Skuter: wariator i sprzęgło

Szczególną cechą skutera jest napęd końcowy w postaci wariatora, zwanego także przekładnią zmianową, będącego genialnie prostą, składającą się z niewielu elementów przekładnią bezstopniową, która przenosi moc silnika na tylne koło. To rozwiązanie nadaje się doskonale do mniejszych silników i w ich przypadku zastępuje, zapewniając przy tym oszczędność masy i kosztów, występującą w większości motocykli skrzynię biegów oraz napęd z wałem napędowym lub napęd łańcuchowy. W branży produkcji skuterów wariator został po raz pierwszy zastosowany przez niemieckiego producenta DKW pod koniec lat 50. minionego wieku w „DKW Hobby”, skuterze z silnikiem dwusuwowym o pojemności 75 cm3, który potrafił przyspieszyć pojazd do nawet akceptowalnej prędkości końcowej ok. 60 km/h.

Wariator szybko staje się istotnym zagadnieniem, gdy podejmowany jest temat konserwacji, ale i również tuningu skutera. Albowiem z jednej strony komponenty podlegają pewnemu zużyciu, natomiast z drugiej niekorzystnie wyregulowany wariator może prowadzić do tego, że moc silnika nie będzie w pełni dostępna.

Aby zrozumieć sposób działania wariatora, wyobraźmy sobie najpierw przekładnię rowerową z kilkoma kołami zębatymi (np. w rowerze górskim), którą większość z nas widziała już na własne oczy: w takiej przekładni do ruszania z miejsca wykorzystujemy z przodu małą, a z tyłu dużą zębatkę, natomiast wraz z rosnącą prędkością i malejącym oporem jazdy (np. w trakcie jazdy w dół) przestawiamy łańcuch z przodu na większą, a z tyłu na mniejszą zębatkę.

Podobnie funkcjonuje wariator, jednak zamiast łańcucha znajduje się w nim pasek klinowy, ponadto jest to rozwiązanie bezstopniowe, które jest sterowane automatycznie w zależności od prędkości obrotowej za pośrednictwem regulacji odśrodkowej („zmianowo”).

Albowiem pasek klinowy przemieszcza się tam i z powrotem w szczelinie między dwiema stożkowymi tarczami w kształcie litery V, które mają zmienny odstęp na swoim wale korbowym. Przednia wewnętrzna tarcza tworzy jednocześnie obudowę dla rolek wariatora / ciężarków odśrodkowych, które poruszają się po dokładnie obliczonych, zakrzywionych torach.

Sprężyna dociskowa dociska tarcze stożkowe z tyłu do siebie. Podczas ruszania z miejsca pasek klinowy biegnie z przodu ciasno na wale, natomiast z tyłu na zewnętrznej krawędzi stożkowych kół zębatych. Jeśli teraz doda się gazu, wariator wchodzi na obroty – a to prowadzi do tego, że rolki wariatora wędrują na swoich torach na zewnątrz. Siła odśrodkowa rolek powoduje rozsunięcie ruchomej tarczy na wale, szczelina między tarczami staje się mniejsza, a pasek klinowy siłą rzeczy musi przemieścić się na wyższy promień, tzn. wędruje na zewnątrz.

A ponieważ jego elastyczność jest ograniczona, rozsuwa on po przeciwnej stronie sprężynę i wędruje do wewnątrz. W położeniu końcowym mamy do czynienia z odwróceniem warunków początkowych. Teraz zamiast przełożenia redukującego otrzymujemy przełożenie multiplikujące. Rzecz jasna w skuterze wyposażonym w wariator jest również potrzebny bieg jałowy. Automatyczne sprzęgło odśrodkowe przejmuje zadanie związane z odłączeniem mocy silnika od tylnego koła w przypadku niskiej prędkości obrotowej oraz przywróceniem połączenia po dodaniu gazu i przekroczeniu określonej prędkości obrotowej. Aby to zadanie zrealizować, na napędzie tylnego koła jest zamocowany dzwon, a w tylnej części wariatora w tym dzwonie obracają się sprężynowe ciężarki odśrodkowe, które są pokryte okładzinami ciernymi.

Aby uzyskać dostęp do wariatora, w pierwszej kolejności trzeba zdemontować pokrywę wariatora. W tym celu wyczyść ją z zewnątrz, sprawdzając od razu, które elementy trzeba zdemontować, aby uzyskać swobodny dostęp do pokrywy. Istnieje taka możliwość, że na dole pokrywy jest przymocowany tylny przewód hamulcowy, przed nią może także znajdować się rozrusznik nożny. W niektórych modelach (jak pokazano w naszym przykładzie) zachodzi konieczność zdjęcia przewodu dolotowego chłodzenia nawiewnego lub obudowy filtra powietrza.

Rzecz jasna należy również usunąć wszystkie owiewki uniemożliwiające demontaż pokrywy wariatora.

W niektórych przypadkach tylny wał napędowy jest zamocowany w pokrywie i zablokowany nakrętką, która musi zostać najpierw odkręcona. Wówczas na dużej pokrywie wariatora, którą musimy usunąć, znajduje się mniejsza pokrywa, która może zostać usunięta osobno. W celu odkręcenia wspomnianej wyżej nakrętki wariator jest blokowany za pomocą specjalnego narzędzia do blokowania.

Jeśli masz pewność, że pokrywa wariatora nie jest już blokowana przez żadne inne znajdujące się wokół niej elementy, odkręć krok po kroku śruby mocujące metodą „na krzyż” od zewnątrz do wewnątrz. Jeżeli śruby mają różną długość, zapamiętaj (zanotuj) pozycję każdej z nich, nie zgub żadnych podkładek.

Teraz pokrywa powinna umożliwiać jej zdjęcie – jeśli w dalszym ciągu nie można tego zrobić, sprawdź dokładnie, w którym miejscu pokrywa jest przytrzymywana, może jedna ze śrub została pominięta – dlatego nie stosuj siły. Dopiero w momencie, w którym masz całkowitą pewność, że wszystkie śruby zostały odkręcone, możesz sięgnąć po gumowy młotek, aby uwolnić bardzo mocno osadzoną w swoim pasowaniu pokrywę wariatora.

Jeśli w końcu udało Ci się zdjąć pokrywę, musisz zwracać uwagę na to, aby ewentualne tulejki pasowane pozostały na swoim miejscu i nie mogło dojść do ich zgubienia.  

Jeśli tylny wał napędowy sięga do pokrywy, zwykle wiąże się to z obecnością luźnej tulejki, której nie wolno zgubić. Wyczyść starannie pokrywę od wewnątrz z pyłu i zabrudzeń. Jeżeli w obudowie wariatora znajduje się olej, jedna z uszczelek silnika lub napędu jest nieszczelna i w takim razie musi zostać koniecznie wymieniona. Teraz masz wariator przed sobą.

Aby zamontować nowy pasek klinowy lub nowe rolki wariatora, musisz najpierw odkręcić nakrętkę mocującą przednich tarcz stożkowych na czopie wału korbowego. W celu wykonania tej czynności wariator musi zostać zablokowany za pomocą specjalnego narzędzia do blokowania.

Jeśli przednia tarcza stożkowa jest uzębiona, na rynku można nabyć pasującą(-e) do pojazdu zapadkę ustalającą / narzędzie blokujące, natomiast jeśli z przodu są dostępne otwory lub masywne żebra, uchwyt można przyłożyć w tym miejscu.  

Zręczni majsterkowicze mogą również wykonać zapadkę blokującą lub uchwyt samodzielnie, wykorzystując do tego celu stalowy płaskownik. W razie blokowania o żebra chłodzące trzeba pracować z odpowiednim wyczuciem, aby uniknąć ich pęknięcia.

Po odkręceniu i usunięciu nakrętki możesz zdjąć przednią tarczę stożkową. Jeśli za nakrętką na wale jest osadzone koło napędowe rozrusznika nożnego, zapamiętaj pozycję jego montażu.

Teraz zyskujesz dostęp do paska klinowego. Na pasku nie mogą znajdować się żadne rysy, pęknięcia, wystrzępione fragmenty ani wyłamane zęby, nie może on również być pokryty olejem i musi odznaczać się pewną minimalną szerokością (o wartość granicy zużycia zapytaj autoryzowanego dealera). Duża ilość wytartej gumy w obudowie może wskazywać na nieprawidłowy bieg paska w wariatorze (musisz zbadać przyczynę!) lub znaczne przekroczenie przedziału czasowego konserwacji. Przedwczesne zużycie paska klinowego może wynikać np. z niewłaściwie zamontowanych lub zużytych tarcz stożkowych.

Jeśli tarcze stożkowe są pokryte rowkami, wymagają one wymiany (patrz wyżej). Natomiast jeśli tarcze przybrały niebieskawy odcień pod wpływem wysokich temperatur, doszło do ich skrzywienia lub zostały niewłaściwie zamontowane. Jeśli wymiana paska klinowego nie jest jeszcze planowana, trzeba wytrzeć go do czysta za pomocą środka do czyszczenia hamulców i zaznaczyć kierunek jego przesuwu przed dalszą pracą.

W celu kontroli lub wymiany rolek wariatora trzeba zdjąć z wału przednią wewnętrzną tarczę stożkową w całości z obudową wariatora.

Obudowa może być przymocowana do tarczy lub luźna – aby wszystkie komponenty nie rozleciały się na wszystkie strony i ciężarki wariatora pozostały na swoim miejscu, trzeba mocno i pewnie chwycić cały zespół.

Teraz rozbierz obudowę rolek wariatora – zapamiętaj dokładnie pozycję montażu poszczególnych części. Wyczyść je za pomocą środka do czyszczenia hamulców. 

Sprawdź rolki wariatora pod kątem zużycia – jeśli zauważysz ślady tarcia, rolki są spłaszczone/kanciaste lub mają nierówną średnicę, muszą zostać wymienione jako cały zestaw.

W zależności od modelu skutera w trakcie składania obudowy wariatora rolki wariatora oraz bieżnie są smarowane niewielką ilością smaru lub montowane na sucho (zapytaj autoryzowanego dealera).

Jeśli w obudowie wariatora znajduje się pierścień o-ring, trzeba go wymienić. Podczas zakładania zespołu na wał trzeba zwracać uwagę na to, aby rolki wariatora w obudowie pozostały na swoim miejscu, w przeciwnym razie należy raz jeszcze zdjąć obudowę wariatora, aby na nowo włożyć rolki.

Rozsuń tylne tarcze stożkowe, aby umożliwić paskowi głębokie wślizgnięcie się między tarcze, poprzez co będzie miał więcej miejsca z przodu.

Teraz zainstaluj przednią zewnętrzną tarczę stożkową wariatora z wszystkimi przynależącymi do niej elementami – zanim założysz tulejkę, nasmaruj wał niewielką ilością smaru. Zwracaj uwagę na równomierny przebieg paska klinowego między tarczami, nie dopuść do jego zakleszczenia.

Zanim założysz nakrętkę, sprawdź raz jeszcze, czy wszystkie elementy znajdują się w swoim pierwotnym położeniu, po czym nawilż nakrętkę niewielką ilością środka do zabezpieczania gwintów.

Teraz sięgnij ponownie po narzędzie blokujące i dokręć nakrętkę zgodnie z informacjami producenta za pomocą klucza dynamometrycznego z użyciem wymaganego momentu dokręcania. Ewentualnie poproś ponownie drugą osobę o przytrzymanie narzędzia mocującego! Sprawdź raz jeszcze, czy tarcze stożkowe wariatora obracają się prosto w odniesieniu do powierzchni uszczelniającej obudowy, kiedy obracasz wariatorem.

Jeśli stwierdzisz ich „chybotanie”, musisz raz jeszcze sprawdzić prawidłowość montażu! Upewnij się, że pasek biegnie z odpowiednim naprężeniem, uwalniając go w tym celu nieznacznie z tyłu z zagłębienia między tarczami stożkowymi.

Należy zdjąć dzwon sprzęgła z wału, tak aby umożliwić kontrolę jego bieżni wewnętrznej oraz okładzin ciężarków odśrodkowych. O wartości granic zużycia zapytaj autoryzowanego dealera; okładziny o grubości poniżej 2 mm lub nierównomiernie zużyte okładziny należy koniecznie wymienić.

Najlepszą metodą wymiany okładzin sprzęgła oraz sprężyn jest ściągnięcie z wału całego tylnego zespołu tarcz stożkowych razem ze sprzęgłem, ponieważ jest tutaj wymagane przykręcenie, a to jest utrudniane przez znajdującą się wewnątrz sprężynę. W tym celu trzeba najpierw zdjąć pasek klinowy. Odkręcenie nakrętki centralnej na wale wymaga przytrzymania dzwonu sprzęgła. Można do tego celu wykorzystać narzędzie, które zahacza się o otwory dzwonu, można również przytrzymać dzwon od zewnątrz za pomocą klucza paskowego. Podczas wykonywania tej czynności warto kolejny raz skorzystać z pomocy drugiej osoby, która pewnie trzyma narzędzie mocujące na jego miejscu, podczas gdy Ty odkręcasz nakrętkę.

Jeśli nakrętka znajduje się na zewnątrz, jest odkręcana, zanim zostanie zdjęta pokrywa wariatora – wtedy mielibyśmy ten etap prac już za sobą, jak miało to miejsce w naszym przykładzie. Po odkręceniu nakrętki można unieść dzwon sprzęgła i jak już wspomniano wcześniej sprawdzić go z zewnątrz pod kątem zużycia (śladów przycierania). Jeżeli okładziny sprzęgła są zużyte lub sprężyny ciężarków odśrodkowych są rozciągnięte, trzeba zgodnie z wcześniejszym opisem zdjąć zespół tarcz stożkowych razem ze sprzęgłem z wału. Cały zespół jest trzymany w całości przez jedną dużą nakrętkę centralną.

W celu jej wstępnego odkręcenia przytrzymujemy sprzęgło np. za pomocą metalowego klucza paskowego i używamy pasującego klucza specjalnego – szczypce do pomp wodnych nie są tutaj odpowiednim narzędziem!

W trakcie późniejszego składania takie wrzeciono umożliwia również „okiełznanie” sprężyny, aby ułatwić zakładanie nakrętki.

Jeżeli sprzęgło zostało zdjęte z tarcz stożkowych, można przystąpić do wymiany sprężyn i okładzin. Jeśli wymieniasz okładziny, zastosuj nowe pierścienie osadcze sprężynujące, zwracaj również uwagę na ich prawidłowe osadzenie.

Pielęgnacja łożysk sprzęgła

Z reguły we wnętrzu tulejki prowadzącej zespołu tarcz stożkowych znajdują się łożyska igiełkowe – zwracaj bardzo dużą uwagę na to, aby do łożyska nie dostały się zabrudzenia, sprawdź również łożysko pod kątem swobodnego biegu. W razie potrzeby wyczyść łożysko, spryskując je środkiem PROCYCLE do czyszczenia hamulców, po czym nasmaruj je nowym smarem. Sprawdź również uszczelnienie łożyska – jeśli np. z łożyska wydostaje się smar i przedostaje się na pasek klinowy, może to powodować jego poślizg.

Montaż sprzęgła

Montaż sprzęgła jest wykonywany w odwrotnej kolejności. W celu dokręcenia zewnętrznej nakrętki centralnej zastosuj klucz dynamometryczny 3/8 cala z zakresem momentu dokręcania 19–110 Nm; o wartości momentów dokręcania zapytaj swojego autoryzowanego dealera. Raz jeszcze upewnij się co do prawidłowego złożenia wszystkich elementów, zanim ponownie zamkniesz obudowę wariatora i umieścisz wszystkie zewnętrzne elementy w ich pierwotnych pozycjach.