval szerelt korszerű személygépkocsiknál egyre több tengelykapcsoló működtetéstől függő elektronikus szabályozást valósítanak meg. A motor elektronika a takarékosság jegyében megváltoztatja a tüzelőanyag befecskendezést nyitott tengelykapcsolónál. Ezzel egyaránt csökkenthető a tüzelőanyag fogyasztás és a kipufogógáz emisszió is.
A tengelykapcsoló pedál helyzet érzékelőjének jelét hasznosító rendszerek közé sorolható az USA-ban és Japánban a gépkocsikba kötelező alkalmazású úgynevezett „Start-Lock” működés. Ez megakadályozza, hogy bekapcsolt sebességfokozatnál az indítómotor azonnal mozgásba hozza a gépkocsit. Ez a rendszer csak akkor engedi az indítómotort működni, amikor a tengelykapcsoló kiemelt állapotban van. A tengelykapcsoló állapot információt használja fel az elektromechanikus rögzítőfék is a működéséhez.
A fentiekben említett rendszerek működéséhez fontos a tengelykapcsoló pedál helyzetének, illetve elmozdulásának pontos érzékelése. Ez utóbbi információnak a betét kopottságára vonatkozó diagnosztikai tartalma is van. Ezek miatt különböző érzékelőket szerelnek fel a kuplung pedálra. Ezeknek olykor szélsőséges hőmérsékleteknél is működniük kell.
Az érzékelő típusok:
- Mikrokapcsoló: Költségkímélő megoldás, de korróziós problémák, kopás és rugófáradás léphet fel.
- Reed relé: Érintésmentesen működik, nem tartalmaz kopó alkatrészt.
- Hall elemes kapcsoló: Nagyon pontos, érintésmentes működésű kapcsoló, amely mágneses erőtér változását érzékeli.
- Potenciométer: Kiértékelhető vele a pedál elmozdulás nagysága és a pillanatnyi helyzete, hátránya a kopó részegység.
- Induktív érzékelő: Érintésmentesen működik, nem tartalmaz kopó alkatrészt, kiküszöböli a potenciométer hátrányait.
- Magneto-induktív érzékelő (PLCD): Az alkalmazott állandó mágnes elmozdulását érzékeli, differenciál transzformátorként történik a jel kiértékelése.
Elektromos Kuplungok Hibrid Járművekben
A hibrid autókban gyakran konstrukciós meggondolások állnak a sebességváltó és elektromotor együttműködése mögött. Például a BMW, a Mercedes vagy a VW konszern kívülről tölthető hibridjeinél az elektromotor a belső égésű motor és a sebességváltó között helyezkedik el, egy kuplunggal leválaszthatóan a belső égésű motortól és szilárd kapcsolattal a sebességváltó felé. Szintén találunk váltót a Renault E-Tech hibrid rendszerében az elektromotor mellett.
A Kuplung Meghibásodásának Jelei és Karbantartás
A kuplung élettartamát az határozza meg, hogy mennyit használjuk a tengelykapcsolót, azaz mennyit váltunk. Általánosságban elmondható, hogy egy főként autópályán használt jármű kuplungja több százezer kilométert is kiszolgál, városi közlekedésre használt járművek esetén ez az érték azonban 90-100 ezer kilométerre csökken. Bizonyos berögzült, rossz vezetési szokások gyorsítják a tengelykapcsoló kopását - ilyen például a nagy gázadással történő elindulás, vagy a kuplung pedál felesleges nyomkodása.
A kuplung meghibásodásának vannak előjelei, amelyekre mindenképpen érdemes figyelmet fordítani:
- Elinduláskor rángatózni kezd az autó.
- Váltáskor csak akkor fog a kuplung, ha padlóig nyomjuk a pedált.
- Induláskor kellemetlen, égett szagot tapasztalunk.
- Az autó sebességbe rakva nem indul el.
- Gázadáskor az autó nem gyorsul.
- Furcsa zörgő hang hallható a kuplungpedál lenyomásakor.
- Recsegő hang hallható váltáskor.
- Nehéz váltani, vagy a fokozatokat nehezen veszi az autó.
- Nehéz benyomni a kuplungpedált.
- Az autó nem tud felmenni egy dombra, a motor pörög, de a kocsi nem megy.
A kuplung munkahenger hibájára utalhat, ha csökken a kuplung működtetésére használt hidraulika folyadék vagy a fékfolyadék szintje. Egyes autótípusoknál a tengelykapcsoló és a fékberendezés működtetésére is a fékfolyadék tartályban lévő fékfolyadékot alkalmazzák. A szivárgás helyének lokalizálása után a lehető legrövidebb időn belül célszerű a meghibásodott alkatrész felújítását kuplung munkahenger javító készlettel vagy a hibás alkatrész cseréjével elvégezni.
Esetenként egy egyszerű kuplung holtjáték állítással is orvosolható a probléma. Ellenőrizzük, hogy a kuplungpedál teljesen benyomott helyzetben van-e, és hogy szabadon tudjuk-e mozgatni a váltókart. Ha a kuplung már a legkisebb felengedéskor "fog", akkor állítani kell rajta. Ha a kuplung megcsúszik, akkor cserére szorul.
tags: #elektromos #kuplung #mukodese