Powershift – budowa i problemy z nią związane

Dwusprzęgłowa krzynia biegów Powershift o oznaczeniu 6DCT450 to podzespół, który znaleźć w samochodach marki Ford oraz Volvo. Jest to rozwiązanie konkurencyjne dla skrzyń DSG koncernu VW, z podobną zasadą działania ale kilkoma istotnymi różnicami jeśli chodzi o rozwiązania techniczne. Podstawowa różnica w stosunku do skrzyń DSG to jeden obieg oleju – dla smarowania skrzyni, sprzęgieł, oraz układu mechatroniki, odpowiadającego za sterowanie pracą skrzyni. Drugą różnicą jest zintegrowanie koła dwumasowego w jednej obudowie wraz ze sprzęgłami. I te dwie różnice powodują, że zupełnie inaczej wyglądają problemy eksploatacyjne. Ale po kolei…

Test
Skrzynia Powershift z widoczną mechatroniką oraz modułem elektronicznym

W 2010 roku współpraca Forda z firmą Getrag zakończyła się rozpoczęciem produkcji i montażu pierwszych Powershiftów do samochodów m.in. Ford Fiesta, Focus, Mondeo, S-Max czy Galaxy. Opisane w artykule rozwiązania dotyczą skrzyń tzw. przedzmianowych, bo od roku 2015 Ford poprawił jeden istotny element – koło dwumasowe wraz z sekcją sprzęgieł, ale o tym dokładniej napiszę na końcu artykułu.

Dzięki prostej i skutecznej zasadzie działania – sama skrzynia mechanicznie jest bardzo podobna do klasycznej skrzyni manualnej, natomiast za zmiany biegów odpowiedzialny jest układ hydrauliczny połączony z zestawem mokrych sprzęgieł – udało się osiągnąć dużo szybszą zmianę biegów niż w klasycznym automacie, oraz niezmienione w stosunku do skrzyń manualnych średnie zużycie paliwa. Wydawałoby się, że los klasycznych automatów będzie przesądzony – DSG i Powershift wyznaczyły bowiem nowe standardy jeśli chodzi o prostotę budowy i szybkość działania, połączone z niską masą układu przeniesienia napędu oraz bardzo podobnym do skrzyni manualnej procesem ewentualnej naprawy. Trudno powiedzieć, czy Getrag był tak bardzo pewien wysokiej jakości mechaniki skrzyni, że do dnia dzisiejszego nie pojawiły się w ofercie producenta części zamienne do niej, czy też działanie takie miało na celu zapewnienie sobie zbytu dla kompletnych skrzyń biegów. Trudno natomiast pochwalać taką decyzję producenta, bo w przypadku jakiejkolwiek awarii elementu innego niż sprzęgło czy mechatronika oficjalna procedura naprawcza mówi o konieczności wymiany całej skrzyni biegów. Ponadto na tyle sprytnie rozwiązano sposób, w jaki skrzynia jest sterowana, że niemożliwe staje się wymienienie układu mechatroniki na inny niż nowy – jest on bowiem jednorazowo kodowany po zamontowaniu do samochodu i od tego momentu nie ma możliwości wyjęcia modułu i zamontowania go w innej skrzyni biegów. Dlatego też potencjalna naprawa w sieci autoryzowanej polega na wymianie kompletnego nowego układu sprzęgieł i kompletnej nowej mechatroniki, lub też całej nowej (lub fabrycznie regenerowanej) skrzyni. Co to oznacza dla przeciętnego użytownika? Koszty. Bardzo wysokie. O ile oczywiście zdecyduje się na taką naprawę w ASO. Na szczęście można tutaj poradzić sobie zupełnie inaczej.

Nim zacznę pisać o problemach, które pojawiają się wraz z upływem kilometrów, warto poznać budowę skrzyni, aby dokładnie zrozumieć, dlaczego dzieje się tak a nie inaczej.

Samochód stoi, oba sprzęgła są włączone. Kierowca wybiera bieg np. „D” i puszcza hamulec. Czujniki odczytujące załączenie poszczególnych biegów umiejscowione są w taki sposób, aby zmiana położenia magnesów na przesuwkach niosła informację o zmianie biegu. Przesuwki są przestawiane poprzez otwarcie określonego solenoidu i podanie ciśnienia oleju na tłoczki. Ustawiany jest bieg pierwszy. Zmiana położenia przesuwki odczytywana jest przez odpowiedni czujnik i wtedy też rozłączane jest jedno sprzęgło, aby przenieść napęd na koła. Sprzęgła obsługują osobno biegi nieparzyste i biegi parzyste i także są aktywowane przez podanie odpowiedniego ciśnienia oleju poprzez solenoidy sterujące. I tutaj ciekawostka – o ile solenoidy odpowiedzialne za załączenie biegu działają zerojedynkowo – albo są całkowicie otwarte, albo całkowicie zamknięte, to sterowanie sprzęgłami odbywa się płynnie – solenoidy sprzęgieł mają regulowany stopień otwarcia. W przeciwnym razie nie byłoby możliwe płynne załączenie sprzęgła np. podczas ruszania. Po rozpędzeniu samochodu na pierwszym biegu skrzynia wykonuje podobną operację – uaktywniane jest pierwsze sprzęgło, napęd przestaje być przenoszony ze skrzyni na koła, za pomocą sterowania solenoidami następuje zmiana położenia przesuwek, zapięcie biegu drugiego i wyłączenie sprzęgła numer dwa. I tak po kolei w górę – naprzemiennie dezaktywując sprzęgła. Dzięki temu skrzynia zmienia biegi praktycznie nieodczuwalnie i z szybkością nieosiągalną przy klasycznej skrzyni manualnej.

Sprzęgła i koło dwumasowe w jednym

Za przeniesienie napędu z silnika na skrzynię odpowiada sekcja mokrych sprzęgieł zamknięta w jednej obudowie z kołem dwumasowym. Koło dwumasowe to zestaw sprężynek i przekładek z tworzywa sztucznego, sprzęgła – to kilka tarcz ciernych. W obudowie znajdują sie także tłoki, odpowiedzialne za załączanie sprzęgieł dla biegów parzystych i nieparzystych. I wszystkie z tych podzespołów zużywają się eksploatacyjnie, a zaczyna się najczęściej od pękających przekładek koła dwumasowego. Z racji zastosowania tworzywa sztucznego ich wytrzymałość jest najwyraźniej zbyt mała i w momencie występowania jakichkolwiek szarpnięć w skrzyni – dochodzi do ich zniszczenia. W następstwie tego mniejsze fragmenty przekładek zaczynają sobie płynąć wraz z olejem (i zatrzymują się w różnych miejscach, np. w układzie mechatroniki), a większe kawałki potrafią przesunąć sprężyny amortyzujące drgania pochodzące od układu przeniesienia napędu. Z kolei nawet niewielkie wysunięcie sprężyn w kierunku środka obudowy powoduje tarcie sprężyny o metalową osłonę tarcz sprzęgłowych i generowanie bardzo drobnych opiłków. Tak drobnych, że potrafią one swobodnie przepłynąć przez każdy z dwóch filtrów oleju – zarówno filtr wewnętrzny jak i zewnętrzny. Zostają następnie wychwycone przez magnesy – które znajdują się zarówno na filtrze oleju wewnętrznym jak i w tzw. przesuwkach skrzyni biegów, odpowiedzialnych za włączenie odpowiedniego biegu.

Sprężyny i przekładki z tworzywa sztucznego
Fragment pękniętej przekładki i przesunięta sprężyna
Fragment pękniętej przekładki i przesunięta sprężyna

Wspominałem na początku artykułu o jednym obiegu oleju w skrzyni. Jest on najistotniejszym elementem w całej układance dotyczącej problematyki eksploatacji Powershifta – dlatego też tak ważne jest pilnowanie częstotliwości jego wymian. Im częstsza wymiana, tym mniej zanieczyszczeń będzie pływało w obiegu i tym dłużej będzie można cieszyć się bezproblemową pracą skrzyni. Jednakże wymiana oleju nawet co 10 tysięcy kilometrów nie uchroni przed koniecznością dokonania naprawy skrzyni. Z prostego powodu – wcześniej czy później dojdzie do uszkodzenia przekładek w kole dwumasowym, wygenerowania opiłków, oklejenia opiłkami magnesów na przesuwkach, a w skutek tego – wygenerowania nieprawidłowych odczytów dotyczących załączonego biegu. Wtedy potrafi się np. zgubić bieg wsteczny, co jest często pierwszą oznaką początku końca skrzyni.

Wałki, łożyska, zębatki, przesuwki – czyli wnętrze skrzyni.
Magnes na przesuwce – między innymi tutaj zbierają się opiłki.

Jakiekolwiek nieprawidłowości w pracy skrzyni, przede wszystkim wszelkiego rodzaju szarpnięcia przy zmianie biegów czy też przy ruszaniu, powodują coraz więcej uszkodzeń przekładek z tworzyw sztucznych i coraz więcej zanieczyszczeń zostaje wygenerowanych do oleju. Tak więc jeśli skrzynia pracuje nieprawidłowo, to dalsza eksploatacja pojazdu jest niewskazana – doprowadzić może bowiem do całkowitego unieruchomienia pojazdu i kosztownej naprawy kompleksowej skrzyni biegów.

Naprawa Powershifta wiąże się z koniecznością nie tylko wymiany sekcji sprzęgieł, ale trzeba także wyczyścić całą skrzynię oraz mechatronikę z wszelkiego rodzaju zanieczyszczeń naniesionych z olejem. Oszczędności polegające na zrezygnowania z rozebrania skrzyni w celu jej oczyszczenia najczęściej powodują szybki powrót szarpnięć i zaników biegów, co z kolei doprowadzi ponownie do uszkodzenia przekładek z tworzyw sztucznych. I wracamy do punktu wyjścia.

Wszystko to wygląda mało optymistycznie, ale tylko z pozoru. Dostępne są bowiem na rynku części zamiennych zestawy do regeneracji sprzęgieł i kół dwumasowych (sprężyny, przekładki, tarcze sprzęgła, tłoki sprzęgła) oraz do naprawy mechatroniki (zawory). Rynek nie znosi próżni i skoro producent skrzyni takich części nie oferuje – to znaleźli się inni dostawcy i dzięki temu można mocno ograniczyć wydatki na naprawę. Są także na rynku firmy specjalizujące się w kompleksowej regeneracji sprzęgieł – i jest to najmądrzejsze rozwiązanie, bowiem niedoświadczona osoba raczej nie poradzi sobie sama z prawidłowym doborem i wymianą w/w elementów. Mechatronika rzadko ulega trwałym uszkodzeniom, jej nieprawidłowa praca związana jest z zalegającymi w kanalikach kawałkami plastiku i zabrudzeniami zaworów przez opiłki metalu. Moduł elektroniczny sterujący pracą wszystkich zaworów i solenoidów jest praktycznie bezawaryjny. Problemem dla osób niedoświadczonych może być jedynie demontaż zaworów mechatroniki, o ile bowiem solenoidy da się wyjąć bez większego problemu, o tyle demontaż zaworów wymaga już pewnych zdolności manualnych oraz wiedzy.

Kompletna mechatronika – sekcja mechaniczna oraz elektronika sterująca
Mechatronika – część mechaniczna oraz płyta z solenoidami
Moduł elektroniczny – komputer sterujący oraz czujniki.

Jak widać na powyższych obrazkach – budowa mechatroniki niczym szczególnym nie zaskakuje. Podobne rozwiązania spotkać można nawet w klasycznych skrzyniach automatycznych. Mamy jasny podział na część wykonawczą – jest to zestaw solenoidów oraz płyta z zaworami i kanalikami, oraz część sterującą – na której zamontowany jest także zestaw czujników badających podstawowe parametry pracy skrzyni biegów. W części elektronicznej zabudowany jest również czujnik temperatury oleju przekładniowego.

Czego należy się wystrzegać podczas eksploatacji samochodu z dwusprzęgłową skrzynią? Otóż zdecydowanie nie służym im bardzo dynamiczne ruszanie. Zresztą nawet przy skrzyniach manualnych taki styl jazdy powoduje szybkie zużycie sprzęgła oraz powstawanie dużych obciążeń na całym układzie przeniesienia napędu. Przyłożenie nagle dużej siły do sprzęgieł i koła dwumasowego spowoduje znaczne przyspieszenie ich zużycia – dlatego też niektórzy z użytkowników potrafią skutecznie zamęczyć Powershift przed upływem 100 tysięcy kilometrów przebiegu. Bezwzględnie przestrzegać należy interwałów wymiany oleju i dbać o to, aby z powodu jakiegoś wycieku nie doszło do zaniżenia stanu oleju w skrzyni – objawiać się to zacznie szarpnięciami przy zmianach biegów i w efekcie koniecznością remontu skrzyni (dojdzie do uszkodzenia koła dwumasowego). Mitem jest, jakoby częsta wymiana oleju całkowicie zapobiegała awarii skrzyni, jednakowoż pozwoli odsunąć ją w czasie. Mitem jest także konieczność wymiany całej mechatroniki w momencie awarii skrzyni – są bowiem skuteczne metody jej naprawy, zwłaszcza mając na względzie stosunkowo małą podatność tego podzespołu na uszkodzenie elektroniki czy też innego rodzaju „trudną” awarię. Mitem jest również twierdzenie, że skrzynie tego typu nie przełączają biegów tak płynnie, jak klasyczny automat – jeśli wszystko jest sprawne, to przeciętny kierowca nie będzie miał pojęcia, czy jedzie samochodem ze skrzynią dwusprzęgłową czy też klasycznym automatem. Faktem natomiast jest stosunkowo wysoka cena kompleksowej naprawy skrzyni, która najczęściej zawiera sie w przedziale 7-10 tysięcy złotych, w zależności od zakresu naprawy. Jednakże taka naprawa to spokój ze skrzynią na dłuższy czas (przy spokojnej jeździe jest to średnio 200 tysięcy kilometrów), dlatego też nie zachęcam do oszczędzania i nie wykonywania rzetelnej naprawy, bo zemści się to bardzo szybko.

Powyższe przypadłości raczej nie spotkają użytkowników Powershiftów od roku 2015. Skrzynia została przekonstruowana – delikatnie zmieniono budowę mechatroniki i istotnie zmieniono budowę koła dwumasowego wraz z sekcją sprzęgieł, eliminując problem rozpadających się elementów plastikowych (przekładek). Jej oznaczenie to 6DCT451. Problem rozwiązano w trywialny sposób – koło dwumasowe jest teraz osobną częścią, wygląda bardzo podobnie jak element stosowany w autach ze skrzynią manualną i nie przepływa przez niego olej ze skrzyni biegów (jak to miało miejsce przy poprzedniej wersji Powershifta). Dzięki temu nie mamy zagrożenia zabrudzenia/zatkania kanałów olejowych elementami z koła dwumasowego, nie ma problemów z opiłkami zanieczyszczającymi czujniki i z tego to powodu żywotność poprawionej skrzyni Powershift jest drastycznie wyższa, niż u poprzedniczki.

Koło dwumasowe skrzyni DTC451

FordPowershiftskrzynia dwusprzęgłowaVolvo

2 Comments

Leave a comment
Konrad

15 lutego 2022 o 20:53

Świetny artykuł,dzięki!

kominiar

28 kwietnia 2022 o 10:47

Artykuł mega ciekawy. Jako użytkownika Forda z PS interesuje mnie jeszcze jedna kwestia, mianowicie wymiana oleju w skrzyni. Czy można to robić metodą dynamiczną? Serwis nie zaleca, ale ale także nie potrafi wyjaśnić ,, dlaczego nie,,?

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.

(Spamcheck Enabled)