De meeste automobilisten beschouwen het kiezen van een auto als een of-of-keuze. U kunt het koppelingspedaal en de versnelling gebruiken of de automaat het zware werk laten doen met een koppelomvormer en planetaire versnelling. Er is echter ook een middenweg. Dit wordt vaak een halfautomatische, automatische handmatige of koppelingsloze stick genoemd. De technische term is transmissie met dubbele koppeling.
Raceteams maken al jaren gebruik van sequentiële handgeschakelde transmissies. Met een in de handel verkrijgbare auto? Dit is nieuwer. De industrie definieert dit segment met één specifiek model: Direct Shift Transmission (DCT). We kijken hoe deze machines werken, hoe ze zich verhouden tot traditionele automatische en handmatige machines, en waarom sommige experts zeggen dat dit de toekomst van schakelen is.
Doe het of laat het gaan
De DCT functioneert feitelijk als twee handgeschakelde transmissies die in dezelfde behuizing zijn gestapeld. Om het belang ervan te begrijpen, moeten we onthouden hoe standaardhandleidingen werken. Druk de koppeling in. Hierdoor kan de motor loskomen van de transmissie, waardoor het vermogen afneemt. Beweeg de hendel om het tandwiel naar de volgende versnelling te schuiven. De synchronisator schakelt de versnellingen in en stopt met malen. Laat de koppeling los. De stroom is hersteld.
Hierdoor ontstaat er een kloof. Schakel de stroom uit en weer in. Deze verwarring kan een “schokbelasting” veroorzaken. Een beroepschauffeur kan tijdens het overstappen passagiers afwerpen.
Een opstelling met dubbele koppeling maakt gebruik van twee koppelingen, maar vereist geen pedaal. Net als bij een normale auto besturen complexe elektronica en hydrauliek de koppeling, maar de koppeling werkt onafhankelijk. Eén koppeling bedient de oneven versnellingen (1e, 3e, 5e en achteruit). De tweede bestuurt de gelijkmatige versnellingen: 2e, 4e en 6e.
Deze configuratie maakt schakelen mogelijk zonder de overdracht van vermogen naar de transmissie te verstoren. Het gebeurt in volgorde.
Aandrijfas met dubbele koppeling
Dit project is gebaseerd op twee concentrische assen. De buitenste as maakt gebruik van gelijkmatige versnellingen. De binnenas gebruikt een oneven aantal versnellingen. Ze roteren onafhankelijk.
Wanneer u de derde versnelling inschakelt, stroomt het motorvermogen via de eerste koppeling naar de oneven genummerde as. Maar de tweede koppeling selecteert al de 4e versnelling. De tandwielen zijn op hun plaats. Synchroniseren werkt. Het enige wat je nodig hebt is koppel.
Wanneer de auto het wisselpunt passeert, sluit de elektronica de tweede koppeling en opent de eerste. Het vermogen wordt onmiddellijk overgebracht van de oneven assen naar de even assen. Er zijn geen gaten. Geen schok.
Daarom voelt de DCT sneller aan. Elimineert koppelonderbrekingen die vaak voorkomen in traditionele handleidingen. Maar het gaat niet alleen om snelheid. Het draait allemaal om efficiëntie. In tegenstelling tot de vloeistofkoppeling van een automatische koppelomvormer heeft deze een directe mechanische verbinding. Profiteer van de efficiëntie van handmatige bediening en het gemak van automatisering.
Het is echter niet zonder eigenaardigheden. Het hydraulische systeem kan bij lage snelheden onstabiel aanvoelen. Het inschakelen van de koppeling vereist een nauwkeurige timing. Als de software aarzelt, voel je dat. Dit is een compromis. Vervangt de puur mechanische verbinding van de stang door een complex dubbel hydraulisch circuit.
Het resultaat is een transmissie die ongelooflijk snel en met bijna brute efficiëntie schakelt. Het is een compromis tussen betrokkenheid van de bestuurder en comfort. Of de complexiteit van het onderhoud de moeite waard is, is een grote vraag voor de kopers van vandaag.
Architectuurbeschrijving met dubbele koppeling
De standaardgids is eenvoudig. Dit is de ingaande as. Trap het pedaal op, haal de versnelling eruit, schakel en zet hem weer in. Het is lineair. Dit is zoals verwacht. Het is ook erg traag.
Een transmissie met dubbele koppeling (DCT) bedriegt dit proces door de belasting te delen. Het maakt gebruik van twee concentrische assen in plaats van één set tandwielen.
Zie het als een Russische Matroesjkapop. De buitenas is hol. Binnenin zit een vaste binnenschacht. Deze roteren onafhankelijk en worden bestuurd door afzonderlijke koppelingen.
De rolverdeling is bijzonder. De buitenste holle as bedient de even versnellingen, d.w.z. de 2e en 4e versnelling. De interne massieve as heeft een oneven versnelling (1e, 3e en 5e).
Het geheim zit niet alleen in de uitrusting. Onafhankelijke koppelingscontrole.
Met deze instelling kan één koppeling de ene versnelling gebruiken, terwijl de andere koppeling de volgende versnelling vooraf selecteert. Wanneer u schakelt, wisselen de koppelingsrollen vrijwel onmiddellijk. Er is geen vermogensverlies. Geen vertragingen. Het brengt het koppel eenvoudigweg naadloos over.
Traditionele handleidingen kunnen dit niet reproduceren. Er is slechts één koppelingsplaat. Om te kunnen schakelen moet je alles verwijderen. DCT houdt de helft van de transmissie draaiend, terwijl de andere helft zich voorbereidt op de volgende fase. Daarom lijkt de verandering bliksemsnel. Continue stroomvoorziening. Geen onderbrekingen.
Het mechanisme achter de verandering
Omdat transmissies met dubbele koppeling (DCT’s) hetzelfde DNA delen als traditionele automatische transmissies, zou je kunnen denken dat een koppelomvormer nodig is om de kloof tussen motor en transmissie te overbruggen. Dit is niet waar. Voorbij zijn de grote hydraulische connectoren.
In plaats daarvan vertrouwen moderne transmissies met dubbele koppeling op natte lamellenkoppelingen.
Beschouw een “natte” koppeling als een in olie gedrenkte boterham. Frictieplaten zijn gedrenkt in smeermiddel en hebben twee belangrijke functies: het verminderen van wrijving en, nog belangrijker, het beheersen van de intense hitte die wordt gegenereerd tijdens het schakelen. Door dit thermische beheer kunnen deze units het brute koppel van krachtige motoren aan zonder te smelten tot slak.
Terwijl sommige ingenieurs hebben gesleuteld aan droge koppelingsopstellingen voor DCT-systemen (die de eenvoudige blootliggende plaat van een handgeschakelde versnellingsbak nabootsen), gebruiken alle huidige productieauto’s die de DCT-architectuur volgen natte koppelingen.
Dit is een beproefde formule. Misschien heb je deze techniek al eerder gezien met slechts twee wielen. Veel krachtige motorfietsen gebruiken om dezelfde redenen een enkele schijfkoppeling: strakheid en warmteafvoer. Het verschil zit in de schaal. De automatische versie is ontworpen om extreem gebruik te weerstaan, waarbij in milliseconden van versnelling wordt geschakeld terwijl de aandrijflijn goed gekoeld blijft tijdens dagelijkse woon-werkverkeer of weekendroutes.
Deze modelselectie is niet alleen voor koeling. Het is een kwestie van precisie. De natte koppeling zorgt voor een soepele koppeling bij lage snelheden en vermindert de trillingen waar vroege DCT-pogingen last van hadden. Voor bestuurders betekent dit dat de auto meer aanvoelt als een verfijnd apparaat dan als een robot die een mens probeert te imiteren.
Waarom is het nat? Warmte probleem
De belangrijkste reden voor nat ontwerp is eenvoudige natuurkunde. Een transmissie met dubbele koppeling schakelt tussen versnellingen door de koppeling in en uit te schakelen terwijl de motor met de wielen is verbonden. Dit zorgt voor wrijving.
Een droge koppeling verspreidt de warmte in de lucht, vergelijkbaar met een gewone Honda Civic-handleiding. Het is heel licht. ze zijn zeer effectief. Maar hij kan niet omgaan met continu hard rijden en stop-en-go-verkeer zonder oververhitting.
Natte koppelingen lossen dit probleem op door transmissievloeistof als koelvloeistof te gebruiken. De vloeistof circuleert rond de platen, absorbeert warmte en transporteert deze naar de koeler. Hierdoor kan de DCT:
- Ondersteunt hogere koppelbelastingen
- Gaat langer mee zonder te verslijten
- Bereikt een stabiele toestand vanaf stilstand.
Dit is een afweging. Je verliest wat efficiëntie door de vloeistofweerstand, maar je wint aan duurzaamheid en verfijning. Voor een krachtige auto is dit een deal die u zonder aarzeling kunt accepteren.
Impact in de echte wereld
Dus waarom is dit belangrijk voor jou?
Dat komt omdat een natte lamellenkoppeling het geheim is van een transmissie met dubbele koppeling die geschikt is voor dagelijks gebruik. Vroege systemen met dubbele koppeling, zoals de eerste generatie Ford Powershift en de vroege DSG-motoren met droge koppeling van Volkswagen, waren berucht om hun mislukkingen. Het voelt goedkoop aan. Het breekt vaak.
Bij een natte koppeling is het verhaal anders. Hierdoor kunnen fabrikanten als Porsche, Audi en BMW hun krachtige, achterwielaangedreven machines uitrusten met DCT. Porsche PDK is bijvoorbeeld absoluut de gouden standaard. Hij maakt gebruik van een natte koppeling om het enorme koppel van de 911 flat-six aan te kunnen en schakelt zo snel dat het bijna onmerkbaar is. dit
Mechanismen voor in- en uitstappen
Net als het levensbloed van een koppelomvormer, is het levensbloed van een natte lamellenkoppeling de hydraulische druk. Maar in de koppelingszuiger speelt deze vloeistof een bijzondere rol. Wanneer het systeem wordt geactiveerd, wordt er druk opgebouwd in de zuiger. Deze kracht drukt op de spiraalveer en comprimeert deze. De veer buigt en dwingt de stapel koppelingsplaten en frictieplaten tegen de stationaire drukplaat.
Dit is waar metalen en wiskunde elkaar ontmoeten. Frictieplaten zijn niet alleen vlakke platen. De interne tanden zijn ontworpen om de groeven van de koppelingstrommel te raken. Als de geometrie verkeerd is, stopt de transmissie. De trommel bevindt zich aan het andere uiteinde van het geheel en is rechtstreeks verbonden met de versnellingsbak. De functie is eenvoudig: breng kracht over om de tandwielen te laten draaien. Audi heeft niet alleen veren in zijn model met dubbele koppeling opgenomen. Ik heb een combinatie gebruikt van een kleine spiraalveer en een grote diafragmaveer. Waarom? Het is bestand tegen hoge koppels zonder te smelten of weg te glijden.
Ontslag is het tegenovergestelde. Verlaag de vloeistofdruk. De lente is ontspannend. Het koppelingspakket verliest zijn klemkracht. De stroom stopt. Het is heel mooi. Het is erg snel. Maar is het te vertrouwen? We zullen het snel ontdekken.
Het wordt steeds duidelijker waarom DCT technisch gezien een geautomatiseerde handleiding is. Het is eigenlijk een gewone shifter. Het heeft een ingaande as, een secundaire as, een tandwiel, een synchronisator en een koppeling. Het enige dat ontbreekt is een voetpedaal. Computers, magneetkleppen en hydraulische systemen zorgen voor het zware werk. U kunt echter de leiding nemen. De peddel, knop of hendel zelf vertelt de computer wanneer hij moet schakelen.
De echte overwinning hier is het rijgevoel.
Versnellingssnelheid en bestuurderscontrole
Opschakelen duurt ongeveer 8 milliseconden. Het is vroeg. Veel bestuurders zweren dat deze momenteel de meest dynamische acceleratie heeft. Het ging ook heel vlot. U zult niet de gebruikelijke harde acceleratie of schakelschok ervaren die traditionele handgeschakelde transmissies en sommige automatische transmissies met koppelomvormer met zich meebrengen.
Jouw keuze? Jij kiest.
DCT geeft de bestuurder de vrijheid om te kiezen of hij de versnellingen wil bedienen of de computer al het werk wil laten doen.
Waarom probeert u niet zelf naar apparaten te zoeken? Succes. Wilt u een computer die beslissingen voor u neemt? Het kan het beter en sneller dan de meeste mensenhanden.
Brandstofefficiëntie en marktrealiteit
Het brandstofverbruik levert interessante cijfers op. De krachtstroom van de motor naar de wielen wordt tijdens het schakelen ongehinderd gehinderd, wat de efficiëntie aanzienlijk verhoogt. Experts suggereren dat de DCT met 6 versnellingen een relatieve brandstofbesparing van 10% biedt ten opzichte van een conventionele automatische transmissie met 5 versnellingen. Voor een prestatieauto is dit een enorm voordeel.
Fabrikanten werken aan DCT-technologie, maar niet iedereen is er actief mee bezig. Het veranderen van productielijnen om deze complexe apparaten te kunnen verwerken is duur. Extra kosten kunnen de catalogusprijs verhogen, wat budgetbewuste kopers die alleen maar betrouwbaar transport willen, kan afschrikken.
CVT-opties
Ook andere autofabrikanten investeren fors in diverse technologieën. Continu variabele transmissies (CVT’s) zijn de belangrijkste kanshebbers. Pas de overbrengingsverhoudingen continu aan met een katrolsysteem en riem of ketting. Er zijn geen duidelijke stappen. Zeer soepele acceleratie.
De CVT vermindert schakelschokken en verbetert het brandstofverbruik aanzienlijk. Er is echter één groot nadeel. Deze kunnen de hoge koppelvereisten van machines met echte prestaties niet aan.
DCT kent deze beperking niet. Ze zijn ontworpen voor omgevingen met een hoog koppel en hoog vermogen. In Europa blijven handgeschakelde transmissies domineren op het gebied van rijeigenschappen en zuinigheid, met voorspellingen dat transmissies met dubbele koppeling 25% van de markt zouden kunnen veroveren. Daarentegen zal naar verwachting in 2012 slechts ongeveer één procent van de in West-Europa geproduceerde auto’s een CVT hebben.
Er zijn dingen aan het veranderen. We hebben gekeken naar mechanismen en marktkrachten. Vervolgens blikken we terug op de geschiedenis van DCT en kijken we naar de toekomst.
Adolphe Kégresse is meer dan alleen maar sleutelen aan versnellingen. Hij was de ingenieur die feitelijk de transmissie met dubbele koppeling heeft uitgevonden. Je kent hem misschien het beste van de Halftrack, een vreemde hybride auto met eindeloze rubberen oppervlakken. Het ziet eruit als een tank, maar beweegt als een schip. Kégresse gebruikt deze trucks om off-road terrein te veroveren. In 1939 had hij een nieuw idee. Hij wilde een transmissie met dubbele koppeling creëren voor de legendarische Citroën “Traction” -auto’s. De bedrijfspolitiek zat in de weg. Het project stierf daar.
Tientallen jaren later is het concept niet verdwenen. Audi en Porsche zagen het potentieel. Ze begonnen het voor het eerst te gebruiken in raceauto’s.
De voordelen van Porsche PDK
Porsche Dual Clutch (of PDK) staat voor de naam in de brochure. Oorspronkelijk was het een semi-automatische schakelpeddel. Ontworpen voor snelheid, niet voor comfort. De racewagens 956 en 962C zijn uitgerust met deze technologie.
In 1986 won de 962 de geblokte vlag tijdens het Monza 1000km World Championship of Sports Prototypes. Dit was de eerste overwinning voor een auto uitgerust met PDK. Het is meer dan alleen een trofee. Hieruit blijkt dat het concept met dubbele koppeling ook onder druk werkt.
Audi Pikes Peak-overwinning
Audi heeft ook zijn momenten. In 1985 beklom de Sport Quattro S1 rallyauto Pikes Peak. De hoogte van de berg bedraagt 4300 meter. Dit is een zware test voor elke motor. Deze auto maakt gebruik van een transmissie met dubbele koppeling om te winnen.
Er zijn twee fabrikanten. Twee verschillende tijdperken. De kerntechnologie blijft echter hetzelfde.
Van de vrachtwagen naar de straat
De commercialisering van deze technologie is moeilijk geweest. Tot voor kort was dit niet mogelijk in gewone auto’s. Volkswagen heeft zijn activiteiten efficiënter gemaakt. Ze hebben een licentie verleend voor de DualTronic-technologie van BorgWarner. Dit maakt de apparatuur betaalbaar en betrouwbaar genoeg voor gebruik op straat.
Als je naar Europese auto’s met DCT kijkt, zie je dat de lijst behoorlijk lang is. De Volkswagen Kever heeft het. Hetzelfde geldt voor golfen. Het maakt ook gebruik van Touran en Jetta. Audi installeert deze op zijn TT- en A3-modellen. Skoda rust de Octavia uit. Seat is de Altea, Toledo en Leon niet vergeten.
De verandering gebeurde stilletjes. Je hoeft geen monteur te zijn om dit op te merken. Conversie is sneller. Soepeler. De kloof tussen racetechnologie en het dagelijkse woon-werkverkeer wordt kleiner. Maar wat is het ontwerp erachter? Het is nog steeds erg ingewikkeld. Het is nog steeds fascinerend. En het evolueert nog steeds.
Ford betreedt het veld met dubbele koppeling
Ford gaf niet op. De fabrikant werkt officieel aan de ontwikkeling van technologie met dubbele koppeling, waarbij hij gebruik maakt van zijn Europese activiteiten en een 50-50 joint venture met transmissiespecialist GETRAG-Ford. Ze presenteerden het prototype op de Internationale Autosalon van Frankfurt in 2005. Dit is een versnellingsbak met 6 versnellingen.
De productierealiteit blijft achter bij de hype. De eerste generatie met Powershift uitgeruste voertuigen verscheen ongeveer twee jaar na hun debuut op de markt. De technologie is echt. Het rekt alleen maar de tijdlijn uit.
Hoe een transmissie met dubbele koppeling werkt
Het mechanisme is eenvoudiger dan de marketing suggereert. Een configuratie met dubbele koppeling maakt gebruik van twee afzonderlijke koppelingen. Eén bestuurt de vreemde versnellingen. De tweede gaat over gelijke versnellingen.
Deze eenheden opereren zelfstandig. Hierdoor is er geen koppelingspedaal nodig. Computergecoördineerde diensten. Resultaat? De verschuiving duurt enkele milliseconden.
Voor de bestuurder is de ervaring naadloos. De acceleratie verloopt soepeler. Het koppel wordt bij het schakelen niet onderbroken.
Voordelen vergeleken met traditionele automatische apparaten
Waarom een systeem met dubbele koppeling? De belangrijkste attractie is efficiëntie. Ze zijn doorgaans zuiniger dan traditionele automatische transmissies. De afwezigheid van vloeistofkoppelingsverliezen helpt.
Ook de rijervaring is verbeterd. Schakelingen zijn sneller en nauwkeuriger. Het bootst de handmatige bediening na en vereist geen handmatige tussenkomst.
Is het beter dan een standaard automatische transmissie? Voor veel mensen wel. De brandstofefficiëntie verbetert. Het kan sneller schakelen. Het is een soort hybride.
Automatisch of handmatig?
Technisch gezien is het een computergestuurde handgeschakelde versnellingsbak. Het is echter functioneel automatisch. Er zijn geen pedalen. Er is vrijwel geen controllerinvoer vereist.
Is een transmissie met dubbele koppeling een automatische transmissie of een handgeschakelde transmissie? Het heeft een middenweg. Het maakt gebruik van handmatige versnellingsselectielogica, maar het gebeurt automatisch.
Rijdynamiek
Kan deze worden behandeld als een traditionele automatische transmissie? Niet precies. De versnellingsbak vereist bepaalde rijgewoonten, maar de computer zorgt voor de versnellingen.
Er kunnen problemen ontstaan als je hem te hard duwt of hem te lang in het verkeer laat staan zonder goede koeling. Om het systeem gezond te houden, moeten we blijven deelnemen aan het verschuivingsproces. Het is geen “instellen en vergeten”-type zoals een automatische koppelomvormer.
“Je moet nog steeds zelf schakelen om de transmissie goed te laten werken.”
Deze nuance is belangrijk. Het is meer dan alleen een versnellingsbak. Dit systeem vereist enige input van de bestuurder.
Gedetailleerde informatie over DCT
Voor een beter begrip van transmissies en aanverwante autotechnologie kunt u de onderstaande bronnen raadplegen. Het landschap evolueert. De technologie wordt volwassen. De vroege weddenschap van Ford brengt hen in de strijd.
