เกียร์กึ่งอัตโนมัติ: หลักการทำงานและความสำคัญ

เกียร์กึ่งอัตโนมัติอยู่ระหว่างการควบคุมของผู้ขับขี่และระบบอัตโนมัติ โดยมอบข้อดีที่ดีที่สุดของทั้งเกียร์ธรรมดาและเกียร์อัตโนมัติ เพื่อให้เข้าใจอย่างแท้จริงว่าเกียร์กึ่งอัตโนมัติทำงานอย่างไร จะเป็นประโยชน์หากทบทวนพื้นฐานของเกียร์ธรรมดาแบบทั่วไปก่อน

หลักการทำงานของเกียร์ธรรมดา: พื้นฐาน

เกียร์ธรรมดาแบบดั้งเดิมสร้างขึ้นจากเพลาหลักสองเพลา:

• เพลาขับ (เพลาหลัก) — รับแรงบิดจากเครื่องยนต์ผ่านเฟืองคลัตช์
• เพลาตาม (เพลารอง) — ถ่ายทอดแรงบิดที่แปลงแล้วไปยังล้อขับเคลื่อน

ทั้งสองเพลามีเฟืองที่ขบกันเป็นคู่ บนเพลาหลัก เฟืองถูกยึดตายตัว ส่วนบนเพลารอง เฟืองจะหมุนได้อย่างอิสระ เมื่ออยู่ในตำแหน่งเป็นกลาง เฟืองรองทั้งหมดจะหมุนโดยไม่ถ่ายทอดแรงบิดไปยังล้อ

เมื่อเปลี่ยนเกียร์ ผู้ขับขี่จะเหยียบคลัตช์เพื่อตัดการเชื่อมต่อเพลาหลักออกจากเครื่องยนต์ การเลื่อนคันเกียร์จะขยับอุปกรณ์พิเศษที่เรียกว่า ซิงโครไนเซอร์ ตามแนวเพลารอง จากนั้นคลัตช์ซิงโครไนเซอร์จะล็อกเฟืองที่เกี่ยวข้องเข้ากับเพลาอย่างแน่นหนา เมื่อปล่อยคลัตช์ แรงบิดจะไหลผ่านเฟืองที่ล็อกไว้ด้วยอัตราทดที่เลือก ต่อเนื่องไปยังเฟืองท้ายและล้อ เพื่อให้กล่องเกียร์มีขนาดกะทัดรัด เพลารองมักถูกแบ่งออกเป็นสองส่วน กระจายเฟืองตามไปยังทั้งสองครึ่ง

หลักการทำงานของเกียร์กึ่งอัตโนมัติ

กล่องเกียร์กึ่งอัตโนมัติทำงานตามหลักการทางกลเดียวกันทุกประการ โดยมีความแตกต่างสำคัญประการหนึ่ง: เซอร์โวแอคชูเอเตอร์ทำหน้าที่ควบคุมคลัตช์และการเลือกเกียร์ แทนผู้ขับขี่ แอคชูเอเตอร์เหล่านี้มักประกอบด้วย:

• มอเตอร์ไฟฟ้าแบบสเต็ปเปอร์พร้อมชุดเฟืองลด
• ชุดเซอร์โวสำหรับการทำงานของคลัตช์
• แอคชูเอเตอร์ไฮดรอลิกในบางการกำหนดค่า

หน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (ECU) ประสานงานกระบวนการทั้งหมด เมื่อมีคำสั่งเปลี่ยนเกียร์:

1. เซอร์โวตัวแรกกดคลัตช์
2. เซอร์โวตัวที่สองขยับซิงโครไนเซอร์ไปยังเกียร์ที่ต้องการ
3. เซอร์โวตัวแรกปล่อยคลัตช์อย่างช้าๆ

วิธีนี้ขจัดความจำเป็นในการใช้แป้นคลัตช์โดยสมบูรณ์ ในโหมดอัตโนมัติ คอมพิวเตอร์ออนบอร์ดจะสั่งการเปลี่ยนเกียร์ตามความเร็วของรถ รอบเครื่องยนต์ และข้อมูลจากระบบต่างๆ เช่น ESP และ ABS ในโหมดแมนนวล ผู้ขับขี่จะสั่งการเปลี่ยนเกียร์ผ่านตัวเลือกเกียร์หรือแป้นพายหลังพวงมาลัย

ข้อเสีย: การขาดความรู้สึกตอบสนองจากคลัตช์

จุดอ่อนหลักของเกียร์กึ่งอัตโนมัติคือการขาดการตอบสนองทางสัมผัสจากคลัตช์ ผู้ขับขี่ที่มีประสบการณ์สามารถรู้สึกได้อย่างแม่นยำว่าแผ่นคลัตช์สัมผัสกันเมื่อใด และปรับการเปลี่ยนผ่านให้เหมาะสม อย่างไรก็ตาม อิเล็กทรอนิกส์ต้องใช้แนวทางที่ระมัดระวังมากกว่า โดยเปิดคลัตช์ไว้นานขึ้นเพื่อหลีกเลี่ยงการกระตุกและป้องกันการสึกหรอ ผลที่ได้คือการหยุดชะงักของกำลังที่สังเกตเห็นได้ชัดเจนในระหว่างการเร่งความเร็ว

ทางออกที่แท้จริงเพียงทางเดียวคือการลดเวลาในการเปลี่ยนเกียร์ แต่นั่นจะเพิ่มต้นทุนของหน่วยโดยตรง ซึ่งเป็นการแลกเปลี่ยนที่จำกัดการใช้งานเกียร์กึ่งอัตโนมัติในแอปพลิเคชันที่ใช้งบประมาณต่ำ

การปฏิวัติ DCT: เกียร์คลัตช์คู่อธิบาย

เกียร์คลัตช์คู่ (DCT) ซึ่งเกิดขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 1980 ได้แก้ปัญหาเหล่านี้ด้วยความก้าวหน้าทางกลที่ชาญฉลาด ขอยกตัวอย่าง DSG 6 สปีดของ Volkswagen ซึ่งมีคุณสมบัติ:

• เพลารองสองเพลาพร้อมเฟืองตามและซิงโครไนเซอร์
• เพลาหลักสองเพลา — เพลาหนึ่งอยู่ภายในอีกเพลาหนึ่ง เหมือนตุ๊กตาแม่ลูกดกรัสเซีย
• คลัตช์แผ่นหลายแผ่นแยกกันสองชุด ชุดละหนึ่งสำหรับแต่ละเพลาหลัก

นี่คือวิธีการกระจายเกียร์:

• เพลาหลักภายนอก: เกียร์ 2, 4 และ 6
• เพลาหลักภายใน: เกียร์ 1, 3, 5 และถอยหลัง

นี่คือสิ่งที่ทำให้ DCT รวดเร็ว: ขณะที่รถวิ่งอยู่ในเกียร์ 1 (เพลาภายใน คลัตช์แรกปิด) อิเล็กทรอนิกส์จะเลือกเกียร์ 2 ไว้ล่วงหน้าพร้อมกันบนเพลาภายนอก แม้ว่าคลัตช์นั้นจะยังเปิดอยู่ก็ตาม นั่นคือเหตุผลที่ DCT ถูกเรียกอีกอย่างว่า เกียร์พรีเซเล็กทีฟ

เมื่อถึงจุดเปลี่ยนเกียร์ คลัตช์แรกจะเปิดและคลัตช์ที่สองจะปิดพร้อมกัน แรงบิดถ่ายโอนไปยังเพลาภายนอกและเกียร์ 2 โดยแทบไม่มีการหยุดชะงักของกำลัง ผลลัพธ์ที่ได้น่าทึ่งมาก: Golf DSG เปลี่ยนเกียร์ได้ในเพียง 8 มิลลิวินาที เมื่อเทียบกับ 150 มิลลิวินาทีของ Ferrari Enzo

DCT เทียบกับกึ่งอัตโนมัติ: ความแตกต่างสำคัญ

• ความเร็ว: DCT เปลี่ยนเกียร์ในมิลลิวินาทีหลักเดียว ในขณะที่เกียร์กึ่งอัตโนมัติใช้เวลานานกว่าอย่างมีนัยสำคัญ
• ความนุ่มนวล: การเปลี่ยนผ่านของ DCT แทบไม่มีรอยต่อเนื่องจากการเลือกเกียร์ล่วงหน้า ในขณะที่เกียร์กึ่งอัตโนมัติอาจเกิดแรงดันตกของกำลังที่สังเกตเห็นได้ชัด
• ประสิทธิภาพ: DCT ประหยัดเชื้อเพลิงมากกว่าเกียร์อัตโนมัติแบบดั้งเดิม
• ต้นทุน: เทคโนโลยีทั้งสองมีราคาสูงกว่า แม้ว่า DCT จะเข้าถึงได้ง่ายขึ้นตามกาลเวลา
• ความสามารถรับแรงบิดสูง: DCT รุ่นแรกๆ ประสบปัญหากับการใช้งานที่มีแรงบิดสูง ซึ่งข้อจำกัดนี้ได้รับการแก้ไขโดย DSG ของ Ricardo ที่ติดตั้งใน Bugatti Veyron ขนาด 1,000 แรงม้า

ใครใช้ DCT ในปัจจุบัน?

เกียร์คลัตช์คู่ไม่ได้เป็นสิ่งที่มีเฉพาะในรถยนต์กลุ่ม Volkswagen อีกต่อไป ปัจจุบัน เทคโนโลยี DCT ถูกใช้โดย:

• BMW
• Ford
• Mitsubishi
• FIAT
• Porsche — แบรนด์ที่ขึ้นชื่อเรื่องการนำเทคโนโลยีที่ผ่านการทดสอบมาแล้วเท่านั้น

ในขณะเดียวกัน กล่องเกียร์กึ่งอัตโนมัติยังคงครองตลาดรถซูเปอร์คาร์ แม้ว่าช่องว่างจะแคบลงก็ตาม เกียร์โรโบติกของ Ferrari 599 GTB Fiorano เช่น สามารถเปลี่ยนได้ในเพียงหลักสิบมิลลิวินาที เร็วกว่าระบบกึ่งอัตโนมัติราคาประหยัดอย่าง Easytronic ของ Opel อย่างมาก

อนาคตของระบบเกียร์รถยนต์

นักวิเคราะห์อุตสาหกรรมคาดการณ์ว่า DCT และ CVT (การส่งกำลังแบบแปรผันต่อเนื่อง) จะกลายเป็นประเภทระบบเกียร์หลักในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า กล่องเกียร์ธรรมดาที่กำหนดด้วยแป้นคลัตช์กำลังค่อยๆ หายไป แม้กระทั่งจากรถยนต์สปอร์ตที่เน้นสมรรถนะ เมื่อระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่และระบบอัตโนมัติก้าวหน้ามากขึ้น การเปลี่ยนไปสู่ความสะดวกสบายก็ยิ่งเร่งตัวขึ้นเรื่อยๆ

นี่คือการแปล คุณสามารถอ่านต้นฉบับได้ที่นี่: https://www.drive.ru/technic/4efb332e00f11713001e3f50.html