H τεχνολογία του αυτορυθμιζόμενου συμπλέκτη!

Η LUK-Schaeffler εξηγεί τον τρόπο λειτουργίας και τα πλεονεκτήματα της τεχνολογία του αυτορυθμιζόμενου συμπλέκτη…

Καθώς οι συμπλέκτες υπόκεινται σε συνεχή φθορά, η LUK, ως ο πρώτος κατασκευαστής συμπλεκτών παγκοσμίως, έχει επενδύσει τεράστιες προσπάθειες στην εξέλιξη λύσεων ρύθμισης της φθοράς, και η οποία λανσαρίστηκε για μαζική παραγωγή το 1995.Η τεχνολογία του SAC (Self Adjusting Clutch) έχει από τότε εφαρμοστεί σε μια μεγάλη γκάμα αυτοκινήτων, και πιο συγκεκριμένα σε αυτοκίνητα με μεγάλους κινητήρες όπου ο συμπλέκτης μπορεί να ενεργοποιηθεί πολύ πιο άνετα με έναν SAC.

Μεγαλύτερη διάρκεια ζωής του συμπλέκτη χάρη στο ελατήριο αισθητήρα. Ο SAC χρησιμοποιεί έναν αισθητήρα φορτίου (διάφραγμα αισθητήρας) για να ενεργοποιήσει τη λειτουργία ρύθμισης φθοράς περιστρέφοντας έναν δακτύλιο με ράμπες. Αυτός ο μηχανισμός ρύθμισης της φθοράς μειώνει τις απαιτούμενες δυνάμεις ενεργοποίησης ενώ ταυτόχρονα αυξάνει τη διάρκεια ζωής του συμπλέκτη γύρω στις 1,5 φορές. Επιπλέον, οι δυνάμεις ενεργοποίησης παραμένουν σχεδόν αμετάβλητες κατά τη διάρκεια ζωής του συμπλέκτη.

Το σύστημα ρύθμισης φθοράς που αποτελείται από ένα διάφραγμα αισθητήρα (αισθητήρα φορτίου) και ένα χαλύβδινο δακτύλιο ρύθμισης ψυχρής ελάσεως, χαρακτηρίζεται από την εξαιρετική ακρίβεια λειτουργίας. Καθώς η άνεση ενεργοποίησης του συμπλέκτη απαιτεί μια αρμονική καμπύλη λειτουργίας σε συνδυασμό με χαμηλές δυνάμεις ενεργοποίησης, ο αυτορυθμιζόμενος συμπλέκτης SAC σχεδιάστηκε έτσι ώστε να μπορεί να εναρμονιστεί με τα χαρακτηριστικά λειτουργίας του εκάστοτε αυτοκινήτου. Ένα τέτοιο χαρακτηριστικό είναι το ελατήριο αντιστάθμισης, το οποίο μπορεί και γεννάει τις επίπεδες καμπύλες που συχνά είναι επιθυμητές.

Περαιτέρω βελτίωση του συστήματος με το νέο SAC II. Ο νέος SAC II δεν χρησιμοποιεί ένα δεύτερο διάφραγμα σαν αισθητήρα φορτίου, αλλά ειδικά χτένια αισθητήρες από το κεντρικό διάφραγμα και ειδικά εφαπτομενικά φυλλοειδή ελατήρια και φθίνουσα καμπύλη χαρακτηριστικών.

Βελτιστοποίηση του συστήματος λόγω των ειδικών σχεδιασμών. Το τροποποιημένο σχέδιο του SAC II επιτρέπει την επιπλέον μείωση των δυνάμεων ενεργοποίησης και/ή την βελτιστοποίηση της καμπύλης λειτουργίας. Με αυτό τον τύπο του συμπλέκτη, η καμπύλη απόδοσης του αισθητήρα φορτίου αλλάζει με τέτοιο τρόπο ώστε να κάνει το μηχανισμό ρύθμισης λιγότερο ευαίσθητο σε μεγάλες διαδρομές ενεργοποίησης. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση φυλλοειδών ελατηρίων με γραμμικά χαρακτηριστικά που συμπλέκει έξω από το σημείο άρθρωσης του κεντρικού διαφράγματος.

Σε πολλές περιπτώσεις, ο αιθητήρας του φορτίου μπορεί να σχηματιστεί κατευθείαν από το διάφραγμα με τη μορφή αισθητηρίων δακτύλων.Αυτός ο σχεδιασμός απαιτεί την απουσία του διαφράγματος αισθητήρα. Με το νέο SAC II οι δυνάμεις ενεργοποίησης μπορούν να μειωθούν μέχρι και 15% χωρίς να επιδεινωθεί η δυναμική μεταφοράς ροπής. Εναλλακτικά, η μέγιστη δύναμη ενεργοποίησης παραμένει η ίδια και η επιπλέον δυναμική χρησιμοποιείται για να βελτιστοποιήσει την καμπύλη λειτουργίας.

Συμπλέκτης με αυτορυθμιζόμενο διάφραγμα (SAC)

Τα τελευταία χρόνια οι αυτορυθμιζόμενοι συμπλέκτες έχουν γίνει στάνταρ εξοπλισμός σε εφαρμογές με υψηλές ροπές κινητήρα ή με αυξημένες απαιτήσεις για διάρκεια ζωής. Τα ουσιαστικά πλεονεκτήματα του SAC απέναντι σε έναν συμβατικό συμπλέκτη είναι:

• χαμηλά φορτία αποσύμπλεξης τα οποία παραμένουν σταθερά σε όλη τη διάρκεια ζωής
• έτσι επιτυγχάνουμε άψογη οδηγική άνεση καθ’όλη τη διάρκεια ζωής
• αυξημένα περιθώρια φθοράς με αποτέλεσμα μεγαλύτερη διάρκεια ζωής εξαιτίας της αυτόματης ρύθμισης της φθοράς
• η υπερβολική διαδρομή του ρουλεμάν αποσύμπλεξης αποτρέπεται από το τέρμα του διαφράγματος

Με άμεσα επιπλέον πλεονεκτήματα:

• απλούστερος σχεδιασμός συστήματος αποσύμπλεξης
• μικρότερη διαδρομή πεντάλ
• νέες ιδέες μηχανικής για τη μείωση της διαμέτρου του δίσκου (μεταφορά ροπής)
• μικρότερη διαδρομή ρουλεμάν αποσύμπλεξης σε όλη τη διάρκεια ζωής του

Αρχή λειτουργίας του αυτορυθμιζόμενου συμπλέκτη (SAC)

Αισθητήρας φορτίου. Σε έναν συμπλέκτη με ρύθμιση φθοράς ο αισθητήρας φορτίου ανιχνεύει την αύξηση στο φορτίο αποσύμπλεξης που προκαλείται από τη φθορά και δρα διορθωτικά στην μείωση του πάχους του υλικού τριβής. Αντίθετα με έναν συμβατικό συμπλέκτη, το (κυρίως) διάφραγμα υποστηρίζεται από το αποκαλούμενο ελατήριο αισθητήρα αντί να είναι περτσινωμένο στο κάλυμμα. Σε αντίθεση με το έντονα οπισθοδρομικό διάφραγμα, το ελατήριο αισθητήρας προσφέρει επαρκές ευρύ φάσμα σχεδόν συνεχούς φορτίου.

Το φάσμα του συνεχούς φορτίου του ελατηρίου αισθητήρα είναι σχεδιασμένο να είναι ελαφρώς υψηλότερο από το επιθυμητό φορτίο αποσύμπλεξης. Όσο το φορτίο αποσύμπλεξης είναι μικρότερο από το φορτίο του αισθητήριου ελατηρίου κατά την αποσύμπλεξη του συμπλέκτη, η άρθρωση του διαφράγματος παραμένει σταθερή. Όταν η φθορά του υλικού τριβής αυξάνεται, τότε αυξάνεται και το φορτίο αποσύμπλεξης, η αντίρροπή δύναμη του ελατηρίου αισθητήρα ξεπερνάται και το σημείο της άρθρωσης μετακινείται προς το βολάν σε μια θέση όπου το φορτίο αποσύμπλεξης πέφτει και πάλι κάτω από το φορτίο του αισθητήρα. Όταν το ελατήριο αισθητήρας αποκλίνει, δημιουργείται ένα κενό μεταξύ του σημείου άρθρωσης και του καλύμματος, το οποίο μπορεί να αντισταθμιστεί εισάγοντας ένα εξάρτημα με σφηνοειδές σχήμα.

Σχεδιασμός ενός αυτορυθμιζόμενου συμπλέκτη με αισθητήρα φορτίου. Ο αισθητήρας φορτίου με σφήνα ρύθμισης πάχους μπορεί να κατασκευαστεί με έναν απλό και αποτελεσματικό τρόπο. Σε σύγκριση με το συμβατικό συμπλέκτη, τα μόνα επιπρόσθετα εξαρτήματα που απαιτούνται σε αυτόν το σχεδιασμό είναι το ελατήριο αισθητήρας (κόκκινο) και ένα ελατήριο ράμπας (κίτρινο). Το διάφραγμα αισθητήρας βρίσκεται στο κάλυμμα και τα εσωτερικά άκρα υποστηρίζουν το κυρίως διάφραγμα.

Λόγω των φυγοκεντρικών δυνάμεων, οι σφήνες που παρέχουν την ουσιαστική ρύθμιση είναι τοποθετημένες περιφερειακά. Ένας χαλύβδινος μεταλλικός δακτύλιος με κεκλιμένες ράμπες κινείται σε αντιτιθέμενες ράμπες στο κάλυμμα. Το χαλύβδινο ελατήριο ρύθμισης είναι προφορτισμένο περιφερειακά με ελατήρια πίεσης τα οποία επιβάλλουν στο ελατήριο να κλείσει το κενό μεταξύ του διαφράγματος και του καλύμματος όταν το ελατήριο αισθητήρας αποκλίνει.

Η εικόνα 1 δείχνει τις καμπύλες του φορτίου αποσύμπλεξης ενός συμβατικού συμπλέκτη με καινούριο και φθαρμένο υλικό τριβής. Αντιθέτως, συγκρίνετε το σημαντικά χαμηλότερο φορτίο αποσύμπλεξης του SAC όπως φαίνεται στο γράφημα 2, το οποίο έχει μια καμπύλη χαρακτηριστικών λειτουργίας που παραμένει ουσιαστικά απαράλλαχτη κατά τη διάρκεια ζωής του. Ένα επιπρόσθετο πλεονέκτημα είναι η μεγαλύτερη ανοχή σε φθορά, η οποία δεν εξαρτάται πλέον από το μήκος της καμπύλης του διαφράγματος (όπως στον συμβατικό συμπλέκτη) αλλά πιο πολύ από το ύψος της ράμπας, το οποίο μπορεί εύκολα να αυξηθεί στα 3 mm για μικρούς και στα 10 mm για πολύ μεγάλους συμπλέκτες. Αυτό αποτελεί ένα αποφασιστικό βήμα προς την εξέλιξη ισχυρότερων συμπλεκτών.

SAC πολλαπλών δίσκων. Κινητήρες υψηλής απόδοσης που παράγουν ροπή πάνω από 500Nm απαιτούν συμπλέκτες που έχουν σχεδιαστεί να μεταφέρουν τέτοιες ροπές. Αυτό προκαλεί μια σχεδόν αναπόφευκτη αύξηση στη δύναμη του πεντάλ παρά τη χρήση του αυτορυθμιζόμενου συμπλέκτη. Μια ποικιλία τεχνολογικών προσεγγίσεων κράτησε την αύξηση μέσα σε λογικά πλαίσια (πχ βελτιωμένα συστήματα αποσύμπλεξης) παρόλ’ αυτά η ζήτηση για συμπλέκτες με μειωμένη δύναμη ενεργοποίησης έγινε ολοένα και μεγαλύτερη.

Σε αντίθεση με την έκδοση μονού δίσκου, ο SAC πολλαπλών δίσκων έχει μια επιπρόσθετη ενδιάμεση πλάκα πίεσης και τρία επιπλέον εφαπτόμενα φυλλοειδή ελατήρια τα οποία εξασφαλίζουν επαρκή ανύψωση της ενδιάμεσης πλάκας πίεσης. Για να υπάρξει ομοιόμορφη φθορά και των δυο δίσκων, περτσίνια ανύψωσης χρησιμοποιούνται για να ελέγξουν το ενδιάμεσο πλατό. Εξασφαλίζουν πως η ανύψωση του ενδιάμεσου πλατό είναι η μισή από την ανύψωση του πλατό. Μια ειδική έκδοση του δίσκου του συμπλέκτη μπορεί να κατασκευαστεί για να ταιριάζει σε εφαρμογές αυτοκινήτων που απαιτούν δίσκο με απόσβεση ώστε να παρέχουν καλύτερη μόνωση.

Το κέρδος ενός SAC πολλαπλών δίσκων είναι πως επιτρέπει μια μείωση στο φορτίο αποσύμπλεξης για την ίδια ροπή κινητήρα ή αντίθετα, μια αύξηση στη μεταφορά ροπής του κινητήρα στα ίδια επίπεδα φορτίων αποσύμπλεξης. Σε κινητήρες όπου η υψηλή ροπή συνδυάζεται και με υψηλές στροφές κινητήρα, ο SAC πολλαπλών δίσκων προσφέρει την επιλογή της μείωσης της επιφάνειας της εξωτερικής διαμέτρου, το οποίο με τη σειρά του βελτιώνει τα χαρακτηριστικά αντοχής των δίσκων του συμπλέκτη. Επιπλέον, η μείωση του όγκου του δίσκου του συμπλέκτη βοηθάει στην σταθεροποίηση, ή έστω και στη μικρή μείωση της αδράνειας του δίσκου σε σύγκριση με ένα σύστημα μονού δίσκου αντίστοιχης δυναμικής ροπής.

Πηγή: LUK-Schaeffler