Hálfsjálfvirk gírskipting: Hvernig hún virkar og hvers vegna hún skiptir máli

Hálfsjálfvirk gírskipting situr á mörkum stjórnunar ökumanns og sjálfvirkni — og býður upp á það besta úr bæði beinskiptum og sjálfskiptum gírkössum. Til að skilja raunverulega hvernig hálfsjálfvirk gírskipting virkar er gagnlegt að rifja fyrst upp grunnatriði hefðbundins beinskipts gírkassa.

Hvernig beinskiptur gírkassi virkar: Grunnatriðin

Hefðbundinn beinskiptur gírkassi er byggður um tvo meginása:

• Aðalás (drifás) — tekur við snúningsvægi frá vélinni gegnum kúplingsgírinn
• Aukaás (drifinn ás) — flytur umbreytt snúningsvægi til drifhjólanna

Báðir ásar bera gíra sem grípa hver í annan í pörum. Á aðalásnum eru gírarnir fastir; á aukaásnum snúast þeir frjálst. Í hlutlausu snúast allir aukagírar án þess að flytja snúningsvægi til hjólanna.

Þegar skipt er um gír stígur ökumaðurinn á kúplinguna til að aftengja aðalásinn frá vélinni. Þegar gírstöngin er færð flytur hún sérstök tæki sem nefnast samhæfar (synchronizers) eftir aukaásnum. Samhæfarkúpling læsir síðan viðeigandi gír fast á ásinn. Um leið og kúplingunni er sleppt streymir snúningsvægið gegnum læsta gírinn í völdu hlutfalli og heldur áfram að lokadrifinu og hjólunum. Til að halda gírkassanum nettum er aukaásnum oft skipt í tvennt og drifnu gírunum dreift á báða helminga.

Hvernig hálfsjálfvirk gírskipting virkar

Hálfsjálfvirkur gírkassi fylgir nákvæmlega sömu vélrænu lögmálum — með einum lykilmun: þjónshreyflar (servo actuators) sjá um kúplinguna og gírval í stað ökumannsins. Þessir hreyflar fela yfirleitt í sér:

• Skrefrafmótor með niðurgírun
• Þjónseiningu fyrir stjórnun kúplingar
• Vökvaknúna hreyfla í sumum útfærslum

Rafræn stýrieining (ECU) stýrir öllu ferlinu. Þegar skipun um gírskipti berst:

1. Fyrsti þjónninn ýtir kúplingunni niður
2. Annar þjónninn færir samhæfana í æskilegan gír
3. Fyrsti þjónninn sleppir kúplingunni hægt

Þetta útilokar þörfina á kúplingsfetli með öllu. Í sjálfvirkri stillingu kveikir borðtölvan á gírskiptum út frá hraða ökutækis, snúningshraða vélar (RPM) og inntaki frá kerfum á borð við ESP og ABS. Í handvirkri stillingu stýrir ökumaðurinn skiptingum með gírvelinum eða stýrisflipum (paddle shifters).

Gallinn: Skortur á kúplingstilfinningu

Helsti veikleiki hálfsjálfvirkrar gírskiptingar er skortur á áþreifanlegri kúplingstilfinningu. Reyndur ökumaður finnur nákvæmlega hvenær kúplingsplöturnar grípa og getur mótað yfirfærsluna í samræmi við það. Rafeindabúnaðurinn verður hins vegar að beita varkárari nálgun — að halda kúplingunni opinni lengur til að forðast kippi og koma í veg fyrir slit. Útkoman er merkjanlegt aflrof við hröðun.

Eina raunverulega lausnin er að stytta skiptitímann, en það hækkar beint kostnað einingarinnar — málamiðlun sem takmarkar hálfsjálfvirkar gírskiptingar í ódýrari útfærslum.

DCT-byltingin: Tvíkúplingsgírskipting útskýrð

Tvíkúplingsgírskiptingin (DCT), sem kom fram snemma á níunda áratugnum, leysti þessa annmarka með snjallri vélrænni nýjung. Tökum 6 gíra DSG frá Volkswagen sem gott dæmi. Hún hefur:

• Tvo aukaása með drifnum gírum og samhæfum
• Tvo aðalása — annan inni í hinum, líkt og rússnesk matrjoska-dúkka
• Tvær aðskildar fjöldiska-kúplingar, eina fyrir hvorn aðalás

Svona er gírunum dreift:

• Ytri aðalás: 2., 4. og 6. gír
• Innri aðalás: 1., 3., 5. og bakkgír

Þetta er það sem gerir DCT svona hraða: á meðan bíllinn ekur í 1. gír (innri ás, fyrsta kúpling lokuð) forvelur rafeindabúnaðurinn 2. gírinn samtímis á ytri ásnum — þrátt fyrir að sú kúpling sé enn opin. Þess vegna eru DCT-skiptingar einnig kallaðar forvalsgírskiptingar.

Þegar skiptipunkturinn rennur upp opnast fyrsta kúplingin og sú seinni lokast samtímis. Snúningsvægið flyst yfir á ytri ásinn og 2. gír — nánast án þess að rjúfa aflstreymið. Útkoman er sláandi: Golf DSG skiptir á aðeins 8 millisekúndum, samanborið við 150 ms á Ferrari Enzo.

DCT á móti hálfsjálfvirkri: Helsti munurinn

• Hraði: DCT skiptir á einstafa millisekúndum; hálfsjálfvirkar gírskiptingar taka talsvert lengri tíma
• Mýkt: Yfirfærslur DCT eru nánast óaðfinnanlegar vegna forvalinna gíra; hálfsjálfvirkar geta valdið merkjanlegri aflslækkun
• Sparneytni: DCT eru sparneytnari en hefðbundnar sjálfskiptingar
• Kostnaður: Báðar tæknilausnir bera verðálag, þótt DCT hafi orðið aðgengilegri með tímanum
• Geta fyrir hátt snúningsvægi: Fyrstu DCT-skiptingarnar áttu erfitt með notkun við hátt snúningsvægi — takmörkun sem DSG frá Ricardo leysti, sett í 1.000 hestafla Bugatti Veyron

Hverjir nota DCT í dag?

Tvíkúplingsgírskiptingar eru ekki lengur einungis í bílum Volkswagen-samstæðunnar. Í dag er DCT-tæknin notuð af:

• BMW
• Ford
• Mitsubishi
• FIAT
• Porsche — vörumerki sem er þekkt fyrir að taka aðeins upp tækni sem hefur staðist tímans tönn

Á sama tíma halda hálfsjálfvirkir gírkassar áfram að ráða ríkjum í ofurbílaflokknum — þótt jafnvel þar fari bilið minnkandi. Sem dæmi skiptir vélmenna-gírkassi Ferrari 599 GTB Fiorano á aðeins tugum millisekúndna, langt fram úr ódýrari hálfsjálfvirkum kerfum á borð við Easytronic frá Opel.

Framtíð gírskiptinga í bílum

Greinendur í iðnaðinum spá því að DCT og CVT (þrepalaus sídrifsgírskipting) verði ríkjandi gerðir gírskiptinga á komandi árum. Beinskipti gírkassinn — skilgreindur af kúplingsfetli sínum — er hægt og rólega að hverfa, jafnvel úr sportbílum sem leggja áherslu á afköst. Eftir því sem ökumannsaðstoðarkerfi og sjálfvirkni fleygja fram, eykst þróunin í átt að þægindum aðeins meir.

Þetta er þýðing. Þú getur lesið frumtextann hér: https://www.drive.ru/technic/4efb332e00f11713001e3f50.html