Die meisten Autofahrer betrachten die Wahl eines Autos als eine Entweder-Oder-Entscheidung. Sie können entweder das Kupplungspedal und den Gang verwenden oder die Automatik mit einem Drehmomentwandler und einem Planetengetriebe die schwere Arbeit erledigen lassen. Allerdings gibt es auch einen Mittelweg. Dies wird oft als Halbautomatik, automatisches Schaltgetriebe oder kupplungsloser Hebel bezeichnet. Der Fachbegriff ist Doppelkupplungsgetriebe.
Rennteams verwenden seit vielen Jahren sequentielle Schaltgetriebe. Mit einem handelsüblichen Auto? Das ist neuer. Die Branche definiert dieses Segment mit einem bestimmten Modell: Direct Shift Transmission (DCT). Wir untersuchen, wie diese Maschinen funktionieren, wie sie im Vergleich zu herkömmlichen automatischen und manuellen Maschinen abschneiden und warum einige Experten sagen, dass dies die Zukunft des Schaltens ist.
Tu es oder lass es sein
Das DCT funktioniert praktisch wie zwei Schaltgetriebe, die im selben Gehäuse gestapelt sind. Um seine Bedeutung zu verstehen, müssen wir uns daran erinnern, wie Standardhandbücher funktionieren. Drücken Sie die Kupplung. Dies kann dazu führen, dass sich der Motor vom Getriebe löst und die Leistung abschneidet. Bewegen Sie den Hebel, um das Zahnrad auf die nächste Ganggröße zu verschieben. Die Synchronisierung schaltet die Gänge ein und stoppt das Schleifen. Lassen Sie die Kupplung los. Die Stromversorgung wurde wiederhergestellt.
Dadurch entsteht eine Lücke. Schalten Sie den Strom aus und wieder ein. Diese Verwirrung kann zu einer „Stoßbelastung“ führen. Ein professioneller Fahrer kann beim Umsteigen Fahrgäste abschrecken.
Bei einer Doppelkupplungskonfiguration werden zwei Kupplungen verwendet, es ist jedoch kein Pedal erforderlich. Wie in einem normalen Auto steuert eine komplexe Elektronik und Hydraulik die Kupplung, die Kupplung arbeitet jedoch unabhängig. Eine Kupplung übernimmt die ungeraden Gänge (1., 3., 5. und Rückwärtsgang). Der zweite steuert die geraden Gänge: 2., 4. und 6. Gang.
Diese Konfiguration ermöglicht das Schalten, ohne die Kraftübertragung auf das Getriebe zu beeinträchtigen. Es passiert der Reihe nach.
Doppelkupplungs-Antriebswelle
Dieses Projekt basiert auf zwei konzentrischen Achsen. Die Außenwelle verfügt über gleichmäßige Zahnräder. Die innere Welle verwendet eine ungerade Anzahl von Zahnrädern. Sie drehen sich unabhängig voneinander.
Wenn Sie den dritten Gang einlegen, fließt die Motorkraft durch die erste Kupplung zur ungeraden Welle. Die zweite Kupplung wählt aber bereits den 4. Gang. Die Zahnräder sind vorhanden. Die Synchronisierung funktioniert. Alles, was Sie brauchen, ist Drehmoment.
Wenn das Auto den Wechselpunkt passiert, schließt die Elektronik die zweite Kupplung und öffnet die erste. Die Leistung wird sofort von den ungeraden Wellen auf die geraden Wellen übertragen. Es gibt keine Lücken. Kein Schock.
Deshalb fühlt sich das DCT schneller an. Eliminiert Drehmomentunterbrechungen, die bei herkömmlichen Handbüchern üblich sind. Aber es geht nicht nur um Geschwindigkeit. Es geht um Effizienz. Im Gegensatz zur Flüssigkeitskupplung eines automatischen Drehmomentwandlers besteht eine direkte mechanische Verbindung. Profitieren Sie von der Effizienz des manuellen Betriebs und dem Komfort der Automatisierung.
Allerdings ist es nicht ohne Macken. Bei niedrigen Geschwindigkeiten kann sich das Hydrauliksystem instabil anfühlen. Das Einkuppeln erfordert ein präzises Timing. Wenn die Software zögert, werden Sie es spüren. Das ist ein Kompromiss. Ersetzt die rein mechanische Verbindung der Stange durch einen komplexen Doppelhydraulikkreislauf.
Das Ergebnis ist ein Getriebe, das unglaublich schnell und mit geradezu brutaler Effizienz schaltet. Es ist ein Kompromiss zwischen Fahrereinbindung und Komfort. Ob sich die Komplexität der Wartung lohnt, ist für heutige Käufer eine große Frage.
Beschreibung der Doppelkupplungsarchitektur
Die Standardanleitung ist einfach. Das ist die Eingangswelle. Heben Sie das Pedal an, nehmen Sie den Gang heraus, schalten Sie und legen Sie ihn wieder ein. Es ist linear. Das ist wie erwartet. Es ist auch sehr langsam.
Ein Doppelkupplungsgetriebe (DCT) verhindert diesen Vorgang durch Lastverteilung. Es verwendet zwei konzentrische Wellen anstelle eines Zahnradsatzes.
Stellen Sie es sich wie eine russische Matroschka-Puppe vor. Der äußere Schaft ist hohl. Im Inneren befindet sich ein fester Innenschaft. Diese drehen sich unabhängig voneinander und werden durch separate Kupplungen gesteuert.
Die Rollenverteilung ist speziell. Die äußere Hohlwelle übernimmt die geraden Gänge, also den 2. und 4. Gang. Die interne Vollwelle verfügt über ungerade Gänge (1., 3. und 5. Gang).
Das Geheimnis liegt nicht nur in der Ausrüstung. Unabhängige Kupplungssteuerung.
Mit dieser Einstellung kann eine Kupplung einen Gang verwenden, während die andere Kupplung den nächsten Gang vorwählt. Wenn Sie den Gang wechseln, wechseln die Kupplungsrollen fast augenblicklich. Es gibt keinen Leistungsverlust. Keine Verzögerungen. Es überträgt das Drehmoment einfach nahtlos.
Herkömmliche Handbücher können dies nicht reproduzieren. Es gibt nur eine Kupplungsscheibe. Zum Gangwechsel muss man alles ausbauen. DCT hält die Hälfte der Übertragung am Laufen, während die andere Hälfte sich auf die nächste Phase vorbereitet. Deshalb erscheint die Veränderung wie ein Blitz. Kontinuierliche Stromversorgung. Keine Unterbrechungen.
Der Mechanismus hinter der Änderung
Da Doppelkupplungsgetriebe (DCTs) die gleiche DNA wie herkömmliche Automatikgetriebe haben, könnte man meinen, dass ein Drehmomentwandler erforderlich ist, um die Lücke zwischen Motor und Getriebe zu schließen. Das ist nicht wahr. Vorbei sind die großen hydraulischen Anschlüsse.
Stattdessen setzen moderne Doppelkupplungsgetriebe auf nasse Lamellenkupplungen.
Stellen Sie sich eine „nasse“ Kupplung als ein in Öl getränktes Sandwich vor. Reibplatten sind mit Schmiermittel getränkt und haben zwei wichtige Funktionen: die Reduzierung der Reibung und, was noch wichtiger ist, die Kontrolle der beim Schalten entstehenden starken Hitze. Durch dieses Wärmemanagement können diese Einheiten das brutale Drehmoment von Hochleistungsmotoren bewältigen, ohne zu Schlacke zu verschmelzen.
Während einige Ingenieure an Trockenkupplungsanordnungen für DCT-Systeme herumgebastelt haben (die die einfache freiliegende Platte eines Schaltgetriebes nachahmen), verwenden alle aktuellen Serienautos, die der DCT-Architektur folgen, Nasskupplungen.
Dies ist eine bewährte Formel. Möglicherweise haben Sie diese Technik schon einmal mit nur zwei Rädern gesehen. Viele Hochleistungsmotorräder verwenden Einscheibenkupplungen aus den gleichen Gründen: Dichtheit und Wärmeableitung. Der Unterschied liegt im Maßstab. Die Automatikversion ist für extreme Beanspruchung ausgelegt und wechselt die Gänge in Millisekunden, während der Antriebsstrang beim täglichen Pendeln oder auf Wochenendstrecken gut gekühlt bleibt.
Diese Modellauswahl dient nicht nur der Kühlung. Es ist eine Frage der Präzision. Die Nasskupplung sorgt für ein sanftes Einrücken bei niedrigen Geschwindigkeiten und reduziert die Vibrationen, die bei frühen DCT-Versuchen zu Problemen führten. Für den Fahrer bedeutet das, dass sich das Auto eher wie ein fein abgestimmtes Gerät anfühlt als wie ein Roboter, der versucht, einen Menschen zu imitieren.
Warum ist es nass? Hitzeproblem
Der Hauptgrund für Wet Design ist einfache Physik. Ein Doppelkupplungsgetriebe wechselt die Gänge durch Ein- und Auskuppeln, während der Motor mit den Rädern verbunden ist. Dadurch entsteht Reibung.
Eine Trockenkupplung leitet die Wärme an die Luft ab, ähnlich wie bei einem normalen Honda Civic mit Schaltgetriebe. Es ist sehr leicht. sie sind sehr effektiv. Dauerhaftes Fahren und Stop-and-Go-Verkehr kann er jedoch nicht ohne Überhitzung bewältigen.
Nasskupplungen lösen dieses Problem, indem sie Getriebeflüssigkeit als Kühlmittel verwenden. Die Flüssigkeit zirkuliert um die Platten, nimmt Wärme auf und transportiert sie zum Kühler. Dies ermöglicht dem DCT:
- Unterstützt höhere Drehmomentlasten
- Hält länger, ohne abzunutzen
- Erreicht aus dem Stillstand einen stabilen Zustand.
Dies ist ein Kompromiss. Aufgrund der Flüssigkeitsbeständigkeit verlieren Sie etwas an Effizienz, gewinnen aber an Haltbarkeit und Raffinesse. Für ein leistungsstarkes Auto ist das ein Deal, den Sie bedenkenlos annehmen können.
Auswirkungen auf die reale Welt
Warum ist Ihnen das wichtig?
Denn eine nasse Lamellenkupplung ist das Geheimnis eines alltagstauglichen Doppelkupplungsgetriebes. Frühe Doppelkupplungssysteme, wie die Ford Powershift-Motoren der ersten Generation und die frühen Trockenkupplungs-DSG-Motoren von Volkswagen, waren für Ausfälle berüchtigt. Es fühlt sich billig an. Es geht oft kaputt.
Bei einer Nasskupplung ist die Sache anders. Dadurch können Hersteller wie Porsche, Audi und BMW ihre leistungsstarken Maschinen mit Hinterradantrieb mit DCT ausstatten. Porsche PDK ist beispielsweise definitiv der Goldstandard. Es verwendet eine Nasskupplung, um das enorme Drehmoment des 911-Boxermotors zu bewältigen, und schaltet so schnell, dass es fast unmerklich ist. dies
Beitritts- und Austrittsmechanismen
Genau wie das Lebenselixier eines Drehmomentwandlers ist auch das Lebenselixier einer nassen Lamellenkupplung der hydraulische Druck. Doch im Inneren des Kupplungskolbens spielt diese Flüssigkeit eine besondere Rolle. Wenn das System aktiviert wird, baut sich im Kolben ein Druck auf. Diese Kraft drückt auf die Schraubenfeder und komprimiert sie. Die Feder biegt sich und drückt den Stapel aus Kupplungsscheiben und Reibscheiben gegen die stationäre Druckplatte.
Hier treffen Metalle und Mathematik aufeinander. Reibungsplatten sind nicht nur flache Platten. Die Innenverzahnung ist so konzipiert, dass sie in die Nuten der Kupplungstrommel eingreift. Bei falscher Geometrie stoppt die Übertragung. Die Trommel befindet sich am anderen Ende der Baugruppe und ist direkt mit dem Getriebe verbunden. Seine Funktion ist einfach: Kraft übertragen, um die Zahnräder zu drehen. Audi hat in seinem Doppelkupplungsmodell nicht nur Federn verbaut. Ich habe eine Kombination aus einer kleinen Schraubenfeder und einer großen Membranfeder verwendet. Warum? Es hält hohen Drehmomenten stand, ohne zu schmelzen oder zu verrutschen.
Rücktritt ist das Gegenteil. Flüssigkeitsdruck reduzieren. Der Frühling entspannt. Das Kupplungspaket verliert seine Klemmkraft. Der Strom stoppt. Es ist sehr schön. Es ist sehr schnell. Aber kann man ihm vertrauen? Wir werden es bald herausfinden.
Es wird immer klarer, warum DCT technisch gesehen ein automatisiertes Handbuch ist. Es ist im Grunde ein normaler Schalthebel. Es verfügt über Eingangswelle, Vorgelegewelle, Zahnrad, Synchronisierung und Kupplung. Es fehlt nur noch ein Fußpedal. Computer, Magnetventile und hydraulische Systeme übernehmen die schwere Arbeit. Sie können jedoch das Sagen haben. Das Paddel, die Taste oder der Hebel selbst teilen dem Computer mit, wann der Gang gewechselt werden muss.
Der wahre Gewinn ist hier das Fahrgefühl.
Ganggeschwindigkeit und Fahrerkontrolle
Das Hochschalten dauert etwa 8 Millisekunden. Es ist früh. Viele Autofahrer schwören darauf, dass er derzeit die dynamischste Beschleunigung hat. Es verlief auch sehr reibungslos. Sie werden nicht die üblichen heftigen Beschleunigungs- oder Schaltstöße erleben, die bei herkömmlichen Schaltgetrieben und einigen Automatikgetrieben mit Drehmomentwandler auftreten.
Ihre Wahl? Sie wählen.
DCT gibt dem Fahrer die Freiheit zu entscheiden, ob er die Gänge steuern oder die ganze Arbeit dem Computer überlassen möchte.
Warum versuchen Sie es nicht selbst mit der Gerätesuche? Viel Glück. Möchten Sie einen Computer, der Entscheidungen für Sie trifft? Es kann es besser und schneller als die meisten menschlichen Hände.
Kraftstoffeffizienz und Marktrealitäten
Der Kraftstoffverbrauch liefert interessante Zahlen. Der Kraftfluss vom Motor zu den Rädern erfolgt beim Gangwechsel ungehindert, was die Effizienz deutlich steigert. Experten gehen davon aus, dass das 6-Gang-DCT im Vergleich zu einem herkömmlichen 5-Gang-Automatikgetriebe eine relative Steigerung der Kraftstoffeffizienz um 10 % bietet. Für ein Hochleistungsauto ist das ein großer Vorteil.
Hersteller arbeiten an der DCT-Technologie, aber nicht alle arbeiten aktiv daran. Die Umstellung der Produktionslinien auf die Handhabung dieser komplexen Geräte ist kostspielig. Zusätzliche Gebühren können den Listenpreis erhöhen, was preisbewusste Käufer abschrecken kann, die einfach nur einen zuverlässigen Transport wünschen.
CVT-Optionen
Auch andere Automobilhersteller investieren stark in verschiedene Technologien. Kontinuierliche Getriebe (CVTs) sind die Hauptkonkurrenten. Passen Sie die Übersetzungsverhältnisse kontinuierlich mit einem Riemenscheibensystem und einem Riemen oder einer Kette an. Es gibt keine klaren Schritte. Sehr sanfte Beschleunigung.
Das CVT reduziert Schaltstöße und verbessert die Kraftstoffeffizienz deutlich. Allerdings gibt es einen großen Nachteil. Diese können den hohen Drehmomentanforderungen echter Hochleistungsmaschinen nicht gerecht werden.
Bei DCT gibt es diese Einschränkung nicht. Sie sind für Umgebungen mit hohem Drehmoment und hoher Leistung konzipiert. In Europa dominieren weiterhin Handschaltgetriebe in Bezug auf Fahrbarkeit und Wirtschaftlichkeit. Schätzungen gehen davon aus, dass Doppelkupplungsgetriebe einen Marktanteil von 25 % erobern könnten. Im Gegensatz dazu wird erwartet, dass bis 2012 nur etwa ein Prozent der in Westeuropa hergestellten Autos über ein CVT verfügen.
Die Dinge ändern sich. Wir haben uns Mechanismen und Marktkräfte angesehen. Als nächstes blicken wir auf die Geschichte von DCT zurück und blicken in die Zukunft.
Adolphe Kégresse ist mehr als nur das Tüfteln an Zahnrädern. Er war der Ingenieur, der das Doppelkupplungsgetriebe tatsächlich erfunden hat. Sie kennen ihn vielleicht am besten vom Halftrack, einem seltsamen Hybridauto mit endlosen Gummioberflächen. Es sieht aus wie ein Panzer, bewegt sich aber wie ein Schiff. Kégresse nutzt diese Trucks, um Offroad-Gelände zu erobern. 1939 hatte er eine neue Idee. Er wollte ein Doppelkupplungsgetriebe für die legendären Citroën „Traction“-Autos entwickeln. Die Wirtschaftspolitik kam dazwischen. Das Projekt starb dort.
Auch Jahrzehnte später ist das Konzept nicht verschwunden. Audi und Porsche erkannten das Potenzial. Sie begannen damit, es erstmals in Rennwagen einzusetzen.
Die Vorteile von Porsche PDK
Porsche Dual Clutch (oder PDK) steht für den Namen im Prospekt. Ursprünglich war es ein halbautomatischer Schaltwippenschalter. Entwickelt für Geschwindigkeit, nicht für Komfort. Die Rennwagen 956 und 962C sind mit dieser Technologie ausgestattet.
1986 erreichte der 962 die Zielflagge bei der 1000-km-Weltmeisterschaft der Sportprototypen in Monza. Dies war der erste Sieg für ein mit PDK ausgestattetes Auto. Es ist mehr als nur eine Trophäe. Das zeigt, dass das Doppelkupplungskonzept auch unter Druck funktioniert.
Audi Pikes Peak-Sieg
Auch Audi hat seine Momente. 1985 bestieg das Rallyeauto Sport Quattro S1 den Pikes Peak. Die Höhe des Berges beträgt 4300 Meter. Dies ist ein harter Test für jeden Motor. Dieses Auto nutzt ein Doppelkupplungsgetriebe, um zu gewinnen.
Es gibt zwei Hersteller. Zwei verschiedene Epochen. Die Kerntechnologie bleibt jedoch dieselbe.
Vom LKW auf die Straße
Die Kommerzialisierung dieser Technologie war schwierig. Bis vor Kurzem war dies in Alltagsautos nicht möglich. Volkswagen hat seine Abläufe effizienter gestaltet. Sie haben die DualTronic-Technologie von BorgWarner lizenziert. Dies macht die Ausrüstung erschwinglich und zuverlässig genug für den Straßengebrauch.
Wenn Sie sich europäische Autos mit DCT ansehen, werden Sie feststellen, dass die Liste ziemlich lang ist. Der Volkswagen Käfer hat es. Dasselbe gilt auch für Golf. Es werden auch Touran und Jetta verwendet. Audi verbaut diese bei seinen TT- und A3-Modellen. Skoda rüstet den Octavia aus. Seat hat Altea, Toledo und Leon nicht vergessen.
Die Veränderung vollzog sich im Stillen. Man muss kein Mechaniker sein, um das zu bemerken. Die Konvertierung erfolgt schneller. Glatter. Die Kluft zwischen Rennsporttechnologie und dem täglichen Pendeln schließt sich. Doch welches Design steckt dahinter? Es ist immer noch sehr kompliziert. Es ist immer noch faszinierend. Und es entwickelt sich immer noch weiter.
Ford betritt das Doppelkupplungsfeld
Ford gab nicht nach. Der Hersteller arbeitet offiziell an der Entwicklung der Doppelkupplungstechnologie und nutzt dabei seine europäischen Aktivitäten und ein 50:50-Joint Venture mit dem Getriebespezialisten GETRAG-Ford. Sie präsentierten den Prototyp auf der Internationalen Automobilausstellung 2005 in Frankfurt. Dies ist ein 6-Gang-Getriebe.
Die Produktionsrealität bleibt hinter dem Hype zurück. Die erste Generation der mit Powershift ausgestatteten Fahrzeuge kam etwa zwei Jahre nach ihrem Debüt auf den Markt. Die Technologie ist real. Es verlängert nur die Zeitachse.
So funktioniert ein Doppelkupplungsgetriebe
Der Mechanismus ist einfacher als das Marketing vermuten lässt. Eine Doppelkupplungskonfiguration verwendet zwei separate Kupplungen. Man kontrolliert ungerade Gänge. Der zweite befasst sich mit geraden Gängen.
Diese Einheiten arbeiten unabhängig voneinander. Dadurch kann auf ein Kupplungspedal verzichtet werden. Computergesteuerte Schichten. Ergebnis? Der Wechsel dauert einige Millisekunden.
Für den Fahrer ist das Erlebnis nahtlos. Die Beschleunigung ist sanfter. Beim Gangwechsel wird das Drehmoment nicht unterbrochen.
Vorteile gegenüber herkömmlichen automatischen Geräten
Warum ein Doppelkupplungssystem? Der Hauptvorteil liegt in der Effizienz. Sie sind in der Regel sparsamer als herkömmliche Automatikgetriebe. Dabei hilft das Fehlen von Flüssigkeitskopplungsverlusten.
Auch das Fahrerlebnis wurde verbessert. Die Schaltvorgänge erfolgen schneller und genauer. Es ahmt den manuellen Betrieb nach und erfordert keinen manuellen Eingriff.
Ist es besser als ein Standard-Automatikgetriebe? Für viele Menschen ja. Die Kraftstoffeffizienz verbessert sich. Es kann schneller wechseln. Es ist eine Art Hybrid.
Automatisch oder manuell?
Technisch handelt es sich um ein computergesteuertes Schaltgetriebe. Es ist jedoch funktionell automatisch. Es gibt keine Pedale. Es sind nahezu keine Controller-Eingaben erforderlich.
Ist ein Doppelkupplungsgetriebe also ein Automatikgetriebe oder ein Handschaltgetriebe? Es gibt einen Mittelweg. Es verwendet eine manuelle Gangwahllogik, geschieht jedoch automatisch.
Fahrdynamik
Lässt es sich wie ein herkömmliches Automatikgetriebe bedienen? Nicht ganz. Das Getriebe erfordert bestimmte Fahrgewohnheiten, die Gänge übernimmt jedoch der Computer.
Es kann zu Problemen kommen, wenn Sie es zu stark beanspruchen oder es zu lange ohne ausreichende Kühlung im Verkehr stehen lassen. Um das System gesund zu halten, müssen wir weiterhin am Veränderungsprozess teilnehmen. Es ist kein „Einstellen und Vergessen“-Typ wie ein automatischer Drehmomentwandler.
„Man muss noch selbst schalten, damit das Getriebe richtig funktioniert.“
Diese Nuance ist wichtig. Es ist mehr als nur ein Getriebe. Dieses System erfordert einige Fahrereingaben.
Detaillierte Informationen zu DCT
Für ein tieferes Verständnis von Getrieben und der damit verbundenen Automobiltechnologie sehen Sie sich die unten aufgeführten Ressourcen an. Die Landschaft entwickelt sich. Die Technologie reift. Fords frühe Wette bringt sie ins Rennen.
