Většina řidičů se domnívá, že výběr vozu je volbou mezi dvěma vzájemně se vylučujícími možnostmi. Buď použijete spojkový pedál a řadíte ručně, nebo necháte většinu práce automatickou převodovku pomocí měniče točivého momentu a planetové převodovky. Existuje však mezilehlá možnost. Často se nazývá poloautomatická, automatizovaná manuální nebo bezspojková manuální převodovka. Technický termín je Dual Shaft Transmission (DCT).
Závodní týmy používají sekvenční manuální převodovky již řadu let. A co sériová auta? Jedná se o relativně nový fenomén. Průmysl definuje tento segment jedním konkrétním modelem: převodovkou s přímým řazením (DCT). Podíváme se, jak tyto jednotky fungují, jak si stojí v porovnání s tradičními automatickými a manuálními převodovkami a proč se někteří odborníci domnívají, že jsou budoucností řazení.
Udělejte to sami nebo nechte systém, aby to udělal za vás
DCT jsou v podstatě dvě manuální převodovky spojené do jedné skříně. Abyste pochopili jeho důležitost, musíte si zapamatovat, jak fungují konvenční mechanické boxy. Sešlápněte pedál spojky. To může způsobit odpojení motoru od převodovky a přerušení přenosu výkonu. Pohybem páky přesuňte rychlostní stupeň na další rychlostní stupeň. Synchronizátor spojuje ozubená kola a zabraňuje jejich zablokování. Uvolněte pedál spojky. Napájení je obnoveno.
Vznikne tak mezera. Vypněte napájení a znovu jej zapněte. Takové přerušení může způsobit „šokové zatížení“. Profesionální řidič dokáže cestující při řazení i srazit ze sedla.
Dvouhřídelový systém využívá dvě spojky, ale nevyžaduje pedál. Stejně jako v běžném autě ovládá spojku složitá elektronika a hydraulika, ale každá spojka funguje nezávisle. Jedna spojka je zodpovědná za liché rychlostní stupně (1., 3., 5. a zpátečka). Druhý ovládá sudé rychlostní stupně: 2., 4. a 6. rychlostní stupeň.
Tato konfigurace umožňuje řazení bez přerušení přenosu výkonu. To se děje postupně.
Dvouhřídelová převodovka
Tato konstrukce je založena na dvou soustředných hřídelích. Vnější hřídel používá sudá ozubená kola. Vnitřní hřídel používá lichá ozubená kola. Otáčejí se nezávisle.
Když zařadíte třetí rychlostní stupeň, výkon motoru se přenese přes první spojku na hřídel s lichým číslem. Druhá spojka už ale volí 4. rychlostní stupeň. Ozubená kola jsou na svém místě. Synchronizace funguje. Chce to jen točivý moment.
Když vůz projede bodem řazení, elektronika sepne druhou spojku a rozepne první. Výkon je okamžitě přenášen z lichého ozubeného hřídele na sudý ozubený hřídel. Nejsou žádné mezery. Žádné zásahy.
To je důvod, proč se DCT cítí rychleji. Eliminuje přerušení točivého momentu spojené s tradičními manuálními převodovkami. Nejde ale jen o rychlost. Jde o efektivitu. Na rozdíl od kapalinové spojky měniče točivého momentu automatické převodovky má přímé mechanické spojení. Využijte efektivitu ruční práce a pohodlí automatizace.
Má však své vlastní vlastnosti. Hydraulický systém může být při nízkých rychlostech nestabilní. Sepnutí spojky vyžaduje přesné načasování. Pokud se software zpomaluje, pocítíte to. Je to kompromis. Nahrazuje čistě mechanické spojení páky komplexním dvouokruhovým hydraulickým systémem.
Výsledkem je převodovka, která řadí neuvěřitelně rychle a s téměř brutální účinností. Je to kompromis mezi zapojením řidiče a pohodlím. Zda je složitost údržby oprávněná, je velkou otázkou pro moderní kupující.
Popis architektury dvojité spojky
Standardní manuál pro řazení je jednoduchý. Toto je vstupní hřídel. Uvolněte pedál, vyřaďte rychlostní stupeň, zařaďte a znovu zařaďte. Je to lineární proces. Vše se děje podle očekávání. Je to však velmi pomalé.
Dvouspojková převodovka (DCT) optimalizuje tento proces rozložením zatížení. Místo jedné sady ozubených kol používá dva soustředné hřídele.
Představte si ruskou hnízdící panenku. Vnější hřídel je dutá. Uvnitř je pevná vnitřní šachta. Otáčejí se nezávisle na sobě a jsou ovládány samostatnými spojkami.
Zvláštní je rozdělení rolí. Vnější dutá hřídel je zodpovědná za sudá rychlostní stupně, tedy 2. a 4. rychlostní stupeň. Vnitřní plná hřídel – pro lichá čísla (1., 3. a 5.).
Tajemství není jen ve vybavení. Nezávislé ovládání spojky.
Tato konstrukce umožňuje jedné spojce používat jednu sadu převodových stupňů, zatímco druhá spojka předvoluje další převodový stupeň. Při řazení se role spojek mění téměř okamžitě. Nedochází ke ztrátě výkonu. Nedochází k žádným zpožděním. Točivý moment se přenáší plynule.
Tradiční manuální převodovky nemohou tento proces napodobit. Použita je pouze jedna spojka. Chcete-li změnit rychlost, musíte vše vypnout. DCT nechává polovinu přenosu v chodu, zatímco druhá polovina se připravuje na další krok. Proto k přepínání dochází rychlostí blesku. Nepřetržité napájení. Úplná absence přerušení.
Mechanismus změny
Protože dvouspojkové převodovky (DCT) sdílejí stejnou DNA jako tradiční automatické převodovky, mysleli byste si, že k propojení motoru a převodovky bude potřeba měnič točivého momentu. To je špatně. Velké hydraulické konektory jsou minulostí.
Místo toho moderní dvouspojkové robotické převodovky spoléhají na mokré vícelamelové spojky.
Představte si mokrou spojku jako sendvič nasáklý olejem. Třecí kotouče jsou napuštěné mazivem a plní dvě důležité funkce: snižují tření a co je důležitější, řídí intenzivní teplo vznikající při řazení. Tento tepelný management umožňuje těmto jednotkám odolat tvrdému točivému momentu vysoce výkonných motorů, aniž by se změnily ve strusku.
Ačkoli někteří inženýři experimentovali se suchými spojkami pro systémy DCT (simulující jednoduchou manuální převodovku s otevřeným talířem), všechny moderní sériově vyráběné vozy podle architektury DCT používají mokré spojky.
Toto je osvědčený vzorec. Možná jste již viděli tuto techniku s pouhými dvěma koly. Mnoho vysoce výkonných motocyklů používá jednolamelové spojky ze stejných důvodů: kompaktnost a odvod tepla. Rozdíl je v měřítku. Verze s automatickou převodovkou je navržena tak, aby vydržela extrémní zatížení, řadila během milisekund a zároveň udržovala převodovku dobře chlazenou během každodenního dojíždění nebo víkendových tras.
Volba tohoto modelu není způsobena pouze chlazením. Jde o přesnost. Mokrá spojka zajišťuje hladký záběr při nízkých rychlostech a snižuje vibrace, které sužovaly první pokusy o DCT. Pro řidiče to znamená, že auto působí spíše jako pečlivě vyladěné zařízení než jako robot, který se snaží napodobit člověka.
Proč je mokro? Problém s teplem
Hlavní důvod mokrého designu je jednoduchý a založený na fyzice. Dvouspojková robotická převodovka řadí převodové stupně zapínáním a vypínáním spojky, když je motor spojen s koly. To vytváří tření.
Suchá spojka odvádí teplo do vzduchu, podobně jako běžná manuální převodovka Honda Civic. Je to velmi lehké. Jsou velmi účinné. Neustálou agresivní jízdu a dopravní zácpy ale bez přehřívání nezvládne.
Mokrá spojka řeší tento problém použitím převodové kapaliny jako chladicí kapaliny. Tekutina cirkuluje kolem disků, pohlcuje teplo a předává jej do chladiče. To umožňuje DCT:
- Odolávají vyššímu zatížení točivého momentu
- Vydrží déle bez opotřebení
- Dosáhněte stabilního stavu při rozjezdu z klidu
Je to kompromis. Ztratíte určitou účinnost kvůli odporu kapaliny, ale získáte odolnost a hladký provoz. Pro výkonné auto je to nabídka, kterou můžete bez váhání přijmout.
Skutečný dopad
Proč je to pro vás tedy důležité?
Protože mokrá lamelová spojka je tajemstvím dvouspojkové převodovky vhodné pro každodenní ježdění. Rané dvouspojkové systémy, jako byla první generace Ford Powershift a rané suché spojky Volkswagen DSG, byly proslulé selháním. Cítili se lacině. Často selhali.
S mokrou spojkou se příběh mění. To umožňuje výrobcům, jako jsou Porsche, Audi a BMW, vybavit své výkonné vozy s pohonem zadních kol DCT. Například Porsche PDK je jednoznačně zlatý standard. Využívá mokrou spojku ke zvládnutí obrovského točivého momentu šestiválcového motoru 911 a řadí převodové stupně tak rychle, že je to téměř nepostřehnutelné. toto je
Mechanismy pro zapínání a vypínání spojky
Stejně jako je hydraulická kapalina životní mízou měniče točivého momentu, hydraulický tlak je mízou mokré lamelové spojky. Tato kapalina však hraje zvláštní roli uvnitř pístu spojky. Když je systém aktivován, tlak uvnitř pístu se zvyšuje. Tato síla působí na vinutou pružinu a stlačuje ji. Pružina se ohýbá a tlačí spojkovou sadu a třecí lamely proti nehybné přítlačné desce.
Zde se setkává kov a matematika. Třecí kotouče nejsou jen ploché desky. Vnitřní zuby jsou navrženy tak, aby zapadly do drážek bubnu spojky. Pokud je geometrie porušena, převodovka selže. Buben je umístěn na druhém konci sestavy a je přímo spojen s převodovkou. Jeho funkce je jednoduchá: přenášet výkon k otáčení ozubených kol. Audi do svého dvouspojkového modelu nepřidalo jen pružiny. Použila kombinaci malé vinuté pružiny a velké membránové pružiny. Proč? To mu umožňuje odolat vysokým točivým momentům bez přehřívání nebo prokluzování.
Vypínání je opačný proces. Snížený tlak pracovní kapaliny. Pružina se rozšiřuje. Spojková sada ztrácí upínací sílu. Přenos síly se zastaví. Je to moc krásné. Je to velmi rychlé. Ale dá se tomu věřit? To se brzy dozvíme.
Je stále jasnější, že DCT (Dual Clutch Transmission) je technicky automatizovaná manuální převodovka. V podstatě se jedná o běžné řazení. Obsahuje vstupní hřídel, mezihřídel, ozubená kola, synchronizátory a spojku. Chybí pouze pedál. Počítače, solenoidy a hydraulické systémy dělají většinu práce. Můžete se však rozhodovat. Spínač, tlačítko nebo páka sama o sobě říká počítači, kdy má změnit rychlostní stupeň.
Skutečnou výhodou je zde zážitek z jízdy.
Rychlost řazení a ovládání řidičem
Přeřazení nahoru trvá asi 8 milisekund. Je to velmi rychlé. Mnoho řidičů tvrdí, že poskytuje nejdynamičtější zrychlení, jaké je dnes k dispozici. Přepínání je také velmi plynulé. Nezažijete obvyklou drsnou akceleraci nebo trhavé řazení spojené s tradičními manuálními převodovkami a některými automatickými převodovkami s měničem točivého momentu.
Vaše volba? Vyberete si sami.
DCT dává řidiči svobodu vybrat si, zda bude řazení ovládat sám, nebo nechá veškerou práci dělat počítač.
Proč nezkusit taková zařízení najít sami? Hodně štěstí. Chcete, aby za vás rozhodoval počítač? Umí to lépe a rychleji než většina lidí.
Spotřeba paliva a realita trhu
Údaje o spotřebě paliva vypadají zajímavě. Tok výkonu z motoru na kola je při řazení nepřerušovaný, což výrazně zvyšuje účinnost. Odborníci naznačují, že 6stupňová DCT nabízí relativní 10% zvýšení spotřeby paliva oproti tradiční 5stupňové automatické převodovce. U sportovního vozu je to obrovská výhoda.
Výrobci pracují na technologii DCT, ale ne všichni ji aktivně vyvíjejí. Změna výrobních linek pro výrobu tak složitých zařízení je nákladná. Dodatečné náklady mohou zvýšit základní cenu, což může odradit kupující s rozpočtem, kteří chtějí pouze spolehlivou přepravu.
Možnosti s CVT (CVT)
Do různých technologií masivně investují i další automobilky. Hlavními konkurenty jsou bezestupňové převodovky (CVT). Plynule mění převodové poměry pomocí systému řemenic a řemenu nebo řetězu. Neexistují žádné jasné kroky. Akcelerace je velmi plynulá.
CVT snižuje trhanost řazení a výrazně zlepšuje spotřebu paliva. Má to však jednu velkou nevýhodu. Takové převodovky nejsou schopny zvládnout vysoké točivé momenty, jaké se vyskytují u skutečných sportovních vozů.
DCT takové omezení nemá. Jsou navrženy pro provoz v aplikacích s vysokým točivým momentem a výkonem. V Evropě z hlediska jízdních vlastností a účinnosti nadále dominují manuální převodovky, přičemž se předpokládá, že dvouspojkové robotické převodovky zachytí 25 % trhu. Do roku 2012 se přitom předpokládá, že bezestupňovou převodovkou (CVT) bude vybaveno jen asi jedno procento vozů vyrobených v západní Evropě.
Všechno se mění. Podívali jsme se na mechanismy a tržní síly. Dále se vrátíme do historie DCT a podíváme se do budoucnosti.
Adolf Kegresse dělal víc než jen šťourat s ozubenými koly. Byl to inženýr, který ve skutečnosti vynalezl dvouspojkovou převodovku. Nejlépe ho možná znáte z Halftracku, podivného hybridního vozidla s nekonečnými gumovými povrchy. Vypadá jako tank, ale pohybuje se jako loď. Kegresse používal tyto nákladní vozy k dobývání terénů v terénu. V roce 1939 dostal nový nápad. Chtěl vytvořit dvouspojkovou převodovku pro legendární vozy Citroën „Traction“. Do cesty se postavily politické intriky v podnikání. Projekt v této fázi zemřel.
Po desetiletích tento koncept nezmizel. Audi a Porsche viděli potenciál. Byli první, kdo ho použil v závodních vozech.
Výhody Porsche PDK
Porsche Dual Clutch (nebo PDK) je název uvedený v brožuře. Původně se jednalo o poloautomatický systém řazení pomocí pádel řazení za volantem. Byl navržen pro rychlost, ne pro pohodlí. Touto technologií byly vybaveny závodní vozy 956 a 962C.
V roce 1986 skončil 962 první na 1000 km v Monze v rámci mistrovství světa prototypů. Bylo to první vítězství pro vůz vybavený PDK. Tohle je víc než pouhá trofej. To dokazuje, že koncepce dvouspojky funguje i pod tlakem.
Audi vítězí na Pikes Peak
Své chvíle mělo i Audi. V roce 1985 rallyový vůz Sport Quattro S1 dobyl Pikes Peak. Výška hory je 4300 metrů. Toto je vážný test pro každý motor. Tento vůz k vítězství používal dvouspojkovou převodovku.
Jsou dva výrobci. Dvě různé doby. Základní technologie však zůstává stejná.
Z náklaďáku do městské ulice
Komercializace této technologie byla náročná. V běžných autech se donedávna nedal používat. Volkswagen optimalizoval své procesy. Licencovali technologii DualTronic od BorgWarner. Díky tomu bylo zařízení dostatečně dostupné a spolehlivé pro použití na veřejných komunikacích.
Pokud se podíváte na evropská auta s DCT, seznam je poměrně dlouhý. Volkswagen Beetle to má. To samé platí o Golfu. Používá se také v Touran a Jetta. Audi je instaluje na modely TT a A3. Škoda jimi vybavuje Octavii. Seat nezapomněl ani na Alteu, Toledo a Leon.
Změny proběhly nepostřehnutelně. Nemusíte být mechanik, abyste si toho všimli. Přepínání je rychlejší. Hladší. Propast mezi závodní technikou a každodenním řízením se zmenšuje. Ale jaký je za tím design? Je to stále velmi složité. Je stále hypnotizující. A stále se vyvíjí.
Ford vstupuje na trh s dvojitou spojkou
Ford neustoupil. Výrobce oficiálně pracuje na vývoji dvouspojkové technologie s využitím svých evropských provozů a společného podniku 50/50 se specialistou na převodovky GETRAG-Ford. Prototyp byl představen na mezinárodním autosalonu ve Frankfurtu v roce 2005. Jedná se o 6rychlostní převodovku.
Realita výroby zaostává za marketingovými sliby. První generace vozidel s Powershift se objevila na trhu přibližně dva roky po svém debutu. Technologie je skutečná. Jen to prodlužuje časový rámec.
Jak funguje dvouspojková převodovka
Mechanismus je jednodušší, než se v marketingu zdá. Dvouspojková konfigurace využívá dvě samostatné spojky. Jeden ovládá liché převody. Druhý je sudý.
Tyto bloky fungují samostatně. To znamená, že není potřeba spojkový pedál. Přepínání je koordinováno počítačem. Výsledek? Přepnutí trvá několik milisekund.
Pro řidiče zůstává zážitek plynulý. Zrychlení bude plynulejší. Při změně převodového stupně nedochází k přerušení točivého momentu.
Výhody oproti tradičním automatickým zařízením
Proč potřebujete dvouspojkový systém? Hlavní výhodou je efektivita. Obvykle jsou úspornější než tradiční automatické převodovky. Toho je dosaženo díky absenci ztrát v měniči točivého momentu.
Zlepšilo se také řízení. Řazení je rychlejší a přesnější. To simuluje činnost manuální převodovky, ale nevyžaduje ruční zásah.
Je lepší než standardní automatická převodovka? Pro mnoho lidí ano. Zlepšuje účinnost paliva. K posunům dochází rychleji. Je to takový hybrid.
Automatické nebo manuální?
Technicky jde o počítačem řízenou manuální převodovku. Funkčně je to však automatické. Nechybí spojkový pedál. Není potřeba prakticky žádný zásah řidiče.
Je tedy dvouspojková převodovka automatická nebo manuální? Zaujímá střední pozici. Využívá logiku řazení manuální převodovky, ale dělá to automaticky.
Dynamika jízdy
Dá se s ní jezdit stejně jako s klasickou automatickou převodovkou? Vlastně ne. Převodovka vyžaduje určité jízdní návyky, i když řízení převodů přebírá počítač.
Problémy mohou nastat, pokud systém hodně zatěžujete nebo uvíznete na delší dobu v dopravních zácpách bez řádného chlazení. Aby byl systém v pořádku, musí se řidič nadále podílet na procesu řazení. Není to typ typu set-it-and-forget-it jako u automatických převodovek s měničem točivého momentu.
“Aby převodovka správně fungovala, musíte stále řadit sami.”
Tato nuance je důležitá. Je to víc než jen převodovka. Tento systém vyžaduje určité zapojení řidiče.
Další informace o DCT
Chcete-li hlouběji porozumět převodovkám a souvisejícím automobilovým technologiím, podívejte se na zdroje uvedené níže. Trh s převodovkami se rozvíjí. Technologie se zlepšuje. Včasná sázka Fordu umožňuje soutěžit na tomto trhu.
