Doppelkupplungsgetriebe - Dual-clutch transmission

Nicht zu verwechseln mit Doppelkupplung (Technik) .
Schema eines DCT (mit zwei identischen Kupplungen auf der Achse des Schwungrads)

Ein Doppelkupplungsgetriebe ( DCT ) (manchmal bezeichnet als Doppelkupplungsgetriebe ) ist eine Art von Mehrgang Fahrzeuggetriebesystem , das verwendet zwei getrennte Kupplungen für ungeradzahlige und geradzahlige Radsätze . Das Design ähnelt oft zwei getrennten Handschaltgetrieben, deren jeweilige Kupplungen in einem Gehäuse enthalten sind und als eine Einheit arbeiten. In Pkw- und Lkw-Anwendungen fungiert das DCT als Automatikgetriebe , das keine Fahrereingaben zum Gangwechsel erfordert.

Das erste DCT, das in Serie ging, war das Easidrive- Automatikgetriebe, das 1961 im Mittelklassewagen Hillman Minx eingeführt wurde . Es folgten bis in die 1970er Jahre verschiedene osteuropäische Traktoren (mit manueller Bedienung über ein einziges Kupplungspedal), dann 1985 der Rennwagen Porsche 962 C. Das erste DCT der Neuzeit kam 2003 im Volkswagen Golf R32 zum Einsatz . Seit Ende der 2000er Jahre haben sich DCTs zunehmend verbreitet und haben in verschiedenen Automodellen hydraulische Automatikgetriebe ersetzt.

Entwurf

DCT basierend auf einem konzentrischen Kupplungslayout (innerhalb der runden schwarzen Abdeckung, in der Bildmitte gezeigt)

Das Grundprinzip eines DCT besteht darin, dass eine Kupplung einen Zahnradsatz für die geraden Gänge antreibt, während die andere Kupplung die ungeraden Gänge antreibt. Da das DCT einen ungeraden Gang vorwählen kann, während das Fahrzeug in einem geraden Gang (oder umgekehrt) fährt, können DCTs um ein Vielfaches schneller schalten, als dies mit einem Schaltgetriebe möglich ist. Indem die Betätigung einer Kupplung genau in dem Moment eingerückt wird, in dem die andere ausrückt, kann ein DCT Gänge schalten, ohne die Drehmomentzufuhr zu den Rädern zu unterbrechen.

Ein DCT verwendet Kupplungspakete (wie bei einem Schaltgetriebe) anstelle des Drehmomentwandlers, der von herkömmlichen (hydraulischen) Automatikgetrieben verwendet wird. Die DCT-Kupplungen sind entweder "nass" oder "trocken" und ähneln den in den meisten Motorrädern verwendeten Kupplungen. Nasskupplungen werden in Öl gebadet, um die Kupplungsoberfläche zu kühlen, daher werden Nasskupplungen häufig in Anwendungen mit höheren Drehmomentbelastungen verwendet, wie zum Beispiel beim 1.250 Nm (922 lbf⋅ft) Motor im Bugatti Veyron .

Mehrere Anordnungen für die beiden Kupplungen sind möglich und werden im Folgenden skizziert:

  • Die meisten Automobil-DCTs verwenden zwei konzentrische Kupplungspakete, die sich auf derselben Achse wie das Schwungrad befinden . Daher hat das äußere Kupplungspaket einen größeren Durchmesser als das innere Kupplungspaket.
  • Viele DCTs für Traktoren (wie der Fortschritt ZT 320 ) verwenden eine ähnliche Anordnung, bei der sich die Kupplungen auf der gleichen Achse des Schwungrades befinden. Der Unterschied besteht darin, dass die Kupplungen auf dieser Achse an unterschiedlichen Positionen (dh voreinander) und gleich groß sind. Dieses Design wird vom Tremec TR-9070 DCT verwendet, der vom 2020 Ford Mustang Shelby GT500 verwendet wird .
  • Eine andere Konstruktion (wie sie vom Volkswagen DQ200- Getriebe verwendet wird) ordnet zwei gleich große Kupplungen nebeneinander an. Diese Konstruktion erfordert zwei nebeneinander liegende Eingangswellen, die über Zahnräder von der Kurbelwelle angetrieben werden.

Geschichte

Schematische Darstellung eines Typs eines Doppelkupplungsgetriebes:

Das Konzept eines Doppelkupplungsgetriebes wurde 1939 vom französischen Ingenieur Adolphe Kégresse erfunden . Das Getriebe war für den Einsatz im Citroën Traction Avant vorgesehen , jedoch ging Kégresse das Geld aus, bevor ein funktionierendes Modell entwickelt werden konnte.

Eines der ersten DCTs in Serie war die Easidrive- Einheit, die in den späten 1950er Jahren von Smiths Industries und Rootes aus Großbritannien entwickelt wurde. Dieses DCT – eingeführt auf dem 1961er Hillman Minx (Serie IIIC) – verwendet zwei elektromagnetische Kupplungen zusammen mit analoger Elektronik und einer Reihe von Magnetspulen , um die Gangwechsel zu implementieren. Der Easidrive wurde als Option für Hillman- und Singer-Modelle angeboten, war jedoch kein zuverlässiges Gerät und viele wurden durch konventionelle Schaltgetriebe ersetzt.

Porsche begann in den späten 1970er Jahren mit der Entwicklung von DCTs für Rennwagen, da ein DCT einen Ladedruckabfall beim Gangwechsel an einem Turbomotor verhindert. Da die zur Steuerung des Getriebes erforderliche Elektronik kompakt genug wurde, um praktikabel zu sein, wurde 1983 das Porsche Doppelkupplungsgetriebe (PDK) als Prototyp in einen Porsche 956 Le Mans-Rennwagen eingebaut Ein PDK im Wettbewerb war der Porsche 962 C Le Mans Rennwagen von 1985 , der 1986 die Sportwagen-Weltmeisterschaft gewann. Das PDK-Getriebe wurde auch im 1985er Audi Sport Quattro S1 Gruppe B Rallye-Auto verwendet.

Der erste Großserien-Pkw mit DCT war 2003 der Volkswagen Golf R32 .

Hersteller

BorgWarner

BorgWarner produzierte das erste Massenproduktions-DCT, wie es im R32- Modell verwendet wurde, das 2003 in die Volkswagen Golf-Reihe eingeführt wurde. Das Unternehmen hat viele der vom Volkswagen-Konzern verwendeten DCTs (vermarktet als DSG für Volkswagen- Markenautos ) produziert und verschiedene Komponenten für den 2007er Nissan GT-R Sportwagen, eine frühe Anwendung für DCTs mit hohen Drehmomentbelastungen. Das Unternehmen beliefert mehrere Automobilhersteller mit kompletten Getriebeeinheiten, Nasskupplungen und/oder mechatronischen Steuergeräten.

Getrag

Getrag begann 2008 mit der Produktion von DCTs und belieferte Hersteller wie BMW, Dacia, Dodge, Ferrari, Mercedes-Benz, Ford, Mitsubishi, Renault, Smart und Volvo. Das Getrag 7DCL750 ist ein 7-Gang-DCT, das für Hochleistungsmotoren entwickelt wurde und ein Drehmoment von 750 Nm (553 lbf⋅ft) hat. Es wird in Mittelmotor-Sportwagen wie dem 2009er Ferrari 458 , dem 2014er Mercedes-AMG GT und dem 2017er Ford GT eingesetzt .

LuK

LuK DCTs werden vom Volkswagen Konzern seit 2008 in mehreren kleineren Autos mit relativ geringen Drehmomentleistungen eingesetzt.

Ricardo

Ricardo hat ein 7-Gang-DCT entwickelt und gebaut, das vom 2005-2015 Bugatti Veyron verwendet wird , der über einen 16-Zylinder-Turbomotor verfügt, der ein Drehmoment von 1.250 Nm (922 lbf⋅ft) erzeugt.

ZF-Friedrichshafen

ZF Friedrichshafen produziert das von Porsche eingesetzte 7-Gang-DCT.

Verwendung in Kraftfahrzeugen

Nach der Einführung des DCT im Jahr 2003 im Volkswagen Golf R32 unter Verwendung eines 6-Gang-DCT (Modellcode DQ250 ) mit zwei konzentrisch angeordneten Nasskupplungen. In den nächsten Jahren wurde dieses DCT für verschiedene Volkswagen- und Audi-Modelle verfügbar. Im Jahr 2008 begann der Volkswagen-Konzern mit der Produktion des DQ200 , einem 7-Gang- DKG mit zwei nebeneinander (statt konzentrisch) angeordneten Trockenkupplungen. Volkswagen behauptet, den Kraftstoffverbrauch um 6 % gegenüber einem 6-Gang-Schaltgetriebe und 20 % gegenüber einem herkömmlichen (hydraulischen) Automatikgetriebe zu verbessern. DCT-Getriebe wurden in Fahrzeugen verwendet, die von Volkswagen, Audi, SEAT, Skoda und Bugatti verkauft wurden und meist unter dem Begriff Direktschaltgetriebe vermarktet wurden (außer bei Audi, das auch den Begriff S-Tronic verwendet hat ).

Der Einsatz in Hochleistungsfahrzeugen begann 2005 mit dem 7-Gang-DCT, das im Bugatti Veyron verwendet wird . Andere frühe Hochleistungsanwendungen sind der 2007er Nissan GT-R , der 2008er Ferrari California , der 2008er Mitsubishi Lancer Evolution X und der 2009er Porsche 911 (997) .

Die Honda VFR1200F 2009 ist das erste Motorrad, das ein DCT verwendet. Honda hat die Anwendung des DCT seitdem auf das Gold Wing-Modell (Modelljahr 2018), die Africa Twin, den Rebel 1100 und den NC750X (Modelljahr 2020) ausgeweitet.

Im Jahr 2010 wurde das Mitsubishi Fuso 6-Gang- Duonic- Getriebe als erstes DCT in einem Lkw eingesetzt.

Der 2012 Acura ILX verwendet einen Drehmomentwandler (ein Gerät, das typischerweise in hydraulischen Automatikgetrieben verwendet wird) gepaart mit seinem 8-Gang-DCT. Der Zweck des Drehmomentwandlers besteht darin, die Laufruhe des Fahrens bei niedriger Geschwindigkeit zu verbessern, indem Stöße und Zittern eliminiert werden, die manchmal in DCTs bei niedriger Geschwindigkeit vorkommen.

Viele chinesische Autos wie MG HS , Geely Binyue und andere verwenden dieses Modellgetriebe.

Einsatz in Traktoren

Mehrere Traktoren aus den 1970er Jahren aus osteuropäischen Ländern (wie die Kirovets K-700- Derivate) verwendeten manuell betriebene DCTs. So verfügt der Fortschritt ZT 300 beispielsweise über eine Unterlastschaltstufe , die vom Fahrer vorgewählt und dann durch halb durchgetretene Kupplung aktiviert werden muss. Dadurch wird die zweite Kupplung eingerückt, die ein Untersetzungsgetriebe an die angetriebenen Räder anlegt, ohne dass die Drehmomentübertragung auf die Räder unterbrochen wird.

Einsatz in Triebwagen

In einigen Triebwagen wurde eine andere Art von Doppelkupplungsgetriebe verwendet . Die beiden Kupplungen befinden sich eine auf der Getriebeeingangswelle und die andere auf der Getriebeausgangswelle. Beim Gangwechsel werden beide Kupplungen gleichzeitig ausgekuppelt und eine Bremse im Getriebe greift ein. Der Gangwechsel erfolgt bei Stillstand aller Gänge, sodass keine Synchronmechanik benötigt wird. Nach dem Gangwechsel rasten beide Kupplungen wieder ein. Die Kraftübertragung ist stark unterbrochen, daher ist dieses System für Rangierlokomotiven ungeeignet .

Siehe auch

Kfz-Getriebe
Handbuch
Automatisch / Halbautomatisch

Verweise