گیربکسهای نیمهاتوماتیک در تقاطع کنترل راننده و خودکارسازی قرار دارند — و بهترین ویژگیهای هر دو گیربکس دستی و اتوماتیک را ارائه میدهند. برای درک واقعی نحوه عملکرد یک گیربکس نیمهاتوماتیک، ابتدا مفید است به اصول اولیه یک گیربکس دستی معمولی بازگردیم.
نحوه عملکرد گیربکس دستی: مبانی
یک گیربکس دستی سنتی بر اساس دو شفت اصلی ساخته شده است:
- شفت اول (محرک) — گشتاور را از موتور از طریق دنده کلاچ دریافت میکند
- شفت دوم (متحرک) — گشتاور تبدیلشده را به چرخهای محرک منتقل میکند
هر دو شفت دارای دندههایی هستند که به صورت جفت درگیر میشوند. روی شفت اول، دندهها به طور ثابت نصب شدهاند؛ روی شفت دوم، آزادانه میچرخند. در حالت خلاص، تمام دندههای شفت دوم بدون انتقال گشتاور به چرخها میچرخند.
هنگام تعویض دنده، راننده کلاچ را فشار میدهد تا شفت اول را از موتور جدا کند. حرکت دسته دنده باعث جابجایی دستگاههای خاصی به نام سنکرونایزر در امتداد شفت دوم میشود. سپس کلاچ سنکرونایزر دنده مربوطه را به صورت ثابت به شفت قفل میکند. پس از رها کردن کلاچ، گشتاور از طریق دنده قفلشده با نسبت انتخابشده جریان مییابد و به دیفرانسیل نهایی و چرخها میرسد. برای جمعوجور نگه داشتن گیربکس، شفت دوم اغلب به دو نیمه تقسیم میشود و دندههای متحرک بین هر دو نیمه توزیع میشوند.
نحوه عملکرد گیربکس نیمهاتوماتیک
یک گیربکس نیمهاتوماتیک دقیقاً همان اصول مکانیکی را دنبال میکند — با یک تفاوت کلیدی: عملگرهای سروو به جای راننده، کلاچ و انتخاب دنده را انجام میدهند. این عملگرها معمولاً شامل موارد زیر هستند:
- یک موتور الکتریکی پلهای با گیربکس کاهنده
- یک واحد سروو برای عملکرد کلاچ
- عملگرهای هیدرولیک در برخی پیکربندیها
یک واحد کنترل الکترونیکی (ECU) کل فرایند را هماهنگ میکند. هنگامی که دستور تعویض دنده صادر میشود:
- سروو اول کلاچ را فشار میدهد
- سروو دوم سنکرونایزرها را به دنده مطلوب منتقل میکند
- سروو اول کلاچ را به آرامی رها میکند
این کار نیاز به پدال کلاچ را کاملاً حذف میکند. در حالت اتوماتیک، کامپیوتر داخلی بر اساس سرعت خودرو، دور موتور و ورودی از سیستمهایی مانند ESP و ABS، تعویض دنده را آغاز میکند. در حالت دستی، راننده از طریق انتخابگر دنده یا پدالشیفترها دستور تعویض دنده میدهد.
ضعف اصلی: فقدان بازخورد لمسی کلاچ
ضعف اصلی گیربکس نیمهاتوماتیک، نبود بازخورد لمسی کلاچ است. یک راننده باتجربه میتواند دقیقاً احساس کند چه زمانی صفحات کلاچ درگیر میشوند و انتقال را بر اساس آن تنظیم کند. اما الکترونیک باید رویکردی محافظهکارانهتر اتخاذ کند — کلاچ را برای مدت طولانیتری باز نگه دارد تا از لرزش و سایش جلوگیری شود. نتیجه، وقفههای قابل توجه در توان هنگام شتابگیری است.
تنها راهحل واقعی کاهش زمان تعویض دنده است، اما این مستقیماً هزینه واحد را افزایش میدهد — یک معاملهای که گیربکسهای نیمهاتوماتیک را در کاربردهای بودجهپسند محدود میکند.
انقلاب DCT: توضیح گیربکس دو کلاچه
گیربکس دو کلاچه (DCT) که در اوایل دهه ۱۹۸۰ ظهور کرد، این کمبودها را با یک پیشرفت مکانیکی هوشمندانه برطرف کرد. گیربکس ۶ سرعته DSG فولکسواگن نمونهای عالی است. این گیربکس دارای موارد زیر است:
- دو شفت ثانویه با دندههای متحرک و سنکرونایزرها
- دو شفت اولیه — یکی داخل دیگری جاسازی شده، مانند عروسک ماتریوشکای روسی
- دو کلاچ چند دیسکی جداگانه، یکی برای هر شفت اولیه
توزیع دندهها به این شکل است:
- شفت اولیه خارجی: دندههای ۲، ۴ و ۶
- شفت اولیه داخلی: دندههای ۱، ۳، ۵ و دنده عقب
این چیزی است که DCT را اینقدر سریع میکند: در حالی که خودرو در دنده ۱ (شفت داخلی، کلاچ اول بسته) حرکت میکند، الکترونیک همزمان دنده ۲ را از پیش انتخاب میکند روی شفت خارجی — حتی اگر آن کلاچ باز بماند. به همین دلیل است که DCTها گیربکسهای پیشانتخابی نیز نامیده میشوند.
وقتی نقطه تعویض دنده فرا میرسد، کلاچ اول باز میشود و کلاچ دوم همزمان بسته میشود. گشتاور به شفت خارجی و دنده ۲ منتقل میشود — تقریباً بدون قطع جریان توان. نتیجه شگفتانگیز است: Golf DSG در تنها ۸ میلیثانیه تعویض دنده میکند، در مقایسه با ۱۵۰ میلیثانیه در فراری انزو.
DCT در مقابل نیمهاتوماتیک: تفاوتهای کلیدی
- سرعت: DCT در میلیثانیههای تکرقمی تعویض دنده میکند؛ گیربکسهای نیمهاتوماتیک به طور قابل توجهی زمان بیشتری نیاز دارند
- نرمی: انتقالهای DCT به دلیل دندههای از پیش انتخابشده تقریباً بیدرنگ هستند؛ نیمهاتوماتیکها میتوانند افت محسوسی در توان ایجاد کنند
- بهرهوری: DCTها نسبت به اتوماتیکهای سنتی مصرف سوخت کمتری دارند
- هزینه: هر دو فناوری قیمت بالاتری دارند، هرچند DCTها با گذشت زمان در دسترستر شدهاند
- قابلیت گشتاور بالا: DCTهای اولیه با کاربردهای گشتاور بالا مشکل داشتند — محدودیتی که توسط DSG ریکاردو نصبشده روی بوگاتی ویرون ۱۰۰۰ اسب بخاری برطرف شد
چه کسانی امروز از DCT استفاده میکنند؟
گیربکسهای دو کلاچه دیگر منحصر به خودروهای گروه فولکسواگن نیستند. امروزه فناوری DCT توسط این شرکتها استفاده میشود:
- BMW
- Ford
- Mitsubishi
- FIAT
- Porsche — برندی که برای پذیرش فناوریهای آزمودهشده شناخته شده است
در همین حال، گیربکسهای نیمهاتوماتیک همچنان بر بخش سوپرکارها تسلط دارند — هرچند حتی در اینجا هم فاصله در حال کاهش است. گیربکس رباتیک فراری ۵۹۹ GTB فیورانو، برای مثال، در تنها چند ده میلیثانیه تعویض دنده میکند که به مراتب از سیستمهای نیمهاتوماتیک مقرونبهصرفهتر مانند Easytronic اوپل پیشی میگیرد.
آینده سیستمهای انتقال قدرت خودرو
تحلیلگران صنعتی پیشبینی میکنند که DCT و CVT (گیربکس متغیر پیوسته) در سالهای آینده به انواع غالب سیستم انتقال قدرت تبدیل خواهند شد. گیربکس دستی — که با پدال کلاچ تعریف میشود — به آرامی حتی از خودروهای اسپورت عملکرد-محور نیز در حال ناپدید شدن است. با پیشرفت سیستمهای کمک راننده و خودکارسازی، این تغییر به سمت راحتی تنها شتاب میگیرد.
این یک ترجمه است. میتوانید نسخه اصلی را اینجا بخوانید: https://www.drive.ru/technic/4efb332e00f11713001e3f50.html
منتشر شده نوامبر 18, 2021 • 4 دقیقه برای مطالعه
