Hvordan transmisjoner med to koblinger fungerer

  • Thomas Dalton
  • 0
  • 4201
  • 1245

De fleste vet at biler har to grunnleggende girtyper: manualer, som krever at sjåføren skifter tannhjul ved å trykke ned en clutchpedal og bruke et pinneskifte, og automatikk, som gjør alt skiftarbeidet for sjåfører som bruker clutcher, en momentomformer og sett med planetariske gir. Men det er også noe i mellom som tilbyr det beste fra begge verdener - the dual-clutch girkasse, også kalt den halvautomatiske girkassen, den "clutchless" manuelle girkassen og den automatiserte manuelle girkassen.

I en racerbilverden er halvautomatiske transmisjoner, for eksempel sekvensiell manuell girkasse (eller SMG), har vært en stift i mange år. Men i produksjonsbilenes verden er det en relativt ny teknologi - en som blir definert av en veldig spesifikk utforming kjent som girkassen med dobbel kobling, eller direkte skift.

Denne artikkelen vil undersøke hvordan en girkasse med to koblinger fungerer, hvordan den kan sammenlignes med andre typer sendinger og hvorfor noen spår at det er fremtidens overføring.

Hands-On eller Hands-Off

En girkasse med to clutch gir funksjonen til to manuelle girkasser i en. For å forstå hva dette betyr, er det nyttig å gjennomgå hvordan en konvensjonell manuell girkasse fungerer. Når en sjåfør ønsker å bytte fra ett gir til et annet i en vanlig pinneskiftbil, trykker han først ned clutchpedalen. Denne betjener en enkelt kobling, som kobler motoren fra girkassen og avbryter strømmen til girkassen. Deretter bruker sjåføren pinneskiftet for å velge et nytt gir, en prosess som innebærer å flytte en tannkrage fra ett girhjul til et annet girhjul av en annen størrelse. Enheter som heter synchronizers match girene før de er i inngrep for å forhindre sliping. Når det nye giret er koblet til, slipper føreren clutchpedalen, som kobler motoren til girkassen på nytt og overfører strøm til hjulene.

Så i en konvensjonell manuell girkasse er det ikke en kontinuerlig strøm av strøm fra motoren til hjulene. I stedet endres strømleveransen fra til av til under girskift, noe som forårsaker et fenomen kjent som "skiftesjokk" eller "dreiemomentavbrudd." For en ufaglært sjåfør kan dette føre til at passasjerer blir kastet frem og tilbake igjen når tannhjul skiftes.

En girkasse med dobbel kobling bruker derimot to koblinger, men har ingen clutchpedal. Sofistikert elektronikk og hydraulikk styrer koblingene, akkurat som i en automatisk automatgir. I en DCT fungerer imidlertid koblingene uavhengig av hverandre. Den ene clutchen styrer de odde tannhjulene (første, tredje, femte og revers), mens den andre kontrollerer de jevne girene (andre, fjerde og sjette). Ved bruk av dette arrangementet kan gir byttes uten å avbryte strømmen fra motor til girkasse. Sekvensielt sett fungerer det slik:

Dette innholdet er ikke kompatibelt på denne enheten.

Takk skal du ha

Takk til Jeff Beckman for hans hjelp med denne artikkelen.

innhold
  1. To-clutch giraksler
  2. Fordeler og ulemper med dual-clutch transmisjoner
  3. To-clutch overføringer: fortid, nåtid og fremtid

En todelt giraksel er kjernen i en DCT. I motsetning til en konvensjonell manuell girkasse, som rommer alle girene på en enkelt inngangsaksling, deler DCT opp rare og jevne gir på to inngangsaksler. Hvordan er dette mulig? Den ytre skaftet er uthult, noe som gir plass til en indre skaft, som er nestet inni. Den ytre hule akselen mater andre og fjerde gir, mens den indre akselen mater første, tredje og femte.

Diagrammet nedenfor viser dette arrangementet for en typisk fem-trinns DCT. Legg merke til at en clutch styrer andre og fjerde gir, mens en annen, uavhengig clutch styrer første, tredje og femte gir. Det er trikset som tillater lynraske girskift og holder strømleveransen konstant. En standard manuell girkasse kan ikke gjøre dette fordi den må bruke en kobling for alle rare og jevnlige gir.

Multi-plate koblinger

Fordi en girkasse med dobbel kobling ligner på en automatisk, kan du tenke at den krever en dreiemomentomformer, og det er slik en automatisk overfører motorens dreiemoment fra motoren til girkassen. DCT-er krever imidlertid ikke dreiemomentomformere. I stedet bruker DCT-er som for tiden er på markedet våte flerplater-koblinger. En "våt" clutch er en som bader clutchkomponentene i smørevæske for å redusere friksjonen og begrense produksjonen av varme. Flere produsenter utvikler DCTer som bruker tørre koblinger, som de som vanligvis er forbundet med manuelle girkasser, men alle produksjonsbiler utstyrt med DCTer i dag bruker den våte versjonen. Mange motorsykler har enkeltkoblinger med flere plater.

I likhet med dreiemomentomformere, bruker våte flerplattekoblinger hydraulisk trykk for å drive tannhjulene. Væsken gjør sitt arbeid inne i clutchstempelet, sett i diagrammet over. Når koblingen er koblet inn, presser hydraulisk trykk inne i stempelet et sett med spiralfjærerdel, som skyver en serie stablede koblingsplater og friksjonsskiver mot en fast trykkplate. Friksjonsskivene har innvendige tenner som er dimensjonert og formet til å komme i netting med snor på clutchtrommelen. I sin tur er trommelen koblet til giret som vil motta overføringskraften. Audis girkasse med dobbel kobling har både en liten spiralfjær og en stor membranfjær i de våte flerplattkoblingene.

For å koble ut koblingen reduseres væsketrykket inne i stempelet. Dette gjør at stempelfjærene kan slappe av, noe som letter presset på clutchpakningen og trykkplaten.

Vi skal se på fordeler og ulemper ved overføring av dobbel kobling.

Audi TT Roadster, en av flere Audi-modeller som er tilgjengelig med en girkasse med to skift Foto med tillatelse fra Audi Press Database

Forhåpentligvis blir det klart hvorfor DCT er klassifisert som en automatisk manuell girkasse. I prinsippet oppfører DCT seg akkurat som en standard manuell girkasse: Den har inngangs- og hjelpeaksler til husgir, synkronisatorer og en clutch. Det den ikke har er en clutchpedal, fordi datamaskiner, magnetventiler og hydraulikk gjør selve skiftingen. Selv uten en clutchpedal, kan sjåføren fremdeles "fortelle" datamaskinen når han skal iverksette tiltak gjennom padler, knapper eller en girskift.

Driveropplevelse er da bare en av de mange fordelene med en DCT. Med omskiftinger som tar bare 8 millisekunder, er det mange som føler at DCT tilbyr den mest dynamiske akselerasjonen av et hvilket som helst kjøretøy på markedet. Det tilbyr absolutt jevn akselerasjon ved å eliminere skiftesjokket som følger med girskift i manuelle girkasser og til og med noen automatikk. Det beste av alt er at det gir sjåførene luksusen å velge om de foretrekker å kontrollere skiftingen eller la datamaskinen gjøre alt arbeidet.

Den kanskje mest overbevisende fordelen med en DCT er forbedret drivstofføkonomi. Fordi kraftstrømmen fra motoren til girkassen ikke blir avbrutt, øker drivstoffeffektiviteten dramatisk. Noen eksperter sier at en sekstrinns DCT kan gi opptil 10 prosent økning i relativ drivstoffeffektivitet sammenlignet med en konvensjonell femtrinns automat.

Mange bilprodusenter er interessert i DCT-teknologi. Noen bilprodusenter er imidlertid på vakt mot merkostnadene forbundet med å endre produksjonslinjer for å imøtekomme en ny type overføring. Dette kan i utgangspunktet øke kostnadene for biler utstyrt med DCT, noe som kan motvirke kostnadsbevisste forbrukere.

I tillegg investerer allerede produsenter stort i alternative overføringsteknologier. En av de mest bemerkelsesverdige er kontinuerlig variabel overføring, eller CVT. En CVT er en type automatgir som bruker et bevegelig remskive og et belte eller kjede for å trinnløst justere girforholdet over et bredt spekter. CVT-er reduserer skiftesjokk og øker drivstoffeffektiviteten betydelig. Men CVTer takler ikke høye dreiemomentkrav fra ytelsesbiler.

DCTer har ikke slike problemer og er ideelle for høyytelsesbiler. I Europa, der manuelle transmisjoner foretrekkes på grunn av ytelse og drivstoffeffektivitet, spår noen at DCT-er vil fange opp 25 prosent av markedet. Bare en prosent av bilene produsert i Vest-Europa vil være utstyrt med en CVT innen 2012.

Deretter skal vi se på historien til DCT og se hva fremtiden rommer.

Porsche 962 Foto med tillatelse fra Porsche Cars Nord-Amerika

Mannen som oppfant girkassen med dobbel kobling var en pioner innen bilteknikk. Adolphe Kégresse er mest kjent for å utvikle halvbanen, en type kjøretøy utstyrt med uendelige gummibaner som lar den kjøre off-road over forskjellige former for terreng. I 1939 unnfanget Kégresse ideen om en girkasse med dobbel kobling, som han håpet å bruke på det legendariske Citroën-kjøretøyet "Traction". Dessverre hindret ugunstige forretningsforhold videreutvikling. -

Både Audi og Porsche tok seg opp av dual-clutch-konseptet, selv om bruken først var begrenset til racers. 956- og 962C-løpebane inkludert Porsche Dual Klutch, eller PDK. I 1986 vant en Porsche 962 Monza 1000 kilometer verdensmesterskap Prototype mesterskap-løp - den første seieren for en bil utstyrt med PDK halvautomatisk skifteskift. Audi gjorde også historie i 1985 da en Sport quattro S1 rallybil utstyrt med girkasse med dobbel clutch vant Pikes Peak hill stigning, et løp oppover det 4.300 meter høye fjellet.

Kommersialisering av girkassen med dobbel kobling har imidlertid ikke vært mulig før i det siste. Volkswagen har vært en pioner innen transmisjoner med dobbel kobling, og lisenser for BorgWarners DualTronic-teknologi. Europeiske biler utstyrt med DCT inkluderer Volkswagen Beetle, Golf, Touran og Jetta samt Audi TT og A3; Skoda Octavia; og setet Altea, Toledo og Leon.

Volkswagon Jetta 2.0 Foto med tillatelse fra VM Media Room

Ford er den andre store produsenten som forplikter seg til overføring av dobbelt clutch, laget av Ford of Europe og dens 50/50 joint venture transmisjonsprodusent, GETRAG-Ford. Det demonstrerte Powershift System, en sekstrinns girkasse med dobbel kobling, på Frankfurt International Motor Show 2005. Imidlertid er produksjonsbiler som bruker en første generasjon Powershift omtrent to år unna.

For mye mer informasjon om overføringer med dobbel kobling og relaterte emner, sjekk ut lenkene på neste side.

relaterte artikler

  • Hvordan manuelle overføringer fungerer
  • Hvordan automatiske overføringer fungerer
  • Hvordan koblinger fungerer
  • Hvordan dreiemomentomformere fungerer
  • Hvordan kontinuerlig variabel overføring fungerer
  • Hvordan sekvensielle girkasser fungerer

Flere gode lenker

  • Audi World
  • Dual-clutch vs. CVT Debate
  • BorgWarner - produsent av DCT brukt i Volkswagons
  • Ford of Europe setter dobbel clutchgiringer i høyt gir
  • Hensyn til overføring: Utover den manuelle girkassen

kilder

  • Adams, Eric, et al. "Popular Science Automotive Buyers Guide: Managing Power - Transmission," Popular Science, juli 2005.
  • Amoroso, Frank. "2004 Audi TT 3.2: Har du glatt? 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 seire?" CARToday.com, 5. juli 2005. http://www.cartoday.com/content/news/singlepage.asp?in=7312
  • "Europeisk interesse for teknologi med dual-clutch gir et gir," Just-auto.com, 2. desember 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. "Glatt i clutchen." Southwest Research Institute, sommeren 2004. http://www.swri.edu/3pubs/ttoday/Summer04/Clutch.htm
  • Thomas, Mike. "Ford of Europe setter overføringer med to koblinger i høyt gir." 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. "Lærer en gammel tranny nye triks: BorgWarner puster neste generasjons liv i den manuelle transmisjonen," WardsAuto.com, 1. desember 2000. http://wardsautoworld.com/ar/auto_tech_trends_4/index.html
  • "Den sportslige girkassen med direkte skift." AudiWorld, 27. august 2003. http://www.audiworld.com/news/03/082703/content.shtml



Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.

De mest interessante artiklene om hemmeligheter og oppdagelser. Mye nyttig informasjon om alt
Artikler om vitenskap, rom, teknologi, helse, miljø, kultur og historie. Forklare tusenvis av emner slik at du vet hvordan alt fungerer