Półautomatyczne skrzynie biegów zajmują miejsce na przecięciu kontroli kierowcy i automatyzacji — oferując to, co najlepsze zarówno z manualnych, jak i automatycznych skrzyń biegów. Aby naprawdę zrozumieć, jak działa półautomatyczna skrzynia biegów, warto najpierw przypomnieć sobie podstawy konwencjonalnej manualnej skrzyni biegów.
Jak działa manualna skrzynia biegów: Podstawy
Tradycyjna manualna skrzynia biegów zbudowana jest wokół dwóch głównych wałków:
- Wałek pierwotny (napędowy) — odbiera moment obrotowy od silnika za pośrednictwem koła zębatego sprzęgła
- Wałek wtórny (napędzany) — przekazuje przekształcony moment obrotowy do kół napędowych
Obydwa wałki noszą koła zębate zazębiające się parami. Na wałku pierwotnym koła są sztywno zamocowane; na wtórnym obracają się swobodnie. Na luzie wszystkie koła zębate wałka wtórnego obracają się bez przenoszenia momentu obrotowego na koła pojazdu.
Podczas zmiany biegu kierowca wciska sprzęgło, aby odłączyć wałek pierwotny od silnika. Przesunięcie dźwigni zmiany biegów przesuwa specjalne urządzenia zwane synchronizatorami wzdłuż wałka wtórnego. Sprzęgło synchronizatora następnie sztywno blokuje odpowiednie koło zębate na wałku. Po zwolnieniu sprzęgła moment obrotowy przepływa przez zablokowane koło z wybranym przełożeniem, trafiając do przekładni głównej i kół. Aby zachować zwartość skrzyni biegów, wałek wtórny jest często podzielony na dwie części, rozkładając koła napędzane na obie połowy.
Jak działa półautomatyczna skrzynia biegów
Półautomatyczna skrzynia biegów kieruje się dokładnie tymi samymi zasadami mechanicznymi — z jedną kluczową różnicą: siłowniki serwomechanizmu obsługują sprzęgło i dobór biegu zamiast kierowcy. Te siłowniki zazwyczaj obejmują:
- Silnik krokowy z przekładnią redukcyjną
- Jednostkę serwomechanizmu do obsługi sprzęgła
- Siłowniki hydrauliczne w niektórych konfiguracjach
Elektroniczna jednostka sterująca (ECU) koordynuje cały proces. Gdy wydawane jest polecenie zmiany biegu:
- Pierwszy serwomechanizm wciska sprzęgło
- Drugi serwomechanizm przesuwa synchronizatory na żądany bieg
- Pierwszy serwomechanizm powoli zwalnia sprzęgło
Eliminuje to całkowicie potrzebę pedału sprzęgła. W trybie automatycznym komputer pokładowy wyzwala zmiany biegów na podstawie prędkości pojazdu, obrotów silnika oraz sygnałów z systemów takich jak ESP i ABS. W trybie manualnym kierowca wydaje polecenia zmiany biegów za pomocą selektora biegów lub łopatek zmiany biegów.
Wada: Brak informacji zwrotnej ze sprzęgła
Główną słabością półautomatycznej skrzyni biegów jest brak dotykowej informacji zwrotnej ze sprzęgła. Doświadczony kierowca może dokładnie wyczuć moment, w którym tarcze sprzęgła zazębiają się, i odpowiednio modulować przejście. Elektronika musi jednak przyjąć bardziej ostrożne podejście — trzymać sprzęgło otwarte dłużej, aby unikać szarpnięć i zapobiegać zużyciu. Skutkiem są zauważalne przerwy w dostarczaniu mocy podczas przyspieszania.
Jedynym prawdziwym rozwiązaniem jest skrócenie czasu zmiany biegu, ale to bezpośrednio zwiększa koszt jednostki — kompromis, który ogranicza stosowanie półautomatycznych skrzyń biegów w tańszych zastosowaniach.
Rewolucja DCT: Skrzynia z podwójnym sprzęgłem wyjaśniona
Skrzynia z podwójnym sprzęgłem (DCT), która pojawiła się na początku lat 80. XX wieku, rozwiązała te niedoskonałości dzięki inteligentnemu przełomowi mechanicznemu. Doskonałym przykładem jest 6-biegowa skrzynia DSG Volkswagena. Zawiera ona:
- Dwa wałki wtórne z kołami napędzanymi i synchronizatorami
- Dwa wałki pierwotne — jeden umieszczony wewnątrz drugiego, jak rosyjska matrioszka
- Dwa oddzielne wielotarczowe sprzęgła, po jednym dla każdego wałka pierwotnego
Oto jak rozmieszczone są biegi:
- Zewnętrzny wałek pierwotny: 2., 4. i 6. bieg
- Wewnętrzny wałek pierwotny: 1., 3., 5. bieg i wsteczny
Oto co sprawia, że DCT jest tak szybkie: gdy samochód jedzie na 1. biegu (wałek wewnętrzny, pierwsze sprzęgło zamknięte), elektronika jednocześnie wstępnie dobiera 2. bieg na wałku zewnętrznym — nawet gdy to sprzęgło pozostaje otwarte. Dlatego skrzynie DCT są również nazywane przekładniami preselekcyjnymi.
Gdy nadchodzi punkt zmiany biegu, pierwsze sprzęgło otwiera się i drugie zamyka jednocześnie. Moment obrotowy przenoszony jest na wałek zewnętrzny i 2. bieg — niemal bez przerywania przepływu mocy. Wynik jest imponujący: Golf DSG zmienia biegi w zaledwie 8 milisekund, w porównaniu z 150 ms w Ferrari Enzo.
DCT kontra półautomatyczna: Kluczowe różnice
- Szybkość: DCT zmienia biegi w jednocyfrowych milisekundach; półautomatyczne skrzynie biegów potrzebują znacznie więcej czasu
- Płynność: Przejścia DCT są niemal bezszwowe dzięki wstępnie wybranym biegom; półautomatyczne mogą powodować zauważalne spadki mocy
- Wydajność: Skrzynie DCT są bardziej ekonomiczne od tradycyjnych automatycznych skrzyń biegów
- Koszt: Obie technologie są droższe od standardowych rozwiązań, choć skrzynie DCT stały się z czasem bardziej dostępne
- Wysoki moment obrotowy: Wczesne skrzynie DCT miały trudności z zastosowaniami wysokomomentowymi — ograniczenie rozwiązane przez skrzynię DSG firmy Ricardo zamontowaną w Bugatti Veyron o mocy 1000 KM
Kto używa DCT dzisiaj?
Skrzynie z podwójnym sprzęgłem nie są już wyłączną domeną pojazdów Grupy Volkswagen. Dziś technologia DCT jest stosowana przez:
- BMW
- Ford
- Mitsubishi
- FIAT
- Porsche — marka znana z wdrażania wyłącznie sprawdzonych technologii
Tymczasem półautomatyczne skrzynie biegów nadal dominują w segmencie supersamochodów — choć nawet tutaj dystans się zmniejsza. Zrobotyzowana skrzynia biegów Ferrari 599 GTB Fiorano zmienia biegi w zaledwie kilkadziesiąt milisekund, znacznie wyprzedzając przystępniejsze cenowo systemy półautomatyczne, takie jak Opel Easytronic.
Przyszłość skrzyń biegów w motoryzacji
Analitycy branżowi przewidują, że DCT i CVT (bezstopniowa skrzynia biegów) staną się dominującymi typami skrzyń biegów w nadchodzących latach. Manualna skrzynia biegów — definiowana przez pedał sprzęgła — powoli znika nawet z samochodów sportowych zorientowanych na osiągi. W miarę postępu systemów wspomagania kierowcy i automatyzacji, zmiana ku wygodzie jedynie przyspiesza.
To jest tłumaczenie. Oryginał możesz przeczytać tutaj: https://www.drive.ru/technic/4efb332e00f11713001e3f50.html
Opublikowano Listopad 18, 2021 • 5m do przeczytania
