Λύσεις — Σύγχρονοι Εξελιγμένοι Συμπλέκτες (σελ. 28) – ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ ΙΙ Γ΄ ΕΠΑΛ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ ΙΙ Γ΄ ΕΠΑΛ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ ΙΙ Γ΄ ΕΠΑΛ – ΛΥΣΕΙΣ – ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Ασκήσεων Σχολικού Βιβλίου Λύσεις — Σύγχρονοι Εξελιγμένοι Συμπλέκτες (σελ. 28) – ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ ΙΙ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Σύγχρονοι Εξελιγμένοι Συμπλέκτες

Λύσεις στις 19 ερωτήσεις της ενότητας: μηχανικός/υγρός συμπλέκτης, βολάν διπλής μάζας, ηλεκτρομαγνητικός συμπλέκτης, υδραυλικός μετατροπέας ροπής (στροφέας/στρόβιλος/στάτορας, lock up), αυτόματος συμπλέκτης (εξαρτήματα, αισθητήρες, ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου), σειριακά κιβώτια, κιβώτια διπλού συμπλέκτη.

Κύρια είδη συμπλεκτών σύγχρονων αυτοκινήτων

Ερώτηση: Αναφέρετε τα κύρια είδη συμπλεκτών που χρησιμοποιούνται στα σύγχρονα αυτοκίνητα.

Απάντηση:

Στην §1.2.1 το βιβλίο απαριθμεί τα είδη συμπλεκτών που χρησιμοποιούνται στα σύγχρονα αυτοκίνητα.
Είναι: ο μηχανικός συμπλέκτης (ξηρός και υγρός), ο ηλεκτρομαγνητικός συμπλέκτης, ο υδραυλικός μετατροπέας ροπής, ο αυτόματος συμπλέκτης και τα συστήματα διπλού συμπλέκτη.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Στα σύγχρονα αυτοκίνητα χρησιμοποιούνται τα εξής είδη συμπλεκτών: ο μηχανικός συμπλέκτης, ο οποίος μπορεί να είναι ξηρός (με δίσκο, πλατώ και βολάν) ή υγρός (με δισκάκια εμβαπτισμένα σε λάδι), ο ηλεκτρομαγνητικός συμπλέκτης, στον οποίο η σύμπλεξη γίνεται μέσω ηλεκτρομαγνητικού πεδίου ανάμεσα σε δύο μεταλλικές επιφάνειες, ο υδραυλικός μετατροπέας ροπής, όπου η μεταφορά κίνησης γίνεται μέσω της ροής λαδιού, ο αυτόματος συμπλέκτης, που είναι ουσιαστικά ένας μηχανικός συμπλέκτης του οποίου η ενεργοποίηση γίνεται αυτόματα, χωρίς πεντάλ, και τα συστήματα διπλού συμπλέκτη, όπου δύο ξεχωριστοί συμπλέκτες εξυπηρετούν τις μονές και τις ζυγές σχέσεις του κιβωτίου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Μηχανικός συμπλέκτης (ξηρός/υγρός), ηλεκτρομαγνητικός συμπλέκτης, υδραυλικός μετατροπέας ροπής, αυτόματος συμπλέκτης, σύστημα διπλού συμπλέκτη

Σκοπός και λειτουργία βολάν διπλής μάζας

Ερώτηση: Για ποιο λόγο χρησιμοποιείται ο συμπλέκτης με βολάν διπλής μάζας; Περιγράψτε τη λειτουργία του.

Απάντηση:

Σκοπός: το κύριο πρόβλημα των μηχανικών συμπλεκτών είναι οι κραδασμοί κατά τη λειτουργία τους· ο συμπλέκτης με βολάν διπλής μάζας μειώνει τους κραδασμούς κατά τη μεταφορά της κίνησης.
Κατασκευή: ο σφόνδυλος (βολάν) είναι διαιρούμενος και αποτελείται από ένα ενδιάμεσο στοιχείο και το κυρίως βολάν.
Λειτουργία: τα περιφερειακά ελατήρια του ενδιάμεσου στοιχείου απορροφούν τους κραδασμούς της σύμπλεξης, οπότε η σύμπλεξη γίνεται ομαλότερη.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο συμπλέκτης με βολάν διπλής μάζας χρησιμοποιείται προκειμένου να μειωθούν οι κραδασμοί που δημιουργούνται κατά τη μεταφορά της κίνησης από τον κινητήρα προς το κιβώτιο ταχυτήτων, οι οποίοι αποτελούν το κύριο πρόβλημα ενός συμβατικού μηχανικού συμπλέκτη. Η λειτουργία του βασίζεται στο ότι ο σφόνδυλος (βολάν) δεν είναι πλέον ένα ενιαίο κομμάτι, αλλά διαιρείται σε δύο τμήματα: ένα ενδιάμεσο στοιχείο και το κυρίως βολάν. Το ενδιάμεσο στοιχείο περιλαμβάνει περιφερειακά τοποθετημένα ελατήρια, τα οποία απορροφούν τους κραδασμούς που δημιουργούνται κατά τη σύμπλεξη, επιτρέποντας στα δύο τμήματα του βολάν να περιστρέφονται με μικρή σχετική κίνηση μεταξύ τους. Το αποτέλεσμα είναι μια πολύ πιο ομαλή μεταφορά της κίνησης προς το κιβώτιο ταχυτήτων, σε σχέση με ένα συμβατικό ενιαίο βολάν.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Μειώνει τους κραδασμούς μεταφοράς κίνησης· λειτουργεί με διαιρούμενο βολάν (ενδιάμεσο στοιχείο + κυρίως βολάν) και περιφερειακά ελατήρια απορρόφησης κραδασμών

Μέσο σύμπλεξης υγρού συμπλέκτη

Ερώτηση: Ποιο είναι το μέσο σύμπλεξης σε έναν υγρό συμπλέκτη;

Απάντηση:

Στον υγρό συμπλέκτη υπάρχει σειρά από μικρούς δίσκους εμβαπτισμένους σε λάδι αυτόματου κιβωτίου (ATF).
Η επαφή τους, δηλαδή η σύμπλεξη, επιτυγχάνεται με αύξηση της πίεσης του λαδιού μέσω υδραυλικού συστήματος.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Σε έναν υγρό συμπλέκτη το μέσο σύμπλεξης είναι μια σειρά από μικρούς δίσκους (δισκάκια), οι οποίοι είναι εμβαπτισμένοι σε ειδικό λάδι κιβωτίου αυτόματων ταχυτήτων (ATF). Η επαφή μεταξύ των δισκάκιων, και άρα η σύμπλεξη, επιτυγχάνεται με την αύξηση της πίεσης του λαδιού μέσω ενός υδραυλικού συστήματος. Το πλεονέκτημα αυτής της διάταξης, σε σχέση με τον ξηρό συμπλέκτη, είναι ότι το λάδι εξασφαλίζει καλύτερη ψύξη των δισκάκιων κατά τη λειτουργία τους· το μειονέκτημά της είναι ότι παρουσιάζει μεγαλύτερη ολίσθηση και επομένως μεγαλύτερες απώλειες κατά την αποσύμπλεξη.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Σειρά δισκάκιων εμβαπτισμένων σε λάδι (ATF)· η σύμπλεξη επιτυγχάνεται με αύξηση της πίεσης του λαδιού

Βασική αρχή λειτουργίας υδραυλικού μετατροπέα ροπής

Ερώτηση: Περιγράψτε τη βασική αρχή λειτουργίας ενός υδραυλικού μετατροπέα ροπής.

Απάντηση:

Μέρη: στροφέας (συνδεδεμένος με τον άξονα του κινητήρα), στρόβιλος (συνδεδεμένος με τον πρωτεύοντα άξονα του κιβωτίου), στάτορας· η συσκευή είναι γεμάτη λάδι κιβωτίου.
Ο στροφέας περιστρέφεται και, λόγω της φυγόκεντρης δύναμης, εκτοξεύει το λάδι στα πτερύγια του στροβίλου, που αρχίζει να περιστρέφεται.
Το λάδι επιστρέφει μέσω του στάτορα στον στροφέα· η κίνηση μεταφέρεται δηλαδή μέσω της ροής του λαδιού και εξαρτάται από τις στροφές του κινητήρα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο υδραυλικός μετατροπέας ροπής αποτελείται βασικά από τρία μέρη: τον στροφέα, ο οποίος είναι σταθερά συνδεδεμένος με τον άξονα του κινητήρα, τον στρόβιλο, που είναι συνδεδεμένος με τον πρωτεύοντα άξονα του κιβωτίου ταχυτήτων, και τον στάτορα, ο οποίος συνδέεται μέσω ενός μονόφορου συμπλέκτη με την αντλία λαδιού. Όλη η συσκευή είναι γεμάτη με λάδι κιβωτίου ταχυτήτων. Όταν ο κινητήρας λειτουργεί, ο στροφέας περιστρέφεται και, λόγω της φυγόκεντρης δύναμης, εκτοξεύει το λάδι προς τα πτερύγια του στροβίλου, αναγκάζοντάς τον να περιστραφεί κι αυτός, μεταδίδοντας έτσι κίνηση προς το κιβώτιο ταχυτήτων χωρίς καμία μηχανική (εξωτερική) επαφή μεταξύ τους — η μεταφορά γίνεται αποκλειστικά μέσω της ροής του λαδιού.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Τρία μέρη: στροφέας (κινητήρας)-στρόβιλος (κιβώτιο)-στάτορας· η μεταφορά κίνησης γίνεται μέσω ροής λαδιού χωρίς μηχανική επαφή

Λειτουργία στάτορα μετατροπέα ροπής

Ερώτηση: Ποια είναι η λειτουργία του στάτορα;

Απάντηση:

Ο στάτορας δέχεται το λάδι από τον στρόβιλο και το κατευθύνει ξανά προς τον στροφέα.
Επειδή είναι συνδεδεμένος (μέσω μονόφορου συμπλέκτη) με την αντλία που είναι σταθερή στο κέλυφος, η επιστροφή του λαδιού αυξάνει τη ροπή εξόδου έως 1,8 με 2 φορές, όσο υπάρχει διαφορά ταχυτήτων στροφέα-στροβίλου.
Όταν οι ταχύτητες εξισορροπηθούν, ο στάτορας αποσυμπλέκεται από την αντλία και περιστρέφεται μαζί με τον στρόβιλο και τον στροφέα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο στάτορας βρίσκεται ανάμεσα στον στροφέα και στον στρόβιλο και κατευθύνει το λάδι που εξέρχεται από τα πτερύγια του στροβίλου ξανά προς τον στροφέα. Επειδή ο στάτορας είναι σταθερά συνδεδεμένος (μέσω μονόφορου συμπλέκτη) με την αντλία που είναι τοποθετημένη σταθερά στο κέλυφος του κιβωτίου, η αλλαγή κατεύθυνσης που επιβάλλει στο λάδι έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της ροπής εξόδου προς το κιβώτιο ταχυτήτων — η αύξηση αυτή φτάνει το 1,8 έως 2 φορές τη ροπή εισόδου, όταν η διαφορά στροφών μεταξύ στροφέα και στροβίλου είναι μέγιστη. Όταν οι ταχύτητες του στροφέα και του στροβίλου εξισορροπηθούν, ο στάτορας αποσυμπλέκεται αυτόματα από την αντλία (μέσω του μονόφορου συμπλέκτη) και περιστρέφεται πλέον ελεύθερα, με την ίδια ταχύτητα με τα άλλα δύο μέρη, χωρίς πλέον να προσφέρει πολλαπλασιασμό ροπής.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ανακατευθύνει το λάδι από τον στρόβιλο προς τον στροφέα, πολλαπλασιάζοντας τη ροπή (έως 1,8-2 φορές)· αποσυμπλέκεται όταν εξισορροπηθούν οι στροφές

Μετατροπέας lock up έναντι συμβατικού

Ερώτηση: Ποια η διαφορά ενός μετατροπέα «lock up» με ένα συμβατικό;

Απάντηση:

Ο συμβατικός μετατροπέας μεταφέρει την κίνηση μόνο μέσω της ροής του λαδιού.
Ο μετατροπέας «lock up» περιλαμβάνει επιπλέον έναν μηχανικό συμπλέκτη (lock up clutch), που στις υψηλές ταχύτητες μεταδίδει τη ροπή απευθείας από το κέλυφος στον πρωτεύοντα άξονα του κιβωτίου.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ένας συμβατικός μετατροπέας ροπής μεταδίδει πάντα την κίνηση αποκλειστικά μέσω της ροής του λαδιού ανάμεσα σε στροφέα, στρόβιλο και στάτορα, κάτι που συνεπάγεται πάντα κάποια ολίσθηση και απώλειες ισχύος, ακόμη κι όταν οι στροφές στροφέα-στροβίλου έχουν σχεδόν εξισορροπηθεί. Ο μετατροπέας τύπου «lock up», αντίθετα, διαθέτει επιπλέον έναν ενσωματωμένο μηχανικό συμπλέκτη (lock up clutch), ο οποίος ενεργοποιείται στις υψηλές σχέσεις του κιβωτίου (π.χ. τρίτη και τέταρτη σε ένα τετράρι αυτόματο), «κλειδώνοντας» έτσι μηχανικά το κέλυφος απευθείας με τον πρωτεύοντα άξονα του κιβωτίου. Έτσι, στις υψηλές ταχύτητες η ροπή μεταδίδεται πλέον χωρίς την ολίσθηση/απώλειες του υδραυλικού μετατροπέα, βελτιώνοντας την απόδοση και την οικονομία καυσίμου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ο «lock up» διαθέτει επιπλέον μηχανικό συμπλέκτη που «κλειδώνει» απευθείας τη μετάδοση στις υψηλές σχέσεις, εξαλείφοντας την ολίσθηση/απώλειες του συμβατικού υδραυλικού μετατροπέα

Πότε εμπλέκεται ο μηχανικός συμπλέκτης lock up

Ερώτηση: Σε ποιες ταχύτητες εμπλέκεται ο μηχανικός συμπλέκτης ενός μετατροπέα ροπής και για ποιο λόγο γίνεται αυτό;

Απάντηση:

Ο μηχανικός συμπλέκτης ενεργοποιείται στις υψηλές ταχύτητες του κιβωτίου (τρίτη και τέταρτη σε αυτόματο κιβώτιο τεσσάρων ταχυτήτων).
Τότε η ροπή μεταδίδεται απευθείας (μηχανικά) από το κέλυφος στον πρωτεύοντα άξονα, χωρίς τις απώλειες της μετάδοσης μέσω λαδιού.
Η ενεργοποίηση γίνεται υδραυλικά, μέσω ηλεκτρομαγνητικών βαλβίδων που παίρνουν εντολή από τον εγκέφαλο του αυτόματου κιβωτίου.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο μηχανικός συμπλέκτης (lock up clutch) ενός μετατροπέα ροπής ενεργοποιείται στις υψηλές σχέσεις του κιβωτίου, δηλαδή στην τρίτη και στην τέταρτη ταχύτητα σε ένα τυπικό αυτόματο κιβώτιο τεσσάρων σχέσεων. Αυτό γίνεται επειδή στις υψηλές σχέσεις οι στροφές του στροφέα και του στροβίλου του μετατροπέα έχουν πλέον σχεδόν εξισορροπηθεί, οπότε δεν υπάρχει πλέον ανάγκη πολλαπλασιασμού της ροπής μέσω της ροής του λαδιού· αντίθετα, η συνέχιση της υδραυλικής μετάδοσης θα προκαλούσε μόνο περιττή ολίσθηση και απώλειες ισχύος. Με το «κλείδωμα» του συμπλέκτη, η ροπή μεταδίδεται πλέον απευθείας και μηχανικά από το κέλυφος στον πρωτεύοντα άξονα του κιβωτίου, βελτιώνοντας την απόδοση και μειώνοντας την κατανάλωση καυσίμου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Στις υψηλές σχέσεις (π.χ. 3η-4η)· επειδή εκεί οι στροφές στροφέα-στροβίλου έχουν εξισορροπηθεί και η απευθείας μηχανική μετάδοση αποφεύγει τις περιττές απώλειες της υδραυλικής μετάδοσης

Βασική αρχή λειτουργίας αυτόματων συμπλεκτών

Ερώτηση: Ποια είναι η βασική αρχή λειτουργίας των αυτόματων συμπλεκτών;

Απάντηση:

Το κιβώτιο με αυτόματο συμπλέκτη είναι ουσιαστικά μηχανικό κιβώτιο με αυτοματοποιημένη ενεργοποίηση του συμπλέκτη· ο οδηγός μετακινεί μόνο τον επιλογέα.
Η σύμπλεξη-αποσύμπλεξη γίνεται μέσω υδραυλικού συστήματος ή ηλεκτροκινητήρα και ελέγχεται ηλεκτρονικά· το πεντάλ του συμπλέκτη καταργείται.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα κιβώτια με αυτόματο συμπλέκτη βασίζονται στη δομή αντίστοιχων μηχανικών χειροκίνητων κιβωτίων, με τη διαφορά ότι ο οδηγός δεν πατά πλέον πεντάλ συμπλέκτη, παρά μόνο μετακινεί τον επιλογέα ταχυτήτων στην επιθυμητή σχέση. Η ενεργοποίηση του συμπλέκτη — δηλαδή η σύμπλεξη και η αποσύμπλεξή του κατά την αλλαγή ταχυτήτων — γίνεται αυτόματα μέσω ενός υδραυλικού συστήματος (σερβομηχανισμός με ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες) ή μέσω ηλεκτροκινητήρα, και η όλη διαδικασία ελέγχεται ηλεκτρονικά από μια κεντρική μονάδα, η οποία λαμβάνει σήματα από αισθητήρες (θέσης μοχλού, στροφών κινητήρα, ταχύτητας οχήματος κ.ά.) και αποφασίζει τη σωστή στιγμή και ένταση ενεργοποίησης του συμπλέκτη.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Βασίζεται σε μηχανικό κιβώτιο, αλλά η σύμπλεξη/αποσύμπλεξη γίνεται αυτόματα (υδραυλικά ή με ηλεκτροκινητήρα) υπό ηλεκτρονικό έλεγχο, χωρίς πεντάλ συμπλέκτη

Πλεονεκτήματα κιβωτίων με αυτόματο συμπλέκτη

Ερώτηση: Ποια είναι τα πλεονεκτήματα των κιβωτίων με αυτόματο συμπλέκτη;

Απάντηση:

Το βιβλίο συγκρίνει το μηχανικό κιβώτιο με αυτόματο συμπλέκτη με ένα συμβατικό αυτόματο κιβώτιο.
Πλεονεκτήματα: χρήση της υπάρχουσας τεχνολογίας μηχανικών κιβωτίων, χαμηλότερο κόστος κατασκευής, μικρότερες απώλειες και μεγαλύτερη απόδοση, χαμηλότερο βάρος.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα κιβώτια με αυτόματο συμπλέκτη, συγκρινόμενα με ένα συμβατικό αυτόματο κιβώτιο, παρουσιάζουν σειρά πλεονεκτημάτων: χρησιμοποιούν την ήδη υπάρχουσα, δοκιμασμένη τεχνολογία κατασκευής μηχανικών κιβωτίων, έχουν χαμηλότερο κόστος κατασκευής, παρουσιάζουν μικρότερες απώλειες ισχύος και επομένως μεγαλύτερη απόδοση, και έχουν χαμηλότερο βάρος σε σχέση με ένα κλασσικό αυτόματο κιβώτιο με πλανητικό μηχανισμό και μετατροπέα ροπής.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Χρήση υπάρχουσας τεχνολογίας μηχανικών κιβωτίων, χαμηλότερο κόστος κατασκευής, μικρότερες απώλειες/μεγαλύτερη απόδοση, χαμηλότερο βάρος

Βασικά εξαρτήματα αυτόματου συμπλέκτη

Ερώτηση: Ποια είναι τα βασικά εξαρτήματα του αυτόματου συμπλέκτη;

Απάντηση:

Από το λειτουργικό διάγραμμα του σχήματος 1.10 καταγράφουμε τα εξαρτήματα του συστήματος.
Ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου, υδραυλική μονάδα ενεργοποίησης, σερβομηχανισμός συμπλέκτη με αισθητήρα θέσης, συμβατικός συμπλέκτης και κιβώτιο.
Αισθητήρες: στροφών κινητήρα, ταχύτητας αυτοκινήτου, θέσης ταχυτήτων, λαβής του μοχλού επιλογέα, θέσης πεντάλ γκαζιού.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ένα τυπικό σύστημα κιβωτίου με αυτόματο συμπλέκτη περιλαμβάνει: την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου λειτουργίας, που συλλέγει σήματα από τους αισθητήρες και στέλνει εντολές· την υδραυλική μονάδα ενεργοποίησης, με ηλεκτρικό κινητήρα που κινεί αντλία υψηλής πίεσης λαδιού· τον σερβομηχανισμό λειτουργίας του συμπλέκτη, συνδεδεμένο με το δίχαλο του συμπλέκτη μέσω ντίζας, μαζί με τον αισθητήρα θέσης συμπλέκτη· και μια σειρά περιφερειακών αισθητήρων — αισθητήρα στροφών κινητήρα, αισθητήρα ταχύτητας αυτοκινήτου, αισθητήρα θέσης ταχυτήτων, μοχλό επιλογέα με ενσωματωμένο αισθητήρα στη λαβή του και αισθητήρα θέσης πεντάλ γκαζιού.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου, υδραυλική μονάδα ενεργοποίησης (αντλία+ηλεκτροβαλβίδα), σερβομηχανισμός συμπλέκτη με αισθητήρα θέσης, αισθητήρες στροφών/ταχύτητας/θέσης ταχυτήτων/γκαζιού/λαβής μοχλού

Λειτουργίες ηλεκτρονικής μονάδας ελέγχου

Ερώτηση: Ποιες είναι οι λειτουργίες της ηλεκτρονικής μονάδας ελέγχου;

Απάντηση:

Βασική λειτουργία: συλλέγει τα σήματα των αισθητήρων και, με βάση τον προγραμματισμό της, στέλνει σήματα στην υδραυλική μονάδα για σύμπλεξη-αποσύμπλεξη, με στόχο ομαλή λειτουργία και χαμηλή φθορά του συμπλέκτη.
Καλύπτει ειδικές περιπτώσεις: εκκίνηση από στάση, σύμπλεξη από νεκρά εν κινήσει, κατέβασμα για φρενάρισμα με τον κινητήρα, ανέβασμα με χαμηλές στροφές, αποσύμπλεξη σε απότομο φρενάρισμα, προστασία από υψηλές στροφές, λειτουργία ανάγκης.
Διαθέτει αυτοδιάγνωση: σύνδεση με διαγνωστική συσκευή, λυχνία βλάβης και ηχητικό σήμα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η βασική λειτουργία της ηλεκτρονικής μονάδας ελέγχου είναι να συλλέγει τα σήματα από τους περιφερειακούς αισθητήρες (θέσης μοχλού, στροφών κινητήρα, ταχύτητας, θέσης γκαζιού, διακοπτών ασφάλισης κ.ά.) και, με βάση τον προγραμματισμό της, να στέλνει τα κατάλληλα σήματα προς την υδραυλική μονάδα ενεργοποίησης για τη σύμπλεξη και την αποσύμπλεξη του συμπλέκτη. Οι σημαντικότεροι στόχοι της είναι η όσο το δυνατόν ομαλότερη σύμπλεξη-αποσύμπλεξη και η ελαχιστοποίηση της φθοράς του συμπλέκτη. Ο προγραμματισμός της καλύπτει διαφορετικές καταστάσεις λειτουργίας, όπως η εκκίνηση από στάση, η σύμπλεξη ταχύτητας από τη νεκρά ενώ το όχημα κινείται, το κατέβασμα σχέσης για φρενάρισμα με τον κινητήρα, το ανέβασμα σχέσης σε χαμηλές στροφές, η αποσύμπλεξη σε απότομο φρενάρισμα, η προστασία του κινητήρα από υπερβολικά υψηλές στροφές, και η παροχή λειτουργίας ανάγκης με σταθερή σχέση, όταν χρειάζεται. Επιπλέον, διαθέτει σύστημα αυτοδιάγνωσης, ενεργοποιώντας ενδεικτική λυχνία και ηχητικό σήμα σε περίπτωση βλάβης και επιτρέποντας τη σύνδεση με διαγνωστική συσκευή συνεργείου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Συλλογή σημάτων αισθητήρων, εντολές προς υδραυλική μονάδα για ομαλή σύμπλεξη/αποσύμπλεξη με χαμηλή φθορά, κάλυψη ειδικών καταστάσεων λειτουργίας, αυτοδιάγνωση

Λειτουργία υδραυλικού μηχανισμού αλλαγής ταχυτήτων

Ερώτηση: Περιγράψτε τη λειτουργία του υδραυλικού μηχανισμού αλλαγής ταχυτήτων σε έναν αυτόματο συμπλέκτη.

Απάντηση:

Ηλεκτρικός κινητήρας κινεί αντλία που δημιουργεί υψηλή πίεση υγρού προς τον σερβομηχανισμό του συμπλέκτη.
Ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα ελέγχει την παροχή και ρυθμιστής την πίεση· αν η πίεση ξεπεράσει κάποια τιμή, ανοίγει η επιστροφή προς το δοχείο διαστολής.
Ο σερβομηχανισμός, συνδεδεμένος μέσω ντίζας με το δίχαλο, με την αύξηση της πίεσης τραβά τη ντίζα και αποσυμπλέκει τον δίσκο· ο αισθητήρας θέσης ενημερώνει τη μονάδα ελέγχου.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Στην υδραυλική μονάδα ενεργοποίησης ενός αυτόματου συμπλέκτη, ένας ηλεκτρικός κινητήρας δίνει κίνηση σε μια αντλία, η οποία παράγει υψηλή πίεση λαδιού, ώστε αυτό να κατευθυνθεί προς τον σερβομηχανισμό λειτουργίας του συμπλέκτη. Η παροχή του υγρού προς τον σερβομηχανισμό ελέγχεται από μια ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα τοποθετημένη στην έξοδο της παροχής, ενώ ο έλεγχος της πίεσης του υγρού γίνεται μέσω ενός ρυθμιστή πίεσης· αν η πίεση υπερβεί κάποια καθορισμένη τιμή, η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα ανοίγει τη δίοδο επιστροφής του λαδιού προς το δοχείο διαστολής. Ο σερβομηχανισμός του συμπλέκτη είναι συνδεδεμένος, μέσω ντίζας, με το δίχαλο του συμπλέκτη, με αποτέλεσμα, όταν αυξάνεται η πίεση του λαδιού, να τραβάει τη ντίζα και να αποσυμπλέκει τον δίσκο του συμπλέκτη. Ο σερβομηχανισμός περιλαμβάνει επίσης αισθητήρα θέσης συμπλέκτη, ο οποίος ενημερώνει την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου για την ακριβή θέση του συμπλέκτη ανά πάσα στιγμή.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ηλεκτρικός κινητήρας κινεί αντλία λαδιού υψηλής πίεσης → ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα/ρυθμιστής πίεσης ελέγχουν την παροχή προς τον σερβομηχανισμό → μέσω ντίζας τραβά το δίχαλο και αποσυμπλέκει τον δίσκο· αισθητήρας θέσης ενημερώνει τη μονάδα ελέγχου

Λειτουργία αισθητήρα μοχλού ταχυτήτων

Ερώτηση: Περιγράψτε τη λειτουργία του αισθητήρα μοχλού ταχυτήτων σε ένα κιβώτιο ταχυτήτων με αυτόματο συμπλέκτη.

Απάντηση:

Αισθητήρας λαβής: δύο κυκλώματα με ηλεκτρόδια (ένα κεντρικό, δύο δακτυλιοειδή). Σε ηρεμία είναι ανοιχτά· όταν ο μοχλός πιέζεται εμπρός ή πίσω, κλείνει το αντίστοιχο κύκλωμα και η μονάδα αναγνωρίζει την κατεύθυνση κίνησης.
Αισθητήρας θέσης (στη βάση του μοχλού): δύο κάθετα ποτενσιόμετρα αναγνωρίζουν τη θέση εμπρός-πίσω και δεξιά-αριστερά του επιλογέα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Υπάρχουν δύο σχετικοί αισθητήρες στον μοχλό ταχυτήτων. Ο αισθητήρας λαβής του μοχλού είναι τοποθετημένος στο εσωτερικό της λαβής και αποτελείται από δύο κυκλώματα, με ηλεκτρόδια που περιλαμβάνουν ένα κεντρικό σωληνοειδές ηλεκτρόδιο και δύο δακτυλιοειδή γύρω του· όταν ο μοχλός είναι σε ηρεμία, τα ηλεκτρόδια δεν εφάπτονται και τα κυκλώματα είναι ανοιχτά, ενώ όταν ο οδηγός πιέζει τον μοχλό προς τα εμπρός ή προς τα πίσω, το ένα δακτυλιοειδές ηλεκτρόδιο κλείνει το κύκλωμα με το κεντρικό, ενημερώνοντας την ηλεκτρονική μονάδα για την κατεύθυνση προς την οποία θέλει να κινήσει ο οδηγός τον επιλογέα. Ο αισθητήρας θέσης του μοχλού ταχυτήτων, τοποθετημένος στη βάση του μοχλού, χρησιμοποιεί δύο ποτενσιόμετρα κάθετα μεταξύ τους, ώστε το ένα να αναγνωρίζει τη θέση εμπρός-πίσω και το άλλο τη θέση δεξιά-αριστερά του μοχλού, επιτρέποντας στην κεντρική μονάδα να προσδιορίζει ακριβώς σε ποια σχέση επιθυμεί να βάλει ο οδηγός το κιβώτιο.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Αισθητήρας λαβής (δύο κυκλώματα ηλεκτροδίων) αναγνωρίζει την κατεύθυνση κίνησης· αισθητήρας θέσης βάσης (δύο κάθετα ποτενσιόμετρα) αναγνωρίζει την ακριβή θέση εμπρός-πίσω/δεξιά-αριστερά του μοχλού

Αισθητήρες κινητήρα που χρησιμοποιεί το κιβώτιο με αυτόματο συμπλέκτη

Ερώτηση: Ποιοι είναι οι αισθητήρες του κινητήρα που χρησιμοποιεί το κιβώτιο με αυτόματο συμπλέκτη;

Απάντηση:

Από τους συμπληρωματικούς αισθητήρες του συστήματος, στον κινητήρα αφορούν δύο.
Αισθητήρας θέσης πεντάλ γκαζιού: ποτενσιόμετρο του οποίου η τάση εξόδου αυξάνεται με το άνοιγμα της πεταλούδας.
Αισθητήρας στροφών κινητήρα: επαγωγικός, όμοιος με του στροφαλοφόρου· με αυτόν η μονάδα δεν επιτρέπει κατέβασμα που θα ανέβαζε υπερβολικά τις στροφές.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το κιβώτιο με αυτόματο συμπλέκτη χρησιμοποιεί κυρίως δύο αισθητήρες που σχετίζονται με τη λειτουργία του κινητήρα: τον αισθητήρα θέσης πεντάλ γκαζιού, ο οποίος είναι στην ουσία ένα ποτενσιόμετρο συνδεδεμένο με το πεντάλ του γκαζιού, του οποίου η τάση εξόδου αυξάνεται όσο ανοίγει η πεταλούδα του γκαζιού, ενημερώνοντας την κεντρική μονάδα για την επιθυμία επιτάχυνσης του οδηγού· και τον αισθητήρα στροφών κινητήρα, ο οποίος είναι επαγωγικός αισθητήρας, όμοιος με αυτόν που χρησιμοποιείται στον στροφαλοφόρο άξονα, μέσω του οποίου η κεντρική ηλεκτρονική μονάδα πληροφορείται τις στροφές του κινητήρα ανά πάσα στιγμή — πληροφορία απαραίτητη ώστε, αν ο οδηγός επιχειρήσει κατέβασμα ταχύτητας που θα προκαλούσε υπερβολική αύξηση στροφών, η ηλεκτρονική μονάδα να μην το επιτρέψει.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Αισθητήρας θέσης πεντάλ γκαζιού (ποτενσιόμετρο) και αισθητήρας στροφών κινητήρα (επαγωγικός, όπως του στροφαλοφόρου)

Βασική αρχή σειριακού κιβωτίου και πλεονεκτήματα

Ερώτηση: Περιγράψτε τη βασική αρχή λειτουργίας του σειριακού κιβωτίου. Σε τι πλεονεκτεί σε σχέση με τα συμβατικά κιβώτια;

Απάντηση:

Ο συμβατικός επιλογέας με μορφή σκάλας αντικαθίσταται από επιλογέα «ανεβάσματος» - «κατεβάσματος»· οι αλλαγές γίνονται μία-μία τραβώντας ή σπρώχνοντας τον επιλογέα (ή με πλήκτρα/μπουτόν στο τιμόνι).
Ο συμπλέκτης ενεργοποιείται αυτόματα (π.χ. στο Easytronic με ηλεκτροκινητήρες για ταχύτερη λειτουργία), οπότε δεν υπάρχει πεντάλ συμπλέκτη.
Επιπλέον δυνατότητες: αυτόματη λειτουργία με διακόπτη, κατέβασμα μία-μία και αποσύμπλεξη σε φρενάρισμα πανικού ή όταν λειτουργεί το ABS.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Στα μηχανικά κιβώτια σειριακής επιλογής ταχυτήτων, ο συμβατικός επιλογέας με μορφή σκάλας αντικαθίσταται από έναν επιλογέα «ανεβάσματος-κατεβάσματος» ταχυτήτων. Η βασική αρχή λειτουργίας είναι ότι οι αλλαγές γίνονται μία προς μία (σειριακά), τραβώντας ή σπρώχνοντας τον επιλογέα προς τα εμπρός ή πίσω, χωρίς να χρειάζεται ο οδηγός να «περάσει» χειροκίνητα από θέση σε θέση όπως σε μια συμβατική σκάλα ταχυτήτων· σε ορισμένα σπορ ή αγωνιστικά μοντέλα η αλλαγή γίνεται μέσω ειδικών πλήκτρων πίσω από το τιμόνι ή μπουτόν επάνω στις ακτίνες του. Το σειριακό κιβώτιο πλεονεκτεί σε σχέση με τα συμβατικά κιβώτια στην ταχύτητα και την ευκολία της αλλαγής ταχύτητας — ο οδηγός δεν χρειάζεται να ψάχνει τη σωστή θέση του μοχλού ούτε να χρησιμοποιεί πεντάλ συμπλέκτη, αφού η ενεργοποίηση του συμπλέκτη γίνεται αυτόματα με ηλεκτροκινητήρες, ενώ σε ορισμένες υλοποιήσεις (π.χ. Opel Easytronic) προσφέρεται επιπλέον και πλήρως αυτόματη λειτουργία μέσω ειδικού διακόπτη.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Επιλογέας «ανεβάσματος-κατεβάσματος» με σειριακές, μία-μία αλλαγές (χωρίς πεντάλ συμπλέκτη)· πλεονεκτεί σε ταχύτητα/ευκολία αλλαγής και δυνατότητα πλήρως αυτόματης λειτουργίας

Λειτουργία κιβωτίου διπλού συμπλέκτη

Ερώτηση: Περιγράψτε τη λειτουργία ενός κιβωτίου με διπλό συμπλέκτη.

Απάντηση:

Ο δευτερεύων άξονας είναι χωρισμένος σε δύο· κάθε τμήμα παίρνει κίνηση από τον πρωτεύοντα μέσω δικού του συμπλέκτη, το ένα με τις μονές και το άλλο με τις ζυγές σχέσεις, και καταλήγουν σε κοινό άξονα εξόδου.
Παράδειγμα 1η→2η: το σύστημα ανοίγει τον συμπλέκτη του άξονα της 2ης και σπρώχνει το κόμπλερ της· κλείνοντας τον συμπλέκτη της 2ης ανοίγει ταυτόχρονα τον συμπλέκτη της 1ης, οπότε η ισχύς περνά μόνο από τον άξονα της 2ης.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Σε ένα κιβώτιο διπλού συμπλέκτη ο δευτερεύων άξονας του κιβωτίου χωρίζεται ουσιαστικά σε δύο επιμέρους άξονες, καθένας από τους οποίους παίρνει κίνηση από τον πρωτεύοντα άξονα μέσω του δικού του ξεχωριστού συμπλέκτη — ο ένας άξονας φέρει τις μονές σχέσεις (1η, 3η, 5η) και ο άλλος τις ζυγές (2η, 4η, 6η). Στο τέλος, και οι δύο άξονες μεταφέρουν τελικά την κίνηση σε έναν κοινό άξονα εξόδου. Η αλλαγή ταχύτητας γίνεται όπως σε ένα συμβατικό μηχανικό κιβώτιο, με τη διαφορά ότι, καθώς μία σχέση είναι ήδη «εμπλεγμένη» στον έναν άξονα, η επόμενη σχέση μπορεί να είναι ήδη προεπιλεγμένη στον άλλο άξονα· έτσι, η αλλαγή ταχύτητας πραγματοποιείται απλά ανοιγοκλείνοντας εναλλάξ τους δύο συμπλέκτες — κλείνοντας τον συμπλέκτη του άξονα με την επόμενη σχέση, ενώ ταυτόχρονα ανοίγει ο συμπλέκτης του άξονα με την τρέχουσα σχέση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ο δευτερεύων άξονας χωρίζεται σε δύο (μονές/ζυγές σχέσεις), κάθε ένας με δικό του συμπλέκτη· η αλλαγή γίνεται με ταυτόχρονο άνοιγμα-κλείσιμο των δύο συμπλεκτών, με την επόμενη σχέση ήδη προεπιλεγμένη

Πλεονεκτήματα κιβωτίου διπλού συμπλέκτη

Ερώτηση: Ποια είναι τα πλεονεκτήματα της χρήσης ενός κιβωτίου διπλού συμπλέκτη;

Απάντηση:

Κάθε αλλαγή ταχύτητας γίνεται με εναλλαγή του άξονα και του αντίστοιχου συμπλέκτη.
Έτσι το βασικό πλεονέκτημα είναι η δυνατότητα ταχύτατης αλλαγής σχέσεων μετάδοσης.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το βασικό πλεονέκτημα ενός κιβωτίου διπλού συμπλέκτη είναι η δυνατότητα εξαιρετικά ταχύτατης αλλαγής των σχέσεων μετάδοσης, αφού, χάρη στη διαίρεση του δευτερεύοντος άξονα σε δύο ξεχωριστά τμήματα (μονές/ζυγές σχέσεις), η επόμενη σχέση είναι ήδη «προετοιμασμένη» και εμπλεγμένη στον δεύτερο άξονα πριν καν χρειαστεί, ενώ ο πρώτος άξονας εξυπηρετεί ακόμη την τρέχουσα σχέση. Έτσι, η αλλαγή γίνεται με απλή, σχεδόν ακαριαία, εναλλαγή του εμπλεκόμενου συμπλέκτη, χωρίς την απώλεια ισχύος και τον χρόνο που θα απαιτούσε η πλήρης αποσύμπλεξη και επανασύμπλεξη ενός συμβατικού μονού συμπλέκτη, προσφέροντας πολύ πιο γρήγορες και ομαλές αλλαγές ταχύτητας, ιδιαίτερα χρήσιμες σε αγωνιστικές εφαρμογές.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Εξαιρετικά ταχύτατη αλλαγή σχέσεων, χωρίς διακοπή μετάδοσης ισχύος, αφού η επόμενη σχέση είναι ήδη προεπιλεγμένη στον άλλο άξονα

Περιορισμοί χρήσης κιβωτίου διπλού συμπλέκτη

Ερώτηση: Ποιοι είναι οι περιορισμοί της χρήσης ενός κιβωτίου διπλού συμπλέκτη;

Απάντηση:

Διαδοχικές σχέσεις βρίσκονται σε διαφορετικούς άξονες, ενώ π.χ. η 2η και η 4η στον ίδιο άξονα.
Άρα δεν μπορεί να γίνει αλλαγή δύο ταχυτήτων μαζί· οι αλλαγές γίνονται μόνο σειριακά.
Γι' αυτό το κιβώτιο βρήκε ελάχιστη εφαρμογή, μόνο σε αγωνιστικά μοντέλα (Porsche), όχι σε μαζική παραγωγή.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο βασικότερος περιορισμός των κιβωτίων διπλού συμπλέκτη είναι ότι οι αλλαγές ταχυτήτων μπορούν να γίνονται μόνο σειριακά — δηλαδή μία-μία, από τη μια σχέση στην αμέσως επόμενη ή προηγούμενη. Δεν μπορεί να γίνει αλλαγή δύο ταχυτήτων μαζί, για παράδειγμα από τη 2η στην 4η, αφού αυτές βρίσκονται στον ίδιο άξονα. Γι' αυτό, σύμφωνα με το βιβλίο, το κιβώτιο αυτό βρήκε ελάχιστη εφαρμογή, μόνο σε αγωνιστικά μοντέλα (της Porsche), και όχι σε αυτοκίνητα μαζικής παραγωγής, παρά τις εκτεταμένες δοκιμές που έγιναν.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Οι αλλαγές γίνονται μόνο σειριακά (καμία απευθείας αλλαγή δύο σχέσεων μαζί, αφού μοιράζονται τον ίδιο άξονα), γι' αυτό βρήκε περιορισμένη εφαρμογή

Συγκριτικός πίνακας πλεονεκτημάτων συμπλεκτών

Ερώτηση: Σε έναν πίνακα συνοψίστε τα συγκριτικά πλεονεκτήματα ενός μηχανικού συμπλέκτη, ηλεκτρομαγνητικού συμπλέκτη και μετατροπέα ροπής.

Απάντηση:

Μηχανικός συμπλέκτης: αξιόπιστος και σχετικά φθηνός· με βολάν διπλής μάζας βελτιώνεται η αλλαγή ταχύτητας· περιορίζεται όμως στα μηχανικά κιβώτια.
Ηλεκτρομαγνητικός συμπλέκτης: ομαλή μεταφορά ισχύος χωρίς σκορτσαρίσματα, μεγαλύτερη ταχύτητα σύμπλεξης και ευκολότερα ελεγχόμενη λειτουργία· δεν μεταφέρει υψηλές ροπές και έχει υψηλό κόστος.
Μετατροπέας ροπής: ομαλή μεταφορά ισχύος χωρίς σκορτσαρίσματα, αυξημένη αξιοπιστία και δυνατότητα μεταφοράς ιδιαίτερα μεγάλης ροπής· υστερεί στη λειτουργία του και έχει μεγαλύτερες απώλειες.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Σύμφωνα με την ανακεφαλαίωση του βιβλίου, τα συγκριτικά χαρακτηριστικά συνοψίζονται ανά είδος (ένα είδος ανά γραμμή του πίνακα). Μηχανικός συμπλέκτης: αξιόπιστος και σχετικά φθηνός, με το βολάν διπλής μάζας βελτίωσε σημαντικά την αλλαγή ταχύτητας, αλλά περιορίζεται στα μηχανικά κιβώτια ταχυτήτων. Ηλεκτρομαγνητικός συμπλέκτης: χρησιμοποιείται σε αυτόματα ή ημιαυτόματα κιβώτια, έχει ομαλή μεταφορά ισχύος χωρίς κραδασμούς (σκορτσαρίσματα), μεγαλύτερη ταχύτητα σύμπλεξης και ευκολότερα ελεγχόμενη λειτουργία, αλλά δεν μπορεί να μεταφέρει υψηλές ροπές και έχει υψηλό κόστος, γι' αυτό χρησιμοποιείται μόνο σε ιδιαίτερες εφαρμογές. Μετατροπέας ροπής: χρησιμοποιείται επίσης σε αυτόματα ή ημιαυτόματα κιβώτια, με ομαλή μεταφορά ισχύος χωρίς σκορτσαρίσματα, αυξημένη αξιοπιστία και δυνατότητα μεταφοράς ιδιαίτερα μεγάλης ροπής, αλλά υστερεί περισσότερο στη λειτουργία του και έχει μεγαλύτερες απώλειες.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Μηχανικός: αξιόπιστος/φθηνός αλλά περιορισμένος σε μηχανικά κιβώτια. Ηλεκτρομαγνητικός: γρήγορη σύμπλεξη/εύκολος έλεγχος αλλά περιορισμένη ροπή/ακριβός. Μετατροπέας ροπής: μεγαλύτερες απώλειες αλλά υψηλή αξιοπιστία/μεγάλη μεταφερόμενη ροπή