Sådan fungerer gearkasse-transmissioner

De fleste ved, at biler leveres med to grundlæggende transmissionstyper: manualer, der kræver, at føreren skifter gear ved at trykke på en koblingspedal og bruge et pindeskift, og automatik, der udfører alt skiftarbejdet for chauffører, der bruger koblinger, en momentomformer og sæt af planetariske gear. Men der er også noget der imellem, der tilbyder det bedste fra begge verdener - the transmission med dobbelt kobling, kaldes også den halvautomatiske transmission, den "koblingsløse" manuelle transmission og den automatiserede manuelle gearkasse.

I en verden af ​​racerbiler er halvautomatiske transmissioner, f.eks sekventiel manuel gearkasse (eller SMG), har været en hæfteklam i årevis. Men i verden af ​​produktionsbiler er det en relativt ny teknologi - en, der defineres af et meget specifikt design kendt som dobbeltkobling, eller direkte gearskift, gearkasse.

Denne artikel vil undersøge, hvordan en transmission med dobbelt kobling fungerer, hvordan den kan sammenlignes med andre typer transmissioner, og hvorfor nogle forudsiger, at det er fremtidens transmission..

Hands-On eller Hands-Off

En dobbelt-kobling gear giver funktionen af ​​to manuelle gearkasser i en. For at forstå, hvad dette betyder, er det nyttigt at gennemgå, hvordan en konventionel manuel gearkasse fungerer. Når en chauffør ønsker at skifte fra et gear til et andet i en standard stick-shift-bil, presser han først koblingspedalen ned. Dette betjener en enkelt kobling, der frakobler motoren fra gearkassen og afbryder strømmen til transmissionen. Derefter bruger chaufføren pindeskiftet til at vælge et nyt gear, en proces, der involverer at flytte en tandbånd fra et gearhjul til et andet gearhjul af en anden størrelse. Enheder kaldet synchronizers match gearene, før de er i indgreb for at forhindre slibning. Når det nye gear er tilkoblet, frigiver føreren koblingspedalen, som igen forbinder motoren til gearkassen og overfører strøm til hjulene.

Så i en konventionel manuel gearkasse er der ikke en kontinuerlig strøm af strøm fra motor til hjul. I stedet ændres strømforsyningen fra på til af til på under gearskift, hvilket forårsager et fænomen kendt som "skiftchok" eller "drejningsmomentafbrydelse." For en ufaglært chauffør kan dette resultere i, at passagerer kastes frem og tilbage igen, når gearene skiftes.

En gearkasse med dobbelt kobling derimod bruger to koblinger, men har ingen koblingspedal. Sofistikeret elektronik og hydraulik styrer koblingerne, ligesom i en standard automatgear. I en DCT fungerer koblingerne imidlertid uafhængigt. Den ene kobling styrer de ulige gear (første, tredje, femte og baglæns), mens den anden styrer de lige gear (andet, fjerde og sjette). Ved hjælp af dette arrangement kan gear skiftes uden at afbryde strømmen fra motor til transmission. Sekventielt fungerer det sådan:

Dette indhold er ikke kompatibelt på denne enhed.

Tak skal du have

Tak til Jeff Beckman for hans hjælp med denne artikel.

Indhold

1. Gearaksler med dobbelt kobling
2. Fordele og ulemper ved dobbeltkoblingstransmissioner
3. Dual-kobling transmissioner: fortid, nutid og fremtid

En todelt transmissionsaksel er kernen i en DCT. I modsætning til en konventionel manuel gearkasse, der huser alle sine gear på en enkelt indgangsaksel, opdeler DCT ulige og endda gear på to indgangsaksler. Hvordan er det muligt? Den ydre skaft er udhulet, hvilket giver plads til en indre skaft, der er indlejret inde. Den ydre hule skaft føder andet og fjerde gear, mens den indre skaft føder første, tredje og femte.

Diagrammet nedenfor viser dette arrangement for en typisk fem-trins DCT. Bemærk, at en kobling styrer andet og fjerde gear, mens en anden uafhængig kobling styrer første, tredje og femte gear. Det er det trick, der tillader lynhurtigt gearskift og holder strømforsyningen konstant. En standard manuel gearkasse kan ikke gøre dette, fordi den skal bruge en kobling til alle ulige og lige gear.

Multi-plate koblinger

Fordi en gearkasse med to koblinger ligner en automatisk, kan du tænke, at den kræver en drejningsmomentkonverter, hvilket er, hvordan en automatisk overfører motormoment fra motor til transmission. DCT'er kræver dog ikke momentomformere. I stedet anvender DCT'er, der i øjeblikket findes på markedet, våde flerpladeskoblinger. En "våd" kobling er en, der bader koblingskomponenterne i smørevæske for at reducere friktion og begrænse produktionen af ​​varme. Flere producenter udvikler DCT'er, der bruger tørre koblinger, ligesom dem, der normalt er forbundet med manuelle transmissioner, men alle produktionsbiler udstyret med DCT'er i dag bruger den våde version. Mange motorcykler har enkeltkoblinger med flere plader.

Ligesom drejningsmomentomformere bruger våde flerplads-koblinger hydraulisk tryk til at drive gearene. Væsken udfører sit arbejde inde i koblingsstemplet, set i diagrammet ovenfor. Når koblingen er i indgreb, tvinger det hydrauliske tryk inde i stemplet et sæt spiralfjederdele, som skubber en række stablede koblingsplader og friktionsskiver mod en fast trykplade. Friktionsskiverne har indvendige tænder, der er dimensioneret og formet til at være i indgreb med splines på koblingstromlen. Til gengæld er tromlen tilsluttet gearet, der modtager overførselskraften. Audis gearkasse med dobbelt kobling har både en lille spiralfjeder og en stor membranfjeder i sine våde flerpladeskoblinger.

For at frakoble koblingen reduceres væsketrykket inde i stemplet. Dette gør det muligt at slappe af stempelfjedrene, hvilket letter tryk på koblingspakken og trykpladen.

Vi vil se på fordele og ulemper ved transmissioner med dobbelt kobling næste.

Audi TT Roadster, en af ​​flere Audi-modeller fås med dobbelt-gearkasse Foto høflighed Audi Press Database

Forhåbentlig bliver det klart, hvorfor DCT er klassificeret som en automatisk manuel transmission. I princippet opfører DCT sig som en standard manuel gearkasse: Den har input og hjælpeaksler til husgear, synkronisatorer og en kobling. Hvad det ikke har, er en koblingspedal, fordi computere, magnetventiler og hydraulik gør selve skiftet. Selv uden en koblingspedal kan føreren stadig "fortælle" computeren, hvornår han skal gribe ind gennem padler, knapper eller en gearskift.

Driveroplevelse er derfor bare en af ​​de mange fordele ved en DCT. Med skift, der kun tager 8 millisekunder, føler mange, at DCT tilbyder den mest dynamiske acceleration af ethvert køretøj på markedet. Det tilbyder bestemt glat acceleration ved at fjerne skiftchok, der ledsager gearskift i manuelle transmissioner og endda nogle automatik. Bedst af alt, det giver chauffører den luksus at vælge, om de foretrækker at kontrollere forskydningen eller lade computeren udføre alt arbejde.

Den mest overbevisende fordel ved en DCT er måske forbedret brændstoføkonomi. Da strømtilførslen fra motor til transmission ikke afbrydes, øges brændstofeffektiviteten dramatisk. Nogle eksperter siger, at en seks-trins DCT kan levere op til 10 procent stigning i relativ brændstofeffektivitet sammenlignet med en konventionel fem-trins automat.

Mange bilproducenter er interesseret i DCT-teknologi. Nogle bilproducenter er imidlertid på vagt over for de ekstra omkostninger, der er forbundet med at ændre produktionslinjer for at imødekomme en ny type transmission. Dette kan oprindeligt øge udgifterne til biler udstyret med DCT'er, hvilket kan afskrække omkostningsbevidste forbrugere.

Derudover investerer producenter allerede meget i alternative transmissionsteknologier. En af de mest bemærkelsesværdige er den kontinuerlige variable transmission, eller CVT. En CVT er en type automatisk gearkasse, der bruger et bevægeligt remskivesystem og et bælte eller kæde til uendeligt at justere gearforholdet over et bredt område. CVT'er reducerer også gearstød og øger brændstofeffektiviteten markant. Men CVT'er kan ikke håndtere de høje drejningsmomentkrav fra præstationskøretøjer.

DCT'er har ikke sådanne problemer og er ideelle til højtydende køretøjer. I Europa, hvor manuelle transmissioner foretrækkes på grund af deres ydeevne og brændstofeffektivitet, forudsiger nogle, at DCT'er vil fange 25 procent af markedet. Kun en procent af de biler, der er produceret i Vesteuropa, er udstyret med en CVT inden 2012.

Dernæst skal vi se på DCT's historie og se, hvad fremtiden har.

Porsche 962 Foto med tilladelse fra Porsche Cars Nordamerika

Manden, der opfandt gearkassen med dobbelt kobling, var en pioner inden for bilteknik. Adolphe Kégresse er bedst kendt for at udvikle halvbanen, en type køretøj udstyret med uendelige gummibaner, der gør det muligt at køre off-road over forskellige former for terræn. I 1939 udtænkte Kégresse ideen om en gearkasse med dobbelt kobling, som han håbede at kunne bruge på det legendariske Citroën "Traction" -køretøj. Desværre forhindrede ugunstige forretningsforhold yderligere udvikling. -

Både Audi og Porsche brugte konceptet med dobbelt kobling, selvom brugen først var begrænset til racerbiler. 956 og 962C racerbiler inkluderede Porsche Dual Klutch, eller PDK. I 1986 vandt en Porsche 962 Monza 1000 kilometer verdensmesterskab Prototype mesterskabsløb - den første sejr for en bil udstyret med PDK-halvautomatisk paddle-shifted transmission. Audi skabte også historie i 1985, da en Sport quattro S1 rallybil udstyret med dobbelt-kobling transmission vandt Pikes Peak-bjergbestigning, et løb op ad det 4.300 meter høje bjerg.

Kommercialisering af transmission med dobbelt kobling har imidlertid først været mulig før. Volkswagen har været en pioner inden for transmissioner med dobbelt kobling, og licenserer BorgWarners DualTronic-teknologi. Europæiske biler udstyret med DCT'er inkluderer Volkswagen Beetle, Golf, Touran og Jetta samt Audi TT og A3; Skoda Octavia; og sædet Altea, Toledo og Leon.

Volkswagon Jetta 2.0 Foto høflighed VM Media Room

Ford er den anden store producent, der forpligter sig til transmissioner med dobbelt kobling, foretaget af Ford of Europe og dens 50/50 joint venture transmission-producent, GETRAG-Ford. Det demonstrerede Powershift System, en seks-trins gearkasse med dobbelt kobling, på Frankfurt International Motor Show 2005. Produktionsbiler, der bruger en første generation af Powershift, er imidlertid cirka to år væk.

For meget mere information om transmissioner med dobbelt kobling og relaterede emner, se linkene på næste side.

relaterede artikler

• Sådan fungerer manuelle transmissioner
• Sådan fungerer automatiske transmissioner
• Sådan fungerer koblinger
• Hvordan drejningsmomentomformere fungerer
• Hvordan kontinuerligt varierende transmissioner fungerer
• Sådan fungerer sekventielle gearkasser

Flere gode links

• Audi World
• Dobbeltkobling vs. CVT-debat
• BorgWarner - producent af DCT brugt i Volkswagons
• Ford of Europe sætter dobbelt koblingstransmissioner i højt gear
• Overvejelser ved transmission: ud over den manuelle gearkasse

Kilder

• Adams, Eric, et al. "The Popular Science Automotive Buyer's Guide: Managing Power - Transmission," Popular Science, juli 2005.
• Amoroso, Frank. "Audi TT 3.2 fra 2004: Har du glat? Har du DSG?" AudiWorld, 17. januar 2004. http://www.audiworld.com/features/tests/2004tt32.shtml
• Audi World Site http://www.audi.com/audi/com/en1/new_cars/technology/ drive ___ suspension / dsg / technology_and_details.html
• "DSG og CVT: Hvilken vil sejre?" CARToday.com, 5. juli 2005. http://www.cartoday.com/content/news/singlepage.asp?in=7312
• "Europæisk interesse for teknologi med dobbelt kobling skifter gear," Just-auto.com, 2. december 2005. http://www.just-auto.com/features_detail.asp?art=1171
• Erjavec, Jack. "Automotive Technology: A Systems Approach." New York: Thomson Delmar Learning. 2005.
• Kluger, Michael og Bapiraju Surampudi. "Glat i koblingen." Southwest Research Institute, sommer 2004. http://www.swri.edu/3pubs/ttoday/Summer04/Clutch.htm
• Thomas, Mike. "Ford of Europe sætter dobbelt koblingstransmissioner i højt gear." Ford Newsroom, 13. februar 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. "Undervisning af en gammel tranny nye tricks: BorgWarner indånder næste generations liv i den manuelle transmission," WardsAuto.com, 1. december 2000. http://wardsautoworld.com/ar/auto_tech_trends_4/index.html
• "Den sportslige direkte gearskift." AudiWorld, 27. august 2003. http://www.audiworld.com/news/03/082703/content.shtml