Volkswagen: Το μέλλον και στην ηλεκτροκίνηση – Αυτόματα κιβώτια ταχυτήτων μίας σχέσης

15:11 11/6/2020 - Πηγή: Mononews

Το Volkswagen Group έφερε την επανάσταση στα αυτόματα κιβώτια ταχυτήτων το 2003, με την παρουσίαση του επαναστατικού αυτόματου κιβωτίου ταχυτήτων DSG διπλού συμπλέκτη. Σήμερα, δείχνει το μέλλον και στην ηλεκτροκίνηση, παρουσιάζοντας αντίστοιχα κιβώτια ταχυτήτων υψηλής απόδοσης.

Στα συμβατικής τεχνολογίας οχήματα οι κινητήρες εσωτερικής καύσης έχουν συγκεκριμένες απαιτήσεις για τη μεταφορά της ισχύος,

με τα συστήματα μετάδοσης να είναι αναγκαία. Ως μέρος του συστήματος μεταφοράς ισχύος, ένα κιβώτιο ταχυτήτων συνδέεται απευθείας στην έξοδο του κινητήρα και μεταβάλλει τις στροφές και τη ροπή του κινητήρα, ώστε να φτάσει στους τροχούς ως κινητήρια δύναμη. Με την αλλαγή των σχέσεων, ο οδηγός διασφαλίζει ότι ο αριθμός στροφών του κινητήρα (σ.α.λ.) παραμένει σε χαμηλά επίπεδα, ώστε να προστατεύεται η λειτουργία του και να μειώνεται η κατανάλωση καυσίμου. Κατά την αλλαγή των ταχυτήτων, αλλάζουν θέση συγκεκριμένα γρανάζια στο εσωτερικό του κιβωτίου. Οι διαφορετικές σχέσεις εξασφαλίζουν ότι η ισχύς μεταφέρεται στους τροχούς με τον αποδοτικότερο τρόπο.

Σε ένα όχημα με χειροκίνητο κιβώτιο ταχυτήτων, το πεντάλ συμπλέκτη χρησιμοποιείται για να αποδεσμεύει τα υλικά τριβής (δίσκος) από την έξοδο (βολάν) του κινητήρα και ο οδηγός να μπορεί να αλλάζει ταχύτητα. Σε ένα αυτόματο κιβώτιο ταχυτήτων, η λειτουργία αλλαγής σχέσεων πραγματοποιείται πλήρως αυτόματα χωρίς την ανάγκη ενός πεντάλ συμπλέκτη, για αποδοτικότερη, πιο άνετη και ασφαλέστερη οδήγηση.

Το εργοστάσιο του Volkswagen Group στο Kassel ήταν πάντα το μεγαλύτερο του Group για κιβώτια ταχυτήτων, αποτελώντας έναν από τους σημαντικότερους προμηθευτές εξαρτημάτων για τις γραμμές παραγωγής των αυτοκινήτων. Το εργοστάσιο ιδρύθηκε το 1958, με πρώτο προϊόν το χειροκίνητο κιβώτιο με τον κωδικό 113, για το Volkswagen Beetle. Έκτοτε, έχουν κατασκευαστεί εκεί περισσότερα από 130 εκατομμύρια συστήματα μετάδοσης.

Χειροκίνητα κιβώτια ταχυτήτων

Από το 1960, το περίφημο κιβώτιο ταχυτήτων 113 είχε μια πλήρως συγχρονισμένη διάταξη τεσσάρων ταχυτήτων και ένα μονοκόμματο περίβλημα μαγνησίου. Την περίοδο 1960-1983 το κιβώτιο αυτό κατασκευάστηκε στο Kassel συνολικά σε 13,5 εκατομμύρια μονάδες. Ακόμη μεγαλύτερη ήταν η παραγωγή του κιβωτίου MQ250, διαθέσιμο με πέντε ή έξι ταχύτητες, με σχεδόν 14 εκατομμύρια, ένα κιβώτιο που χρησιμοποιήθηκε από όλες τις μάρκες του Volkswagen Group. Τα γράμματα στην ονομασία του προέρχονται από το manual (χειροκίνητο), την εγκάρσια τοποθέτηση (Q) και την ροπή εισόδου (250 Nm).

Ακολούθησε το χειροκίνητο κιβώτιο MQ200, με πέντε ή έξι ταχύτητες, σε διάφορα εργοστάσια του Volkswagen Group ανά τον κόσμο. Συνολικά έχουν ήδη παραχθεί 32 εκατομμύρια μονάδες αυτού του κιβωτίου. Με το MQ281, το τμήμα εξαρτημάτων του Volkswagen Group στο El Prat της Ισπανίας, παράγει ένα νέο, υπερσύγχρονο χειροκίνητο κιβώτιο που χρησιμοποιείται από το 2019 σε όλες τις μάρκες του Group. Πιο αποδοτικό από οποιοδήποτε άλλο, το MQ281 εξασφαλίζει τη μείωση των εκπομπών CO2 έως και πέντε γραμμάρια ανά χιλιόμετρο, ανάλογα με το συνδυασμό κινητήρα/κιβωτίου.

Αυτόματα κιβώτια ταχυτήτων

Το 2003 η Volkswagen προκάλεσε μία επανάσταση στην αυτοκινητοβιομηχανία με την παρουσίαση του πρώτου αυτόματου κιβωτίου DSG διπλού συμπλέκτη, ευρείας παραγωγής. Αυτόματα κιβώτια ταχυτήτων, ειδικά αυτά με μετατροπέα ροπής, ήταν ήδη διαθέσιμα και δημοφιλή. Αλλά με το DSG, για πρώτη φορά υπήρχε η επιλογή ενός αυτόματου κιβωτίου που εξασφάλιζε μεγαλύτερη οικονομία καυσίμου σε σχέση με ένα χειροκίνητο κιβώτιο ταχυτήτων.

Πριν από το 2003 η Ευρώπη και οι ΗΠΑ ήταν δύο τελείως διαφορετικοί κόσμοι σε ότι αφορούσε στην επιλογή των κιβωτίων ταχυτήτων. Ενώ στη Γηραιά Ήπειρο μόνο το 14% των αυτοκινήτων (κυρίως μοντέλα μεγαλύτερων κατηγοριών) είχε αυτόματο κιβώτιο, στην Αμερική η αναλογία αυτή έφτανε το 88%.

Η εικόνα άλλαξε με την δημοτικότητα του DSG, ιδιαίτερα στις κατηγορίες των Polo και Golf. To βασικό χαρακτηριστικό ήταν πως η απόδοση του DSG είναι σημαντικά καλύτερη από αυτή του – επίσης αυτόματου – κιβωτίου με μετατροπέα ροπής. Επιπλέον, τα νέα αυτόματα κιβώτια πλέον δεν μειονεκτούσαν όσον αφορά στην κατανάλωση καυσίμου και το σπορ τρόπο οδήγησης. Από τα μέσα της δεκαετίας του 2000 και μετά, το DSG επιλέγεται από όλο και περισσότερους οδηγούς, χάρη στη μείωση της κατανάλωσης που προσφέρει, διατηρώντας παράλληλα υψηλά οδηγικά στάνταρ.

Το 2003, πάνω από το 90% των μοντέλων Golf που έβγαιναν από τη γραμμή παραγωγής ήταν εξοπλισμένο με χειροκίνητο κιβώτιο ταχυτήτων. Σήμερα, περισσότεροι από 26 εκατομμύρια κάτοχοι αυτοκινήτων του Volkswagen Group σε όλο τον κόσμο, έχουν επιλέξει την οδήγηση με κιβώτιο διπλού συμπλέκτη. Πλέον, πάνω από τα μισά Golf που παραδίδονται παγκοσμίως, είναι με αυτόματο κιβώτιο DSG.

Τον Ιούνιο του 2003 ξεκίνησε στο Kassel η παραγωγή του 6-τάχυτου αυτόματου κιβωτίου διπλού συμπλέκτη DQ250. Λόγω της μεγάλης ζήτησης η παραγωγική δυναμικότητα αυξήθηκε με ταχείς ρυθμούς. Τον Αύγουστο του 2006 η παραγωγή DSG ξεπέρασε τις 500.000 και τον Δεκέμβριο του 2007 το ένα εκατομμύριο. Η επιτυχία του κιβωτίου διπλού συμπλέκτη οδήγησε στην εξέλιξη του DQ200, ένα κιβώτιο για μικρότερους κινητήρες καθώς και του DL501, για διαμήκη τοποθέτηση σε μοντέλα της Audi. Τον Οκτώβριο του 2015, το εργοστάσιο στο Kassel γιόρτασε το ορόσημο της παραγωγής των 10 εκατομμυρίων κιβωτίων ταχυτήτων DSG.

Το DSG αποτελείται από δύο μερικώς αυτοματοποιημένα κιβώτια

Όλα τα σύγχρονα DSG κιβώτια έχουν ασυναγώνιστη απόδοση και αδιάκοπη μεταφορά της ισχύος. Αυτό οφείλεται στο ξεχωριστό σχεδιασμό της διάταξής του. Ένα κιβώτιο διπλού συμπλέκτη αποτελείται στην πραγματικότητα από δύο αυτοματοποιημένους άξονες υποπολλαπλασιασμού με τον καθένα να έχει έναν συμπλέκτη. Στον ένα άξονα υπάρχουν τα γρανάζια με ζυγό αριθμό σχέσεων και στον άλλο με μονό. Οι δύο άξονες έχουν κοινή έξοδο ισχύος. Για παράδειγμα, αν το όχημα κινείται με 4η σχέση, η 3η ή η 5η προεπιλέγεται αυτόματα μέσω του δεύτερου άξονα. Εάν ο οδηγός επιταχύνει ή επιβραδύνει, ο ένας συμπλέκτης κλείνει αστραπιαία όταν ο άλλος ανοίγει. Με αυτό τον τρόπο οι αλλαγές σχέσεων πραγματοποιούνται μερικά εκατοστά του δευτερολέπτου ταχύτερα, μια χρονική διαφορά που γίνεται εμφανώς – και ευχάριστα – αντιληπτή.

Το Volkswagen Group εξελίσσει συνεχώς το DSG και σήμερα προσφέρει στον πελάτη διάφορες εκδοχές. Το DSG είναι διαθέσιμο για διαφορετικές κατηγορίες αυτοκινήτων (από μικρά πόλης έως SUV), για διάφορους κινητήρες (βενζίνης, ντίζελ ή υβριδικούς) και συστήματα μετάδοσης κίνησης (με κίνηση μπροστά ή τετρακίνηση). Το DSG είναι τώρα διαθέσιμο και για τα plug-in υβριδικά μοντέλα. Ένα παράδειγμα είναι το εξηλεκτρισμένο υβριδικό κιβώτιο έξι σχέσεων DQ400e, που χρησιμοποιείται ήδη σε μοντέλα Volkswagen και Audi, με μέγιστη ροπή εισόδου 400 Nm.

Το εργοστάσιο του Kassel στην εποχή της ηλεκτροκίνησης

Μετά την αναβάθμιση του εργοστασίου του Volkswagen Group στο Kassel σε κέντρο για τα ηλεκτρικά κινητήρια συστήματα, πλέον εκεί θα κατασκευάζονται και τα συστήματα μετάδοσης για τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Το πρώτο ηλεκτρικό αυτοκίνητο του ομίλου Volkswagen, το e-up!, παρουσιάστηκε το φθινόπωρο του 2013. Ακόμη και τότε, το ηλεκτρικό κινητήριο σύστημα που εξελίχθηκε βόρεια του Hesse, ήταν η καρδιά του αυτοκινήτου. Το μοντέλο κατασκευάζεται στο Kassel από το 2014 και το εργοστάσιο ήδη παράγει συστήματα μετάδοσης για τη γκάμα ID, με δυναμικότητα 2.000 συστήματα την ημέρα.

Σε σύγκριση με μια συμβατική μηχανή εσωτερικής καύσης, το ηλεκτρικό κινητήριο σύστημα έχει σημαντικές αλλαγές και πλεονεκτήματα. Η μέγιστη ροπή είναι άμεσα διαθέσιμη στους ηλεκτρικούς κινητήρες και παραμένει σταθερή σε ένα ευρύ φάσμα στροφών. Επομένως, η χρήση ενός κιβωτίου με μία σχέση μετάδοσης επαρκεί για το εύρος της ταχύτητας κίνησης ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου. Για την οπισθοπορεία, αρκεί απλά η αντιστροφή της λειτουργίας του μοτέρ με τη βοήθεια των ηλεκτρονικών ισχύος.

Στο ID.3, το καινοτόμο νέο ηλεκτρικό αυτοκίνητο της Volkswagen, το ηλεκτρικό κινητήριο σύστημα APP310, τα βασικά μέρη του οποίου κατασκευάζονται από το Volkswagen Group, είναι εξαιρετικά κόμπακτ. Με λίγα μόλις γρανάζια μεταφέρει την ισχύ της ηλεκτρικής κίνησης στους τροχούς – μία σχέση είναι αρκετή για όλες τις συνθήκες οδήγησης. Ως αποτέλεσμα, το κιβώτιο μονής ταχύτητας εξοικονομεί χώρο και βάρος, σε σύγκριση με ένα συμβατικό κιβώτιο.