Sprzęgło hydrokinetyczne – działanie, budowa, objawy uszkodzenia
Skrzynia biegów to podstawowy element budowy każdego samochodu. W pojazdach instalowane są różnego typu skrzynie. Najpopularniejsza jest przekładnia manualna. Jej popularność wynika z taniej eksploatacji oraz minimalnego skomplikowania w działaniu. Nie jest to jednak jedyne rozwiązanie stosowane w branży motoryzacyjnej. Inne spotykane to skrzynie automatyczne, półautomatyczne i bezstopniowe. Każda z tych skrzyń posiada sprzęgła. Są one częścią układu przeniesienia napędu, a przez to są niezbędne do transportowania mocy i momentu obrotowego silnika docelowo na koła. W skrzyniach biegów manualnych znajdziemy sprzęgło hydrokinetyczne. Czym ono jest? Jak działa sprzęgło hydrokinetyczne?
Sprzęgła hydrokinetyczne – historia
Sprzęgła hydrokinetyczne to wynalazek XIX wieku. Ich opracowanie przypisywane jest profesorowi Hermannowi Fottingerowie – niemieckiemu uczonemu z Norymbergii. To właśnie on w 1877 roku opisał działanie przekładni hydrokinetycznej, wykorzystującej fizyczne zjawisko bezwładności cieczy. Naukowiec zauważył, że ciecz może być platformą do przenoszenia momentu obrotowego między skrzynią biegów a wałem korbowym. Mówiąc inaczej, sprzęgła hydrokinetyczne mają przenosić ruch obrotowy z elementu czynnego na bierny przy udziale oleju, emulsji lub wody zamkniętej w obiegu zamkniętym.
Co to jest zmiennik momentu?
Zmiennik momentu to inaczej sprzęgło hydrokinetyczne. Jest ono jednym z rodzajów sprzęgieł stosowanych w samochodach. Urządzenie to służy do chwilowego odłączania silnika od układu przeniesienia napędu oraz rozdzielania momentu obrotowego pomiędzy osie pojazdu. Współczesna motoryzacja wyróżnia szereg rodzajów sprzęgieł. Różnią się one od siebie budową i zasadami działania. Najczęściej w pojazdach osobowych znajdziemy sprzęgła mechaniczne, suche tarczowe (tzw. cierne). Są powszechnie stosowane w autach z manualną skrzynią biegów. W przypadku automatycznej skrzyni biegów zastosowanie ma sprzęgło hydrokinetyczne, czyli inaczej zmiennik momentu obrotowego.
Sprzęgło hydrokinetyczne: zasada działania
Sprzęgło hydrokinetyczne działa na prawach fizyki. Wykorzystuje bezwładność cieczy, która znajduje się w sprzęgle. Wyjaśnienie, jak dokładnie działa przekładnia hydrokinetyczna, nie jest proste. Można jednak pokusić się o zaprezentowanie prostego schematu. W dużym uproszczeniu – sprzęgło hydrokinetyczne składa się z pompy oraz turbiny. Obydwa te elementy są ze sobą połączone w obrębie jednej obudowy przez ciecz. Czynnikiem czynnym jest tu wirnik pompy, który zamienia energię mechaniczną silnika w energię kinetyczną. W efekcie ciecz jest wprawiana w ruch i wypełnia mechanizm do ok. 70-180% swojej objętości. Wprawiona w ruch ciecz uruchamia ruch łopatki wirnika turbiny, czyli elementu biernego, przez co energia kinetyczna jest zamieniana na mechaniczną, a następnie przekazywana do skrzyni biegów.
Z racji tego, że napęd hydrokinetyczny ma przeciwlegle ustawione łopatki pompy (w stosunku do łopatek silnika), to przeniesienie momentu obrotowego między wałem korbowym a skrzynią biegów jest bardzo płynne. Przy sprzęgle hydrokinetycznym mamy do czynienia, z tym że ruch wirowy cieczy wynika z różnicy prędkości pracy pompy i pracy turbiny. W praktyce oznacza to, że przeniesienie momentu obrotowego zależy od prędkości wirowania cieczy – im ta jest szybsza, tym większy moment obrotowy jest przenoszony. Trzeba jednak zaznaczyć, że delikatny poślizg powoduje nieuniknione straty mocy, a co za tym idzie, wyższe spalanie. Dlatego też w nowoczesnych samochodach ze skrzynią hydrokinetyczną znajdują się też tarcze lock-up. Dzięki nim podczas stałej jazdy z dość dużą prędkością dochodzi do połączenia mechanicznych części konwertera, czyli połączenia pompy z turbiną, a przez to spadku strat mocy i zmniejszania spalenia.
W jakich samochodach stosuje się napęd hydrokinetyczny?
Budowa sprzęgła hydrokinetycznego sprawia, że znajduje ono zastosowanie przede wszystkim w samochodach z automatyczną skrzynią biegów. Sprzęgło kinetyczne stosowane jest zarówno w samochodach osobowych, jak i pojazdach o dużych gabarytach, na przykład tych terenowych czy ciężarowych. Właściciele pojazdów z automatyczną skrzynią biegów chwalą to rozwiązanie, jednak wielu z nich wskazuje i na jego wady. Hydrokinetyczna skrzynia biegów na pewno swoich zwolenników nie znajdzie wśród amatorów szybkiej jazdy. Ze względu na duży poślizg sprzęgło tego typu działa z większym opóźnieniem niż chociażby sprzęgło bierne. Z tego też powodu napęd hydrokinetyczny częściej występuje w wygodnych i luksusowych pojazdach niż w autach sportowych, gdzie nadal dominują manualne skrzynie biegów. Należy tu nadmienić, że chociaż w Polsce automatyczna skrzynia biegów nie jest popularnym rozwiązaniem, budzi pewne obawy, to samochody z nią mogą bez przeszkód poruszać się po drogach, o ile posiadają ważne dokumenty – przegląd, rejestracje oraz ubezpieczenie OC.
Sprzęgło hydrokinetyczne: objawy awarii
Pytanie, jak sprawdzić sprzęgło hydrokinetyczne, jest jednym z najczęściej zadawanych wyszukiwarce Google przez właścicieli pojazdów z automatyczną skrzynią biegów. Najprostszym sposobem jest obserwowanie, czy nie pojawią się objawy uszkodzenia zmiennika momentu obrotowego. Jednym z podstawowych symptomów jego awarii jest spadek osiągów samochodu – kierowca odczuwa to podobnie, jak ślizgające się sprzęgło cierne. Objawem potencjalnej awarii są również dziwne dźwięki wydobywające się ze skrzyni biegów, pojawiają się głównie przy gwałtownym ruszaniu. Dźwięki te są efektem ślizgania się płytek wnętrz sprzęgła hydrokinetycznego. Jako kolejny niepokojący sygnał wymienia się również głośne uderzenia dochodzące z okolic skrzyni biegów przy zmianie biegów.
Objawów awarii, jak widać, jest sporo, trzeba jednak pamiętać, że pojawianie się któregokolwiek z nich wcale nie oznacza, że konieczna jest wymiana sprzęgła hydrokinetycznego. Po zewnętrznych symptomach nie da się ustalić, czy uszkodzony jest sam konwerter momentu obrotowego, czy automatyczna skrzynia biegów. Jak to sprawdzić? Najlepiej udać się na wizytę do warsztatu specjalizującego się w naprawach i wymianach automatycznej skrzyni biegów.
Regeneracja sprzęgła hydrokinetycznego
Nowe sprzęgło hydrokinetyczne jest dość drogim elementem. Wynika to z tego, że wymieniane jest w całości, nie da się wymienić tylko jego pojedynczych części składowych, jak ma to miejsce w przypadku tradycyjnego sprzęgła tarczowego. Wobec tego wymiana sprzęgła hydrokinetycznego jest zazwyczaj nieopłacalna. Kierowcy, stając przed koniecznością uporania się z awarią sprzęgła, zazwyczaj decydują się na zakup tego używanego lub regenerację. Z racji tego, że zakup z drugiej ręki nigdy nie daje pewności, co do poprawnego i długiego działania, to drugie rozwiązanie jest popularniejsze.
Regeneracja sprzęgła hydrokinetycznego jest wykonywana przez specjalistów. Ma na celu przedłużyć okres użytkowania tego elementu – trzeba jednak pamiętać, że nigdy nie będzie on tak dobry jak nowy element. Regeneracja sprzęgła hydrokinetycznego rozpoczyna się otwarciem jego obudowy i oceną zużycia oraz czyszczeniem wszystkich elementów wewnątrz. Wszystkie te elementy, które posiadają oznaki zużycia, powinny zostać wymienione na nowe, obudowa zaspawana i sprawdzona ciśnieniowo. Na koniec należy przeprowadzić testy pomiarowe i koniecznie wyważenie dynamicznych elementów sprzęgła. Fachowa regeneracja sprzęgła hydrokinetycznego sprawia, że będzie mogło służyć przez dłuższy czas.
