Wie Doppelkupplungsgetriebe funktionieren

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Die meisten Menschen wissen, dass Autos mit zwei grundlegenden Getriebetypen ausgestattet sind: Handbücher, bei denen der Fahrer durch Drücken eines Kupplungspedals und Verwenden eines Schalthebels die Gänge wechseln muss, und Automatiken, die die gesamte Schaltarbeit für Fahrer mit Kupplungen und einem Drehmomentwandler erledigen und Sätze von Planetengetrieben. Dazwischen gibt es aber auch etwas, das das Beste aus beiden Welten bietet - das Doppelkupplungsgetriebe, auch als halbautomatisches Getriebe, "kupplungsloses" Schaltgetriebe und automatisiertes Schaltgetriebe bezeichnet.

In der Welt der Rennwagen sind halbautomatische Getriebe wie das sequentielles Schaltgetriebe (oder SMG) sind seit Jahren ein Grundnahrungsmittel. In der Welt der Serienfahrzeuge handelt es sich jedoch um eine relativ neue Technologie, die durch ein sehr spezifisches Design definiert wird, das als Doppelkupplungs- oder Direktschaltgetriebe bekannt ist.

In diesem Artikel wird untersucht, wie ein Doppelkupplungsgetriebe funktioniert, wie es mit anderen Getriebetypen verglichen wird und warum einige vorhersagen, dass es das Getriebe der Zukunft ist.

Hands-On oder Hands-Off

Ein Doppelkupplungsgetriebe bietet die Funktion von zwei Schaltgetrieben in einem. Um zu verstehen, was dies bedeutet, ist es hilfreich zu überprüfen, wie ein herkömmliches Schaltgetriebe funktioniert. Wenn ein Fahrer in einem Standard-Schaltauto von einem Gang in einen anderen schalten möchte, drückt er zuerst das Kupplungspedal. Dies betätigt eine einzelne Kupplung, die den Motor vom Getriebe trennt und den Kraftfluss zum Getriebe unterbricht. Anschließend wählt der Fahrer mithilfe des Schalthebels einen neuen Gang aus. Dabei wird ein Zahnkragen von einem Zahnrad auf ein anderes Zahnrad einer anderen Größe bewegt. Geräte aufgerufen Synchronisierer Passen Sie die Zahnräder an, bevor sie eingerückt sind, um ein Schleifen zu verhindern. Sobald der neue Gang eingelegt ist, gibt der Fahrer das Kupplungspedal frei, das den Motor wieder mit dem Getriebe verbindet und die Kraft auf die Räder überträgt.

Bei einem herkömmlichen Schaltgetriebe fließt also kein kontinuierlicher Kraftfluss vom Motor zu den Rädern. Stattdessen ändert sich die Stromabgabe von auf zu aus zu auf während des Schaltens, was ein Phänomen verursacht, das als "Schaltstoß" oder "Drehmomentunterbrechung" bekannt ist. Für einen ungelernten Fahrer kann dies dazu führen, dass Fahrgäste beim Schalten vor- und zurückgeschleudert werden.

Ein Doppelkupplungsgetriebe verwendet dagegen zwei Kupplungen, hat jedoch kein Kupplungspedal. Ausgefeilte Elektronik und Hydraulik steuern die Kupplungen wie bei einem Standard-Automatikgetriebe. In einem DCT arbeiten die Kupplungen jedoch unabhängig voneinander. Eine Kupplung steuert die ungeraden Gänge (erster, dritter, fünfter und Rückwärtsgang), während die andere die geraden Gänge (zweiter, vierter und sechster Gang) steuert. Mit dieser Anordnung können die Gänge gewechselt werden, ohne den Kraftfluss vom Motor zum Getriebe zu unterbrechen. Sequentiell funktioniert es so:

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Dank an Jeff Beckman für seine Unterstützung bei diesem Artikel.

Inhalt
  1. Doppelkupplungs-Getriebewellen
  2. Vor- und Nachteile von Doppelkupplungsgetrieben
  3. Doppelkupplungsgetriebe: Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft

Eine zweiteilige Getriebewelle ist das Herzstück eines DCT. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Schaltgetriebe, bei dem alle Zahnräder auf einer einzigen Eingangswelle untergebracht sind, teilt das DCT ungerade und gerade Zahnräder auf zwei Eingangswellen auf. Wie ist das möglich? Die äußere Welle ist ausgehöhlt, wodurch Platz für eine innere Welle geschaffen wird, die innen verschachtelt ist. Die äußere Hohlwelle speist den zweiten und vierten Gang, während die innere Welle den ersten, dritten und fünften Gang speist.

Das folgende Diagramm zeigt diese Anordnung für ein typisches Fünfgang-DCT. Beachten Sie, dass eine Kupplung den zweiten und vierten Gang steuert, während eine andere unabhängige Kupplung den ersten, dritten und fünften Gang steuert. Das ist der Trick, der blitzschnelle Gangwechsel ermöglicht und die Leistungsabgabe konstant hält. Ein Standard-Schaltgetriebe kann dies nicht, da für alle ungeraden und geraden Gänge eine Kupplung verwendet werden muss.

Mehrscheibenkupplungen

Da ein Doppelkupplungsgetriebe einem Automatikgetriebe ähnelt, könnte man meinen, dass ein Drehmomentwandler erforderlich ist. Auf diese Weise überträgt ein Automatikgetriebe das Motordrehmoment vom Motor auf das Getriebe. DCTs benötigen jedoch keine Drehmomentwandler. Stattdessen verwenden derzeit auf dem Markt befindliche DCTs nasse Lamellenkupplungen. Eine "nasse" Kupplung ist eine Kupplung, die die Kupplungskomponenten in Schmierflüssigkeit taucht, um die Reibung zu verringern und die Wärmeerzeugung zu begrenzen. Einige Hersteller entwickeln DCTs, die trockene Kupplungen verwenden, wie sie normalerweise bei Schaltgetrieben verwendet werden. Alle mit DCTs ausgestatteten Serienfahrzeuge verwenden heute jedoch die Nassversion. Viele Motorräder haben einzelne Lamellenkupplungen.

Nasse Lamellenkupplungen verwenden wie Drehmomentwandler Hydraulikdruck, um die Zahnräder anzutreiben. Die Flüssigkeit erledigt ihre Arbeit im Kupplungskolben (siehe Abbildung oben). Wenn die Kupplung eingerückt ist, drückt der Hydraulikdruck im Kolben einen Satz Schraubenfederteile, der eine Reihe gestapelter Kupplungsscheiben und Reibscheiben gegen eine feste Druckplatte drückt. Die Reibscheiben haben Innenzähne, die so bemessen und geformt sind, dass sie mit Keilen an der Kupplungstrommel in Eingriff stehen. Die Trommel ist wiederum mit dem Zahnradsatz verbunden, der die Übertragungskraft erhält. Das Doppelkupplungsgetriebe von Audi hat sowohl eine kleine Schraubenfeder als auch eine große Membranfeder in seinen nassen Lamellenkupplungen.

Zum Ausrücken der Kupplung wird der Flüssigkeitsdruck im Kolben reduziert. Dadurch können sich die Kolbenfedern entspannen, wodurch der Druck auf das Kupplungspaket und die Druckplatte verringert wird.

Als nächstes werden wir uns die Vor- und Nachteile von Doppelkupplungsgetrieben ansehen.

Audi TT Roadster, eines von mehreren Audi Modellen mit Doppelschaltgetriebe Foto mit freundlicher Genehmigung der Audi Press Database

Hoffentlich wird klar, warum das DCT als automatisiertes Schaltgetriebe eingestuft ist. Im Prinzip verhält sich das DCT wie ein Standard-Schaltgetriebe: Es verfügt über Eingangs- und Hilfswellen zur Aufnahme von Zahnrädern, Synchronisierern und einer Kupplung. Was es nicht hat, ist ein Kupplungspedal, weil Computer, Magnete und Hydraulik das eigentliche Schalten übernehmen. Auch ohne Kupplungspedal kann der Fahrer dem Computer über Paddel, Tasten oder eine Schaltung mitteilen, wann er Maßnahmen ergreifen soll.

Die Fahrerfahrung ist also nur einer der vielen Vorteile eines DCT. Mit nur 8 Millisekunden dauernden Hochschaltungen glauben viele, dass der DCT die dynamischste Beschleunigung aller Fahrzeuge auf dem Markt bietet. Es bietet mit Sicherheit eine gleichmäßige Beschleunigung, indem es den Schaltstoß beseitigt, der mit Schaltvorgängen in Schaltgetrieben und sogar einigen Automatiken einhergeht. Das Beste ist, dass die Fahrer den Luxus haben, zu entscheiden, ob sie das Schalten lieber steuern oder den Computer die ganze Arbeit erledigen lassen möchten.

Der vielleicht überzeugendste Vorteil eines DCT ist der verbesserte Kraftstoffverbrauch. Da der Kraftfluss vom Motor zum Getriebe nicht unterbrochen wird, steigt die Kraftstoffeffizienz dramatisch an. Einige Experten sagen, dass ein Sechsgang-DCT die relative Kraftstoffeffizienz im Vergleich zu einer herkömmlichen Fünfgang-Automatik um bis zu 10 Prozent steigern kann.

Viele Autohersteller interessieren sich für DCT-Technologie. Einige Autohersteller sind jedoch besorgt über die zusätzlichen Kosten, die mit der Änderung der Produktionslinien verbunden sind, um einen neuen Getriebetyp aufzunehmen. Dies könnte zunächst die Kosten für mit DCTs ausgestattete Autos in die Höhe treiben, was kostenbewusste Verbraucher entmutigen könnte.

Darüber hinaus investieren die Hersteller bereits stark in alternative Übertragungstechnologien. Eines der bemerkenswertesten ist das stufenlose Getriebe (CVT). Ein CVT ist eine Art Automatikgetriebe, das ein bewegliches Riemenscheibensystem und einen Riemen oder eine Kette verwendet, um das Übersetzungsverhältnis über einen weiten Bereich stufenlos einzustellen. CVTs reduzieren auch den Schaltstoß und erhöhen die Kraftstoffeffizienz erheblich. CVTs können jedoch die hohen Drehmomentanforderungen von Hochleistungsautos nicht bewältigen.

DCTs haben solche Probleme nicht und sind ideal für Hochleistungsfahrzeuge. In Europa, wo Schaltgetriebe aufgrund ihrer Leistung und Kraftstoffeffizienz bevorzugt werden, sagen einige voraus, dass DCTs 25 Prozent des Marktes erobern werden. Nur ein Prozent der in Westeuropa produzierten Autos wird bis 2012 mit einem CVT ausgestattet sein.

Als nächstes schauen wir uns die Geschichte des DCT an und sehen, was die Zukunft bringt.

Porsche 962 Foto mit freundlicher Genehmigung von Porsche Cars North America

Der Mann, der das Doppelkupplungsgetriebe erfand, war ein Pionier in der Automobiltechnik. Adolphe Kégresse ist vor allem für die Entwicklung der Halbspur bekannt, eines Fahrzeugtyps, der mit endlosen Gummiprofilen ausgestattet ist und es ermöglicht, im Gelände über verschiedene Geländeformen zu fahren. 1939 entwickelte Kégresse die Idee für ein Doppelkupplungsgetriebe, das er für das legendäre Citroën "Traction" -Fahrzeug einsetzen wollte. Leider verhinderten ungünstige Geschäftsumstände die weitere Entwicklung. -

Sowohl Audi als auch Porsche haben das Doppelkupplungskonzept aufgegriffen, obwohl es zunächst auf Rennwagen beschränkt war. Zu den Rennwagen 956 und 962C gehörten die Porsche Dual Klutch, oder PDK. 1986 gewann ein Porsche 962 das Rennen der Monza 1000 Kilometer World Sports Prototype Championship - der erste Sieg für ein Auto, das mit dem halbautomatischen Paddelschaltgetriebe PDK ausgestattet war. Audi schrieb auch 1985 Geschichte, als ein mit einem Doppelkupplungsgetriebe ausgestattetes Rallye-Auto Sport quattro S1 den Pikes Peak Hill Climb gewann, ein Rennen auf dem 4.300 Meter hohen Berg.

Eine Kommerzialisierung des Doppelkupplungsgetriebes war jedoch bis vor kurzem nicht möglich. Volkswagen war ein Pionier bei Doppelkupplungsgetrieben und lizenzierte die DualTronic-Technologie von BorgWarner. Zu den mit DCTs ausgestatteten europäischen Automobilen gehören der Volkswagen Beetle, Golf, Touran und Jetta sowie der Audi TT und A3; der Skoda Octavia; und der Sitz Altea, Toledo und Leon.

Volkswagen Jetta 2.0 Foto mit freundlicher Genehmigung von VM Media Room

Ford ist der zweite große Hersteller, der sich für Doppelkupplungsgetriebe von Ford of Europe und seinem 50/50-Joint-Venture-Getriebehersteller GETRAG-Ford einsetzt. Auf der Frankfurter Automobilausstellung 2005 wurde das Powershift-System, ein Sechsgang-Doppelkupplungsgetriebe, vorgestellt. Serienfahrzeuge mit Powershift der ersten Generation sind jedoch ungefähr zwei Jahre entfernt.

Weitere Informationen zu Doppelkupplungsgetrieben und verwandten Themen finden Sie unter den Links auf der nächsten Seite.

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Weitere großartige Links

  • Audi World
  • Doppelkupplung vs. CVT-Debatte
  • BorgWarner - Hersteller des in Volkswagen verwendeten DCT
  • Ford of Europe legt Doppelkupplungsgetriebe auf Hochtouren
  • Überlegungen zum Getriebe: Jenseits des Schaltgetriebes

Quellen

  • Adams, Eric et al. "The Popular Science Automotive Buyer's Guide: Verwalten von Leistung - Übertragung", Popular Science, Juli 2005.
  • Amoroso, Frank. "2004 Audi TT 3.2: Wurde reibungslos? Haben Sie DSG?" AudiWorld, 17. Januar 2004. http://www.audiworld.com/features/tests/2004tt32.shtml
  • Audi World Site http://www.audi.com/audi/com/en1/new_cars/technology/ Laufwerk ___ Federung / dsg / Technologie_und_details.html
  • "DSG und CVT: Was wird sich durchsetzen?" CARToday.com, 5. Juli 2005. http://www.cartoday.com/content/news/singlepage.asp?in=7312
  • "Das europäische Interesse an der Doppelkupplungstechnologie legt einen Gang höher", Just-auto.com, 2. Dezember 2005. http://www.just-auto.com/features_detail.asp?art=1171
  • Erjavec, Jack. "Automobiltechnik: Ein Systemansatz." New York: Thomson Delmar Lernen. 2005.
  • Kluger, Michael und Bapiraju Surampudi. "Glatt in der Kupplung." Southwest Research Institute, Sommer 2004. http://www.swri.edu/3pubs/ttoday/Summer04/Clutch.htm
  • Thomas, Mike. "Ford of Europe legt einen hohen Gang ein." Ford Newsroom, 13. Februar 2006. http://media.ford.com/newsroom/feature_display.cfm?release=22361
  • "Doppelkupplungsgetriebe", AutoZine Technical School, 2003. http://www.autozine.org/technical_school/gearbox/tech_gear_manual.htm
  • Visnic, Bill. "Einer alten Transe neue Tricks beibringen: BorgWarner haucht dem Schaltgetriebe Leben der nächsten Generation ein", WardsAuto.com, 1. Dezember 2000. http://wardsautoworld.com/ar/auto_tech_trends_4/index.html
  • "Das sportliche Direktschaltgetriebe." AudiWorld, 27. August 2003. http://www.audiworld.com/news/03/082703/content.shtml



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