DSG Direct-Shift Gearbox

Σειριακό κιβώτιο Τεχνολογίας DSG Direct-Shift Gearbox

Με το νέο σειριακό κιβώτιο 6 ταχυτήτων τεχνολογίας DSG®,
τελευταία τεχνολογική καινοτομία της Volkswagen Audi, ο χρόνος που χρειάζεται για την
αλλαγή των ταχυτήτων είναι πλέον μικρότερος από 0,2 δευτερόλεπτα.

Πως λειτουργεί

Ο κλασικός συμπλέκτης έχει δώσει την θέση του σε ένα σύστημα διπλών συμπλεκτών.
Με τον τρόπο αυτό γίνεται ουσιαστικά μία “προεπιλογή”, από το κιβώτιο ταχυτήτων, για την ταχύτητα που θα “πρέπει” να ακολουθήσει.
Το DSG® είναι ένα ηλεκτρουδραυλικό κιβώτιο με αυτόματες & μηχανικές επιλογές. Δύο ανεξάρτητες επιλογές εξασφαλίζουν ότι η σωστή ταχύτητα έχει επιλεγεί πριν ο οδηγός δώσει την εντολή.
Η αλλαγή των ταχυτήτων είναι απόλυτα συγχρονισμένη και χωρίς απώλεια δύναμης του κινητήρα.

Τεχνική Ανάλυση

Το DSG ανήκει στην κατηγορία των “ημιαυτόματων” κιβωτίων που διαθέτουν τη βασική φιλοσοφία των μηχανικών, αλλά οι συμπλέκτες είναι δύο αντί για ένας. Βασικός στόχος είναι να ελαχιστοποιηθεί ο νεκρός χρόνος της αλλαγής όπου η διακοπή της ισχύος προς τους τροχούς διακόπτεται, ένα χαρακτηριστικό που έστω και σε ελάχιστη κλίμακα έχουν όλα τα μηχανικά κιβώτια, όσο προηγμένα και να είναι.
Η ιδέα είναι ο ένας συμπλέκτης να αναλάβει τις μισές σχέσεις και ο άλλος τις υπόλοιπες έτσι
ώστε όταν έχει επιλεγεί μία x σχέση, η x+1 να είναι και αυτή εμπλεγμένη και έτοιμη. Η σκέψη υπήρχε και πριν τα μέσα του 20ου αιώνα όμως οι πρώτες πραγματικά επιτυχημένες εφαρμογές έγιναν τη δεκαετία του ’80 σε αγωνιστικό επίπεδο: κιβώτιο διπλού συμπλέκτη διέθεταν οι Porsche 956 και μετέπειτα 962 του Group C, το πεντατάχυτο Porsche Doppel Kupplungs-getriebe (PDK).
Τέτοια κιβώτια εξόπλιζαν και τα Audi Sport Quattro και S1 του Group B, αλλά μόλις πρόσφατα βρήκαν το δρόμο τους προς πολιτικά αυτοκίνητα παραγωγής με το Direct Shift Gearbox (DSG).
Το DSG είναι εξελίχτηκε από την BorgWarner και σε συνεργασία με το Volkswagen Group τοποθετήθηκε αρχικά στα TT, A3 και Golf με τον 3.2 V6 κινητήρα, ενώ πρόσφατα προωθήθηκε και σε πολλά άλλα μοντέλα του Group.
150 εκατομμύρια ευρώ επενδύθηκαν στην εξέλιξη του κιβωτίου, ενώ η παραγωγική
δυναμικότητα του εργοστασίου της VW στο Kassel φτάνει τα 1000 κιβώτια την ημέρα.

Ως βάση για το DSG (αρχιτεκτονική, γρανάζια, συγχρονιζέ) χρησιμοποιήθηκε το εξατάχυτο
MQ350/02M350 του Group το οποίο έχει έναν παραπάνω άξονα από ένα συμβατικό: διαθέτει έναν πρωτεύοντα αλλά δύο δευτερεύοντες.
Το απλό χειροκίνητο κιβώτιο ζυγίζει συνολικά 60kg, ενώ με την προσθήκη των εξαρτημάτων του DSG το βάρος αυτό έφτασε τα 90kg.
Ο πρωτεύοντας άξονας αποτελείται από δύο ομόκεντρα κομμάτια, με το ένα να βρίσκεται μέσα στο άλλο.
Το πρώτο και εξωτερικό κομμάτι διαθέτει τα γρανάζια της 2ας και το κοινό της 4ης-6ης. Μέσα από το “κούφιο” κομμάτι περνάει το δεύτερο κομμάτι του πρωτεύοντα όπου διαθέτει τα γρανάζια της 1η, της 3ης, της 5ης και της όπισθεν.
Στο άκρο είσοδο καθενός κομματιού του πρωτεύοντα συνδέεται ένας ξεχωριστός
πολύδισκος υγρός συμπλέκτης, υπάρχει με άλλα λόγια ένας συμπλέκτης για τις μονές σχέσεις και ένας για τις ζυγές.
Οι δύο συμπλέκτες είναι εμβαπτισμένοι σε λάδι για καλύτερη απαγωγή θερμότητας, ενώ
ανάλογα με τη θερμοκρασία του που ελέγχεται από αισθητήρα στο κέλυφος του κιβωτίου, η
ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου καθορίζει την παροχή της αντλίας λαδιού του κιβωτίου.
Η μέγιστη παροχή της αντλίας ανέρχεται στα 20lt/min και επιτρέπει θερμικές απώλειες μέχρι 70KW (95,2PS) στους δύο συμπλέκτες χωρίς να περάσει τη θερμοκρασία λειτουργίας του το λάδι, το οποίο είναι κοινό για τους συμπλέκτες και για το υδραυλικό σύστημα αλλαγής σχέσεων.
Εκατέρωθεν των δύο ομοαξονικών κομματιών του πρωτεύοντα βρίσκονται οι δύο δευτερεύοντες άξονες.
Ο πρώτος διαθέτει τα γρανάζια της 1ης, 2ας , της 3ης και της 4ης ενώ ο δεύτερος αυτά της 5ης, 6ης και όπισθεν.
Συνολικά υπάρχουν τέσσερις “φουρκέτες”: μία για την επιλογή 1ης και 3ης, μία για την 2α και την 4η , μία για την 5η και μία για την 6η και την όπισθεν.
Αυτές παίρνουν κίνηση μέσω ενός υδραυλικού κυκλώματος που εργάζεται σε εύρος πιέσεων 0-20bar.
Μέσω κατάλληλου αισθητήρα η ECU του κιβωτίου γνωρίζει ανά πάσα στιγμή ακριβώς τη θέση της κάθε φουρκέτας.
Περνώντας λοιπόν στο σύστημα ελέγχου του DSG, αυτό ονομάζεται “Mechatronic” και βρίσκεται στην εσωτερική πλευρά του κελύφους του κιβωτίου, δηλαδή είναι εμβαπτισμένο σε λάδι που μπορεί να φτάσει ακόμα και τους 140ο C.
Τα κυκλώματα ημιαγωγών του συστήματος είναι φυσικά πολύ ευαίσθητα σε τέτοιες θερμοκρασίες και έτσι την ψύξη τους έχει αναλάβει μία ευμεγέθης ψήκτρα τοποθετημένη στην εξωτερική πλευρά του κελύφους του κιβωτίου.
Το Mechatronic έχει τρία κύρια υποσυστήματα: τη μονάδα λήψης δεδομένων (είσοδος), την
ECU του κιβωτίου (επεξεργασία) και την μονάδα ελέγχου του (έξοδος). Η πρώτη παίρνει σήματα από 12 αισθητήρες (π.χ. θερμοκρασίας), μεταβιβάζει τα δεδομένα στην ECU και αυτή με βάση αυτά, την κατάσταση του κινητήρα και τις επιθυμίες του οδηγού δίνει τις αντίστοιχες εντολές εξόδου στο υδραυλικό κύκλωμα.
Το τελευταίο έχει αναλάβει το χειρισμό των υδραυλικών κυλίνδρων που κινούν τις
φουρκέτες, την πίεση που ασκείται στους δίσκους των συμπλεκτών (10bar για μεταφορά ροπή στρέψης 35,7kgm) και την παροχή της αντλίας λαδιού.

Πως λειτουργεί στη πράξη το DSG

Ας υποθέσουμε ότι κινούμαστε με 3η και επιταχύνουμε.
Στη φάση αυτή ο συμπλέκτης των μονών σχέσεων είναι κλειστός και αυτός των ζυγών ανοικτός.
Μόλις η ECU του κιβωτίου ανιχνεύσει πρόθεση για αλλαγή σχέσης (rpm κινητήρα, άνοιγμα πεταλούδας), προεπιλέγεται η 4η αλλά ο συμπλέκτης των ζυγών σχέσεων είναι φυσικά ακόμα ανοικτός.
Όταν έρθει η ώρα για την αλλαγή σε 4η, σχεδόν ταυτόχρονα κλείνει ο συμπλέκτης των ζυγών σχέσεων και ανοίγει αυτός των μονών.
Ο χρόνος της αλλαγής πλέον δηλαδή δεν περιλαμβάνει την εμπλοκή-απεμπλοκή δύο ζευγών
γραναζιών αλλά μόνο την στιγμιαία σύμπλεξη-αποσύμπλεξη.
Τα ανεβάσματα απαιτούν 30-40ms, ο σχεδόν μισός δηλαδή χρόνος από αυτόν που απαιτεί το SMG II της BMW.
Τα κατεβάσματα είναι πιο πολύπλοκη και χρονοβόρα υπόθεση (ο χρόνος αλλαγής εδώ κυμαίνεται στα 600ms), αφού μπορεί να χρειαστεί να κατεβάσουμε πολλές σχέσεις μαζί χωρίς να περάσουμε από τις ενδιάμεσες.
Χειρότερη δοκιμασία για το DSG είναι το κατέβασμα από 6η σε 2α, αφού οι δύο αυτές σχέσεις ελέγχονται από διαφορετική φουρκέτα και από τον ίδιο συμπλέκτη. Σε αυτή τη περίπτωση το κιβώτιο είναι αναγκασμένο να κατεβάσει σε 5η και έπειτα να επιλεγεί η 2α, ανεβάζοντας το χρόνο αλλαγής στα 900ms.
Κατά τα κατεβάσματα η ECU του κιβωτίου “ζητάει” από την ECU του κινητήρα να ανοίξει
στιγμιαία την πεταλούδα ώστε να συγχρονιστούν ευκολότερα οι στροφές εισόδου και εξόδου του κιβωτίου, ότι ακριβώς δηλαδή θα έκανε και ένας έμπειρος οδηγός σε ένα χειροκίνητο σασμάν (“throttleblip”).
Το DSG της Volkswagen και της BorgWarner που περιγράψαμε έχει σχεδιαστεί για μέγιστη ισχύ. 270PS και μέγιστη ροπή 35,7kgm, δηλαδή δεν προορίζεται για κινητήρες πολύ μεγάλης ιππόδυναμης.

Διατύπωση

Τα κιβώτια αυτά του είδους αναφέρονται στην πραγματικότητα ως “ημιαυτόματα” ή “αυτοματοποιημένα μηχανικά”, αφού με τον όρο “αυτόματο” παραδοσιακά χαρακτηρίζονται τα κιβώτια με υδραυλικό μετατροπέα ροπής και “σειριακά” είναι τα αγωνιστικά κιβώτια όπου πρέπει κάποιος να περάσει από όλες τις σχέσεις για να επιλέξει την τελική.
Σε κιβώτια ταχυτήτων σαν το DSG όταν λέμε “αυτόματο” και “σειριακό” αναφερόμαστε σε μία από τις δύο δυνατότητες λειτουργίας και όχι στην κατασκευή καθαυτή.

Η ανακάλυψη της ιδέας του κιβωτίου διπλού συμπλέκτη του δεν είναι καινούργια έγινε από τον γάλλο μηχανικό Andolphe Kegresse το 1939.

Τεχνική Ανάλυση απο το μέλος: Panozz