Zautomatyzowana przekładnia manualna łączy zalety przekładni manualnej (oszczędność paliwa) i przekładni automatycznej (prostota obsługi). Jest to stosunkowo nowy typ przekładni, który zdobywa coraz większą popularność w całej Europie, gdzie cały czas dominują przekładnie manualne.
skrzynia biegów
Na rynkach motoryzacyjnych Japonii i Stanów Zjednoczonych samochody z przekładniami automatycznymi stanowią niemal 90%. W Europie zaledwie 20% produkowanych samochodów ma przekładnię automatyczną. Większość samochodów w krajach europejskich jest wyposażona w przekładnie manualne. Dlaczego tak jest? Przekładnia manualna pozwala kierowcom zmieniać biegi w najlepszym według nich momencie, co „poprawia przyjemność z jazdy”. Inne zalety to m.in. lepsza manewrowość, ekonomiczność i niższe zużycie paliwa.



Japońscy i amerykańscy producenci samochodów wytwarzają mniej pojazdów z przekładniami manualnymi, co dla Aisin oznacza mniejszą sprzedaż części do takich przekładni. Pozostaje jednak ogromny rynek przekładni manualnych w Europie. „Aisin dopiero rozwija działalność na rynku europejskim, ale jeśli będziemy wytwarzać przekładnie manualne, które spowodują zmianę dotychczasowych przyzwyczajeń, możemy stać się dominującym graczem”. Dlatego właśnie zespół Aisin opracował projekt przekładni opartej na modelu automatyczno-manualnym, czyli zautomatyzowanej przekładni manualnej. Tym samym firma wprowadza na rynek trzeci typ przekładni, która zapewnia niższe zużycie paliwa znane z pojazdów z przekładnią manualną oraz łatwość prowadzenia kojarzoną z autami z przekładniami automatycznymi.
Tego rodzaju nowe produkty mogą spopularyzować naszą markę na europejskim rynku przekładni manualnych i przyczynić się do znacznego wzrostu sprzedaży naszych sprzęgieł i innych akcesoriów.

Czym jest zautomatyzowana przekładnia manualna?

Zautomatyzowana przekładnia manualna (ang. automated manual transmission, AMT) to typ przekładni, w której konwencjonalne rozwiązanie manualne zostało wzbogacone o mechanizmy automatyzujące obsługę sprzęgła i zmianę biegów. Udane wdrożenie takiej koncepcji pozwoli firmie wybić się na tle konkurencji.
Po rozpoczęciu nowego projektu związanego z przekładnią AMT zespół stanął przed trudnym wyborem: jaki układ sterowania wybrać? Hydrauliczny czy napędzany silnikiem? Technologia stosowana w hydraulicznych układach automatycznego sprzęgła jest już dobrze znana i można by ją wykorzystać, ale nowe przekładnie byłyby duże i drogie. Mechanizm silnikowy oznaczałby mniejsze rozmiary i niższy koszt przekładni, ale firma nie dysponowała wystarczającą wiedzą specjalistyczną do jego produkcji. Wtedy właśnie przyszła niespodziewana wiadomość z Europy.


1998 rok

Grupa DaimlerChrysler (dziś występująca pod nazwą Mercedes-Benz) wypuściła na rynek nowy samochód marki Smart wyposażony w pierwszą na świecie zautomatyzowaną przekładnię manualną sterowaną silnikiem elektrycznym. To było coś niesamowitego. Nasz zespół natychmiast przystąpił do analizy danych i ustalił, że nowa przekładnia jest kompaktowym mechanizmem automatyczno-manualnym wykorzystującym najnowocześniejszą technologię. To było dla nas inspiracją. „Naszym celem było zbudowanie zautomatyzowanej przekładni manualnej, która będzie możliwie kompaktowa i ekonomiczna. Zupełnie nie mieliśmy doświadczenia na tym polu. Wiedzieliśmy jednak, że jeśli uda się osiągnąć szybkość reakcji dorównującą przekładni z układem hydraulicznym, nasz produkt przebije osiągi rozwiązania DaimlerChrysler”.

Styczeń 1999 roku

Ruszyły poważne prace projektowe mające na celu stworzenie trzeciego rodzaju przekładni samochodowej nazywanej „zautomatyzowaną przekładnią manualną”, która miała łączyć niskie spalanie aut z przekładnią manualną z wygodą przekładni automatycznej.
Jednym z początkowych problemów było ograniczenie rozmiaru mechanizmu przy jednoczesnym zachowaniu wrażeń kojarzonych z manualną obsługą sprzęgła: „Największym wyzwaniem było zmniejszenie rozmiaru przekładni”. Było to dość zrozumiałe. W miarę trwającej lata eksploatacji tarcze sprzęgła ulegają zużyciu, co powoduje nierównomierność obciążeń. Innymi słowy, do obsługi sprzęgła potrzebna jest coraz większa siła. W typowej przekładni manualnej kierowca włącza i wyłącza sprzęgło, naciskając odpowiednio pedał, jak pokazano na poniższej ilustracji. Przekładnia AMT z silnikiem elektrycznym nie pozwala na manualne „sterowanie” sprzęgłem, które przychodzi kierowcom tak naturalnie. Silnik musi być w stanie włączać i wyłączać sprzęgło nawet wtedy, gdy tarcza jest niemal całkowicie zużyta. W przypadku zbyt małej mocy silnika siła potrzebna do włączania i wyłączania sprzęgła w miarę zużywania się tarczy nie będzie wystarczająca. Z kolei większy silnik, który byłby w stanie sprawnie obsługiwać zużytą tarczę, mógłby być zbyt duży i powodować straty mocy oraz energii.

Jak rozwiązać ten problem?

Rozwiązaniem okazał się „kontroler obciążenia”, który umożliwiał stabilne działanie sprzęgła z użyciem mniejszego silnika. Umieszczone w pokrywie sprzęgła urządzenie zostało zaprojektowane w taki sposób, aby utrzymywać zmiany obciążenia w ustalonym bezpiecznym zakresie. Dzięki temu nie trzeba było montować większego silnika. „Mieliśmy już projekt. Teraz potrzebowaliśmy sposobu na stabilizację obciążeń”. Równolegle z rozwiązywaniem pojawiających się na bieżąco problemów zespół pracował nad projektem pokrywy sprzęgła z kontrolą obciążenia (ang. load control cover, LCC).

Długopis na ratunek

Zespół poszukiwał sposobu na stabilizację odchyleń obciążenia w ustalonym zakresie. W tym celu organizowano niezliczone spotkania. Dobrych pomysłów jednak nie było, a na biurkach piętrzyły się setki kartek… Wszystkim udzielała się frustracja. Podczas jednego ze spotkań ktoś bawił się przyciskiem długopisu z wysuwaną końcówką. Nagle jeden z inżynierów stwierdził: „To może być nasze rozwiązanie!”. Wszyscy spojrzeli po sobie, niewiele rozumiejąc. Inżynier sprecyzował: „Chodzi o mechanizm zapadkowy – taki jak ten stosowany w długopisie”. Pomysł polegał na zastosowaniu mechanizmu zapadkowego w kontrolerze obciążenia. Długopis jest wyposażony w przycisk umożliwiający szybkie wysuwanie i chowanie końcówki. Prosty mechanizm składający się ze sprężyny i zapadki opierającej się na skośnych zębach wypycha końcówkę długopisu z obudowy. Naciśnięcie przycisku powoduje wysunięcie końcówki, a zapadka blokuje się na zębie i nie pozwala jej się schować. Następne naciśnięcie zwalnia zapadkę i sprężyna wciąga końcówkę z powrotem do obudowy. „Pomyśleliśmy, że możemy wykorzystać siłę naciśnięcia przycisku, blokadę zapadki na zębach i przesuwny ruch sprężyny”. Jak widać na poniższej ilustracji, mechanizm zębatki przesuwa zębnik odpowiednio do zużycia tarczy sprzęgła, dzięki czemu odchylenia obciążenia są utrzymywane w ustalonym zakresie. Ten pomysł pozwolił zespołowi rozpocząć prace nad prototypem.


Styczeń 2002 roku

Przeprowadzono serię testów ostatecznego prototypu, ale wystąpiły nieoczkiwane problemy. Kontroler obciążenia przestawał się poruszać, powodując zatrzymanie pojazdu testowego. Szybko udało się ustalić przyczynę. Ze względu na ograniczenia budżetowe zespół zdecydował się na pewne ryzykowne rozwiązanie. W końcowej fazie prac nad prototypem wprowadzono znaczące zmiany w ogólnej konstrukcji zautomatyzowanej przekładni manualnej. Zespół pracował pod presją czasu. Ograniczenia czasowe zmusiły inżynierów do pospiesznego przejścia przez trzy fazy, które powinny być realizowane jedna po drugiej. Chodzi o analizę teoretyczną podczas projektowania, testy na stanowisku dynamometrycznym do badania podwozia i zbieranie danych w pojeździe.
Z powodu braku wyników analizy danych przed jazdą testową prototyp testowano zgodnie z teoretycznymi wartościami parametrów. Podczas jednej z prób temperatura była znacznie wyższa niż dopuszczalna wartość eksperymentalna, co w połączeniu z obecnością wody i pyłu spowodowało awarię systemu LCC pojazdu. Jak wspomina kierownik zespołu projektowego: „Trudno, stało się. Zrozumieliśmy, że prosta analiza danych prototypu nie zastąpi monitorowania całego mechanizmu. Musieliśmy zbudować system, który umożliwiłby monitorowanie w ujęciu całościowym”.
Zespół zastosował systematyczne podejście do cyfrowego monitorowania zmian w mechanizmach LCC i AMT w różnych warunkach. Szybko podjęto odpowiednie działania, takie jak zwiększenie obciążenia sprężyny w celu poprawy stabilności sterowania, zastosowanie pyłoszczelnej konstrukcji i użycie sprężyny wykonanej z innego materiału. Minęły dwa miesiące.

Gotowy prototyp zaprezentowano i poddano testom nie tylko w Japonii. Testy zorganizowano również w Niemczech i Hiszpanii. Rzadko się zdarza, żeby producent części samochodowych z Japonii prowadził wszechstronne testy pojazdów na rynkach europejskich. Testów było bardzo dużo. Powtarzano je wielokrotnie na torach testowych Aisin w Toyokoro, Hokkaido, Fujioce i Aichi, a także na drogach publicznych. „Samochód testowy przejechał prawie 100 000 kilometrów!”. Niedługo później zespół zaczął otrzymywać raporty z wynikami testów.

Wiosna 2003 roku

Wyprodukowano pierwszą Toyotę Yaris ze zautomatyzowaną przekładnią manualną Aisin. W 2004 r. na rynku pojawiła się Toyota Corolla Verso z przekładnią AMT wyposażoną w dodatkowe funkcje. Był to między innymi tryb sportowy, który przywracał radość z jazdy, a także normalny tryb automatyczny. Przekładnię AMT montowano powszechnie w modelach Corolla i Yaris z silnikiem wysokoprężnym produkowanych przez Toyota Motor Corporation, w samochodach Suzuki Swift i wielu innych.


Według badań samochody wyposażone w zautomatyzowane przekładnie manualne Aisin sterowane silnikiem elektrycznym zużywają o około 4% mniej paliwa niż auta z typowymi przekładniami manualnymi, a jednocześnie są tańsze niż pojazdy z całkowicie automatycznymi przekładniami.
Jeśli chodzi o osiągi, udało się zrealizować znaczną większość celów określonych na początku projektu. Zespół inżynierów miał już wyznaczone nowe zadanie: „Zbudowanie prawdziwie innowacyjnej przekładni AMT, która znacznie przewyższa wszystkie przekładnie manualne”.

Artykuły powiązane