Συγκρίνετε αυτόματα κιβώτια: διαδοχικά, διπλού συμπλέκτη, CVT

Τα αυτόματα κιβώτια ταχυτήτων κερδίζουν δημοτικότητα μεταξύ των ιδιοκτητών αυτοκινήτων. Ποιοι είναι οι κύριοι τύποι τέτοιων μεταδόσεων και ποια είναι τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους;

Οι ΗΠΑ θεωρούνται η γενέτειρα του αυτόματου κιβωτίου ταχυτήτων. Πίσω στο 1904, η εταιρεία της Βοστώνης πρόσφερε ένα αυτόματο δύο ταχυτήτων. Η λειτουργία αυτού του μηχανισμού ήταν, ομολογουμένως, πολύ αναξιόπιστη, αλλά η ιδέα βρήκε πρόσφορο έδαφος και διάφορα είδη σχεδίων με αυτόματη αλλαγή ταχυτήτων άρχισαν να εμφανίζονται στις Ηνωμένες Πολιτείες.

Ωστόσο, το πρώτο αυτόματο κιβώτιο ταχυτήτων, παρόμοιο σε σχεδιασμό και λειτουργία με τα σύγχρονα κιβώτια ταχυτήτων, εμφανίστηκε μόνο πριν από τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο. Ήταν ένα κιβώτιο ταχυτήτων Hydra-Matic σχεδιασμένο από την General Motors.

ΔΙΑΦΗΜΙΣΗ

Υδραυλική μετάδοση

Μεταξύ των αυτόματων κιβωτίων, τα πιο συνηθισμένα (μέχρι στιγμής) είναι τα υδραυλικά κιβώτια ταχυτήτων. Αυτός είναι ένας πολύπλοκος μηχανισμός που συνήθως αποτελείται από ένα συγκρότημα μετατροπέα ροπής ή μετατροπέα ροπής με πολλαπλά πλανητικά γρανάζια.

Τα γρανάζια στα πλανητικά γρανάζια συνδέονται ή κλειδώνουν με κατάλληλους συμπλέκτες τριβής και φρένα πολλαπλών δίσκων (πολυδίσκων) ή ταινιών. Σε αυτή την περίπτωση, ένα υποχρεωτικό στοιχείο του υδραυλικού κιβωτίου ταχυτήτων είναι το λάδι, το οποίο χύνεται πλήρως στο κιβώτιο ταχυτήτων.

Η αλλαγή ταχυτήτων πραγματοποιείται μπλοκάροντας διάφορα σετ ηλιακών γραναζιών που αλληλεπιδρούν με ελεύθερες τροχούς, συμπλέκτες δίσκου (συνήθως πολλαπλών δίσκων), φρένα ζώνης και άλλα στοιχεία τριβής που κινούνται από υδραυλικούς μηχανισμούς κίνησης.

Δείτε επίσης: Σύστημα σταθεροποίησης ESP - ελέγξτε πώς λειτουργεί (ΒΙΝΤΕΟ) 

Οι σχεδιαστικές εξελίξεις των υδραυλικών κιβωτίων ταχυτήτων είναι οι υδροηλεκτρικές μεταδόσεις (με, για παράδειγμα, τη λειτουργία πρόσθετης σχέσης μετάδοσης, το λεγόμενο kickdown) και ηλεκτρονικά ελεγχόμενες μεταδόσεις. Σε αυτήν την περίπτωση, το κιβώτιο ταχυτήτων μπορεί να έχει πολλούς τρόπους λειτουργίας, για παράδειγμα, sport ή comfort.

Αυξήθηκε επίσης ο αριθμός των σχέσεων μετάδοσης. Τα πρώτα υδραυλικά μηχανήματα είχαν τρεις σχέσεις μετάδοσης. Επί του παρόντος, πέντε ή έξι ταχύτητες είναι στάνταρ, αλλά υπάρχουν ήδη σχέδια που έχουν εννέα.

Ένας ειδικός τύπος αυτόματου κιβωτίου ταχυτήτων είναι το διαδοχικό κιβώτιο ταχυτήτων (γνωστό και ως ημιαυτόματο κιβώτιο ταχυτήτων). Σε αυτόν τον τύπο μηχανισμού, οι ταχύτητες μπορούν να αλλάξουν χρησιμοποιώντας ένα μοχλό που κινείται μόνο προς τα εμπρός ή προς τα πίσω και να αλλάζει προς τα πάνω ή προς τα κάτω μία ταχύτητα ή χρησιμοποιώντας πτερύγια που βρίσκονται στο τιμόνι.

Αυτή η λύση είναι δυνατή χάρη στη χρήση ηλεκτρονικού μικροεπεξεργαστή που ελέγχει τη λειτουργία του κιβωτίου ταχυτήτων. Τα διαδοχικά κιβώτια ταχυτήτων χρησιμοποιούνται συνήθως σε αυτοκίνητα της Formula 1 και βρίσκονται σε αυτοκίνητα παραγωγής, συμπεριλαμβανομένων των Audi, BMW, Ferrari.  

Σύμφωνα με τον ειδικό

Vitold Rogovsky, δίκτυο ProfiAuto:

– Το πλεονέκτημα των υδραυλικών αυτόματων κιβωτίων ταχυτήτων είναι πάνω από όλα η οδηγική άνεση, δηλ. δεν χρειάζεται χειροκίνητη αλλαγή ταχυτήτων. Επιπλέον, αυτός ο τύπος κιβωτίου ταχυτήτων προστατεύει τον κινητήρα από υπερφόρτωση, φυσικά, με την προϋπόθεση ότι το κιβώτιο ταχυτήτων χρησιμοποιείται σωστά. Το κιβώτιο ταχυτήτων προσαρμόζεται στις στροφές του κινητήρα και επιλέγει την κατάλληλη ταχύτητα. Ωστόσο, το βασικό μειονέκτημα του μηχανισμού του είναι η υψηλή κατανάλωση καυσίμου. Τα αυτόματα κιβώτια ταχυτήτων είναι μεγάλα και βαριά, επομένως ταιριάζουν κυρίως σε μεγάλους ισχυρούς κινητήρες, με τους οποίους συνεργάζονται πολύ καλά. Ένα συγκεκριμένο μειονέκτημα αυτών των μεταδόσεων είναι επίσης το γεγονός ότι ένα μεταχειρισμένο αντίγραφο μπορεί να βρεθεί στη δευτερογενή αγορά.

Κιβώτια ταχυτήτων χωρίς βήμα

Ένα συνεχώς μεταβαλλόμενο κιβώτιο ταχυτήτων είναι ένα είδος αυτόματου κιβωτίου ταχυτήτων, αλλά με μια μάλλον συγκεκριμένη συσκευή. Υπάρχουν δύο λύσεις - το παραδοσιακό πλανητικό κιβώτιο ταχυτήτων και το πιο κοινό πλέον κιβώτιο ταχυτήτων CVT (Συνεχώς μεταβλητή μετάδοση).

Στην πρώτη περίπτωση, το πλανητικό γρανάζι είναι υπεύθυνο για την αλλαγή ταχυτήτων. Το σχέδιο θυμίζει το ηλιακό σύστημα σε μικρογραφία. Για να επιλέξει γρανάζια, χρησιμοποιεί ένα σετ γραναζιών, το μεγαλύτερο από τα οποία έχει εσωτερικό πλέγμα (το λεγόμενο ring gear). Από την άλλη πλευρά, υπάρχει ένας κεντρικός (το λεγόμενος ήλιος) τροχός μέσα, συνδεδεμένος με τον κύριο άξονα του κιβωτίου ταχυτήτων και άλλα γρανάζια (δηλαδή δορυφόροι) γύρω του. Τα γρανάζια αλλάζουν μπλοκάροντας και εμπλέκοντας μεμονωμένα στοιχεία του πλανητικού γραναζιού.

Δείτε επίσης: Συστήματα Start-Stop. Μπορείτε πραγματικά να αποθηκεύσετε; 

Το CVT, από την άλλη πλευρά, είναι ένα CVT με συνεχώς μεταβαλλόμενη μετάδοση. Διαθέτει δύο σετ λοξότμητων τροχών που συνδέονται μεταξύ τους με έναν ιμάντα V ή μια αλυσίδα πολλαπλών δίσκων. Ανάλογα με τις στροφές του κινητήρα, οι κώνοι πλησιάζουν ο ένας τον άλλον, δηλ. η διάμετρος πάνω στην οποία κινείται η ζώνη είναι ρυθμιζόμενη. Αυτό αλλάζει την σχέση μετάδοσης.

Σύμφωνα με τον ειδικό

Vitold Rogovsky, δίκτυο ProfiAuto:

– Τα CVT, λόγω των σχετικά μικρών τους διαστάσεων και του μικρού βάρους τους, χρησιμοποιούνται σε αυτοκίνητα συμπαγούς και πόλης με μικρότερους κινητήρες. Το πλεονέκτημα αυτών των μεταδόσεων είναι ότι δεν χρειάζονται συντήρηση. Ακόμη και οι αλλαγές λαδιών δεν συνιστώνται και αντέχουν τα ίδια χιλιόμετρα με τον κινητήρα. Επιπλέον, η στιγμή της αλλαγής ταχυτήτων είναι σχεδόν ανεπαίσθητη. Δεν είναι τόσο ακριβά όσο τα υδραυλικά κουτιά και δεν προσθέτουν πολλά στην τιμή του αυτοκινήτου. Από την άλλη, το μεγαλύτερο μειονέκτημα είναι η σημαντική καθυστέρηση στην αντίδραση στο πάτημα του πεντάλ γκαζιού, δηλ. απώλεια ισχύος. Συνδέεται επίσης με αυξημένη κατανάλωση καυσίμου. Τα κιβώτια CVT δεν είναι κατάλληλα για κινητήρες τούρμπο.

Για δύο συμπλέκτες

Το κιβώτιο διπλού συμπλέκτη κάνει καριέρα εδώ και αρκετά χρόνια. Ένα τέτοιο κιβώτιο ταχυτήτων εμφανίστηκε για πρώτη φορά στην αγορά στις αρχές αυτού του αιώνα στα αυτοκίνητα Volkswagen, αν και προηγουμένως είχε βρεθεί σε αυτοκίνητα ράλι και αγωνιστικά μοντέλα Porsche. Αυτό είναι ένα κιβώτιο ταχυτήτων DSG (Direct Shift Gearbox). Επί του παρόντος, πολλοί κατασκευαστές έχουν ήδη τέτοια κουτιά, συμπεριλαμβανομένων. σε οχήματα του Ομίλου Volkswagen καθώς και σε BMW ή Mercedes AMG ή Renault (π.χ. Megane και Scenic).

Το κιβώτιο διπλού συμπλέκτη είναι ένας συνδυασμός χειροκίνητου και αυτόματου κιβωτίου. Το κιβώτιο ταχυτήτων μπορεί να λειτουργήσει τόσο σε πλήρως αυτόματη λειτουργία όσο και με λειτουργία χειροκίνητης αλλαγής ταχυτήτων.

Το πιο σημαντικό σχεδιαστικό χαρακτηριστικό αυτού του κιβωτίου ταχυτήτων είναι οι δύο συμπλέκτες, δηλ. δίσκοι συμπλέκτη, οι οποίοι μπορεί να είναι στεγνοί (πιο αδύναμοι κινητήρες) ή υγροί, που λειτουργούν σε λουτρό λαδιού (πιο ισχυροί κινητήρες). Ο ένας συμπλέκτης είναι υπεύθυνος για τις περιττές ταχύτητες και την όπισθεν, ο άλλος συμπλέκτης είναι υπεύθυνος για τις ζυγές ταχύτητες. Για το λόγο αυτό, μπορούμε να μιλήσουμε για δύο παράλληλα κιβώτια ταχυτήτων που περικλείονται σε ένα κοινό περίβλημα.

Δείτε επίσης: Μεταβλητός χρονισμός βαλβίδων. Τι δίνει και είναι κερδοφόρο 

Εκτός από τους δύο συμπλέκτες, υπάρχουν επίσης δύο άξονες συμπλέκτη και δύο κύριοι άξονες. Χάρη σε αυτό το σχέδιο, η επόμενη υψηλότερη ταχύτητα είναι ακόμα έτοιμη για άμεση εμπλοκή. Για παράδειγμα, το αυτοκίνητο τρέχει στην τρίτη ταχύτητα και η τέταρτη είναι ήδη επιλεγμένη αλλά δεν είναι ακόμη ενεργή. Όταν επιτευχθεί η ιδανική ροπή αλλαγής ταχυτήτων, ο περιττός συμπλέκτης για την τρίτη ταχύτητα ανοίγει και ο ζυγός συμπλέκτης κλείνει για την τέταρτη ταχύτητα, έτσι οι τροχοί του κινητήριου άξονα συνεχίζουν να λαμβάνουν ροπή από τον κινητήρα. Η διαδικασία εναλλαγής διαρκεί περίπου τέσσερα εκατοστά του δευτερολέπτου, δηλαδή λιγότερο από το ανοιγοκλείσιμο ενός βλεφάρου.

Σχεδόν όλα τα κιβώτια διπλού συμπλέκτη είναι εξοπλισμένα με πρόσθετους τρόπους λειτουργίας όπως το "Sport".

Σύμφωνα με τον ειδικό

Vitold Rogovsky, δίκτυο ProfiAuto:

– Χωρίς διακοπή ροπής στο κιβώτιο διπλού συμπλέκτη. Χάρη σε αυτό, το αυτοκίνητο έχει πολύ καλή επιτάχυνση. Επιπλέον, ο κινητήρας λειτουργεί στο βέλτιστο εύρος ροπής. Επιπλέον, υπάρχει ένα άλλο πλεονέκτημα - η κατανάλωση καυσίμου είναι σε πολλές περιπτώσεις χαμηλότερη από ό,τι στην περίπτωση ενός χειροκίνητου κιβωτίου ταχυτήτων. Τέλος, τα κιβώτια διπλού συμπλέκτη είναι πολύ ανθεκτικά. Εάν ο χρήστης ακολουθεί την αλλαγή λαδιών κάθε 60 χιλιάδες km, πρακτικά δεν σπάνε. Ωστόσο, στη δευτερογενή αγορά υπάρχουν αυτοκίνητα στα οποία έχει εμφανιστεί ο μετρητής και σε αυτήν την περίπτωση είναι δύσκολο να διατηρηθεί η σωστή διάρκεια ζωής ενός τέτοιου κιβωτίου ταχυτήτων. Με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, μπορεί επίσης να συναντήσετε αυτοκίνητα στα οποία δεν έχουν πραγματοποιηθεί αυτοί οι έλεγχοι και το κιβώτιο ταχυτήτων είναι απλώς φθαρμένο. Η ζημιά στο σφόνδυλο διπλής μάζας αποτελεί επίσης κίνδυνο για αυτά τα κιβώτια ταχυτήτων, γιατί τότε μεταδίδονται ανεπιθύμητοι κραδασμοί στον μηχανισμό του κιβωτίου ταχυτήτων. Το μειονέκτημα των κιβωτίων διπλού συμπλέκτη είναι και η υψηλή τιμή τους. 

Wojciech Frölichowski