A LuK a modern autókban megtalálható hajtáslánc valamennyi rendszerét és komponensét ugyanolyan kiváló technológiával és minőségben szállítja a világ minden részén lévő ügyfeleinek. A tervezés és a fejlesztés területén a jármű- és hajtóműgyártók speciális igényeihez való alkalmazkodás magától értetődő a munkatársaink számára.
A LuK tevékenységének központi részét – maga a cégnév a sokak számára talán ismeretlen "Lamellen- und Kupplungsbau" rövidítése – történelmileg a tengelykapcsolók és kiegészítő részei, valamint a hajtásláncban lévő csillapítók gyártása képezi. A tányérrugós tengelykapcsolók sorozatgyártásával vett lendületet a LuK. Ma már jóval szélesebb a kínálat: A tengelykapcsoló-rendszerek fogalma mögött megtalálhatók az önutánállító tengelykapcsolók területén végzett fejlesztések mellett a "tengelykapcsoló és működtetés" fogalomkörbe tartozó komplex megoldások, vagyis röviden a kioldó rendszerek.
Kettős tömegű Lendkerék (ZMS)
A modern motorok egészen kis fordulatszámokon is járathatók. A trend az egyre nagyobb nyomatékok irányába mutat. A szélcsatornában optimalizált karosszériák kisebb szélzajokat keltenek. Új számítási eljárások segítik a járművek súlyának csökkentését, és szegénykeverékes üzemmódok növelik a motorok hatásfokát. Az ötödik vagy a hatodik sebességfokozat ugyancsak csökkenti a fogyasztást. Nagy viszkozitású olajok könnyítik meg a precíz kapcsolást. Röviden: nőnek a zajforrások, és csökken a természetes csillapítás. Marad a dugattyús motor elve, amely a maga periodikus munkaütemeivel forgó lengéseket kelt a hajtásláncban, ez pedig a sebességváltó zörgésének és a karosszéria rezonanciájának kellemetlen következményeivel jár. A kényelemhez szokott autóvezetők ma már nem fogadják el az ilyen zajokat. Fontosabb hát mint valaha, hogy a tengelykapcsoló ne csak a szétválasztást és az összekapcsolást végezze el, hanem a motor rezgéseit is hatékonyan elszigetelje. Fizikailag ez könnyen megoldható: Meg kell növelni a sebességváltó tömegtehetetlenségi nyomatékát anélkül, hogy nagyobb legyen a kapcsolandó tömeg. Ezáltal csillapodnak a motor forgó lengései, és elérhető a kívánt komfort. Mellesleg még a sebességváltó terhelése is csökken.
A név egy program
Európában elsőként a LuK cégnek sikerült egy nagy sorozatokban is gyártható kéttömegű lendítőkerék kifejlesztése és piacra vitele, amellyel meg tudta valósítani az itt vázolt fizikai elvet. A nevében van a lényeg: A szokásos lendítőkerék tömegét kettéosztották. Az egyik rész továbbra is a motor tehetetlenségi nyomatékához tartozik. A másik rész viszont most a sebességváltó tehetetlenségi nyomatékát növeli. A két, egymástól szétválasztott tömeget egy rugós csillapító rendszer kapcsolja össze. Egy, a szekunder tömeg és a sebességváltó között elhelyezkedő, torziós csillapítás nélküli kuplungtárcsa gondoskodik a szétválasztásról és az összekapcsolásról. Kedvező mellékhatás: a sebességváltó a kisebb szinkronizálandó tömeg miatt könnyebben kapcsolható, és kevésbé kopik a szinkronizáló rendszer.
Kuplung tárcsák
A kuplungtárcsa a tengelykapcsoló központi összekötő eleme.
A kuplung nyomólapjával együtt a motor és a hajtáslánc összekapcsolását és szétválasztását végzi. Ezen túlmenően a belső égésű motor által a sebességváltóban okozott fordulatszám-ingadozásokat is csökkenti. A LuK az egyszerű torziós csillapítású kuplungtárcsától a többfokozatú csillapítós kivitelekig, a kéttömegű lendítőkeréknél használható merev kuplungtárcsától az eltolódást kiegyenlítő kuplungtárcsáig minden egyedi esetre megfelelő megoldást kínál.
Kuplung nyomólapok
A kuplungszerkezet a lendkerékkel és a kuplungtárcsával együtt egy súrlódó rendszert alkot, és a fedélen keresztül csavarozással a lendkerékre van rögzítve. A kuplungszerkezet viszi át a motor nyomatékát a kuplungtárcsán keresztül a sebességváltó bemenő tengelyére. A 70-es években a tányérrugó folyamatosan kiszorította a csavarrugókat a személygépkocsik tengelykapcsolóiból.
Tányérrugós tengelykapcsolók
A belső égésű motoroknál van egy probléma: Csak egy pontosan meghatározott fordulatszám-tartományban adnak le hasznos teljesítményt – ellentétben az elektromos motorokkal vagy a gőzgépekkel. Ez a következőt jelenti: a fordulatszámnak, az átvihető motorteljesítménynek és a sebességváltónak a legkülönbözőbb menetállapotokban is optimálisan összhangban kell lenniük egymással – ez az, amiről a tengelykapcsoló gondoskodik. Ez oldja vagy zárja a motor és a sebességváltó közötti hajtásláncot. Ezt természetesen minden autóvezető a saját tapasztalatából ismeri. A tengelykapcsoló-pedál lenyomásával megszakad a hajtáslánc, és másik fokozatba kapcsolhat át. Emellett a tengelykapcsoló az az egység, amely egyáltalán lehetővé teszi az autók, tehergépkocsik és egyéb haszonjárművek egyszerű, rángatás nélküli indítását.
Kuplung nyomólapok ( SAC 1 )
Mivel a tengelykapcsolók a járművekben kopásnak vannak kitéve, a LuK ismét csak elsőként nagyon intenzíven foglalkozott a tengelykapcsolók kopáskompenzációjával, és 1995-ben már sorozatgyártás-éretté fejlesztett egy ilyen rendszert. Az SACkopásutánállító tengelykapcsoló egy erőszenzoron (szenzorrugó) keresztül, egy rámpás gyűrű elforgatásával valósítja meg a kopáskiegyenlítést. Ennek a kiegyenlítő mechanizmusnak a segítségével kisebb működtető erőket sikerült elérni. A kuplungkopás kiegyenlítésével a tengelykapcsoló élettartamát a működtető erőknek az élettartam alatti lényeges változása nélkül kb. az 1,5-szeresére lehetett növelni. Az SAC kopásutánállító mechanizmusa, amely egy szenzorrugóból (erőszenzor) és egy mélyhúzott acél utánállító gyűrűből áll, a rendkívüli működési pontosságával tűnik ki. Mivel a tengelykapcsoló kényelmes működtetéséhez a kis működtető erők mellett a működtető erő harmonikus alakulására is szükség van, az SAC egységben járműspecifikus jelleggörbe-illesztési lehetőségeket is megvalósítottak. Egy példa erre az a kompenzáló rugó, amellyel a gyakran kívánatos laposabb jelleggörbék is előállíthatók.
A rendszer további optimalizálását valósítja meg az új fejlesztésű SAC II.
Itt az erőszenzor nem egy második tányérrugóból, hanem a fő tányérrugóból kialakított szenzornyelvekből és speciális, tangenciális, degresszív jelleggörbéjű laprugókból áll.
Kuplung nyomólapok ( SAC 2 )
A tengelykapcsolóknál a működtető erő lényegében arányos a nyomóerővel, ill az átviendő forgatónyomatékkal. A motor nagyobb forgatónyomatékai arányosan nagyobb működtető erőt igényelnek. A személyautók hagyományos tengelykapcsolóinál a tengelykapcsoló maximális működtető ereje és a súrlódó felületen ébredő szorítóerő között általában 4-es a szorzótényező, miközben a működtető erő az élettartam során még további kb. 40%-kal nő.
Az SAC önbeálló tengelykapcsolónál az "erőegyensúlyok" elvének és egy önműködő, mechanikus kopáskiegyenlítő mechanizmusnak a használatával a motor átvihető forgatónyomatéka és a maximális működtető erő közötti arány lényegesen módosítható a kisebb erők irányába. Az erőegyensúlyok elvének kihasználásával az SAC két, már eddig is meglévő rugóerőt használ. Ezek egyike a betétrugózás, ami a kuplungtárcsán a kuplungbetétek között van, a másik pedig a tányérrugó, amelynek úgy módosítható a jelleggörbéje, hogy a maximális és a minimális erő között nagy különbség jöjjön létre.
Váltómű komponensek
Az autó- és hajtóműgyártók fejlesztési partnereként a LuK átfogó szakismereteket szerzett a hajtóművek szinte minden változatában. Ez főként az automatizált kapcsolóművek és kettős tengelykapcsolós hajtóművek szerelvénycsoportjainál mutatkozik meg, amelyek alternatívát nyújtanak a hagyományos megoldásokkal szemben, és amelyekkel főként az üzemanyag-fogyasztásban és a dinamikában érhetők el előnyök. Az ilyen hajtóműváltozatok összességét nevezzük XSG családnak. Emellett a LuK a tárcsakészleteivel, hevederláncaival és vezérléseivel a fokozatmentes hajtóművek (Continuously Variable Transmission = CVT) területén is új dimenziókat nyitott meg.
Különösen az amerikai piacon, ahol hagyományosan az automata sebességváltók dominálnak, ismert a LuK mint a nyomaték-átalakítók és Lock-up sebességváltók specialistája és a jármű- és hajtóműgyártók beszállítója. A LuK a világ minden részére szállít az ügyfeleinek komplett rendszereket és komponenseket kiváló technológiával és minőségben, mindenkor az ügyfelek speciális igényeihez illesztve.
Váltómű komponensek ( LUK XSG család )
Az egyre nagyobb közúti forgalom miatt egyre inkább azt szeretnék az autóvezetők, hogy mentesüljenek a rutintevékenységek alól. A hagyományos megoldásokkal szemben az automatizált kapcsolóművek és a duplakuplungos hajtóművek jelentenek alternatívát, amelyek főként a fogyasztás és a dinamika vonatkozásában kínálnak előnyöket. Az ilyen hajtóműváltozatok összességét nevezzük XSG családnak.
A LuK olyan komponenseket fejlesztett ki, amelyek az XSG családhoz használhatók. Így a jövőben mindenféle alkalmazási esetre helytakarékos és robusztus szerelvényeket tud szállítani.
LUK XSG Család ( LUK ASG komponensek )
Az automatizált kapcsolómű, ismert nevén LuK ASG komponensei alkotják az XSG család műszaki alapját: Három elektromotor közvetlenül a sebességváltóban végzi el azokat a mozgásokat, amelyeket egyébként a jármű vezetőjének kellene elvégeznie a pedálon és a váltókaron. Maga a sebességváltó nem változik, kompakt a beépítési lehetőség. A jó komfort mellett a sebességváltó a LuK ASG komponensekkel kézzel vagy automatikusan kapcsolható.
LUK XSG Család ( LUK PSG komponensek )
A PSG (Parallel Shift Gearbox) párhuzamos kapcsolómű olyan kettős tengelykapcsolós hajtómű, amely két, páros és páratlan fokozatokra osztott részváltóműből, valamint egy duplakuplungból áll. Kapcsolás közben a forgatónyomatékot folyamatosan adja át az egyik tengelykapcsoló a másiknak. Ez olyan kiváló kapcsolási komfortot eredményez, ami egy automatikus nyomatékváltóéval mérhető össze. A fogyasztása ugyanakkor hasonlóan kicsi, mint az ASG-é.
A PSG (párhuzamos kapcsolómű) duplakuplungos hajtómű. Közös hajtóműházban egymásba ágyazott tengelyeken helyezkednek el külön-külön a páros és a páratlan fokozatok. Ezt a két tengelyt ugyancsak két, egymásba ágyazott tengelykapcsoló kapcsolja külön-külön. Sebességváltáskor először az a fokozat kapcsolódik a tengelyre, amelynek nyitott a tengelykapcsolója. Ezután ez a tengelykapcsoló fokozatosan zár, miközben a másik tengelykapcsoló fokozatosan nyit.
Az eredmény: A duplakuplungok alkalmazástól függően lehetnek száraz vagy nedves rendszerűek. Választható módon elektromotorokkal vagy elektrohidraulikus vezérléssel működtethetők.
Élvezetes vezetés maximális komfort mellett – a duplakuplung a párhuzamos kapcsolómű kedvezőbb üzemanyag-felhasználását is segíti.
"Active Interlock" segíti a hajtóművet a fokozatok be- és kikapcsolásánál. A LuK XSG család dinamikus alkalmazásainál kefe nélküli motorok gondoskodnak a nagy megbízhatóságról. Ugyanakkor a LuK XSG család moduláris felépítésű, így mind az ASG, mint a PSG esetében a tengelykapcsolóhoz azonos típusú működtető mechanizmus használható, sőt, a PSG esetében akár száraz, akár nedves kivitelű duplakuplunghoz is.
A LuK PSG hatékonysága olyan menetteljesítményeket tesz lehetővé, amelyek a kézi váltású hajtóművek szintjét is meghaladják. Választható módon elektromotorokkal vagy elektrohidraulikus vezérléssel működtethetők. A bonyolultság és a költségek csökkentése a kisebb helyigénnyel együtt a kisebb járműveknél is vonzóvá teszi a párhuzamos kapcsolóműveket.
Ezen túl, és az XSG komponensek mellett a LuK szoftvermodulokat is szállít a vezérléshez vagy akár a teljes rendszerhez. A gépjármű gyártója a teljes rendszer viselkedését egy szoftveres interfészen keresztül a mindenkori alkalmazáshoz illesztheti.
LUK XSG Család ( ESG komponensek )
A LuK ESG (Electric Shift Gearbox) jól használható hibrid koncepció egy LuK PSG komponensekkel ellátott sebességváltóra épülve. Itt egy indítógenerátor kapcsolódik a sebességváltó egyik bemenő tengelyére, és több funkciót is elláthat. Normál haladáskor a generátort helyettesítheti. A sebességváltón keresztül gyorsabban és kényelmesebben indíthatja el a motort, mint az önindító. Így például egy lámpa előtt leállítható a motor, és meleg motor mellett üzemanyag takarítható meg, egyidejűleg pedig még a klímaberendezés is működtethető. A LuK ESG a fékenergia visszanyerésével is megtakarít üzemanyagot. Fékezéskor leválasztódik a motor a hajtásról, és annyi energia fordítódik az akkumulátor töltésére, amennyi csak lehetséges. Ez az energia beparkolásnál is használható, éppúgy, mint sportos gyorsításra, amennyiben az indítógenerátor támogatja a motort. Összességében a fogyasztás a járműtől és a kiviteltől függően a kézi sebességváltóhoz képest több mint 20%-kal is csökkenthető.
Elektromos kapcsolómű ( ESG )
A párhuzamos kapcsolómű (PSG) a nagy kényelmet és igen jó hatásfokot nyújtó hajtás ideális alapja. Az üzemanyag-fogyasztás további csökkentéséhez a fejlesztők egy elektromos gép bevonásának a lehetőségeit keresik. Ennek a gyors és zajmentes indítás és leállítás mellett a fékenergia visszanyerését (rekuperáció) és egy gyorsító funkción keresztül a belső égésű motor méretének csökkentését is lehetővé kell tennie. Ennek a megvalósításához ma az esetek többségében egy elektromos gépet ("indítógenerátort") iktatnak be a belső égésű motor forgattyústengelye és a tengelykapcsoló közé. Ennek az a hátránya, hogy motorféküzemben a belső égésű motor vontatási veszteségei miatt korlátozott a rekuperációs potenciál.
Ezt a hátrányt az elektromos gép és a forgattyústengely közé elhelyezett további kuplunggal lehet elkerülni. Ha viszont a belső égésű motort motorféküzemben lecsatolják, akkor ennél a konfigurációnál a teljes potenciál a veszteségi energia visszanyerésére fordítható. Ezen túlmenően a motor és az elektromos gép szétválasztásával tovább csökkenthető a fogyasztás, mert a járművet tisztán elektromos úton lehet mozgatni. A LuK ESG koncepciója egy lépéssel még tovább megy. Az elektromos gép a sebességváltóba van integrálva. A funkcionális előnyök mellett ez a megoldás mind a beépítési teret, mind a költségeket illetően jelentős előnyöket kínál (1. kép).
Funkciók
Az ESG egyes funkcióinak jobb megértése céljából párhuzamosan ábrázoljuk a hajtómű két részét (2. ábra). Az alsó rész tartalmazza a páratlan fokozatokat, valamint a K1 kuplungot, és az 1. részváltóműnek nevezzük. Ehhez hasonlóan a 2. részváltómű a páros fokozatokat és a K2 kuplungot tartalmazza.
Belső égésű motoros üzem
Üzem közben a 2. részváltóműben az indítógenerátor (SG) a K2 kuplungon keresztül közvetlenül összekapcsolódik a belső égésű motorral. A 2. ábra példaként a 4. fokozatban való haladást mutatja generátor funkcióval.
Gyorsító funkció
Páratlan fokozatban a kapcsolási stratégiától függően a 2. részváltóműben vagy egy páros fokozat lesz előválasztva, vagy az üres állásba kapcsolás. Ha a 2. részváltómű üres állásban van, akkor zár a K2 kuplung, hogy átadhassa a generátor nyomatékát. Előválasztott fokozat esetén az elektromos gépet a kapcsolt fokozat hajtja meg. Az elektromos gépen a nyomatékirány megfordításával is teljesíthető a gyorsító funkció.
Elektromos indítás/haladás
Megfelelően nagy teljesítményű elektromos motort és akkumulátort használva tisztán elektromos módon lehet haladni. Ehhez mindkét kuplung nyitva marad, és a sebesség, a terhelés, valamint a hatásfok-karakterisztikától függően a nyomaték a 2., a 4. vagy a 6. fokozaton keresztül jut el a hajtott kerekekhez.
Fékezési energia visszanyerése (rekuperáció)
A fékezési energia jó hatásfokú kihasználása céljából motorfék-üzemben a belső égésű motor le van választva a hajtásláncról. A jármű lassítását átveszi az elektromos gép, amely a sebességtől, a fékpedál helyzetétől és az optimális áttételtől függően dinamikus nyomatékot épít fel, és a jármű mozgási energiája elektromos energiává alakul át. A klímakompresszornak a 2. részváltóműbe történő integrálásával a jármű mozgási energiája közvetlenül hűtőteljesítmény előállítására is használható. Alkalmas hűtőközeg, pl. CO2 használatával a klímaberendezéssel még hő is előállítható. Az energetikai előnyök és rekuperációval közvetlenül előállított hűtőteljesítmény mellett a rendszer a hibrid járművek hőgazdálkodásában is komoly előrelépést ígér. Ez főként a korszerű, közvetlen befecskendezésű, változtatható vezérlési idejű stb. belső égésű motorokra igaz, amelyek részterhelésnél alacsony fogyasztásuk miatt részben már ma is valamilyen kiegészítő fűtésre vannak utalva.
