Sprzęgło hydrokinetyczne – jak działa, jakie wady i zalety ma przekładnia hydrokinetyczna?

Ekspert

EKSPERT TEAM TOTAL

Sprzęgło hydrokinetyczne to ciekawe rozwiązanie, które obecnie spotyka się w coraz większej liczbie produkowanych aut. Jakie są mocne i słabe strony tego urządzenia oraz co i w jaki sposób warunkuje jego prawidłowe działanie?

Czym jest sprzęgło hydrokinetyczne?

Rozwój technologii i wszelakiej techniki od lat trwa w najlepsze! Niemal każdego roku przedstawiane są kolejne nowoczesne, innowacyjne rozwiązania w różnych branżach. Znakomicie sytuacja ta wygląda także w motoryzacji, gdzie producenci samochodów nieustannie proponują klientom nowe urządzenia. Wszystko to ma na celu zwiększenie płynności i dynamiki jazdy oraz podwyższenie komfortu prowadzenia auta.

Odpowiednie podzespoły w coraz większej mierze uzależnione są od poprawnego działania elektroniki, wiele z nich wciąż jednak swoją pracę opiera o prawa fizyki znane od stuleci. W pewnym sensie można stwierdzić, że samochód to odpowiednio połączony ze sobą ciąg podsystemów i urządzeń, które sprawnie ze sobą współdziałają – a przynajmniej powinny.

Jednym z ciekawych rozwiązań jest sprzęgło hydrokinetyczne. To wyjątkowe urządzenie jest dziełem profesora Hermanna Fottingera, który był niemieckim uczonym żyjącym na przełomie XVIII/XIX wieku. Istotą działania elementu jest mechanizm, który przenosi ruch obrotowy z elementu czynnego na bierny za pośrednictwem cieczy. Przeważnie jest nią olej, specjalna emulsja lub woda. Najprościej tłumacząc, dzieje się to poprzez połączenie w obrębie jednej obudowy pompy oraz turbiny, które są napędzane przez ciecz.

Główna zasada pracy sprzęgła hydrokinetycznego opiera się właśnie na prawach fizyki, a konkretnie na wykorzystaniu bezwładności cieszy, która została umieszczona w sprzęgle. Przeciwległe ustawienie łopatek pompy oraz turbiny pozwala na sprawne i płynne przeniesienie momentu obrotowego między skrzynią biegów, a wałem korbowym. Ruchem cieczy zawiaduje wirnik pompy zamontowany na wale korbowym, natomiast na wałku sprzęgłowym umieszczone są łopatki wirnika turbiny. To właśnie one wypełnione są wspomnianą cieczą aż do około 70-80% swojej objętości.

Wał korbowy oraz pracująca pompa wytwarzają energię kinetyczną. Obieg płynu w sprzęgle powoduje dalszą reakcję, w wyniku której łopatki pompy poruszają się w ruchu odśrodkowym. Ciecz dostaje się do kanałów międzyłopatkowych turbiny wywołując ich przemieszczanie się, dzięki czemu energia kinetyczna ponownie zostaje zamieniona w energię mechaniczną.

Wirowy ruch cieczy w sprzęgle wywołany jest przez różnicę prędkości pracy wymienionych elementów. Tym samym, przenoszony moment obrotowy jest bezpośrednio zależny od tempa wirowania cieczy. Innymi słowy, im większy będzie poślizg sprzęgła, tym większy moment obrotowy zostanie w ten sposób przeniesiony.

Mocne i słabe strony sprzęgła hydrokinetycznego

Po takiej lekcji fizyki na poziomie akademickim, warto spojrzeć na przekładnię hydrokinetyczną z czysto praktycznego punktu widzenia. Przede wszystkim, z uwagi na budowę i specyfikę działania, jest ona stosowana głównie w samochodach z automatyczną skrzynią biegów. Do podstawowych zalet sprzęgła hydrokinetycznego zalicza się:

• Wyjątkowo sprawne i płynne przeniesienie momentu obrotowego generowanego przez silnik, które wpływa na komfort prowadzenia pojazdu oraz delikatne „wchodzenie biegów”;
• Delikatne sprzęganie wału korbowego z wałem sprzęgłowym, co wpływa na wydłużenie żywotności obu elementów;
• Łagodny rozruch silnika;
• Cicha praca jednostki napędowej;
• Znakomite wytłumienie drgań momentu obrotowego, co także ma przełożenie na komfort jazdy;
• Wydłużone „życie” sprzęgła;
• Zabezpieczenie poszczególnych układów przed nadmiernymi przeciążeniami i przegrzaniem nawet w czasie długotrwałej pracy;
• Lepsza stabilizacja prędkości obrotowej elementu biernego możliwa dzięki płynnej zmianie ilości cieczy pośredniczącej i/lub optymalizacji odległości elementu czynnego od biernego.    

Nie ma jednak rozwiązań bez wad, a takowym z pewnością nie jest także przekładnia hydrokinetyczna. Jako główny minus tego urządzenia wymienia się nieco zwiększone zużycie paliwa, które wynika z tego, że element przez cały czas pracuje z poślizgiem. Za inne słabe strony powszechnie uważa się:

• Wytwarzanie się energii cieplnej w czasie pracy, przez co konieczne jest dodatkowe chłodzenie sprzęgła;
• Wciąż zmieniający się poślizg może z czasem obniżać sprawność układu napędowego;
• Większe rozmiary oraz ciężar tego typu sprzęgła;
• Stosunkowo długi czas niezbędny to włączenia lub wyłączenia elementu.

Warto wiedzieć, że sprzęgło hydrokinetyczne stosowane jest najczęściej w pojazdach o dużych gabarytach, przy czym nie chodzi tu jedynie o samochody ciężarowe. Często też montuje się je w samochodach terenowych, które z racji przeznaczenia narażone jest na większą eksploatację w trudniejszych warunkach. Dlatego też posiadają one odpowiednio wzmocnione takie elementy jak przekładnie zębate czy wały napędowe.

Nie ulega wątpliwości, że sprzęgło hydrokinetyczne ułatwia np. płynne ruszanie pojazdu i jest znacznie bardziej efektywne w działaniu niż tradycyjny odpowiednik. Co więcej, poniekąd jest również trwalsze, z uwagi na szybko zużywające się okładziny standardowej przekładni.