۹ گیربکس شگفت‌انگیز در خودروهای مدرن؛ از فراری و کونیگزگ تا پورشه و لامبورگینی

گیربکس‌ها در بسیاری از خودروهای امروزی دیگر چندان هیجان‌انگیز نیستند. فولکس‌واگن جتا GLI (Volkswagen Jetta GLI) اکنون تنها محصول فولکس‌واگن با گیربکس دستی در بازار آمریکاست و برندهای هم‌خانواده یا رقیب نیز یکی پس از دیگری راهکار سه‌پداله را کنار گذاشته‌اند تا گیربکس دستی به مرز انقراض نزدیک شود. هم‌زمان با فراگیرشدن پیشرانه‌های توئین‌توربو پرگشتاور و سامانه‌های هیبریدی، گیربکس‌های تقسیم توان هیبریدی، CVT و نمونه‌های خودکار ۸، ۹ و ۱۰ سرعته بر بخش بزرگی از بازار سلطه یافته‌اند. اشتراک گسترده‌ی قطعات نیز باعث شده ده‌ها مدل از ترنس‌اکسل‌های جهانی یکسان و تولیدانبوه استفاده کنند.

بااین‌همه، میان دریایی از گیربکس‌های عمومی، هنوز گروه کوچکی از نوآوران شیفته‌ی عملکرد، جعبه‌دنده‌های اختصاصی را مانند آثاری هنری و پیشرفته برای خریداران ثروتمند می‌سازند. به‌گزارش کارباز، ۹ نمونه‌ی تولیدی از فراری، کونیگزگ، پورشه، لامبورگینی، ریماک و پاگانی نشان می‌دهند مهندسی گیربکس تا چه اندازه می‌تواند پیچیده، قدرتمند و خلاقانه باشد. بعضی نمونه‌ها در ۲ میلی‌ثانیه چند دنده را پشت سر می‌گذارند، برخی بدون دیفرانسیل کار می‌کنند و گروهی دیگر تجربه‌ی گیربکس دستی را با سازوکارهای دیجیتال بازآفرینی کرده‌اند. حاصل کار مجموعه‌ای از سامانه‌هایی است که هرکدام راه متفاوتی برای مهار قدرتی عظیم پیش پای مهندسان گذاشته‌اند.

کونیگزگ یسکو (Koenigsegg Jesko) از پیشرانه‌ی ۵٫۰ لیتری V8 توئین‌توربو با میل‌لنگ تخت، قدرت ۱٬۱۹۳ کیلووات و گشتاور ۱٬۴۹۹ نیوتن‌متر دارد. نیروی موتور به چرخ‌های عقب می‌رسد و شتاب صفر تا ۹۶٫۶ کیلومتربرساعت ظرف ۲٫۸ ثانیه ثبت می‌شود. برای تصور گیربکس LST کافی است ۹ گیربکس کاملا درگیر و آماده را در نظر بگیرید که راننده بتواند هر لحظه یکی از آن‌ها را انتخاب کند. برخلاف گیربکس‌های دوکلاچه‌ی متعارف که با دو محور و یک جفت کلاچ، نسبت دنده‌ی مجاور را از پیش انتخاب می‌کنند، گیربگس لایت اسپید تعداد ۹ دنده‌ی جلو و ۷ کلاچ چندصفحه‌ای خیس را در پوسته‌ای بسیار فشرده با وزن تنها ۸۹٫۸ کیلوگرم جای داده است.

سامانه‌ی پیش‌بینی‌کننده‌ی نیاز به نهایت قدرت (Ultimate Power On Demand) یا UPOD ترکیب مناسب کلاچ‌ها را هم‌زمان درگیر و آزاد می‌کند تا گیربکس در زمانی کوتاه‌تر از ۲ میلی‌ثانیه از روی چند محور دنده عبور کند. کونیگزگ اعلام کرد: «فناوری UPOD بدون توجه به اینکه دنده‌ی مطلوب یک، دو یا حتی پنج دنده فاصله داشته باشد، بهترین دنده را برای دستیابی به بیشترین قدرت با تعویضی برق‌آسا انتخاب می‌کند. اگر خودرو در دنده‌ی ۷ باشد و دنده‌ی ۴ بهترین انتخاب برای حداکثر شتاب‌گیری محسوب شود، UPOD معکوس‌های دنده‌ی ۶ و ۵ را کنار می‌گذارد و خودرو را با سرعتی برق‌آسا مستقیما از دنده‌ی ۷ به دنده‌ی ۴ می‌برد.» چنین معماری‌ای به یسکو اجازه می‌دهد برخلاف گیربکس‌های متعارف، به دنده‌ی مجاور محدود نماند.

کونیگزگ جمرا (Koenigsegg Gemera) در نسخه‌ی V8، پیشرانه‌ی ۵٫۰ لیتری V8 توئین‌توربو را با موتور برقی Dark Matter ترکیب می‌کند و به قدرت ۱٬۷۱۵ کیلووات و گشتاور ۲٬۷۵۰ نیوتن‌متر می‌رسد. سامانه‌ی چهارچرخ محرک، شتاب صفر تا ۹۶٫۶ کیلومتربرساعت را در ۱٫۹ ثانیه ممکن می‌سازد. گیربکس Light Speed Tourbillon Transmission یا LSTT از نظر ساختاری تکاملی مهم در مقایسه با LST اولیه به‌شمار می‌رود. به‌جای قرارگرفتن پشت موتور میانی، مجموعه‌ای پیچیده از کاست‌های چرخ‌دنده در دو سوی بلوک موتور جای گرفته‌اند.

چیدمان متفاوت به‌دلیل محدودیت فضای ابرخودروی چهارسرنشین جمرا ضروری بود و مسیرهای انتقال نیرو را میان دو کاست جانبی تقسیم کرد که با آرایشی فشرده و Y‌شکل، پوسته‌ی میل‌لنگ را در آغوش می‌گیرند. کونیگزگ با راهکار مزبور تمام قوای محرکه را در محدوده‌ی فاصله‌ی محوری نگه داشت و مرکز ثقل را نیز پایین آورد. گیربکس با موتور برقی شش‌فاز Dark Matter به قدرت ۵۹۷ کیلووات یکپارچه شده تا سامانه‌ی واقعی چهارچرخ محرک شکل بگیرد. کریستین فون کونیگزگ، بنیان‌گذار کونیگزگ، گفت: «واژه‌ی توربیون را به نام LST افزودیم، زیرا سازوکار آن همتای خودرویی یک ساعت لوکس سوئیسی است و زیبایی خالص دارد. پیچیدگی اضافه‌شده LSTT را منحصربه‌فرد می‌کند و تفاوت آن با LST معمولی را رقم می‌زند.»

لامبورگینی روئلتو (Lamborghini Revuelto) یک موتور ۶٫۵ لیتری V12 تنفس طبیعی و ۳ موتور برقی دارد که در مجموع ۷۴۷ کیلووات قدرت تولید می‌کنند. سامانه‌ی چهارچرخ محرک، خودرو را در ۲٫۳ ثانیه از صفر به ۹۶٫۶ کیلومتربرساعت می‌رساند. گیربکس دوکلاچه‌ی ۸ سرعته‌ی e-Gearbox همراه با بخشی از سامانه‌ی هیبریدی در فضایی قرار گرفته که لامبورگینی کانتاش (Lamborghini Countach) دهه‌ی ۱۹۸۰ دیفرانسیل خود را در آن جای می‌داد. شکل‌گیری ساختار عجیب گیربکس نتیجه‌ی چالشی بود که فناوری هیبریدی برای بسته‌بندی اجزا ایجاد کرد.

لامبورگینی‌های V12 به‌طور معمول نیرو را ابتدا به‌سمت جلو و گیربکس مستقر در تونل کابین میان صندلی‌ها می‌فرستند و سپس آن را به‌سمت عقب و دیفرانسیل هدایت می‌کنند. در روئلتو، گیربکس از تونل مرکزی خارج شد تا فضای لازم برای باتری هیبریدی ۳٫۸ کیلووات‌ساعتی آزاد شود. مهندسان در پاسخ، گیربکس دوکلاچه‌ی ۸ سرعته‌ی کاملا جدیدی با آرایش عرضی طراحی کردند که مستقیما پشت موتور ۶٫۵ لیتری V12 نصب می‌شود. حفظ تناسبات و تعادل خودرو مستلزم گیربکسی جمع‌وجور و هوشمندانه بود که توان تحمل گشتاور ورودی موتور برقی را نیز داشته باشد.

حذف دنده‌ی مکانیکی عقب، بخشی از کاهش ابعاد را امکان‌پذیر کرد و حرکت رو به عقب اکنون کاملا بر نیروی باتری متکی است. لامبورگینی توضیح داد: «وزن کل فقط ۱۹۳ کیلوگرم است و موتور برقی عقب را نیز شامل می‌شود که نقشی بنیادی در معماری هیبریدی خودرو دارد. موتور برقی بالای گیربکس قرار گرفته و هم‌زمان نقش موتور استارت و ژنراتور را بر عهده می‌گیرد. دو موتور برقی جلو دنده‌عقب را فراهم می‌کنند، اما اگر نیروی بیشتری لازم باشد، موتور برقی عقب نیز وارد عمل می‌شود تا خودرو حتی هنگام حرکت رو به عقب، در حالت بدون آلایندگی هر چهار چرخ را به حرکت درآورد.»

پورشه تایکان (Porsche Taycan) دو موتور برقی سنکرون با آهنربای دائم، قدرت ۷۰۰ کیلووات، گشتاور ۱٬۱۰۹ نیوتن‌متر و سامانه‌ی چهارچرخ محرک دارد. شتاب صفر تا ۹۶٫۶ کیلومتربرساعت آن ۲٫۳ ثانیه طول می‌کشد و میان چرخ‌های عقبش قطعه‌ای غیرمعمول دیده می‌شود که یک گیربکس دوسرعته است. نخستین برداشت پورشه از یک خودروی برقی باید هم توان تکرار شتاب‌گیری‌های سریع با لانچ‌کنترل و هم کشش قدرتمند در سرعت‌های بالا را ارائه می‌کرد. بسیاری از خودروهای برقی بیشترین کشش خود را در سرعت پایین عرضه می‌کنند، اما مهندسان پورشه می‌خواستند راننده با افزایش دور موتور تا سرعت‌های سه‌رقمی در اتوبان‌های آلمان، رشد پیوسته‌ی سرعت را احساس کند.

راهکار پورشه ترکیب محور کاهنده‌ی تک‌سرعته در جلو با گیربکس دوسرعته و سه‌محوره‌ای پیچیده بود که مستقیما روی واحد محرک عقب نصب می‌شود. مجموعه‌ی چرخ‌دنده‌ی داخل پوسته‌ی عقب در دنده‌ی یک نسبت کاهشی نزدیک به ۱۵ به یک ایجاد می‌کند و گشتاور شروع حرکت را تا سطحی بالا می‌برد که فشار شدیدی بر تایرها وارد شود. پس از به‌حرکت‌افتادن تایکان، کلاچ‌ها بی‌وقفه به دنده‌ی دوم بلندتر می‌روند تا بازده در سرعت زیاد حفظ شود. هنگام شتاب‌گیری با تمام توان، احتمالا می‌توان تعویض ظریف دنده را از بخش عقب خودرو شنید و احساس کرد.

پورشه اعلام کرد:

«تقریبا ۱۵ دور موتور معادل یک دور چرخ است. نتیجه، گشتاور بسیار زیاد نزدیک به ۱۲ هزار نیوتن‌متر روی چرخ خواهد بود که شتاب‌گیری خیره‌کننده از حالت سکون را ممکن می‌کند. دنده‌ی دوم مانند گیربکس محور جلو نسبتی نزدیک به ۸ به یک دارد و در نتیجه، ۸ دور موتور برقی معادل یک دور چرخ خواهد بود. چنین نسبتی حداکثر سرعت ۲۶۰ کیلومتربرساعت در حد یک خودروی اسپرت و ذخیره‌ی شتاب در سرعت‌های بالا را فراهم می‌کند؛ محور عقب نیز قفل دیفرانسیل قابل‌کنترل دارد.»

پورشه 911 GT3 با موتور ۴٫۰ لیتری شش‌سیلندر تخت تنفس طبیعی، ۳۷۴ کیلووات قدرت و ۴۴۹ نیوتن‌متر گشتاور تولید می‌کند. نیرو به چرخ‌های عقب می‌رسد و شتاب صفر تا ۹۶٫۶ کیلومتربرساعت ظرف ۳٫۲ ثانیه حاصل می‌شود. وزن مرده جایی در 911 GT3 ندارد، بنابراین مهندسان دنده‌ی هشتم اوردرایو را از گیربکس دوکلاچه‌ی ۸ سرعته‌ی PDK حذف کردند تا نمونه‌ای ۷ سرعته، سبک‌تر و آماده‌ی پیست بسازند. نسبت انتقال نهایی نیز کوتاه‌تر شده تا دسترسی به منحنی قدرت موتور آسان‌تر شود و ارتقاهای سخت‌افزاری و نرم‌افزاری، رانندگی طولانی در پیست را پشتیبانی کنند.

پورشه اعلام کرد:

«نسبت انتقال نهایی در هر دو گیربکس PDK و گیربکس دستی اسپرت GT به‌اندازه‌ی ۸ درصد کوتاه‌تر شده است. تغییر مزبور چابکی، هیجان دورگیری در تمام دنده‌ها و پویایی کلی خودرو را به‌شکل محسوسی بهبود می‌دهد.» برخلاف گیربکس‌های خودکار معمولی، PDK هفت‌سرعته می‌تواند برخی از نمایشی‌ترین تعویض‌های دنده را در دور موتور ۹ هزار دوربردقیقه میان خودروهای جاده‌ای اجرا کند. دور موتور نیز در هر بار تعویض با دقت کامل هماهنگ می‌شود.

کونیگزگ CC850 موتور ۵٫۰ لیتری V8 توئین‌توربو با قدرت ۱٬۰۳۳ کیلووات و گشتاور ۱٬۳۸۶ نیوتن‌متر دارد. انتقال نیرو به چرخ‌های عقب انجام می‌شود و شتاب صفر تا ۹۶٫۶ کیلومتربرساعت به ۳٫۰ ثانیه می‌رسد. انتخاب گیربکس در خودروهای پرفورمنس همواره میان خودکار، دستی یا راهکاری بین آن دو محدود بود، اما Engage Shift System یا ESS در CC850 گزینه‌ی دیگری ارائه می‌دهد که هر دو حالت را در یک مجموعه گرد هم می‌آورد.

ESS بر پایه‌ی همان LST نه‌سرعته و چندکلاچه ساخته شده، اما یک دسته‌دنده‌ی فیزیکی دروازه‌ای ۶ سرعته و پدال کلاچ عملیاتی نیز به آن افزوده شده است. خبری از ماهک تعویض، کابل یا هم‌دورکن نیست و عملگرهای پیشرفته همراه با موتورهای بازخورد نیرو، مقاومت مشخص دسته‌دنده، فرورفتگی مسیرها و حتی رفتار خاموش‌شدن یک گیربکس دستی آنالوگ واقعی را شبیه‌سازی می‌کنند. راننده پس از پایان تعویض‌های دستی می‌تواند دسته‌دنده را به حالت حرکت بازگرداند تا LST ادامه‌ی کار را بر عهده بگیرد. کونیگزگ اعلام کرد: «ESS تجربه‌ی تعویض دستی ۶ سرعته همراه با پدال کلاچ را با یک گیربکس تمام‌خودکار دارای تعویض‌های فوق‌سریع و بدون اصطکاک ترکیب می‌کند. راننده می‌تواند تجربه‌ی دلخواه خود را برگزیند و هر زمان که بخواهد میان حالت‌ها جابه‌جا شود.»

ریماک نورا (Rimac Nevera) به چهار موتور برقی آهنربای دائم، قدرت ۱٬۴۲۷ کیلووات، گشتاور ۲٬۳۶۱ نیوتن‌متر و سامانه‌ی چهارچرخ محرک مجهز شده است. شتاب صفر تا ۹۶٫۶ کیلومتربرساعت فقط ۱٫۷۴ ثانیه زمان می‌برد. ساخت دیفرانسیلی برای تحمل ارقام چهاررقمی قدرت و گشتاور در ماشین‌آلات خاک‌برداری کار چندان دشواری نیست، اما انجام همان ماموریت در یک خودروی برقی سبک و خاص، چالش به‌مراتب بزرگ‌تری دارد. ریماک برای حل مسئله، دیفرانسیل متعارف و ترنس‌اکسل مرکزی را کاملا کنار گذاشت و سراغ آرایشی مدرن با چهار گیربکس جداگانه برای چرخ‌ها رفت.

به‌گفته‌ی ریماک، هرکدام از دو چرخ جلو با یک گیربکس تک‌سرعته‌ی مستقل به حرکت درمی‌آید که توان تحمل ۱٬۴۹۹ نیوتن‌متر گشتاور را دارد. در عقب، دو گیربکس در یک پوسته نصب شده‌اند و کنترل موتورهای برقی، گشتاور را بدون نیاز به دیفرانسیل میان چپ و راست جابه‌جا می‌کند. سرعت ورودی به ۱۸ هزار دوربردقیقه می‌رسد و موتور هر چرخ مانند قوای محرکه‌ای مستقل عمل می‌کند. سامانه می‌تواند خروجی گشتاور هر چرخ را ۱۰۰ بار در هر ثانیه تنظیم کند.

پاگانی یوتوپیا (Pagani Utopia) از موتور ۶٫۰ لیتری V12 توئین‌توربو با زاویه‌ی ۶۰ درجه، قدرت ۶۴۴ کیلووات و گشتاور ۱٬۱۰۰ نیوتن‌متر استفاده می‌کند. نیرو به چرخ‌های عقب فرستاده می‌شود و شتاب صفر تا ۹۶٫۶ کیلومتربرساعت ۲٫۹ ثانیه طول می‌کشد. هوراسیو پاگانی هنگام طراحی یوتوپیا از مشتریان وفادار پرسید بیش از هر چیز چه می‌خواهند و پاسخ روشن آن‌ها گیربکس دستی بود. با توجه به اتکای خودروهای گران‌قیمت خاص به گیربکس‌های دوکلاچه یا قوای محرکه‌ی تمام‌برقی، ساخت جعبه‌دنده‌ای سنتی و متناسب با چنین خودرویی کار ساده‌ای نبود.

پاگانی با متخصص مسابقات، Xtrac، همکاری کرد تا گیربکس ۷ سرعته‌ای کاملا اختصاصی بسازد که فشار عظیم موتور V12 توئین‌توربو را تحمل کند. گیربکس به‌شکل عرضی پشت موتور AMG V12 نصب شده و چرخ‌دنده‌های مارپیچ را با دیفرانسیل الکترومکانیکی و کلاچ سه‌صفحه‌ای مسابقه‌ای همراه می‌کند. خریداران میان نمونه‌ی دستی خودکارشونده‌ی AMT و گیربکس دستی دروازه‌ای واقعی با اتصالات آشکار و پدال کلاچ قابل‌کنترل حق انتخاب دارند. راهکار سبک‌وزن پاگانی سریع‌ترین تعویض ممکن را در میان گیربکس‌های مجهز به چرخ‌دنده‌ی مارپیچ فراهم می‌کند.

پاگانی اعلام کرد: «طراحی چنین گیربکسی با حلقه‌های هم‌دورکن و سازوکاری که بتواند ۱٬۱۰۰ نیوتن‌متر گشتاور را تحمل کند، کار آسانی نبود، اما یکی از الزامات اساسی یوتوپیا به‌شمار می‌رفت.» تحمل چنین گشتاوری در کنار حفظ حس مکانیکی، علت استفاده از راهکاری کاملا سفارشی بود. ترکیب مهندسی مسابقه‌ای Xtrac با خواسته‌ی مشتریان، گیربکسی پدید آورد که در دورانی مملو از سامانه‌های دوکلاچه، هنوز به راننده اجازه می‌دهد شخصا با کلاچ و دسته‌دنده کار کند.

فراری 12Cilindri Manuale (Ferrari 12Cilindri Manuale) به موتور V12 با قدرت ۶۱۱ کیلووات، محور محرک عقب و عملکردی کندتر از نسخه‌ی خودکار مجهز است. سامانه‌ی Manuale By-Wire در نسخه‌ی تولیدمحدود، سه پدال و دسته‌دنده‌ی فیزیکی با دروازه‌ی باز را به مارانلو بازمی‌گرداند. طرفداران اصالت ممکن است آن را گیربکسی دستی و جعلی بدانند، اما مهندسی زیر پوسته واقعا چشمگیر به‌نظر می‌رسد. فراری به‌جای کاهش قدرت موتور V12 با دور نهایی ۹٬۵۰۰ دوربردقیقه برای سازگاری با یک گیربکس قدیمی و شکننده، دروازه‌ی فیزیکی واقعی و پدال کلاچ سیمی را به گیربکس دوکلاچه‌ی ۸ سرعته متصل کرده است.

حسگرها مسیر حرکت پدال و انتخاب دنده را با دقت میلی‌متری می‌سنجند و ضمن ایجاد بازخورد نیروی واقعی، امکان ردکردن چند دنده، اجرای تکنیک پاشنه‌وپنجه و حتی خاموش‌کردن خودرو بر اثر اشتباه راننده را فراهم می‌آورند. دروازه‌ی دسته‌دنده کنترل دنده‌های یک تا ۶ را بر عهده دارد و دنده‌های ۷ و ۸ برای حرکت بزرگراهی باقی می‌مانند. سامانه‌ی فراری هیچ بخشی از عملکرد خشن V12 مدرن را قربانی نمی‌کند، اما حس لمسی، ریتم و مشارکت راننده در یک سوپراسپرت آنالوگ با دسته‌دنده‌ی دروازه‌ای را بازمی‌گرداند. فراری صرفا دسته‌دنده‌ای را دیجیتالی نکرده، بلکه تعامل راننده را برای عصر پیشرانه‌های پرقدرت حفظ کرده است.

اطلاعات فنی و توضیحات این مجموعه از کونیگزگ، لامبورگینی، پورشه، ریماک، پاگانی، اتوکار و درایو دات کام استرالیا گردآوری شده‌اند. مقایسه‌ی ۹ سامانه نشان می‌دهد یک پاسخ واحد برای انتقال قدرت خودروهای مدرن وجود ندارد. کونیگزگ پیچیدگی مکانیکی را تا مرز ساعت‌سازی پیش برده، پورشه برای هر کاربرد نسبت دنده‌ی هدفمند ساخته و ریماک کنترل نرم‌افزاری هر چرخ را جایگزین دیفرانسیل کرده است. پاگانی و فراری نیز با دو برداشت کاملا متفاوت ثابت می‌کنند که حتی در عصر هیبرید و برق، میل راننده به لمس و کنترل تعویض دنده هنوز زنده مانده است.

کدام‌یک از این گیربکس‌های مهندسی‌شده بیشتر شما را شگفت‌زده کرد؟