Jak działają skrzynie biegów z podwójnym sprzęgłem

Większość ludzi wie, że samochody są wyposażone w dwa podstawowe typy skrzyń biegów: instrukcje, które wymagają od kierowcy zmiany biegów poprzez wciśnięcie pedału sprzęgła i użycie drążka zmiany biegów, oraz automatyka, która wykonuje wszystkie prace związane ze zmianą biegów dla kierowców używających sprzęgieł, przemiennik momentu obrotowego i zestawy przekładni planetarnych. Ale jest też coś pomiędzy, co oferuje to, co najlepsze z obu światów - dwusprzęgłowa skrzynia biegów, zwana także półautomatyczną skrzynią biegów, „bezsprzęgłową” manualną skrzynią biegów i automatyczną manualną skrzynią biegów.

W świecie samochodów wyścigowych półautomatyczne skrzynie biegów, takie jak sekwencyjna manualna skrzynia biegów (lub SMG), były podstawą od lat. Ale w świecie pojazdów seryjnych jest to stosunkowo nowa technologia - definiowana przez bardzo specyficzną konstrukcję znaną jako dwusprzęgłowa lub bezpośrednia skrzynia biegów..

W tym artykule zbadamy, jak działa dwusprzęgłowa skrzynia biegów, jak wypada w porównaniu z innymi typami skrzyń biegów i dlaczego niektórzy przewidują, że będzie to przekładnia przyszłości.

Hands-On lub Hands-Off

Przekładnia dwusprzęgłowa oferuje funkcję dwóch manualnych skrzyń biegów w jednej. Aby zrozumieć, co to oznacza, warto przyjrzeć się, jak działa konwencjonalna ręczna skrzynia biegów. Kiedy kierowca chce zmienić bieg na inny w standardowym samochodzie z drążkiem zmiany biegów, najpierw wciska pedał sprzęgła. Działa to pojedyncze sprzęgło, które odłącza silnik od skrzyni biegów i przerywa przepływ mocy do skrzyni biegów. Następnie kierowca używa drążka zmiany biegów, aby wybrać nowy bieg, proces polegający na przesunięciu wieńca zębatego z jednego koła na drugie o innym rozmiarze. Urządzenia o nazwie synchronizatory dopasuj koła zębate przed ich włączeniem, aby zapobiec zgrzytaniu. Po włączeniu nowego biegu kierowca zwalnia pedał sprzęgła, który ponownie łączy silnik ze skrzynią biegów i przekazuje moc na koła.

Tak więc w konwencjonalnej manualnej skrzyni biegów nie ma ciągłego przepływu mocy z silnika na koła. Zamiast tego dostawa mocy zmienia się z na do poza do na podczas zmiany biegów, powodując zjawisko znane jako „szok zmiany biegów” lub „przerwanie momentu obrotowego”. Dla niewykwalifikowanego kierowcy może to skutkować wyrzuceniem pasażerów do przodu i do tyłu podczas zmiany biegów.

Z kolei skrzynia dwusprzęgłowa wykorzystuje dwa sprzęgła, ale nie ma pedału sprzęgła. Wyrafinowana elektronika i hydraulika sterują sprzęgłami, tak jak w standardowej automatycznej skrzyni biegów. Jednak w DCT sprzęgła działają niezależnie. Jedno sprzęgło steruje biegami nieparzystymi (pierwszym, trzecim, piątym i wstecznym), a drugie biegami parzystymi (drugim, czwartym i szóstym). Dzięki takiemu rozwiązaniu biegi można zmieniać bez przerywania przepływu mocy z silnika do skrzyni biegów. Po kolei działa to tak:

Ta treść nie jest kompatybilna na tym urządzeniu.

Dziękuję Ci

Dzięki Jeff Beckman za pomoc przy tworzeniu tego artykułu.

Zawartość

1. Wały napędowe z podwójnym sprzęgłem
2. Plusy i minusy dwusprzęgłowych skrzyń biegów
3. Przekładnie z podwójnym sprzęgłem: przeszłość, teraźniejszość i przyszłość

Sercem DCT jest dwuczęściowy wał napędowy. W przeciwieństwie do konwencjonalnej ręcznej skrzyni biegów, w której wszystkie koła zębate znajdują się na jednym wale wejściowym, DCT dzieli nieparzyste i parzyste koła zębate na dwa wałki wejściowe. Jak to jest możliwe? Wał zewnętrzny jest wydrążony, dzięki czemu jest miejsce na wałek wewnętrzny, który jest zagnieżdżony w środku. Zewnętrzny wał drążony zasila drugie i czwarte koło zębate, podczas gdy wewnętrzny wał zasila pierwszy, trzeci i piąty.

Poniższy schemat przedstawia ten układ dla typowego pięciobiegowego DCT. Zauważ, że jedno sprzęgło steruje drugim i czwartym biegiem, podczas gdy drugie, niezależne sprzęgło steruje pierwszym, trzecim i piątym biegiem. To sztuczka, która umożliwia błyskawiczną zmianę biegów i utrzymuje stałe dostarczanie mocy. Standardowa ręczna skrzynia biegów nie może tego zrobić, ponieważ musi używać jednego sprzęgła dla wszystkich nieparzystych i parzystych biegów.

Sprzęgła wielopłytkowe

Ponieważ przekładnia dwusprzęgłowa jest podobna do przekładni automatycznej, można by pomyśleć, że wymaga przemiennika momentu obrotowego, dzięki czemu przekładnia automatyczna przenosi moment obrotowy silnika z silnika na skrzynię biegów. DCT nie wymagają jednak przemienników momentu obrotowego. Zamiast tego DCT obecnie dostępne na rynku wykorzystują mokre sprzęgła wielotarczowe. Sprzęgło „mokre” to takie, które kąpie elementy sprzęgła w płynie smarującym, aby zmniejszyć tarcie i ograniczyć wytwarzanie ciepła. Kilku producentów opracowuje DCT, które wykorzystują suche sprzęgła, takie jak te zwykle kojarzone z ręcznymi skrzyniami biegów, ale wszystkie pojazdy produkcyjne wyposażone w DCT używają obecnie wersji mokrej. Wiele motocykli ma pojedyncze sprzęgła wielotarczowe.

Podobnie jak przemienniki momentu obrotowego, mokre sprzęgła wielopłytkowe wykorzystują ciśnienie hydrauliczne do napędzania przekładni. Płyn działa wewnątrz tłoka sprzęgła, co widać na powyższym schemacie. Kiedy sprzęgło jest włączone, ciśnienie hydrauliczne wewnątrz tłoka wymusza zestaw części sprężyn śrubowych, który popycha szereg ułożonych w stos tarcz sprzęgła i tarcz ciernych na stałą tarczę dociskową. Tarcze cierne mają wewnętrzne zęby, których rozmiar i kształt zapewniają zazębienie z wypustami na bębnie sprzęgła. Z kolei bęben jest połączony z przekładnią, która odbierze siłę przenoszącą. Dwusprzęgłowa skrzynia biegów Audi ma zarówno małą sprężynę śrubową, jak i dużą sprężynę membranową w mokrych sprzęgłach wielopłytkowych.

Aby rozłączyć sprzęgło, zmniejsza się ciśnienie płynu wewnątrz tłoka. Pozwala to na rozluźnienie sprężyn tłokowych, co zmniejsza nacisk na pakiet sprzęgła i tarczę dociskową.

Następnie przyjrzymy się zaletom i wadom dwusprzęgłowych skrzyń biegów.

Audi TT Roadster, jeden z kilku modeli Audi dostępnych z dwusuwową skrzynią biegów Zdjęcie dzięki uprzejmości Audi Press Database

Miejmy nadzieję, że stanie się jasne, dlaczego DCT jest klasyfikowany jako automatyczna ręczna skrzynia biegów. Zasadniczo DCT zachowuje się tak samo jak standardowa manualna skrzynia biegów: ma wałek wejściowy i pomocniczy, w którym mieszczą się koła zębate, synchronizatory i sprzęgło. To, czego nie ma, to pedał sprzęgła, ponieważ komputery, elektrozawory i hydraulika dokonują rzeczywistej zmiany biegów. Nawet bez pedału sprzęgła kierowca może „powiedzieć” komputerowi, kiedy ma podjąć działanie, używając łopatek, przycisków lub zmiany biegów.

Doświadczenie kierowcy to więc tylko jedna z wielu zalet DCT. Ponieważ zmiana biegu na wyższy zajmuje zaledwie 8 milisekund, wielu uważa, że ​​DCT oferuje najbardziej dynamiczne przyspieszenie spośród wszystkich pojazdów na rynku. Z pewnością zapewnia płynne przyspieszenie, eliminując szok zmiany biegów, który towarzyszy zmianie biegów w manualnych skrzyniach biegów, a nawet niektórych automatach. A co najważniejsze, zapewnia kierowcom luksus wyboru, czy wolą kontrolować zmianę biegów, czy pozwolić komputerowi wykonać całą pracę..

Być może najbardziej przekonującą zaletą DCT jest większa oszczędność paliwa. Ponieważ przepływ mocy z silnika do skrzyni biegów nie jest przerywany, zużycie paliwa dramatycznie wzrasta. Niektórzy eksperci twierdzą, że sześciobiegowa DCT może zapewnić wzrost względnego zużycia paliwa nawet o 10 procent w porównaniu z konwencjonalną pięciobiegową automatyczną skrzynią biegów..

Wielu producentów samochodów interesuje się technologią DCT. Jednak niektórzy producenci samochodów obawiają się dodatkowych kosztów związanych z modyfikacją linii produkcyjnych w celu dostosowania do nowego typu przekładni. Może to początkowo podnieść koszty samochodów wyposażonych w DCT, co może zniechęcić świadomych kosztów konsumentów.

Ponadto producenci już teraz dużo inwestują w alternatywne technologie transmisji. Jedną z najbardziej godnych uwagi jest przekładnia bezstopniowa lub CVT. CVT to rodzaj automatycznej skrzyni biegów, która wykorzystuje system ruchomego koła pasowego i pas lub łańcuch do płynnej regulacji przełożenia w szerokim zakresie. CVT redukują również wstrząsy zmiany biegów i znacznie zwiększają zużycie paliwa. Ale przekładnie CVT nie radzą sobie z wysokim momentem obrotowym wymaganym przez samochody o wysokich osiągach.

DCT nie mają takich problemów i są idealne do pojazdów o wysokich osiągach. W Europie, gdzie preferowane są manualne skrzynie biegów ze względu na ich osiągi i oszczędność paliwa, niektórzy przewidują, że DCT zdobędą 25 procent rynku. Zaledwie jeden procent samochodów produkowanych w Europie Zachodniej będzie wyposażony w CVT do 2012 roku.

Następnie przyjrzymy się historii DCT i zobaczymy, co przyniesie przyszłość.

Porsche 962 Zdjęcie dzięki uprzejmości Porsche Cars North America

Człowiek, który wynalazł dwusprzęgłową skrzynię biegów, był pionierem w inżynierii samochodowej. Adolphe Kégresse jest najbardziej znany z opracowania półgąsienic, typu pojazdu wyposażonego w niekończące się gumowe bieżniki, które umożliwiają jazdę w terenie po różnych formach terenu. W 1939 roku Kégresse wpadł na pomysł dwusprzęgłowej skrzyni biegów, którą miał nadzieję zastosować w legendarnym pojeździe Citroën „Traction”. Niestety niesprzyjające okoliczności biznesowe uniemożliwiły dalszy rozwój. -

Zarówno Audi, jak i Porsche wybrały koncepcję podwójnego sprzęgła, chociaż jej zastosowanie było początkowo ograniczone do samochodów wyścigowych. Samochody wyścigowe 956 i 962C obejmowały Porsche Dual Klutch, lub PDK. W 1986 roku Porsche 962 wygrało wyścig Monza o 1000 km World Sports Prototype Championship - pierwsze zwycięstwo dla samochodu wyposażonego w półautomatyczną skrzynię biegów PDK. Audi przeszło do historii w 1985 roku, kiedy samochód rajdowy Sport quattro S1 wyposażony w dwusprzęgłową skrzynię biegów wygrał podjazd Pikes Peak, wyścig na szczyt o wysokości 4300 metrów..

Komercjalizacja przekładni dwusprzęgłowej nie była jednak możliwa do niedawna. Volkswagen był pionierem w dziedzinie dwusprzęgłowych skrzyń biegów, licencjonując technologię BorgWarner DualTronic. Europejskie samochody wyposażone w DCT to Volkswagen Beetle, Golf, Touran i Jetta, a także Audi TT i A3; Skoda Octavia; oraz Seat Altea, Toledo i Leon.

Volkswagon Jetta 2.0 Zdjęcie dzięki uprzejmości VM Media Room

Ford jest drugim dużym producentem, który zobowiązał się do dwusprzęgłowych skrzyń biegów, produkowanych przez Ford of Europe i GETRAG-Ford, producenta przekładni typu joint venture 50/50. Na Międzynarodowym Salonie Motoryzacyjnym we Frankfurcie w 2005 roku zademonstrował system Powershift, sześciobiegową przekładnię dwusprzęgłową. Jednak do seryjnych pojazdów wykorzystujących pierwszą generację Powershift potrzeba około dwóch lat.

Aby uzyskać dużo więcej informacji na temat dwusprzęgłowych skrzyń biegów i powiązanych tematów, skorzystaj z łączy na następnej stronie.

Powiązane artykuły

• Jak działają manualne skrzynie biegów
• Jak działają automatyczne skrzynie biegów
• Jak działają sprzęgła
• Jak działają przemienniki momentu obrotowego
• Jak działają przekładnie bezstopniowe
• Jak działają przekładnie sekwencyjne

Więcej świetnych linków

• Świat Audi
• Debata o podwójnym sprzęgle kontra CVT
• BorgWarner - producent DCT używanego w Volkswagonach
• Ford of Europe wprowadza dwusprzęgłowe skrzynie biegów na wysoki bieg
• Uwagi dotyczące skrzyni biegów: poza ręczną skrzynią biegów

Źródła

• Adams, Eric i in. „The Popular Science Automotive Buyer's Guide: Managing Power - Transmission”, Popular Science, lipiec 2005.
• Amoroso, Frank. „2004 Audi TT 3.2: Gotowe? Masz DSG?” AudiWorld, 17 stycznia 2004. http://www.audiworld.com/features/tests/2004tt32.shtml
• Witryna Audi World http://www.audi.com/audi/com/en1/new_cars/technology/ drive ___ suspension / dsg / technology_and_details.html
• „DSG i CVT: co zwycięży?” CARToday.com, 5 lipca 2005. http://www.cartoday.com/content/news/singlepage.asp?in=7312
• „Europejskie zainteresowanie technologią podwójnego sprzęgła podnosi wyższy bieg”, Just-auto.com, 2 grudnia 2005. http://www.just-auto.com/features_detail.asp?art=1171
• Erjavec, Jack. „Technologia motoryzacyjna: podejście systemowe”. Nowy Jork: Thomson Delmar Learning. 2005.
• Kluger, Michael i Bapiraju Surampudi. "Gładka w sprzęgle." Southwest Research Institute, lato 2004. http://www.swri.edu/3pubs/ttoday/Summer04/Clutch.htm
• Thomas, Mike. „Ford of Europe wprowadza dwusprzęgłowe skrzynie biegów na wysoki bieg”. Ford Newsroom, 13 lutego 2006. http://media.ford.com/newsroom/feature_display.cfm?release=22361
• „Twin-Clutch Gearbox”, AutoZine Technical School, 2003. http://www.autozine.org/technical_school/gearbox/tech_gear_manual.htm
• Visnic, Bill. „Nauczanie starego transa nowych sztuczek: BorgWarner tchnie życie nowej generacji w manualną skrzynię biegów”, WardsAuto.com, 1 grudnia 2000. http://wardsautoworld.com/ar/auto_tech_trends_4/index.html
• „Sportowa skrzynia biegów z bezpośrednią zmianą biegów”. AudiWorld, 27 sierpnia 2003. http://www.audiworld.com/news/03/082703/content.shtml