Από τον

Μπάμπη Μέντη

27/11/2020

Έχουν περάσει 35 χρόνια από τότε που η Porsche χρησιμοποίησε για πρώτη φορά σε αγώνα κιβώτιο ταχυτήτων διπλού συμπλέκτη και 18 χρόνια από τότε που η Audi (εταιρεία του ομίλου VW-Porsche) έβγαλε στην παραγωγή το πρώτο αυτοκίνητο με τέτοιου είδους κιβώτιο ταχυτήτων (TT 3.2 DSG). Περίπου δέκα χρόνια μετά η Honda έφερε την τεχνολογία αυτή στον κόσμο της μοτοσυκλέτας ξεκινώντας από το VFR 1200 DCT και από τότε διευρύνει συνεχώς τη χρήση του σε περισσότερα μοντέλα. Παρά το γεγονός πως η ιδέα για τα κιβώτια ταχυτήτων διπλού συμπλέκτη γεννήθηκε στους αγώνες, στην περίπτωση των μοτοσυκλετών η Honda έχει δώσει μεγαλύτερη έμφαση στον τομέα της άνεσης και τις αξιοπιστίας και λιγότερο στον τομέα των επιδόσεων, ανεξάρτητα από το ότι σε κάθε νέα έκδοση βελτιώνει την ταχύτητα αλλαγής και την ακρίβεια λειτουργίας του. Τώρα η Ducati κατέθεσε πατέντες για να βάλει σε μοτοσυκλέτες παραγωγής το seamless κιβώτιο που χρησιμοποιούν όλες οι εταιρείες στα MotoGP. Όπως ήταν λογικό, στην κουβέντα μπήκε το όνομα της Honda και άρχισαν οι συγκρίσεις μεταξύ των δύο τεχνολογιών. Ως γνωστόν, η Honda ήταν η πρώτη που χρησιμοποίησε στα MotoGP κιβώτιο ταχυτήτων seamless και μετά ακολούθησαν οι υπόλοιποι κατασκευαστές. Αν αναρωτιέστε γιατί η Honda δεν έβαλε κιβώτιο διπλού συμπλέκτη στις αγωνιστικές μοτοσυκλέτες της, ώστε να διαφημίσει παράλληλα και τα αντίστοιχα μοντέλα παραγωγής, η απάντηση είναι πως οι κανονισμοί είχαν φροντίσει να απαγορεύσουν κάθε μορφής αυτόματο κιβώτιο ταχυτήτων και γενικά τα ηλεκτρονικά ελεγχόμενα κιβώτια ταχυτήτων (και τις ηλεκτρονικές αναρτήσεις). Αυτή η απαγόρευση ήταν που γέννησε την τεχνολογία των seamless κιβωτίων ταχυτήτων! Γιατί όμως να μπουν σε τέτοιο κόπο; Και κυρίως πως διάολο δουλεύει το seamless και τι διαφορά έχει από το DCT;

Για να μπεις στην ουσία του θέματος, θα πρέπει πρώτα να καταλάβεις ποιο πρόβλημα προσπάθησαν να λύσουν. Στα συμβατικά σειριακά κιβώτια ταχυτήτων ,που έχει η πλειοψηφία των μοτοσυκλετών, υπάρχει ένα χρονικό κενό σε κάθε αλλαγή ταχύτητας που συνοδεύεται από ένα αντίστοιχο κενό παροχής δύναμης/ροπής από τον κινητήρα προς τον πίσω τροχό. Αυτό συμβαίνει διότι πρώτα πρέπει να αποκοπεί η παροχή ροπής από τον στρόφαλο προς το προηγούμενο γρανάζι και μετά να γίνει η εμπλοκή του γραναζιού της επόμενης σχέση. Είτε στα ανεβάσματα ταχυτήτων, είτε στα κατεβάσματα, αυτό το μικρό χρονικό κενό παροχής δύναμης γίνεται τεράστιο αν το προσθέσεις στο σύνολο κάθε γύρου στην πίστα και μετά το πολλαπλασιάσεις επί 22 ή 24 γύρους που διαρκεί ένας αγώνας. Ταυτόχρονα, οι μηχανικοί των εργοστασιακών ομάδων, παρατήρησαν πως αυτά τα κενά στην παροχή ροπής σε κάθε αλλαγή ταχύτητας που προκαλούν μικρά “τινάγματα” αλλάζοντας ταχύτητες με τέρμα ανοιχτό το γκάζι χάρη στο quick-shifter, έχουν ως αποτέλεσμα να προκαλούν μεγαλύτερη κόπωση στα ελαστικά. Τα “τιναγματάκια” μεταξύ των αλλαγών ταράζουν ως ένα βαθμό και την ευαίσθητη ισορροπία της μοτοσυκλέτας σε κάποιες περιπτώσεις και πολλοί αναβάτες αναγκάζονταν σε κάποια σημεία της πίστα να αλλάξουν πιο νωρίς ταχύτητα για να μην χρειαστεί να το κάνουν μέσα στη στροφή ή κρατούσουν παραπάνω απ’ όσο θα έπρεπε την προηγούμενη σχέση για να αποφύγουν ένα ανέβασμα ταχύτητας.

Όλα αυτά τα προβλήματα μπορούν να λυθούν αν εξαφανίσουμε αυτό το μικρό κενό παροχής ροπής κατά την διαδικασία αλλαγής ταχυτήτων. Για να γίνει αυτό, θα πρέπει το γρανάζι της επόμενης σχέσης να έχει εμπλακεί σε μηδενικό χρόνο από τη στιγμή που γίνεται η απεμπλοκή του προηγούμενου. Τα κιβώτια διπλού συμπλέκτη (DCT) κάνουν ακριβώς αυτό που λέει το όνομά τους. Έχουν δύο άξονες, όπου ο ένας φιλοξενεί την 1^η, 3^η και 5^η σχέση και ο άλλος έχει τις ζυγές, δηλαδή την 2^η, 4^η και 6^η σχέση. Στο άκρο κάθε άξονα υπάρχει ένα συμπλέκτης ηλεκτρονικά ελεγχόμενος. Όταν λοιπόν έχεις για παράδειγμα 4^η, την ίδια στιγμή το γρανάζι της 3^ης και της 5^ης  είναι συγχρονισμένα με τις στροφές του στροφάλου αλλά χωρίς να μεταφέρουν ροπή προς τον τροχό, διότι ο δικός τους συμπλέκτης έχει αποκόψει την επαφή τους με την τελική μετάδοση. Τη στιγμή που θα αλλάξεις ταχύτητα (είτε στη λειτουργία Manual, είτε στην Auto) ο ένας συμπλέκτης απομονώνει από την τελική μετάδοση τον άξονα που βρίσκεται η 4^η (και μαζί της η 2^α και η 6^η) και ο άλλος συμπλέκτης εμπλέκει εκείνον που βρίσκεται η 1^η, 3^η και 5^η. Αν έχεις κάνει κατέβασμα έχει επιλέξει την 3^η και αν έχεις κάνει ανέβασμα έχει επιλέξει την 5^η. Το ουσιαστικό κέρδος που προσφέρει δεν είναι τόσο στο χρόνο αλλαγής ταχύτητας, όσο στο γεγονός πως η 3^η και η 5^η ήταν ήδη συγχρονισμένες στο ρυθμό περιστροφής του κινητήρα και έτσι δεν υπάρχει κενό παροχής ροπής προς τον πίσω τροχό και άρα δεν υπάρχει “τίναγμα”. Όμως αυτή η διαδικασία αλλαγής ταχυτήτων περιλαμβάνει πολλά στάδια, τα οποία απαιτούν πολλά εξαρτήματα και διεκπεραιώνονται ηλεκτρονικά. Το πώς έχεις ρυθμίσει την ηλεκτρονική διαχείριση των δύο συμπλεκτών έχει τεράστια σημασία στον τρόπο που λειτουργούν. Όσο πιο άμεσα γίνεται η εναλλαγή από τον ένα συμπλέκτη στον άλλον, τόσο κερδίζεις σε χρόνο αλλαγής ταχυτήτων αλλά χάνεις σε ομαλότητα.

Τα βασικά μειονεκτήματα των κιβωτίων διπλού συμπλέκτη είναι κυρίως το βάρος λόγω επιπλέων εξαρτημάτων, την αναγκαστική χρήση μικρότερου μεγέθους συμπλεκτών, που εκ των πραγμάτων μπορούν να διαχειριστούν μικρότερα ποσά ροπής, και φυσικά την φθορά των συμπλεκτών, καθώς σε κάθε αλλαγή οι δύο συμπλέκτες πατινάρουν τους δίσκους τους. Τα μειονεκτήματα αυτά δεν είναι σοβαρά αν μιλάμε για οδήγηση στο δρόμο και στα σπορ αυτοκίνητα έχουν γίνει κανόνας τα κιβώτιο διπλού συμπλέκτη, αντικαθιστώντας τα κλασικά αυτόματα με υδραυλικό μετατροπέα ροπής ή τα αυτοματοποιημένα μηχανικά σειριακά. Όμως αν μιλάμε για αγωνιστική χρήση, η λέξη “βάρος” είναι απαγορευμένη για τους μηχανικούς και η φράση “ ηλεκτρονικά ελεγχόμενη” είναι απαγορευμένη για του κανονισμούς…

Έτσι γεννήθηκε  το seamless κιβώτιο ταχυτήτων, όπου κύριο χαρακτηριστικό του είναι πως πρώτα εμπλέκει την επόμενη σχέση και “μετά” απεμπλέκει την προηγούμενη. Με άλλα λόγια, η ροπή μεταφέρεται στην επόμενη σχέση χωρίς να έχει προηγηθεί η διακοπή παροχής της στο γρανάζι της προηγούμενης. Μα αν είναι η 2^η και η 3^η σχέση ταυτόχρονα συνδεδεμένες με την τελική μετάδοση, τότε θα σπάσουν τα δόντια των γραναζιών τους! Σωστή η παρατήρηση, μόνο που στο seamless κιβώτιο οι άξονες που είναι τοποθετημένα τα γρανάζια είναι κούφιοι και μέσα τους κρύβεται το μυστικό του τρόπου λειτουργία τους. Όπως στα κιβώτια διπλού συμπλέκτη, έτσι και στα seamless υπάρχουν δύο άξονες γραναζιών, όπου ο ένας έχει τις μονές σχέσεις (1^η,3^η,5^η) και ο άλλος τις ζυγές (2^η, 4^η, 6^η).

Το εξωτερικό μέρος αυτών των κούφιων αξόνων έχει τα γρανάζια των σχέσεων και περιστρέφονται μόνιμα, ταυτόχρονα και όλα μαζί καθώς έχουν μόνιμη εμπλοκή με την περιστροφή του στροφάλου. Στο εσωτερικό αυτών των αξόνων υπάρχει ένας μηχανισμός “κλειδώματος-ξεκλειδώματος” για κάθε ένα γρανάζι ξεχωριστά και ένας δεύτερος άξονας που μεταφέρει την ροπή προς την τελική μετάδοση. Αυτοί οι έξι (όσες δηλαδή είναι οι σχέσεις του κιβωτίου) μικροί μηχανισμοί που εμπλέκουν και αποσυμπλέκουν κάθε γρανάζι, λειτουργούν εκμεταλλευόμενοι την διαφορά ταχύτητας περιστροφής του εξωτερικού “κέλυφους” -του άξονα με τα γρανάζια- σε σχέση με τον εσωτερικό άξονα που μεταφέρει την ροπή στην τελική μετάδοση. Έτσι τη στιγμή που επιλέξεις να “κλειδώσεις” το γρανάζι της επόμενης σχέσης, ο εσωτερικός άξονας αρχίζει να περιστρέφεται πιο γρήγορα ή πιο αργά (αναλόγως αν ανεβάζεις η κατεβάζεις ταχύτητα) “ξεκλειδώνοντας” τον μηχανισμό της προηγούμενης σχέσης.

‘Όλα αυτά γίνονται χρησιμοποιώντας την κίνηση του ποδιού σου και δεν υπάρχει καμία ηλεκτρονική παρέμβαση, ούτε απαιτείται από τον συμπλέκτη να απομονώσει τον στρόφαλο από το κιβώτιο στις αλλαγές ταχυτήτων. Όλα αυτά ακούγονται τέλεια, μέχρι να ακούσεις πως το HRC είχε εξειδικευμένο μηχανικό για το κιβώτιο seamless, όπου στο τέλος ΚΑΘΕ ΜΕΡΑΣ, το έκανε γενική επισκευή αλλάζοντας όλα τα εξαρτήματά του με καινούρια. Ο λόγος είναι πως τα εξαρτήματα στα seamless κιβώτια είναι αναγκαστικά μικρά σε μέγεθος για να χωρέσουν μέσα στους δύο άξονες και δέχονται υπερβολικές καταπονήσεις από τους αγωνιστικούς κινητήρες και μάλιστα σε σκληρές συνθήκες αγώνα.

Στην πατέντα που κατέθεσε η Ducati για ένα seamless κιβώτιο ταχυτήτων για χρήση στο δρόμο, επέλεξε να συνδυάσει την αμεσότητα των αγωνιστικών seamless με την αντοχή των κιβωτίων DCT. Στην πραγματικότητα μοιάζει πάρα πολύ με ένα κλασικό σειριακό κιβώτιο, αλλά έχει δύο κούφιους άξονες με έναν εσωτερικό άξονα μέσα τους ο καθένας και δύο μεγάλα ρουλεμάν τα οποία έχουν την δυνατότητα να “κλειδώνουν” και να “ξεκλειδώνουν”.

Στην πραγματικότητα κάνουν την ίδια δουλειά που κάνουν οι δύο συμπλέκτες στα κιβώτια DSG/DCT, αλλά χωρίς να πατινάρουν, διότι το μόνο που χρειάζεται να κάνουν είναι να δημιουργούν “μπόσικο” την χρονική στιγμή που το γρανάζι της επόμενης σχέσης και το γρανάζι της προηγούμενης σχέσης βρίσκονται σε ταυτόχρονη εμπλοκή. Χάρη σε αυτά τα δύο ρουλεμάν, δεν χρειάζεται ο συμπλέκτης να απομονώσει τον κινητήρα από το κιβώτιο ταχυτήτων για να αλλάξεις ταχύτητα, ούτε χρειάζεται η ηλεκτρονική να διακόψει το ρεύμα και να επέμβει στην τροφοδοσία όπως κάνουν τα συστήματα quick-shifter.

Σε επίπεδο μοτοσυκλετών παραγωγής, το seamless της Ducati  είναι μικρότερο σε μέγεθος και πιο ελαφρύ από το DCT, εντελώς μηχανικό και επειδή έχει έναν κανονικού μεγέθους συμπλέκτη που χρησιμοποιείς μόνο στις εκκινήσεις, μπορεί να δεχτεί μεγάλες ιπποδυνάμεις, οπότε ταιριάζει γάντι στην κατηγορία μοτοσυκλετών superbike. Επειδή όμως δεν έχει αποδείξει σε επίπεδο παραγωγής την αντοχή του στο χρόνο όπως το DCT της Honda και δεν έχουμε δει ακόμα κάποια εντελώς αυτόματη λειτουργία, προς το παρόν το ογκώδες και βαρύ DCT είναι καλύτερη επιλογή για φυσιολογική οδήγηση στο δρόμο.