گیربکس DCT
گیربکس DCT یکی از گیربکسهای اتوماتیک شناخته شده در صنعت خودرو سازی است. در این مطلب سعی شده اطلاعاتی دقیق و کامل مرتبط با این گیربکس ارائه شود. در ادامه ابتدا گیربکس اتوماتیک DCT (گیربکس دی سی تی) را معرفی خواهیم کرد و سپس به جنبههای دیگر این نوع گیربکس خواهیم پرداخت. با ما همراه باشید.
گیربکس DCT چیست؟
اگر بخواهیم بدانیم گیربکس دی سی تی DCT و یا گیربکس دو کلاچه چیست، باید کمی به گذشته برگردیم.
قبل از این، یادگیری رانندگی به معنای تسلط بر پیچیدگیهای تعویض دنده به صورت دستی بود. به این معنی که باید مهارت کار با پدال کلاچ، پدال گاز و اهرم تعویض دنده را کسب میکردیم. پدال گاز و اهرم دنده تقریبا برای همه رانندگان امروزی مفهومی آشنا است. اما پدال کلاچ ممکن است اینگونه نباشد.
در اتومبیل دارای گیربکس دستی، کلاچ برای چند لحظه، موتور را از گیربکس جدا میکند. این باعث میشود که راننده بتواند از یک دنده به دنده دیگر تغییر وضعیت دهد. راننده پدال کلاچ را به داخل فشار میدهد تا کلاچ عمل کند.
هنگام حرکت از حالت سکون در اتومبیل مجهز به گیربکس دستی و هنگام قرار گرفتن در دنده اول یا دنده عقب، باید پای خود را کمی از پدال کلاچ بالا آورید. با این کار به مقدار مناسبی شتاب را اضافه میکنید. این مورد درجهای از مهارت را میطلبد که تسلط بر آن، به نظر برخی دشوار است.
گیربکس DCT چگونه کار میکند؟
اگر شما از دوستان یا آشنایان خود راجب به انواع گیربکسها بپرسید، احتمالاً یک جواب خواهید شنید و آن هم این است: گیربکس دستی و گیربکس اتوماتیک. در نوع دستی راننده با فشردن پدال کلاچ و استفاده از دسته دندۀ موجود در کنسول مرکزی کابین خودرو، به صورت دستی تعویض دنده را انجام میدهد.
در نوع اتوماتیک همانطور که میدانید پدال کلاچ وجود ندارد و راننده تنها با گاز و ترمز سر و کار دارد. مبدل گشتاور و کلاچ هم به صورت اتوماتیک کار خود را انجام میدهند تا رانندگی آسانتر شود.
شاید با خودتان بگویید گیربکس DCT، ربطی به گیربکس دستی ندارد و این توضیحات اضافه است. با ما همراه باشید و بقیۀ مطالب را بخوانید تا با نحوۀ عملکرد این گیربکس بیشتر آشنا شوید و شباهت این دو نوع گیربکس را بشناسید.
گیربکس DCT، عملکردی شبیه به گیربکس دستی دارد. پس بهتر است ابتدا با عملکرد گیربکس دستی آشنا شویم.
گیربکس دستی
در گیربکس دستی، راننده با فشردن پدال گاز ارتباط بین موتور و گیربکس را قطع میکند و سپس اقدام به تعویض دنده میکند. در این هنگام، غلافی دندانهدار از یک چرخ دنده به طرف چرخ دندۀ دیگر حرکت میکند. سپس راننده کلاچ را رها میکند تا موتور به گیربکس متصل شود و نیروها به چرخها منتقل شود.
بنابراین در گیربکس دستی معمولی، جریان مداوم برای انتقال نیروهای موتور به چرخها وجود ندارد. در عوض، انتقال نیرو در هنگام تعویض دنده تغییر میکند که باعث ایجاد پدیدۀ “شوک شیفت” و یا “وقفۀ گشتاور” میشود.
گیربکس DCT
این گیربکس دارای محورهای ورودی و کمکی برای چرخ دندهها، همگام سازی و کلاچ است. اما در سیستمهای گیربکس DCT یا دو کلاچه صفحات هیدرولیکی کلاچ به صورت پشت سر هم فعال میشوند و اجازه نمیدهند که جریان نیروی منتقل شده به چرخها متوقف شود.
رایانهها، شیر برقی و سیستم هیدرولیک در این گیربکس تغییرات اصلی را انجام میدهند. رانندگان در خودروهایی که دارای گیربکس DCT هستند، میتوانند تعویض دنده را هم به صورت دستی و هم به صورت اتوماتیک انجام دهند. اما در صورت تعویض دنده به صورت اتوماتیک، کامپیوتر گیربکس زمان تعویض دنده را اعلام میکند.
یک محور انتقال دو قسمتی در قلب گیربکس DCT قرار دارد. گیربکس دستی معمولی برخلاف DCT تمام چرخ دندهها را روی یک محور ورودی قرار میدهد.
با خالی شدن شفت خروجی در گیربکس DCT، یک فضا برای شفت داخلی ایجاد میکند که شفت داخلی درون آن قرار بگیرد. شفت خارجی دندههای دوم و چهارم، و شفت داخلی دندههای اول، سوم و پنجم را کنترل میکنند. مزیت این کار این است که تعویض دنده بسیار سریعتر انجام میشود.
کلاچهای چند صفحهای در گیربکس DCT
از آنجا که گیربکس DCT نیمه اتوماتیک است پس طبیعی است که عملکردی شبیه به گیربکسهای اتوماتیک داشته باشد. ممکن است فکر کنید این گیربکس نیاز به یک مبدل گشتاور دارد تا نیروی موتور را به گیربکس منتقل کند. اما در حقیقت این گیربکس مبدل گشتاور ندارد.
در عوض، گیربکس DCT از کلاچهای چند صفحهای مرطوب استفاده میکند. “کلاچ مرطوب” به کلاچهایی گفته میشود که اجزای کلاچ را در میان مایع روان کننده غوطه ور میکنند تا اصطکاک را کاهش داده و تولید گرما را محدود کنند.
امروزه چند تولید کننده در حال توسعۀ گیربکسهای DCT هستند تا از کلاچ خشک در این گیربکس استفاده کنند. اما همۀ خودروهای مجهز به این گیربکس از نسخۀ مرطوب استفاده میکنند.
کلاچهای چند صفحهای مرطوب
کلاچهای چند صفحهای مرطوب مانند مبدل گشتاور عمل کرده و از فشار هیدرولیک برای حرکت دندهها استفاده میکنند. هنگامی که کلاچ درگیر میشود فشار هیدرولیک داخل پیستون، قسمتی از فنر سیم پیچ را مجبور میکند تا بخشی از صفحات کلاچ و دیسکهای اصطکاکی را بر روی صفحۀ فشار ثابت درام کلاچ قرار دهند.
دیسکهای اصطکاک دارای دندانههای داخلی هستند که اندازۀ متفاوت است و شکل آنها مشبک با خطوطی بر روی درام کلاچ است. که به نوبۀ خود باعث میشود درام کلاچ به مجموعۀ دنده متصل شود و نیروی انتقال را دریافت کند.
گیربکس DCT آئودی در کلاچهای چند صفحهای مرطوب خود دارای یک فنر کوچک سیم پیچ و یک فنر دیافراگمی بزرگ است.
برای خارج کردن کلاچ، فشار سیال داخل پیستون کاهش مییابد. این کاهش فشار به فنرهای پیستون اجازه میدهد تا شل شوند. شل شدن باعث میشود فشار وارد شده بر روی کلاچ و صفحه فشار کاهش یابد.
طراحان خودرو؛ به دنبال راهی برای سهولت در رانندگی...
بنابراین، برای ایجاد سهولت در رانندگی اتومبیل، طراحان خوردو و کارخانههای خودروسازی به دنبال راههایی برای خودکار کردن این فرآیند هستند. با این روش آنچه را که راننده قبلاً انجام میداد، به صورت خودکار انجام شود.
امروزه، چندین نوع مختلف از گیربکس اتوماتیک این کار را برای ما انجام میدهند. گیربکس اتوماتیکهای معمولی، از مبدلهای گشتاور برای تسهیل تعویض دنده بهره میبرند. گیربکس سی وی تی CVT ازتسمه یا زنجیر و قرقره (پولی) برای عملیات تعویض دنده استفاده میکنند.
گیربکس دو کلاچه (DCT) که موضوع مطلب ما است، در عمل کار مشابه جعبه دنده دستی را انجام میدهد. اما نیازی به استفاده راننده از پدال کلاچ ندارد.
تاریخچه ای کوتاه از گیربکس دو کلاچ
یک مهندس فرانسوی به نام آدولف کگرس، به عنوان پدر گیربکس DCT (گیربکس دی سی تی) شناخته میشود. وی در جستجوی روشی کارآمد برای خودکار کردن انتخاب دنده در وسایل نقلیه، به مفهومی رسید که در اواخر دهه 1930 به سیستم انتقال قدرت دو کلاچه تبدیل شد. اما متاسفانه شروع جنگ جهانی دوم، مانع از اجرای ایده وی شد.
تا دهه 1980 بود که این ایده واقعا شکل عملیاتی به خود گرفت. همانند بسیاری از پیشرفت های خودرو، این ایده به مسالهای برای مسابقه طراحان و شرکتهای خودروسازی تبدیل شد.
شرکت خودرو سازی پورشه، سیستم انتقال قدرت PDK (Porsche Doppel kupplungs getriebe) را در دهه 1980 توسعه داد و از آن در اتومبیلهای مسابقهای بسیار موفق 962 استفاده کرد. در سال 1986، یک اتومبیل 962 با گیربکس PDK در مسابقات قهرمانی نمونه اولیه خودرو شرکت کرد.
در این مسابقات، اتومبیل 962 پورشه قهرمان شد. این خبرسازترین قهرمانی اتومبیلهای مسابقه در تمام دورانها بود که در مونزا در ایتالیا بدست آمد.
از آن زمان، گیربکس دو کلاچه PDK به یکی از اصلیترین خودروهای خیابانی پورشه تبدیل شده است. اکنون بسیاری از اتومبیلهای مبتنی بر عملکرد (performance-oriented) از گیربکس دی سی تی DCT استفاده میکنند.
گیربکس DCT یا دو کلاچ چیست؟
همانطور که قبلا گفتیم، در خودرو یک کلاچ، میل لنگِ تأمین کننده، قدرتِ موتور را از سیستم انتقال قدرت جدا میکند. بنابراین راننده میتواند بدون ایجاد اتصال احتمالی ماشین آلات، از یک دنده به دنده دیگر تغییر دهد.
در یک گیربکس دو کلاچه تعجب آور نیست که دو کلاچ داشته باشیم. یک گیربکس DCT دارای دو گیربکس است که به صورت هماهنگ کار میکنند.
بعلاوه، گیربکسهای دو کلاچه نیازی به راننده برای تغییر دستی با استفاده از اهرم تعویض دنده ندارند. در عوض، فرآیند تغییر دنده به صورت خودکار بوده و گیربکس به صورت اتوماتیک عمل کند. اما دندهها را به همان روشی که یک گیربکس اتوماتیک معمولی با یک مبدل گشتاور انجام میدهد، تعویض نمیکند.
نکته جادویی جعبه دنده دو کلاچه این است که میتواند خیلی سریع از یک دنده به دنده دیگر تغییر کند. این تعویضِ سریع، امکان پذیر است. زیرا در حالی که یک دنده در یکی از دو گیربکس داخلی درگیر است، دنده بعدی در دومین گیربکس داخلی از پیش انتخاب شده است و آماده درگیری فوری است.
بنابراین، در گیربکس DCT، انتقال از یک دنده به دنده دیگر چند هزارم ثانیه طول میکشد. این باعث میشود سرعتِ تعویض دنده در گیربکس اتوماتیک DCT خیلی سریعتر از گیربکس دستی سنتی یا یک گیربکس اتوماتیک معمولی باشد.
این به ویژه در اتومبیلهای مسابقهای، که کاهش زمان میتواند تفاوت بین برد و باخت باشد بسیار مفید است.
گیربکس DCT یا دو کلاچ؛ فناوری نوین در صنعت خودرو سازی
این گیربکس جزء فناوریهای نوین در صنعت خودروسازی به حساب میآید. گیربکس DCT (گیربکس دی سی تی)، پس از مدتی به عنوان گیربکس نیمه اتوماتیک هم شناخته شد. به بیان سادهتر، گیربکس DCT ترکیبی از گیربکس اتوماتیک و دستی است.
همان طور که از اسم این گیربکس پیداست، گیربکس دی سی تی (DCT)، دو سیستم کلاچ دارد که توسط کامپیوتر گیربکس یا همان TCU، کنترل میشود.
گیربکس دی سی تی (DCT)، شباهت زیادی به گیربکس دستی دارد با این تفاوت که برای تعویض دنده از دو کلاچ استفاده میکند. در این گیربکس دو شفت جداگانه وجود دارد. بر روی یک شفت دندههای زوج و بر روی شفت دیگر دندههای فرد قرار گرفته است. هر کلاچ دندههای متفاوتی را کنترل میکند. به همین علت مشکلی در انتقال جریان نیرو به چرخها ایجاد نمیشود و دور موتور کاهش نمییابد.
عملکرد مناسب کامپیوتر گیربکس (TCU)، این امکان را به رانندگان میدهد که بدون فشردن کلاچ، دنده را تغییر دهند.
چرا به گیربکس DCT، نیمه اتوماتیک میگویند؟
با اینکه تمام مراحل تعویض دنده در گیربکس DCT، کاملاً از نوع اتوماتیک است اما به این علت به آن نیمه اتوماتیک میگویند که مکانیسم کلاچ گیری در آن بسیار متفاوت است.
همانطور که در مطلب “گیربکس اتوماتیک” به آن اشاره کردیم، در گیربکسهای اتوماتیک، مبدل گشتاور است که زمان تعویض دنده را تشخیص میدهد. اما در گیربکس دی سی تی (DCT) چنین مبدلی وجود ندارد و عمل تعویض دنده بر عهدۀ کلاچهای چند صفحهای است. به همین علت به این گیربکس نیمه اتوماتیک میگویند.
طراحی منحصر به فرد گیربکس DCT به اندازهای قوی است که هنوز در مقایسه با سایر گیربکسها محبوبیت خود را حفظ کرده است. در ادامه گیربکس دی سی تی (DCT) را با چند گیربکس معروف مقایسه میکنیم. با ما همراه باشید.
تفاوت گیربکس DCT و گیربکس AMT (گیربکس معمولی)
اگر چه گیربکس DCT تا حدودی شبیه به گیربکسهای اتوماتیک است اما همان طور که گفتیم این گیربکس مبدل گشتاور ندارد.
گیربکس دی سی تی (DCT) امکان تعویض دنده را هم به صورت خودکار و هم به صورت دستی فراهم میکند. اما گیربکس AMT، یک گیربکس ضعیف است شاید یکی از دلایل استفاده از این گیربکس قیمت پایین آن نسبت به سایر گیربکسهاست. برای اطلاعات بیشتر مطلب مربوط به “گیربکس AMT” را مطالعه کنید.
تفاوت گیربکس DCT و گیربکس دستی
در گیربکس دستی برای تعویض دنده هر بار باید کلاچ را فشار دهیم تا ارتباط بین موتور و جعبه انتقال قطع شود. در این صورت در هنگام تعویض دنده، آسیب زیادی به قطعات درونی گیربکس وارد نمیشود. اما استفاده مداوم از کلاچ و قطع شدن ارتباط بین جعبه انتقال و چرخها، باعث ایجاد ضربههای جزئی و صدای تقه زدن در گیربکس میشود.
اکنون با خواندن این قسمت به برتری گیربکس DCT پی بردید، زیرا در این گیربکس ارتباط بین موتور و چرخها حفظ میشود و تعویض دنده سریعتر انجام میشود. گیربکس دی سی تی (DCT) توسط یک کنترل الکترونیکی (ECM) کنترل میشود.
تفاوت گیربکس DCT و گیربکس CVT
گیربکس CVT از یک تسمه و قرقره چرخان استفاده میکند تا رانندگان بتوانند به تعداد بیشتری نسبت دنده دسترسی داشته باشند. این گیربکس با حداکثر مصرف سوخت کار میکند و نسبت به سایر گیربکسها شتاب و سرعت بهتری دارد. برای آشنایی بیشتر با این گیربکس و نحوۀ عملکرد آن مطلب “گیربکس CVT” را مطالعه کنید.
گیربکسهای CVT حجم بالا و عملکرد پایینی دارد در حالی که خودروهای دارای گیربکس DCT اغلب عملکرد بالایی دارند.
تفاوت گیربکس DCT و گیربکس ZF
گیربکس ZF، نه برای سرعت بلکه برای کاهش مصرف سوخت طراحی شده است. اگر چه این طراحی بسیار عالی عمل میکند اما ممکن است فاقد همان سرعتی باشد که گیربکس DCT به شما ارائه میدهد.
گیربکس دی سی تی (DCT) از دو کلاچ برای کنترل چرخ دندهها استفاده میکند. اما گیربکس ZF از چهار مجموعه چرخ دندههای سیارهای، سه کلاچ، چند دیسک و دو ترمز است. اگر با گیربکس ZF آشنایی ندارید، پیشنهاد میکنیم مطلب “گیربکس اتوماتیک هشت سرعته” را مطالعه بفرمایید.
مشکلات گیربکس DCT
امروزه اتومبیلهای مدرن بیش از حد پیچیده شدهاند، بنابراین افراد باید اطلاعات زیادی در مورد نحوۀ کارکردن و چگونگی عملکرد آنها داشته باشند.
با وجود اینکه این گیربکسها عالی هستند اما معایبی هم دارند که در ادامه توضیح میدهیم. یکی از رایجترین شکایات افراد در مورد گیربکس DCT، این است که ممکن است در هنگام رانندگی با سرعت پایین، گیربکس دچار لغزش شود که در این صورت شما باید خودرویتان را به نزدیکترین و مطمئنترین تعمیرگاه ببرید تا مشکل را رفع کند.
گیربکسهای دو کلاچه نسبت به سایر گیربکسها گرانتر هستند. زیرا هم تکنولوژی بالاتری دارند و هم قطعات استفاده شده در این گیربکس بیشتر است.
تعمیرات گیربکس دی سی تی (DCT) به علت پیچیده بودن آن اغلب پر هزینه است و به علت استفاده از قطعات زیاد، وزن سنگینتری دارند.
امروزه شرکتهای زیادی در حال حرکت به سمت استفاده از گیربکس دی سی تی (DCT) هستند. اما باز هم از این گیربکس زیاد استفاده نمیشود و این انتخاب را برای خریداران محدودتر میکند.
1) خرابی مکاترونیک
اصطلاح “مکاترونیک” یک اصطلاح عمومی است که غالباً در ماژول کنترل کلیۀ گیربکسهای دو کلاچ به کار میرود. اساساً، این یک ماژول الکترونیکی است که دارای یک بدنۀ سوپاپ مکانیکی است. خرابی یا نقص در این سیستم شایعترین علت بروز مشکل در گیربکس DCT است.
توجه داشته باشید برای تشخیص کدهای خطا از واحد مکاترونیک، به تجهیزات پیشرفته نیاز است. لازم به ذکر است که هرگونه خرابی یا نقص در واحد مکاترونیک، سبب روشن شدن چراغ هشدار دهنده میشود و گیربکس دی سی تی (DCT) را به حالت غیر فعال یا Limp mood در میآورد.
یکی دیگر از عملکردهای واحد مکاترونیک نظارت بر میزان سایش و اصطکاک در کلاچ و ایجاد سازگاری مناسب با حرکت در محرکهای کلاچ برای جبران این سایشهاست.
واحدهای مکاترونیک برای جلوگیری از فرسودگی کلاچ، برنامههای مخصوصی دارند بنابراین اگر شما در هنگام تعویض دنده با مشکلی مواجه شدید، واحدهای مکاترونیک وظیفۀ خود را به صورت صحیح انجام ندادهاند.
2) خرابی کلاچ
در گیربکس DCT، کلاچها در محفظهای جداگانه قرار گرفتهاند و در آن با فرمولاسیون بسیار خاص در روغن قرار داده میشود. بزرگترین مشکل این قسمت هنگامی است که آلودگی به گیربکس وارد میشود در این صورت هم گیربکس و هم کلاچ آسیب میبیند.
3) بلبرینگهای پر سر و صدا
بلبرینگهای پر سر و صدا از ویژگیهای رایج در اکثر گیربکسهای اتوماتیک از جمله گیربکس DCT هستند. در حقیقت، در بیشتر طراحیها با کار کردن زیاد خودرو بلبرینگ شروع به سر و صدا میکند. به این مشکل هم باید در اسرع وقت رسیدگی شود در غیر این صورت به گیربکس شما آسیب زیادی وارد میشود.
4) لرزش بیش از حد
علت لرزشهای زیاد در گیربکس DCT، معمولاً بخاطر وجود مشکل در چرخ دندههاست. وجود مشکل در چرخ دندهها باعث میشود، کلاچها تعادل نداشته باشند در این صورت تعویض دنده سخت میشود و یک یا چند چرخ دنده درگیر نمیشوند.
مطلب مرتبط: تعمیرگاه گیربکس اتوماتیک
مزایای گیربکس DCT
1) راندمان سوخت مناسب
به علت تعویض دنده سریعتر و روانتر، گیربکس DCT در مصرف سوخت بسیار صرفه جویی میکند. جریان انتقال قدرت در موتور این گیربکس به صورت ثابت و بدون اتلاف انرژی است. به همین خاطر مصرف سوخت در خودروهای مجهز به گیربکس دی سی تی به طور قابل توجهی کمتر از خودروهای مجهز شده به سایر گیربکسهاست.
2) افزایش لذت رانندگی
یکی از بهترین مزیتهای گیربکس دی سی تی، تجربۀ رانندگی لذت بخش است. عملکرد سریع و دقیق این گیربکس در کنار سرعت و شتاب گیری مناسب آن، رانندگی هیجان انگیزی را به وجود میآورد.
علاوه بر موارد گفته شده، در این گیربکس مقدار شوک و ضربه در هنگام تعویض دنده به حداقل رسیده است. این موضوع موجب رضایت رانندگان شده است. یکی دیگر از تواناییهای گیربکس DCT، انجام دنده معکوس است.
3) دارای شتاب مناسب بدون تکان شدید خودرو
یک گیربکس دو کلاچه یا DCT، با کلاچ خشک در حالت خلاص فشار بسیار کمی را به موتور خودرو وارد میکند. در این حالت افت دور موتور در زمان تعویض دنده در یک گیربکس دو کلاچه به حداقل رسیده و به این ترتیب میزان سوخت و آلودگی موتور خودرو نیز کاهش مییابد.
زمان تعویض دنده در یک گیربکس DCT، در حدود 8 میلی ثانیه است و همین موضوع سبب افزایش بسیار شتاب گیری در خودرو میشود. در این گیربکسها ضربه و شوک در هنگام تعویض دنده به حداقل رسیده و آسایش سرنشینان خودرو نیز افزایش مییابد.
یکی دیگر از نقاط قوت این گیربکس، دنده معکوس آن است. در گیربکس DCT دی سی تی، عمل تعویض دنده به دندههای سنگینتر در سرعتهای بالا و بدون ترتیب رخ میدهد. به طور مثال در صورت لزوم ممکن است از دنده 6 به دنده 3 برود و از دندههای 4 و 5 صرف نظر کند. این ویژگی در گیربکسهای اتوماتیک وجود ندارد.
نکتۀ جالب این است که سازندگان این گیربکس، ماشینهای مجهز شده به گیربکس DCT را در اختیار رانندگان حرفهای قرار دادند تا نظر آنها در این مورد بپرسند. همۀ رانندگان از عملکرد این گیربکس و شتاب آن بسیار راضی بودند.
آینده گیربکس DCT
چندین اتومبیل با عملکرد فعلی، سیستم انتقال قدرت دو کلاچه را ارائه میدهند. از جمله: آئودی R8، فورد موستانگ شلبی GT500، نیسان GT-R و پورشه 718 و 911 است.
اما گیربکس DCT فقط به خودروهای سطح بالا ورزشی محدود نمیشود. به عنوان مثال آن را در کیا فورته GT و فولکس واگن GTI میبینید. یکی از جالبترین کاربردهای این فناوری، در مدلهای هیوندای Ioniq Hybrid و Plug-in Hybrid است.
به نظر میرسد پیشرفت در تکنولوژی گیربکس اتوماتیک معمولی، محبوبیت آینده گیربکسهای دو کلاچه را تهدید میکند. برخی پیش بینی میکنند که مدلهای کمتری فناوری پیشرفته DCT را ارائه خواهند داد. اما اتومبیلهایی که الان آن را دارند، از توانایی تغییرات سریع دنده با حداقل از دست دادن گشتاور سود میبرند.