Протягом більшої частини історії автомобілебудування автоматична коробка передач викликала чимало проблем. Перші автоматичні коробки передач були млявими, вони перегрівалися під час жорсткої їзди та втрачали велику кількість потужності порівняно зі своїми механічними побратимами. Спроби створення високопродуктивної автоматики були невдалими, з різким перемиканням передач і жахливою продуктивністю на низькій швидкості.
Класичний автомат
До 2003 року більшість автоматичних трансмісій мали гідравлічний привод. У цих «традиційних» автоматах немає фрикційного диска або зчеплення між вихідним валом двигуна та входом коробки передач, як у механічній коробці передач. Замість цього є заповнений рідиною диск, відомий як гідротрансформатор, який передає крутний момент від двигуна до трансмісії.
Прискорення двигуна обертає гідравлічний насос у коробці передач, а відцентрова сила штовхає рідину до зовнішнього краю гідротрансформатора. Там рідина проходить через ребра на турбіні, яка обертається, передаючи потужність трансмісії. Інший ребристий диск, відомий як статор, перенаправляє рідину до центру корпусу для повторного прокачування через турбіну. За гідротрансформатором перемиканням передач займається планетарний редуктор, який контролюється гідравлічним тиском і швидкістю.
Класичний гідромеханічний автомат досі лишається найкомфортнішим типом трансмісії
Варіації цієї конструкції з’явилися на масовому ринку з початку 1940-х років, з появою GM Hydra-Matic. Для прогулянкових круїзів він був найкращим вибором протягом десятиліть. Водіям спортивних автомобілів, однак, це не допомогло. Існує пауза між початковим натисканням педалі дроселя та відчуттям руху автомобіля, оскільки для створення гідравлічного тиску в трансмісії потрібен деякий час. Високошвидкісні гідравлічні системи високого тиску створюють багато тертя та тепла, обидва – вороги високої продуктивності.
Втрата ефективності особливо помітна в старих автоматах, які передають лише 85% потужності двигуна на дорогу, порівняно з 97% для механічної коробки передач. Крім того, складність гідравлічних автоматичних наборів планетарних передач означала, що більшість автоматичних коробок передач мали менше передач, ніж сучасні механічні трансмісії.
Перші спроби автоматизувати механіку
Наприкінці 1990-х років у споживчих автомобілях стали доступні більш вдосконалені «автоматизовані ручні» коробки передач, щоб подолати розрив між традиційними трьома педалями та «сухими коробками». Найпомітнішою з них була, мабуть, коробка передач «F1 Edition» у Ferrari F355, яка стала першим випадком, коли нині розповсюджені підрульові перемикачі були помічені в Ferrari.
F355 використовував систему Magneti Marelli Selespeed, яка була справжньою шестиступінчастою механічною коробкою передач під обшивкою, зчепленням і всім іншим. Коробка передач Selespeed використовує гідравлічні приводи на кожній передачі, а також електронну гідравліку зчеплення для перемикання між передачами так само, як це робить людина. Того ж року BMW випустила подібну систему під назвою SMG.
Спроби механізувати звичайну механічну коробку та привід щеплення були невдалими майже у всіх виробників
Коробки передач обох компаній страждали від однакових недоліків: хоча вони добре працювали у екстремальних режимах — Selespeed був майже вдвічі швидшим, ніж водій-людина, перемикаючи передачі швидко вони страждали від поганої продуктивності на низькій швидкості. Обидві системи були жахливими під час відкочування та зупинки, з великою кількістю хитання та тремтіння. Перемикання передач на низькій швидкості здавалося надто нервовою, і комфорт у місті тьмянів на тлі традиційної гідравлічної автоматики. Це не дало автоматизованим коробкам набути популярності.
Подвійне зчеплення
У 2003 році Volkswagen випустив R32 Golf. R32 запропонував власний погляд на автоматизовану механічну коробку передач, яку VW назвав Direktschaltgetriebe, або Коробка передач з прямим перемиканням передач. Ця трансмісія, більш відома за абревіатурою DSG, була значно вдосконаленою, ніж додавання соленоїдів до стандартної механічної коробки передач.
Коробка з двома зчепленнями складніша і важча за звичайну механіку, але може перемикатись швидше за інші типи трансмісій
Натомість DSG розділяє трансмісію на дві групи передач (зазвичай непарну та парну + реверс) на двох вкладених валах, один з яких обертається всередині іншого. Маховик двигуна обертає корпус, який містить два зчеплення. Кожне зчеплення затискає один із приводних валів. Коли автомобіль рушає з місця на першій передачі, механізм перемикання фіксує першу передачу, а зчеплення на внутрішньому карданному валу вмикається.
Схематично у DSG немає нічого надто складного
Потім DSG готується до наступного перемикання, фіксуючи другу передачу на місці на зовнішньому карданному валу. Коли натиснути на пелюстку перемикання на підвищену передачу, зовнішня муфта карданного вала вимикається, а внутрішня муфта вала стає на місце. Оскільки для перемикання передач використовуються два зчеплення та два цілком окремі вали, комп’ютеру набагато простіше плавно передавати потужність від однієї передачі до іншої, оскільки він синхронізує швидкості між передачами якнайточніше перед перемиканням передач.
Під час перемикання на нижчу передачу трансмісія відпускає передачу, а зчеплення захоплює протилежний вхідний вал. Комп’ютер коробки передач координує роботу з ЕБУ двигуна для миттєвого скидання дросельної заслінки, щоб привести щойно вибраний вал до потрібної швидкості, а потім механізм перемикання фіксує перемикання передач.
Перша хвиля VW DSG була з мокрим зчепленням, але протягом одного покоління вони перейшли на простіше та надійніше сухе зчеплення. В обмін на незначне збільшення ваги, DSG скорочують час перемикання в десять разів, від 500 мілісекунд для людини до менше 50 мілісекунд для комп’ютера DSG. Це виключило ймовірність пропуску передачі, тому коробки передач з подвійним зчепленням є популярним вибором у відносно динамічних автомобілях.
Багато проблем
Перші серійні DSG мали чимало проблем. Вони усе одно не забезпечували того комфорту як традиціний автомати. Особливо докучало водіям смикання у спокійному режимі водіння, наприклад при неспішному пересуванні у заторі.
Були значні проблеми з надійністю. Перші DSG їздили дуже мало (близько 100-150 тисяч кілометрів) після чого вимагали втручання механіків. Були проблеми з ремонтом – не всі майстерні могли справитись з DSG. Окрім того, коробки не могли «перетравлювати» великий крутний момент, що дуже обмежувало можливості тюнінгу двигунів та використання їх на потужних авто.
Для подолання більшості болячок серійних DSG знадобилось понад десять років. За цей період коробка знайшла свою нішу
Втім всього за 15 років більшість проблем з DSG інженерам вдалось подолати. Сьогодні 60% Porsche 911 продаються з коробками передач з подвійним зчепленням. Швидкість, з якою DSG захопили світ спортивних автомобілів, вражає, враховуючи те, що більшість автомобільних технологій вдосконалюються десятиліттями. Однак для більш комфортного пересування багато хто з автовиробників продовжує використовувати класичні автомати.
Попри це, завжди знайдеться місце для трьох педалей: любителі справжнього драйву звикли тримати все під своїм контролем. Так, механічна коробка вимагає від водія значно більше вміння і у абсолютних цифрах на прямій або на кільці машина з DSG може бути швидшою. Але навряд чи вона здатна дати стільки ж задоволення від керування як стара добра механіка.
Джерело: Авто24