De meeste mensen weten dat auto's worden geleverd met twee basistransmissietypes:handleidingen, die vereisen dat de bestuurder van versnelling verandert door het koppelingspedaal in te drukken en een versnellingspook te gebruiken, en automaten, die al het schakelwerk doen voor bestuurders die koppelingen gebruiken, een koppelomvormer en sets van planetaire tandwielen. Maar er is ook iets tussenin dat het beste van twee werelden biedt:de transmissie met dubbele koppeling , ook wel de semi-automatische transmissie, de "clutchless" handmatige transmissie en de geautomatiseerde handmatige transmissie genoemd.
In de wereld van raceauto's zijn semi-automatische transmissies, zoals de sequentiële handgeschakelde versnellingsbak (of SMG), zijn al jaren een nietje. Maar in de wereld van productievoertuigen is het een relatief nieuwe technologie - een technologie die wordt gedefinieerd door een zeer specifiek ontwerp dat bekend staat als de versnellingsbak met dubbele koppeling of direct-shift.
In dit artikel wordt onderzocht hoe een transmissie met dubbele koppeling werkt, hoe deze zich verhoudt tot andere soorten transmissies en waarom sommigen voorspellen dat dit de transmissie van de toekomst is.
Een transmissie met dubbele koppeling biedt de functie van twee handgeschakelde versnellingsbakken in één. Om te begrijpen wat dit betekent, is het handig om te bekijken hoe een conventionele handgeschakelde versnellingsbak werkt. Wanneer een bestuurder van de ene versnelling naar de andere wil schakelen in een standaard stick-shift-auto, drukt hij eerst het koppelingspedaal in. Dit bedient een enkele koppeling, die de motor loskoppelt van de versnellingsbak en de stroomtoevoer naar de transmissie onderbreekt. Vervolgens gebruikt de bestuurder de versnellingspook om een nieuwe versnelling te selecteren, een proces waarbij een getande kraag van het ene tandwiel naar een ander tandwiel van een andere maat wordt verplaatst. Apparaten genaamd synchronisatoren pas de tandwielen aan voordat ze worden ingeschakeld om slijpen te voorkomen. Zodra de nieuwe versnelling is ingeschakeld, laat de bestuurder het koppelingspedaal los, waardoor de motor weer op de versnellingsbak wordt aangesloten en het vermogen naar de wielen wordt overgebracht.
Bij een conventionele handgeschakelde versnellingsbak is er dus geen continue stroom van kracht van de motor naar de wielen. In plaats daarvan verandert de vermogensafgifte vanaf op naar uit naar op tijdens het schakelen, wat een fenomeen veroorzaakt dat bekend staat als "schakelschok" of "koppelonderbreking". Voor een ongeschoolde bestuurder kan dit ertoe leiden dat passagiers naar voren en naar achteren worden geslingerd als er wordt geschakeld.
Een versnellingsbak met dubbele koppeling daarentegen gebruikt twee koppelingen, maar heeft geen koppelingspedaal. Geavanceerde elektronica en hydrauliek regelen de koppelingen, net als bij een standaard automatische transmissie. Bij een DCT werken de koppelingen echter onafhankelijk. Eén koppeling bedient de oneven versnellingen (eerste, derde, vijfde en achteruit), terwijl de andere de even versnellingen bedient (tweede, vierde en zesde). Met behulp van deze opstelling kunnen versnellingen worden gewijzigd zonder de krachtstroom van de motor naar de transmissie te onderbreken. Achtereenvolgens werkt het als volgt:
Inhoud
Een tweedelig transmissie-as vormt het hart van een DCT. In tegenstelling tot een conventionele handgeschakelde versnellingsbak, die alle versnellingen op een enkele ingaande as huisvest, splitst de DCT oneven en even versnellingen op twee ingaande assen. Hoe is dit mogelijk? De buitenste schacht is uitgehold, waardoor er ruimte ontstaat voor een binnenste schacht, die binnenin genest is. De buitenste holle as voedt de tweede en vierde versnelling, terwijl de binnenste as de eerste, derde en vijfde voedt.
Het onderstaande diagram toont deze opstelling voor een typische DCT met vijf snelheden. Merk op dat de ene koppeling de tweede en vierde versnelling bedient, terwijl een andere, onafhankelijke koppeling de eerste, derde en vijfde versnelling bedient. Dat is de truc die bliksemsnel schakelen mogelijk maakt en de vermogensafgifte constant houdt. Een standaard handgeschakelde versnellingsbak kan dit niet, omdat hij één koppeling moet gebruiken voor alle oneven en even versnellingen.
Omdat een transmissie met dubbele koppeling vergelijkbaar is met een automaat, zou je kunnen denken dat er een koppelomvormer voor nodig is, dat is hoe een automaat het motorkoppel van de motor naar de transmissie overbrengt. DCT's hebben echter geen koppelomvormers nodig. In plaats daarvan gebruiken DCT's die momenteel op de markt zijn natte meervoudige plaatkoppelingen. Een "natte" koppeling is een koppeling die de koppelingscomponenten in smeervloeistof baadt om wrijving te verminderen en de productie van warmte te beperken. Verschillende fabrikanten ontwikkelen DCT's die droge koppelingen gebruiken, zoals die gewoonlijk worden geassocieerd met handgeschakelde transmissies, maar alle productievoertuigen die tegenwoordig met DCT's zijn uitgerust, gebruiken de natte versie. Veel motorfietsen hebben een enkele lamellenkoppeling.
Net als koppelomvormers gebruiken natte lamellenkoppelingen hydraulische druk om de versnellingen aan te drijven. De vloeistof doet zijn werk in de koppelingszuiger, zoals te zien is in het bovenstaande diagram. Wanneer de koppeling is ingeschakeld, dwingt de hydraulische druk in de zuiger een set schroefveren, die een reeks gestapelde koppelingsplaten en wrijvingsschijven tegen een vaste drukplaat duwt. De frictieschijven hebben interne tanden die zo groot en gevormd zijn dat ze in elkaar grijpen met spiebanen op de koppelingstrommel. De trommel is op zijn beurt verbonden met het tandwielstel dat de overdrachtskracht zal ontvangen. Audi's transmissie met dubbele koppeling heeft zowel een kleine schroefveer als een grote diafragmaveer in de natte lamellenkoppelingen.
Om de koppeling te ontkoppelen, wordt de vloeistofdruk in de zuiger verlaagd. Hierdoor kunnen de zuigerveren ontspannen, wat de druk op het koppelingspakket en de drukplaat verlicht.
We zullen hierna kijken naar de voor- en nadelen van transmissies met dubbele koppeling.
Hopelijk wordt het duidelijk waarom de DCT is geclassificeerd als een geautomatiseerde handmatige transmissie. In principe gedraagt de DCT zich net als een standaard handgeschakelde versnellingsbak:hij heeft ingaande en hulpassen om versnellingen, synchronisatoren en een koppeling te huisvesten. Wat het niet heeft, is een koppelingspedaal, omdat computers, elektromagneten en hydrauliek het eigenlijke schakelen doen. Zelfs zonder koppelingspedaal kan de bestuurder de computer nog steeds "vertellen" wanneer hij actie moet ondernemen via paddles, knoppen of een versnellingspook.
Rijervaring is dus slechts een van de vele voordelen van een DCT. Met opschakelen in slechts 8 milliseconden, denken velen dat de DCT de meest dynamische acceleratie biedt van alle voertuigen op de markt. Het biedt zeker een soepele acceleratie door de schakelschok te elimineren die gepaard gaat met schakelen in handmatige transmissies en zelfs sommige automaten. Het beste van alles is dat bestuurders de luxe kunnen kiezen of ze het schakelen liever zelf regelen of de computer al het werk laten doen.
Misschien wel het meest overtuigende voordeel van een DCT is een lager brandstofverbruik. Omdat de krachtstroom van de motor naar de transmissie niet wordt onderbroken, neemt het brandstofverbruik drastisch toe. Sommige experts zeggen dat een DCT met zes versnellingen kan zorgen voor een relatieve brandstofefficiëntie tot 10 procent in vergelijking met een conventionele automaat met vijf versnellingen.
Veel autofabrikanten zijn geïnteresseerd in DCT-technologie. Sommige autofabrikanten zijn echter op hun hoede voor de extra kosten die gepaard gaan met het aanpassen van productielijnen om plaats te bieden aan een nieuw type transmissie. Dit zou in eerste instantie de kosten kunnen opdrijven van auto's die zijn uitgerust met DCT's, wat prijsbewuste consumenten zou kunnen ontmoedigen.
Bovendien investeren fabrikanten al fors in alternatieve transmissietechnologieën. Een van de meest opvallende is de continu variabele transmissie, of CVT. Een CVT is een type automatische transmissie die een bewegend katrolsysteem en een riem of ketting gebruikt om de overbrengingsverhouding traploos over een breed bereik aan te passen. CVT's verminderen ook schakelschokken en verhogen het brandstofverbruik aanzienlijk. Maar CVT's kunnen de hoge koppeleisen van prestatieauto's niet aan.
DCT's hebben dergelijke problemen niet en zijn ideaal voor krachtige voertuigen. In Europa, waar handmatige transmissies de voorkeur hebben vanwege hun prestaties en brandstofefficiëntie, voorspellen sommigen dat DCT's 25 procent van de markt zullen veroveren. Slechts één procent van de auto's die in West-Europa worden geproduceerd, zal tegen 2012 zijn uitgerust met een CVT.
Vervolgens kijken we naar de geschiedenis van de DCT en zien we wat de toekomst in petto heeft.
De man die de versnellingsbak met dubbele koppeling uitvond, was een pionier op het gebied van autotechniek. Adolphe Kégresse is vooral bekend door de ontwikkeling van de halftrack, een type voertuig dat is uitgerust met eindeloze rubberen loopvlakken waarmee het offroad over verschillende soorten terrein kan rijden. In 1939 kwam Kégresse op het idee voor een versnellingsbak met dubbele koppeling, die hij hoopte te gebruiken op het legendarische Citroën "Traction" voertuig. Helaas verhinderden ongunstige bedrijfsomstandigheden verdere ontwikkeling.
Zowel Audi als Porsche namen het concept met dubbele koppeling over, hoewel het gebruik ervan aanvankelijk beperkt was tot raceauto's. De raceauto's 956 en 962C waren onder meer de Porsche Dual Klutch , of PDK. In 1986 won een Porsche 962 de Monza 1000 Kilometer World Sports Prototype Championship-race - de eerste overwinning voor een auto die was uitgerust met de PDK semi-automatische transmissie met schakelpaddles. Audi schreef ook geschiedenis in 1985 toen een Sport quattro S1-rallyauto uitgerust met een transmissie met dubbele koppeling de Pikes Peak-heuvelbeklimming won, een race op de 4.300 meter hoge berg.
Commercialisering van de transmissie met dubbele koppeling was tot voor kort echter niet haalbaar. Volkswagen is een pionier geweest op het gebied van transmissies met dubbele koppeling en heeft de DualTronic-technologie van BorgWarner in licentie gegeven. Europese auto's die zijn uitgerust met DCT's zijn de Volkswagen Beetle, Golf, Touran en Jetta, evenals de Audi TT en A3; de Skoda Octavia; en de Seat Altea, Toledo en Leon.
Ford is de tweede grote fabrikant die zich toelegt op transmissies met dubbele koppeling, gemaakt door Ford Europa en zijn 50/50 joint venture transmissiefabrikant, GETRAG-Ford. Het demonstreerde het Powershift-systeem, een zestraps transmissie met dubbele koppeling, op de Frankfurt International Motor Show in 2005. Het duurt echter nog ongeveer twee jaar voor productievoertuigen die gebruikmaken van een Powershift van de eerste generatie.
Bekijk de onderstaande links voor veel meer informatie over transmissies met dubbele koppeling en aanverwante onderwerpen.
Oorspronkelijk gepubliceerd:6 april 2006
