Puoliautomaattiset vaihteistot sijaitsevat kuljettajan hallinnan ja automaation risteyskohdassa — tarjoten parhaat puolet sekä käsivaihteistosta että automaattivaihteistosta. Jotta puoliautomaattisen vaihteiston toiminta olisi helpompi ymmärtää, kannattaa ensin palata perinteisen käsivaihteiston perusteisiin.
Miten käsivaihteisto toimii: Perusteet
Perinteinen käsivaihteisto rakentuu kahden pääakselin ympärille:
- Ensisijainen (käyttävä) akseli — vastaanottaa vääntömomentin moottorista kytkinkehräsvaihteen kautta
- Toissijainen (käytettävä) akseli — siirtää muunnetun vääntömomentin vetopyörille
Molemmat akselit kantavat hammasrattaita, jotka kytkeytyvät pareittain. Ensisijaisella akselilla hammasrattaat ovat kiinteästi kiinnitettyinä; toissijaisella ne pyörivät vapaasti. Vapaalla vaihteella kaikki toissijaiset hammasrattaat pyörivät siirtämättä vääntömomenttia pyörille.
Vaihtaessaan vaihteita kuljettaja painaa kytkintä irrottaakseen ensisijaisen akselin moottorista. Vaihdevivun liikuttaminen siirtää erityisiä laitteita, joita kutsutaan synkronisaattoreiksi, toissijaisen akselin varrella. Synkronisaattorikytkentä lukitsee sitten kyseisen vaihteen kiinteästi akselille. Kun kytkin vapautetaan, vääntömomentti kulkee lukitun vaihteen läpi valitussa välityssuhteessa, jatkaen lopulliseen vetolaitteeseen ja pyörille. Vaihteiston pitämiseksi kompaktina toissijainen akseli on usein jaettu kahteen osaan, jakamalla käytettävät vaihteet kummallekin puoliskolle.
Miten puoliautomaattinen vaihteisto toimii
Puoliautomaattinen vaihteisto noudattaa täsmälleen samoja mekaanisia periaatteita — yhdellä keskeisellä erolla: servotoimilaitteet hoitavat kytkimen ja vaihteen valinnan kuljettajan sijaan. Nämä toimilaitteet sisältävät tyypillisesti:
- Askelmoottori alennusvaihteistolla
- Servoyksikkö kytkintoimintoa varten
- Hydrauliset toimilaitteet joissain kokoonpanoissa
Elektroninen ohjausyksikkö (ECU) ohjaa koko prosessia. Kun vaihteenvaihtokomento annetaan:
- Ensimmäinen servo painaa kytkintä
- Toinen servo siirtää synkronisaattorit haluttuun vaihteeseen
- Ensimmäinen servo vapauttaa kytkimen hitaasti
Tämä poistaa kokonaan kytkinpolkimen tarpeen. Automaattitilassa ajoneuvon tietokone käynnistää vaihteenvaihdon ajoneuvon nopeuden, moottorin kierrosluvun ja ESP- sekä ABS-järjestelmien syötteiden perusteella. Manuaalitilassa kuljettaja käskee vaihteenvaihtoja vaihdevalitsimen tai vaihtolapojen kautta.
Haittapuoli: Kytkintuntuman puuttuminen
Puoliautomaattisen vaihteiston ensisijainen heikkous on taktisen kytkintuntuman puuttuminen. Kokenut kuljettaja voi tuntea täsmälleen, milloin kytkinkiekot tarttuvat, ja säädellä siirtymää vastaavasti. Elektroniikan on kuitenkin käytettävä konservatiivisempaa lähestymistapaa — pidettävä kytkin auki pidempään nykimisen välttämiseksi ja kulumisen estämiseksi. Tuloksena on havaittavia tehokatkoja kiihdytyksen aikana.
Ainoa todellinen ratkaisu on lyhentää vaihteenvaihtoaikaa, mutta se suoraan lisää yksikön kustannuksia — kompromissi, joka rajoittaa puoliautomaattisia vaihteistoja edullisissa sovelluksissa.
DCT-vallankumous: Kaksoiskytkinvaihteisto selitettynä
Kaksoiskytkinvaihteisto (DCT), joka kehitettiin 1980-luvun alussa, ratkaisi nämä puutteet älykkäällä mekaanisella läpimurrolla. Otetaan Volkswagenin 6-vaihteinen DSG parhaana esimerkkinä. Se sisältää:
- Kaksi toissijaista akselia käytettävillä vaihteilla ja synkronisaattoreilla
- Kaksi ensisijaista akselia — toinen sisäkkäin toisen sisällä, kuin venäläinen matrjoška-nukke
- Kaksi erillistä monilevykytkintä, yksi kutakin ensisijaista akselia kohden
Vaihteet jakautuvat seuraavasti:
- Ulkoinen ensisijainen akseli: 2., 4. ja 6. vaihde
- Sisäinen ensisijainen akseli: 1., 3., 5. vaihde ja peruutusvaihde
Tässä on DCT:n nopeuden salaisuus: kun auto ajaa 1. vaihteella (sisäinen akseli, ensimmäinen kytkin suljettu), elektroniikka esivalitsee 2. vaihteen samanaikaisesti ulkoiselle akselille — vaikka se kytkin pysyy auki. Siksi DCT:tä kutsutaan myös esivalintavaihteistoksi.
Kun vaihteenvaihtopiste saapuu, ensimmäinen kytkin avautuu ja toinen sulkeutuu samanaikaisesti. Vääntömomentti siirtyy ulkoiselle akselille ja 2. vaihteelle — lähes keskeyttämättä tehovirtaa. Tulos on hämmästyttävä: Golf DSG vaihtaa vain 8 millisekunnissa, verrattuna Ferrari Enzon 150 ms:iin.
DCT vs. puoliautomaatti: Tärkeimmät erot
- Nopeus: DCT vaihtaa yksittäisissä millisekunneissa; puoliautomaattiset vaihteistot kestävät huomattavasti kauemmin
- Pehmeys: DCT-siirtymät ovat lähes saumattomia esivalittujen vaihteiden ansiosta; puoliautomaatit voivat aiheuttaa havaittavia tehon laskuja
- Tehokkuus: DCT:t ovat polttoainetehokkaampia kuin perinteiset automaattivaihteistot
- Hinta: Molemmat teknologiat ovat kalliimpia, vaikka DCT:t ovat tulleet saavutettavammiksi ajan myötä
- Korkean vääntömomentin kyky: Varhaiset DCT:t kamppailivat korkean vääntömomentin sovellusten kanssa — rajoitus, jonka Ricardon DSG ratkaisi 1 000 hv:n Bugatti Veyronissa
Kuka käyttää DCT:tä nykyään?
Kaksoiskytkinvaihteistot eivät ole enää yksinomaan Volkswagen-konsernin ajoneuvoissa. Nykyään DCT-teknologiaa käyttävät:
- BMW
- Ford
- Mitsubishi
- FIAT
- Porsche — merkki, joka tunnetaan vain aikaansaatujen teknologioiden omaksumisesta
Samaan aikaan puoliautomaattiset vaihteistot jatkavat superautojen segmentin hallintaa — vaikka ero kapenee tässäkin. Ferrari 599 GTB Fioranon robotisoitu vaihteisto vaihtaa esimerkiksi vain kymmenissä millisekunneissa, ylivoimaisesti ylittäen edullisemmat puoliautomaattiset järjestelmät kuten Opelin Easytronic.
Autovaihteistojen tulevaisuus
Alan analyytikot ennustavat, että DCT ja CVT (portaaton vaihteisto) tulevat hallitseviksi vaihteistotyypeiksi tulevina vuosina. Käsivaihteisto — määriteltynä kytkimenpoljimellaan — katoaa hitaasti, jopa suorituskykyorientoituneista urheiluautoista. Kuljettajan apujärjestelmien ja automaation kehittyessä siirtymä mukavuuteen vain kiihtyy.
Tämä on käännös. Voit lukea alkuperäisen täältä: https://www.drive.ru/technic/4efb332e00f11713001e3f50.html
Julkaistu marraskuu 18, 2021 • 5m lukemiseen
