پدل شیفتر، کاربرد و نحوه عملکرد آن

تقریبا از همان دوران پیدایش و فراگیری خودروها در دهه‌های آغازین قرن ۱۹ میلادی، شیوه طراحی ادوات کنترلی خودرو به این ترتیب بود که همه آن‌ها نزدیک و در دسترس راننده باشند. به‌عنوان مثال در بسیاری از خودروهای تولیدشده تا دهه ۱۹۳۰ میلادی، کلیدها و ادوات کنترلی از جمله اهرم گاز، در مرکز فرمان تعبیه شده بود تا خودرو به ساده‌ترین شکل ممکن کنترل شود.

این مهم نشان‌دهنده توجه طراحان به قرارگیری تجهیزات کنترلی در بهترین وضعیت ممکن برای کنترل ساده‌تر و دقیق‌تر خودرو بود. با گذر بیش از نیم قرن، تکنولوژی طراحی و تولید خودروها به جایی رسید که برای تعویض دنده دیگر نیازی به جابجایی دست از روی فرمان و قرار دادن آن بر روی اهرم دنده در کنسول میانی نبود، چرا که اهرم تعویض دنده از پشت فرمان (Paddle Shifter / پدل شیفتر یا دنده پشت فرمان)، جای اهرم قرار گرفته بر روی کنسول میانی را گرفت.

تاریخچه پدل شیفتر

اگر دقت کرده باشید، یکی از حالات قرارگیری اهرم دنده در خودروها، قرارگیری آن بر روی گلویی فرمان بود که هم در نمونه دستی و هم در نسخه اتوماتیک در بیشتر خودروهای جهان و حتی نمونه‌های امروزی پیاده‌سازی می‌شود. هدف از انجام این کار آن است که راننده به منظور تعویض دنده، به هیچ عنوان دست خود را از روی غربیلک فرمان بر ندارد یا زیاد از آن دور نکند. هرچه دست راننده به غربیلک فرمان نزدیک‌تر باشد، سرعت واکنش وی به تغییرات دقیق مورد نیاز بر جهت حرکت خودرو به مراتب سریع‌تر خواهد بود.

حال تصور کنید که با قدرتمندتر و سریع‌تر شدن خودروها، نیاز به استفاده از دو دست در کنترل خودروها اهمیت بسیار بیشتری پیدا کرد. مخصوصا در خودروهای مسابقه‌ای که ضمن استفاده از گیربکس‌های دستی، فاقد سیستم کمکی فرمان هستند و برای تغییر در زاویه حرکت خودرو معمولا نیاز به استفاده از نیروی هر دو دست دارند. این مهم موجب شد تعویض دنده در حین رانندگی سریع با خودروهای مسابقه‌ای به یک چالش و مهارت جدی بدل شود که هر راننده‌ای از پس آن بر نمی‌آمد. این نیاز طراحان و مهندسان صنعت خودروسازی را به طراحی سیستم تعویض دنده با پدال از پشت غربیلک فرمان واداشت.

در نتیجه اولین نمونه پدال شیفتر پشت فرمان در خودرو مسابقه‌ای فرمول ۱ فراری مدل ۶۴۰ در سال ۱۹۸۹ به بازار معرفی شد تا به‌صورت الکتروهیدرولیکی (ترکیبی از دو سیستم الکترونیکی و هیدرولیکی) عملکرد گیربکس این خودرو مسابقه‌ای را کنترل کند. این سیستم نوظهور در آن دوران به‌عنوان یک طرح مهدسی خیره‌کننده جلوه کرد و تعجب بسیاری از مهندسان و طراحان صنعت خودروسازی را برانگیخت، چرا که موجب واکنش بسیار سریع‌تر راننده برای تعویض دنده و ثبت رکوردهای بهتر شد.

از آن پس بسیاری از خودروهای مسابقه‌ای از ایده فراری الهام گرفتند تا این که استفاده از پدل شیفتر یا دنده پشت فرمان در بیشتر کلاس‌های مسابقات اتومبیلرانی جهان به یک استاندارد طبیعی بدل شد. سپس تکنولوژی پدال شیفتر به‌آرامی و در ابتدای دهه ۲۰۰۰ پا به بازار خودروهای خاص و تولید انبوه جهان گذاشت. ازآن‌جایی که سیستم پدل شیفتر معمولا در تعویض دنده به مراتب سریع‌تر از سرعت دست راننده در گیربکس‌های معمولی است، این سیستم تحت عنوان کوئیک شیفتر (Quick Shifter/تعویض سریع) نیز شناخته می‌شود.

پدال‌های سیستم کوئیک شیفتر در صنعت خودروسازی معمولا با + و – یا با Up و Down علامت‌گذاری می‌شوند که + یا Up نشان‌دهنده تعویض به دنده بالاتر یا Up Shift و – یا Down نشان‌دهنده تعویض به دنده پایین‌تر یا Down Shift است.

انواع پدل شیفتر

تمامی سیستم‌های دنده پشت فرمان یا پدل شیفتر در ظاهر یکسان هستند و سرنشینان نمی‌توانند به‌سادگی تمایز میان نوع طراحی و عملکرد آن‌ها را از یکدیگر تشخیص دهند. اما می‌توان این سیستم به ظاهر مشابه را به‌صورت کلی به دو گروه مکانیکی و الکترونیکی تقسیم‌بندی کرد.

پدل شیفتر مکانیکی

در نسخه مکانیکی پدل شیفتر، اهرم‌های پشت فرمان به کمک سیم‌های کششی فولادی به مکانیزم درون گیربکس متصل هستند و با هر بار کشیدن این اهرم‌ها، سیم فولادی اهرم مورد نظر بر روی گیربکس را جابجا کرده و عمل تعویض دنده انجام می‌گیرد.

نمونه مکانیکی پدال شیفتر فقط با خانواده گیربکس‌های سیکوئنشال (Sequential یا ترتیبی/مانند گیربکس موتورسیکلت) پیاده می‌شود. در نتیجه این سیستم قابل نصب بر روی گیربکس‌های دارای الگو تعویض دنده H مانند نیست. گیربکس ترتیبی یا سیکوئنشال، مانند گیربکس موتورسیکلت، برای رسیدن به دنده ۵ باید بدون تردید از تمامی دنده‌های پیشین ۱ تا ۴ عبور کند و سپس وارد دنده ۵ شود. همچنین برای معکوس کشیدن از ۵ به ۱، این کار بدون عبور از دنده‌های میانی ۴، ۳ و ۲ غیر ممکن است. به همین دلیل سیستم بسیار ساده پدل شیفتر مکانیکی روی این دست گیربکس‌ها به‌سادگی اجرا می‌شود.

لازم به ذکر است که بیشتر گیربکس‌های سیکوئنشال، به جز زمان آغاز حرکت در دنده ۱ یا عقب، برای تعویض به سایر دنده‌ها نیازی به استفاده از پدال کلاچ ندارند.

پدل شیفتر الکترونیکی

نمونه الکترونیکی پدل شیفتر با پیچیدگی بیشتر نسبت به نمونه تمام‌مکانیکی، می‌تواند دارای چند نسخه مختلف باشد. در نمونه الکترونیکی پدال شیفتر، دو بخش مکانیزم اتصال پدال‌ها به گیربکس و نحوه تعویض دنده در داخل گیربکس مد نظر است.

در مدل تمام‌الکترونیکی، پدال‌های پشت فرمان با اتصال به کلید‌های کوچک، پالس‌های الکترونیکی را به کامپیوتر گیربکس (TCU/TCM) ارسال کرده و سپس مکانیزم الکترونیکی درون گیربکس، اقدام به تعویض دنده می‌کند. نمونه تمام الکترونیکی پدال شیفتر یکی از رایج‌ترین انواع به‌کاررفته در خودروهای تولید انبوه جدید مجهز به کوئیک شیفتر است و معمولا در خودروهای دارای گیربکس دو کلاچ (DCT) استفاده می‌شود. در بسیاری از خودروها (مخصوصا از خانواده پورشه)، به‌جای پدال پشت فرمان از کلیدهای فشاری قرارگرفته بر روی غربیلک فرمان استفاده می‌شود.

پدل شیفتر الکتروهیدرولیک

در نسخه الکتروهیدرولیک (الکترونیکی-هیدرولیکی)، مکانیزم عملکرد پدال‌ها همچنان از نوع الکترونیکی است، اما عملگرهای داخلی مکانیزم گیربکس با کمک فشار روغن پمپ گیربکس فعال شده و اقدام به تعویض دنده می‌کنند. این سیستم نیز در بسیاری از خودروهای روز تولید انبوه جهان به کار می‌رود. گیربکس این دست خودروها معمولا از خانواده اتوماتیک معمولی رایج یا همان AT است.

پدل شیفتر الکترونئوماتیک

نسخه الکترونئوماتیک (الکترونیکی-بادی) تنها در خودروهای تجاری سنگین کاربرد دارد که به‌صورت استاندارد به سیستم پرفشار بادی (سیستم نئوماتیک/Pneumatic) مجهز هستند. در نتیجه مکانیزم عملگر تعویض دنده بر روی گیربکس به کمک فشار باد عمل می‌کند. اگر دقت کرده باشید این سیستم در خودروهای تجاری سنگین فاقد پدال‌های پشت فرمان است و صرفا با کلید فشاری و با سرعت بسیار کم اقدام به تعویض دنده می‌کند. دلیل آن است که هدف از به‌کارگیری این سیستم در خودروهای تجاری و سنگین، صرفا کاهش فشار کار راننده و ساده‌تر کردن فرایند تعویض دنده است.

همچنین باید تاکید کرد که تلفظ درست واژه Pneumatic با حرف پ/P صامت و به‌صورت نئوماتیک یا نیوماتیک است. تلفظ رایج آن به صورت پنوماتیک در ایران کاملا اشتباه است.

ارتباط پدل شیفتر با تیپ ترونیک

بسیاری از خودروهای جدید دارای گیربکس اتوماتیک، به سیستم تیپ ترونیک یا استپ ترونیک مجهز هستند. این ویژگی که بر روی اهرم دنده با + و – به نمایش درمی‌آید، به راننده کمک می‌کند تا به‌صورت دستی و با جابجایی اهرم دنده، اقدام به تعویض دنده بکنند. این ویژگی دقیقا همان کاری است که سیستم کوئیک شیفتر/پدل شیفتر انجام می‌دهد. با این تفاوت که الزاما در همه خودروها با پدال‌های کنترلی پشت فرمان به بازار عرضه نمی‌شوند.

در بازار ایران، خودروهایی چون کیا سراتو، مزدا ۳، میتسوبیشی لنسر، لکسوس NX، برخی از محصولات مرسدس بنز، پورشه و بی ام و با سیستم تیپ ترونیک و پدال‌ شیفترهای پشت فرمان به بازار عرضه شدند، چراکه ذات آن‌ها تا حدودی اسپرت‌تر از سایر خودروهای معمولی است.

وجود پدال‌های تعویض دنده پشت فرمان در خودروها هیچ تفاوت بارزی با حالت تیپ ترونیک به‌کاررفته در سایر خودروهای روز ندارد. استفاده از پدل شیفتر یا دنده پشت فرمان در برخی محصولات صرفا به منظور تاکید بیشتر بر ذات اسپرت خودرو و افزایش لذت رانندگی و القا حس سواری با یک خودرو تند و تیز است.

سوال های متداول

۱. پدل شیفتر چیست و چه کاربردی دارد؟
پدل شیفتر یا دنده پشت فرمان، سیستمی برای تعویض دنده بدون برداشتن دست از فرمان است و بیشتر در خودروهای اسپرت و مسابقه‌ای کاربرد دارد.

۲. اولین بار پدل شیفتر در چه خودرویی استفاده شد؟
در سال ۱۹۸۹ روی خودروی فراری ۶۴۰ فرمول ۱ معرفی شد و عملکردی الکتروهیدرولیکی داشت.

۳. انواع پدل شیفتر کدام‌اند؟
پدل شیفترها به چهار نوع مکانیکی، الکترونیکی، الکتروهیدرولیکی و الکترونئوماتیک تقسیم می‌شوند.

۴. تفاوت پدل شیفتر با سیستم تیپ ترونیک چیست؟
عملکرد هر دو یکسان است، اما پدل شیفتر روی فرمان قرار دارد، در حالی که تیپ ترونیک از طریق اهرم دنده کار می‌کند.

۵. آیا پدل شیفتر فقط در خودروهای اسپرت استفاده می‌شود؟
خیر، اما بیشتر در خودروهای اسپرت یا نیمه‌اسپرت برای افزایش لذت رانندگی و پاسخ‌دهی سریع‌تر استفاده می‌شود.

نویسنده: شهاب انیسی