فهرست مطالب
در حالی که تا سال‌ها پیش خبری از گیربکس‌های اتوماتیک در بازار کشورمان نبود و اکثر خودروها با گیربکس‌های دستی عرضه می‌شدند اما روند عرضه خودروهای وارداتی و بسیاری از خودروهای تولیدی در کشور، به سمت گیربکس‌های اتوماتیک رفته‌اند. اما در این میان در کنار استفاده از گیربکس‌های توربین‌دار، خودروهای زیادی نیز به گیربکس‌های CVT و DCT که به آنها دوکلاچه می‌گوییم، مجهز می‌شوند. هر کدام از این گیربکس‌ها دارای ساختار منحصربه‌فرد خود بوده و مزایا و معایب خاص خود را دارند.
آشنایی با گیربکس CVT و عملکرد آن
گیربکس‌های CVT را بیشتر با این ویژگی که بیشتر برای خودروهای اقتصادی و ارزان‌قیمت و همچنین با موتورهای نه چندان قوی مناسب هستند، می‌شناسیم. این شناخت تا حد زیادی صحیح است و در صنعت خودروسازی نیز همین رویه دیده می‌شود؛ اما همیشگی نیست و استثنائاتی نیز دیده می‌شود.
گیربکس CVT
تاریخچه گیربکس CVT
اختراع گیربکس CVT به لئوناردو داوینچی، مخترع برجسته ایتالیایی، نسبت داده می‌شود که نخستین ایده این مکانیزم را بیش از پنج قرن پیش معرفی کرد. بااین‌حال، اولین حضور عملی آن در خودروها در سال 1896 اتفاق افتاد. امتیاز ثبت اختراع این فناوری نیز توسط گوتلیب دایملر و کارل بنز در سال ۱۸۸۶ به ثبت رسیده است. اما از گیربکس‌های CVT امروزه به طور گسترده‌ای در موتورسیکلت‌ها نیز استفاده می‌شود. نخستین استفاده از این نوع گیربکس در حوزه موتورسیکلت‌ها به سال ۱۹۱۰ برمی‌گردد که شرکت موتورسیکلت‌سازی زنیت از آن برای انتقال نیرو در موتورسیکلت دو سیلندر خورجینی خود بهره برد.
انواع گیربکس CVT
گیربکس CVT که مخفف عبارت continuously variable transmission است، در انواع مختلفی طراحی شده که اصل عملکرد آنها بر انتقال نیرو بین دو بخش روبه‌روی یکدیگر است. این بخش‌ها می‌توانند به صورت پولی، مخروطی یا غلتکی باشند.
در نوع پولی متغیر که شایع‌ترین نوع از گیربکس‌های CVT شناخته می‌شود، تغییر در ضرایب دنده از طریق تغییر قطر پولی‌ها اعمال می‌شود. این سیستم شامل دو پولی است که هر یک از به هم پیوستن دو قیف تشکیل شده‌اند. این قطعات قیفی‌شکل می‌توانند به کمک نیروی هیدرولیکی یا نیروی فنر به یکدیگر نزدیک شده و یا از هم دور شوند که این تغییرات در فاصله بین پولی‌ها منجر به تغییر محیط پولی خواهد شد و به دنبال آن، ضریب پولی نیز تغییر می‌کند. این فرایند مشابه استفاده از دنده‌های بزرگ‌تر یا کوچک‌تر در گیربکس‌های چرخ‌دنده‌ای است. عملکرد این نوع گیربکس‌ها به گونه‌ای است که با ثابت‌بودن دور موتور، با تغییر در اندازه پولی‌ها، سرعت و قدرت منتقل‌شده به چرخ‌ها تغییر می‌کند.
رابطه بین پولی ها و سرعت خورجی در گیربکس cvt
این مکانیزم انعطاف‌پذیری زیادی را در انتقال نیروی موتور به چرخ‌ها فراهم می‌آورد و به راننده امکان می‌دهد تا در شرایط مختلف، بهینه‌ترین عملکرد را از وسیله نقلیه خود دریافت کند. ارتباط بین پولی اول و دوم به وسیله زنجیر و یا تسمه فولادی است که سرویس به وقع گیربکس، یکی از مهم‌ترین عوامل در عمر این قطعه بسیار مهم خواهد بود.
شماتیک کاری گیربکس CVT از نوع غلتکی
نوع دوم گیربکس‌های CVT از نوع غلتکی است که به نام Extroid CVT شناخته می‌شود که به آن Toroidal یا roller-based نیز می‌گویند. این نوع گیربکس برای نخستین بار در ایالات متحده به ثبت رسیده و دارای طراحی خاصی است که شامل دو قرقره مخروطی در مقابل یکدیگر می‌شود. این دو قرقره به وسیله دو غلتک به هم متصل شده‌اند که یکی از این قرقره‌ها به عنوان ورودی عمل کرده و نیرو و گشتاور را از موتور دریافت می‌کند و به قرقره دوم که خروجی گیربکس است، منتقل خواهد کرد. نحوه عملکرد این سیستم به گونه‌ای است که موقعیت غلتک‌ها در نواحی مختلف می‌تواند ارتباط فیزیکی میان دو قرقره مخروطی را تغییر دهد. این تغییر در ارتباط به نوبه خود منجر به تغییر سرعت و گشتاور خروجی می‌شود که بر روی سرعت خودرو نیز تاثیر می‌گذارد. به عبارتی، با تغییر موقعیت غلتک‌ها، می‌توان سرعت و گشتاور را به طور هم‌زمان تنظیم کرد و به این ترتیب عملکرد خودرو را کنترل کرده و به قدرت و سرعت مدنظر رسید.
گیربکس CVT از نوع غلتکی
مزایا و معایب گیربکس CVT
یکی از بارزترین مزایای گیربکس CVT، کاهش استهلاک موتور و همچنین صرفه‌جویی در مصرف سوخت است. این ویژگی به دلیل توانایی گیربکس در افزایش سرعت خودرو بدون نیاز به تغییرات عمده در دور موتور و از طریق تنظیم دقیق نسبت‌های پولی‌های داخل گیربکس برای انتقال نیرو به دست می‌آید. هرچند که این سیستم به افزایش کارایی و کاهش استهلاک کمک موتور خودرو می‌کند، اما حقیقتاً تا حدود زیادی از هیجان و لذت رانندگی می‌کاهد.
به عبارتی دیگر، در حالی که گیربکس CVT می‌تواند تجربه‌ای نرم و راحت را برای راننده فراهم کند، ممکن است احساسات و هیجان‌های ناشی از تغییرات ناگهانی در قدرت موتور را کاهش دهد که منجر به کاهش لذت رانندگی می‌شود. گیربکس‌های CVT هزینه تولید کمتری از دیگر گیربکس‌های اتوماتیک دارند که باعث کاهش قیمت تمام شده خودرو خواهد شد. به همین خاطر هم بیشتر از این گیربکس در خودروهای اقتصادی و ارزان استفاده می‌شود. همچنین پیچیدگی فنی کمتری از دیگر گیربکس‌های اتوماتیک دارند که تعمیر آنها را راحت‌تر می‌کند. اما در مقابل برای انتقال قدرت و گشتاورهای زیاد، مناسب نیستند.
تسمه و زنجیر گیربکس cvt
آشنایی با گیربکس DCT و عملکرد آن
جعبه‌دنده‌های دوکلاچه را با نام DCT می‌شناسیم که مخفف عبارت dual-clutch transmission است. این نام‌گذاری نیز به دلیل وجود دو مجموعه کلاچ در بخش کلاچ این گیربکس‌هاست. البته باید گفت که شرکت‌های مختلف برای این گیربکس، نام مخصوص به خود نیز دارند که می‌توان به PDK پورشه و DSG فولکس‌واگن اشاره کرد. اما اکثر شرکت‌های خودروسازی از نام DCT برای این گیربکس استفاده می‌کنند. گیربکس دوکلاچه توسط Adolphe Kégresse در سال‌های قبل از جنگ جهانی دوم طراحی و اختراع شد. اما این طرح هیچ‌وقت به مرحله تولید و تجاری‌سازی نرسید. تا اینکه در دهه هشتاد میلادی، روی خودروهایی مثل پژو ۲۰۵، فورد فیستا نسل اول و فورد رنجر، نمونه‌های اولیه این سیستم به صورت محدود نصب شد. اما می‌توان گفت تجاری‌سازی و عرضه گسترده گیربکس‌های دوکلاچه در سال ۲۰۰۳، توسط فولکس‌واگن با گلف نسل چهارم R32 اتفاق افتاد. این جعبه‌دنده‌ها با داشتن مجموعه کلاچ، قابلیت کار در حالت کاملاً خودکار را دارند که در این حالت، عملکرد خودرو با نمونه‌های اتوماتیک معمولی هیچ تفاوتی ندارد و از طرفی، کارکرد آن در عین سرعت، نرمی بیشتری نیز دارد.
پیچیدگی بالای گیربکس های DCT
نام گیربکس دوکلاچه به ساختار کلاچ دوگانه آن مربوط می‌شود. در مجموعه کلاچ این گیربکس‌ها شاهد دو مجموعه کلاچ هستیم که یک صفحه بزرگ‌تر، صفحه کوچک‌تر را احاطه کرده است. هر یک از این کلاچ‌ها به یک محور و شافت مجزا متصل هستند که این شافت‌ها نیز درون یکدیگر قرار دارند و به صورت هم‌محور عمل می‌کنند. یک محور برای دنده‌های زوج بوده و محور دیگری به دنده‌های فرد مربوط است.
شماتیک کاری گیربکس DCT
واحد پردازش گیربکس با توجه به نحوه شتاب گیری و حرکت خودرو، متوجه می‌شود که خودرو در حال شتاب گیری است و یا کاهش سرعت. به همین خاطر دنده بعدی را آماده می‌کند. به‌محض رسیدن زمان لازم برای تعویض دنده، فقط کافی است تا کلاچ مربوط به آن دنده، درگیر شود. به همین دلیل دیگر گیربکس معطل تعویض دنده نخواهد بود و سرعت تعویض دنده بسیار بالا می‌رود. این اتفاق هم در افزایش دنده و هم در معکوس دادن رخ می‌دهد. در نتیجه افت دور موتور بسیار کم بوده و خودرو از شتاب گیری نمی‌افتد.
نحوه ارتباط دنده ها با صفحه کلاچ در گیربکس دوکلاچه
مزایا و معایب گیربکس DCT
تعویض دنده سریع و در کسری از ثانیه، بارزترین ویژگی و امتیاز گیربکس‌های دوکلاچه است. افت دور موتور در این گیربکس‌ها در حین تعویض دنده بسیار کم است که همین قضیه در کنار افزایش لذت رانندگی، یک رانندگی پر شتاب را فراهم می‌کند. ضمن اینکه تکان‌های ناشی از تعویض دنده نیز در این وضعیت، بسیار کمتر خواهد بود. این نحوه تعویض دنده و کاهش بسیار کم دور موتور، باعث کاهش مصرف سوخت و پایین آمدن استهلاک موتور نیز خواهد شد.
برشی از مجموعه کلاچ گیربکس دوکلاچه
اما در مقابل، این گیربکس دارای پیچیدگی فنی بالایی بوده و قیمت بیشتری نسبت به تمام گیربکس‌های دیگر دارد. ضمن اینکه سنگین‌تر بوده و ابعاد آن نیز کمی بزرگ‌تر است که همین عامل باعث محدودیت‌هایی برای نصب آن در برخی از خودروها می‌شود. این پیچیدگی، هزینه‌های نگهداری و تعمیر آن را نیز افزایش می‌دهد. تقویت موتور خودروهای دارای گیربکس دوکلاچه کمی سخت‌تر است و نیاز به دانش بالایی برای تغییر در کامپیوتر گیربکس دارد. همچنین گیربکس‌های دوکلاچه با کلاچ خشک، معایبی مثل داغ‌شدن سریع‌تر صفحات کلاچ را دارند و گیربکس‌های دوکلاچه با کلاچ تر نیز معایبی مثل نشتی سیستم هیدرولیک و سیال خنک‌کننده را خواهند داشت.
پیچیدگی مجموعه کلاچ در گیربکس دوکلاچه
معروف‌ترین سازندگان گیربکس دوکلاچه
تعداد سازندگانی که جعبه‌دنده‌های دوکلاچه برای سایر خودروها تولید می‌کنند، محدود است و بیشتر برندهای جهانی از این تولیدکنندگان استفاده می‌کنند. کمپانی BorgWarner یکی از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان این نوع جعبه‌دنده‌ها شناخته می‌شود که محصولاتش را با نام DualTronic به بازار عرضه می‌کند و خانواده فولکس‌واگن مشتری اصلی آن به شمار می‌رود. همچنین، نیسان GTR نیز از این جعبه‌دنده استفاده می‌کند. مجموعهFiat Powertrain Technologies به همراه ماگنت مارلی ایتالیا و بورگ وارنر، جعبه‌دنده‌های خود را تحت عنوان Euro Twin Clutch به فروش می‌رساند. کمپانی FEV نیز یکی دیگر از شرکت‌هایی است که جعبه‌دنده‌های 6 و 7 سرعته تولید می‌کند و حتی نمونه‌ای با 10 دنده را نیز معرفی کرده است. گتراگ به عنوان یکی از معتبرترین تولیدکنندگان در این حوزه شناخته می‌شود. جعبه‌دنده‌های این شرکت بر روی خودروهای معروفی از قبیل مرسدس‌بنز SLS AMG، ب‌ام‌و M3، فراری‌های کالیفرنیا، 458 ایتالیا و لافراری، تا فورد فوکوس، رنو مگان، مدل‌های مختلف ولوو و لنسر Evo نسل دهم نصب شده‌اند.
شرکت Graziano نسبت به سایر سازندگان جعبه‌دنده‌های دو کلاچه فعالیت کمتری دارد، اما در کارنامه خود سوپراسپرت‌هایی مثل مکلارن MP4-12C را دارد. LUK نیز یکی دیگر از تولیدکنندگان این نوع سیستم انتقال قدرت است که برای فولکس‌واگن جعبه‌دنده‌های DSG را تولید می‌کند. ریکاردو، یک شرکت انگلیسی، سازنده جعبه‌دنده ۷سرعته بوگاتی ویرون است و ZF که به عنوان مشهورترین تولیدکننده سیستم‌های انتقال قدرت در جهان شناخته می‌شود، گیربکس‌های معروف PDK پورشه را تولید می‌کند.
گیربکس CVT یا DCT؟
امروزه خودروهای زیادی با گیربکس‌های CVT و DCT عرضه می‌شوند و همین باعث می‌شود تا در ذهن بسیاری از مردم این سؤال پیش آید که کدام گیربکس بهتر بوده و عملکرد بهتری دارد.
عملکرد و شتاب
بدون شک گیربکس DCT هم می‌تواند شتاب بهتری به خودرو بدهد و هم در دنده کشی و شتاب‌گیری‌های میانی، عملکرد فوق‌العاده‌تری خواهد داشت. در مقابل، گیربکس CVT یک رانندگی نرم و یکنواخت به خودرو می‌دهد.
هر رنگ برای یک سری دنده در گیربکس دوکلاچه است
مصرف سوخت و راندمان
هر دو گیربکس با داشتن ویژگی‌های خود، باعث کاهش مصرف سوخت و مدیریت مصرف می‌شوند. اما می‌توان گفت که گیربکس‌های CVT در این زمینه موفق‌تر هستند. هرچند که گیربکس‌های DCT نیز با برنامه‌هایی که دارند، می‌توانند عملکرد خوبی در کاهش مصرف سوخت داشته باشند.
نرمی رانندگی و تجربه کاربری
در حالی که گیربکس DCT می‌تواند یک رانندگی پرهیجان و اسپرت داشته باشد، گیربکس CVT رانندگی نرم‌تری داشته و حرکت یکنواخت‌تری به خودرو خواهد داد.
هزینه نگهداری و تعمیر
گیربکس DCT بسیار پیچیده‌تر از گیربکس CVT است. این گیربکس تکنولوژی بالاتری داشته و قطعات بیشتری نیز دارد. همین باعث می‌شود تا هزینه تعمیر و نگهداری این گیربکس بیشتر از گیربکس CVT باشد.
محل قرارگیری شافت ها در گیربکس دوکلاچه
طول عمر و دوام
گیربکس‌های دوکلاچه دارای پیچیدگی‌های بیشتری هستند که همین عامل باعث افزایش استهلاک آنها می‌شود. اما به طور کلی در صورت نگهداری صحیح از هر دو نوع گیربکس، می‌توان انظار طول عمر بالایی از آنها داشت.
مناسب‌ترین کاربرد هر نوع گیربکس
گیربکس‌های CVT را بیشتر روی خودروهای ارزان و اقتصادی با موتورهای کم‌حجم می‌بینیم. این گیربکس می‌تواند یک رانندگی نرم، یکنواخت و پیوسته به خودرو بدهد. در مقابل گیربکس‌های DCT بیشتر برای خودروهایی با موتورهای قوی‌تر، گران‌قیمت‌تر و اسپرت مناسب است. هرچند که امروزه از این گیربکس در خودروهای نه چندان گران‌قیمت نیز استفاده می‌شود.
گیربکس CVT با تسمه فولادی
نتیجه گیری
گیربکس‌های دوکلاچه معروف به DCT و همچنین جعبه‌دنده‌های CVT امروزه به طور گسترده‌ای در صنعت خودروسازی استفاده می‌شوند. می‌توان گفت این دو گیربکس در نقطه مقابل هم قرار دارند و جایی که گیربکس CVT یک رانندگی ساده و بدون از هیجان با هزینه‌های اندک دارد، گیربکس‌های DCT برای یک رانندگی پرهیجان و سریع هستند. از این رو گیربکس‌های دوکلاچه را بیشتر در خودروهای اسپرت و با موتورهای پرقدرت می‌توان دید که البته امروزه، خودروهای ارزان و اقتصادی نیز از این تکنولوژی بی‌بهره نمانده‌اند. اما به طور کلی، خودروسازان از گیربکس‌های CVT برای خودروهای اقتصادی و با موتورهای کم‌حجم استفاده می‌کنند تا هزینه تولید این خودروها نیز کاهش پیدا کند.
سوال های متداول
گیربکس‌های CVT مناسب چه خودروهایی هستند؟
به طور کلی می‌توان گفت که گیربکس‌های دوکلاچه بیشتر مناسب خودروهای ارزان‌قیمت، اقتصادی و با پیشرانه‌ها ضعیف هستند؛ اما امروزه می‌بینیم که این گیربکس‌ها برای خودروهایی با غیر از این مشخصات نیز نصب می‌شوند. البته امروزه با گذشت زمان و تکامل این گیربکس‌ها، بسیاری از مشکلات آنها برطرف شده است.
گیربکس دوکلاچه تر و خشک به چه معناست؟
گیربکس‌های دوکلاچه دارای صفحه کلاچ خاصی هستند که عملکردی شبیه به صفحه کلاچ گیربکس‌های دستی دارد. مجموعه کلاچ این گیربکس‌ها دو نوع هست که یک نمونه آن درون یک محفظه روغن قرار دارد تا خنک‌کاری شود. نوع دوم که به آن دوکلاچه خشک می‌گوییم، فاقد این وضعیت و ویژگی است.
گیربکس‌های دوکلاچه DCT مناسب چه خودروهایی هستند؟
در ابتدای معرفی این گیربکس‌ها تا چندین سال، از آنها فقط در خودروهای اسپرت و سوپراسپرت استفاده می‌شد. اما امروزه از این گیربکس‌ها برای طیف گسترده‌ای از خودروها حتی خودروهای ارزان‌قیمت و اقتصادی نیز استفاده می‌شود.
مهم‌ترین ویژگی‌های گیربکس‌های دوکلاچه DCT چیست؟
این گیربکس‌ها سرعت تعویض دنده بسیار بالایی دارند و افت توان و دور موتور در آنها بسیار اندک است. اما گران‌قیمت بوده، سنگین هستند و پیچیدگی فنی بالایی دارند.
مهم‌ترین ویژگی‌های گیربکس‌های CVT چیست؟
این گیربکس‌ها دارای ساختار ساده‌ای بوده و به طور معمول توان انتقال قدرت کمتری از گیربکس‌های دیگر دارند. اما ارزان‌قیمت هستند و پیچیدگی فنی کمی داشته و وزن آنها پایین است که باعث شده در خودروهای اقتصادی و با موتورهای ضعیف بیشتر استفاده شود.
نویسنده: علیرضا داودی
