چرا خودروهای گیربکس اتوماتیک به جای فلایویل از فلکس‌پلیت استفاده می‌کنند؟

اگر گیربکس‌های دستی و اتوماتیک را از نزدیک با یکدیگر مقایسه کنید، تفاوت‌های متعددی میان آن‌ها مشاهده خواهید کرد؛ از نحوه انتقال نیرو و ساختار چرخ‌دنده‌ها گرفته تا نوع سیال مورد استفاده و اجزای داخلی. با این حال، هر دو نوع گیربکس قطعه‌ای دیسکی ‌شکل دارند که به میل‌لنگ موتور متصل می‌شود. این قطعه در گیربکس‌های دستی فلایویل Flywheel و در گیربکس‌های اتوماتیک فلکس‌پلیت Flex Plate نام دارد.

در نگاه اول، این دو قطعه بسیار شبیه یکدیگر به نظر می‌رسند؛ هر دو به شکل یک دیسک دندانه‌دار ساخته شده‌اند و در یک محل نصب می‌شوند؛ اما در عمل، وظایف و طراحی آن‌ها تفاوت‌های اساسی دارد. دلیل اصلی این تفاوت آن است که در خودروهای مجهز به گیربکس اتوماتیک، وظیفه جذب ضربات و یکنواخت کردن نیروی تولیدی موتور بر عهده مبدل گشتاور Torque Converter است؛ بنابراین دیگر نیازی به استفاده از فلایویل سنگین وجود ندارد و یک فلکس‌پلیت سبک و انعطاف‌پذیر می‌تواند وظایف لازم را انجام دهد.

برای درک تفاوت فلکس‌پلیت و فلایویل، ابتدا باید با نحوه عملکرد موتورهای احتراق داخلی آشنا شد. موتور خودرو نیروی خود را به‌صورت کاملاً یکنواخت تولید نمی‌کند. در موتورهای چهارزمانه، تنها در مرحله احتراق یا زمان قدرت انرژی تولید می‌شود و در سه مرحله دیگر، موتور صرفاً در حال آماده‌سازی برای احتراق بعدی است. به همین دلیل، گشتاور خروجی موتور به شکل پالس‌های متوالی تولید می‌شود و پیوسته نیست.

اگر این نوسانات مستقیماً وارد گیربکس شوند، عملکرد سیستم انتقال قدرت با لرزش، ضربه و استهلاک شدید همراه خواهد شد. در گیربکس‌های دستی، فلایویل با جرم نسبتاً زیاد خود مانند یک ذخیره کننده انرژی عمل می‌کند. این قطعه بخشی از انرژی تولیدشده در هر احتراق را ذخیره کرده و آن را به‌تدریج آزاد می‌کند تا گشتاور خروجی موتور یکنواخت‌تر به گیربکس منتقل شود. به همین دلیل، فلایویل معمولاً قطعه‌ای ضخیم، سنگین و از جنس فولاد یا چدن است.

در خودروهای گیربکس اتوماتیک، وظیفه یکنواخت کردن انتقال نیرو دیگر بر عهده فلایویل نیست، بلکه مبدل گشتاور این مسئولیت را بر عهده دارد. مبدل گشتاور را می‌توان به دو پروانه روبه‌روی هم تشبیه کرد که داخل محفظه‌ای پر از روغن گیربکس قرار گرفته‌اند. یکی از این پروانه‌ها به موتور متصل است و با چرخش آن، روغن داخل مبدل نیز به حرکت درمی‌آید. این جریان روغن، پروانه دوم را به حرکت درآورده و در نهایت نیروی موتور را به گیربکس منتقل می‌کند.

از آنجا که انتقال نیرو در این سیستم از طریق سیال انجام می‌شود، بخش زیادی از ضربات و نوسانات گشتاور موتور به‌طور طبیعی جذب می‌شود. به همین دلیل، دیگر نیازی به فلایویل سنگین برای هموار کردن عملکرد موتور وجود ندارد.

پس فلکس‌پلیت چه وظیفه‌ای دارد؟ اگرچه مبدل گشتاور بخش عمده وظایف فلایویل را انجام می‌دهد، اما همچنان به قطعه‌ای نیاز است که موتور را به مبدل گشتاور متصل کند. این وظیفه بر عهده فلکس‌پلیت است. فلکس‌پلیت چند وظیفه مهم را به‌طور هم‌زمان انجام می‌دهد:

• اتصال میل‌لنگ موتور به مبدل گشتاور
• انتقال گشتاور موتور به مبدل گشتاور
• درگیر شدن با دنده استارت برای روشن کردن موتور
• جذب بخشی از تنش‌ها و تغییرات ناشی از حرکت موتور و مبدل گشتاور

بنابراین، اگرچه فلکس‌پلیت نسبت به فلایویل سبک‌تر است، اما همچنان یکی از قطعات حیاتی سیستم انتقال قدرت محسوب می‌شود.

همان‌طور که از نام آن مشخص است، Flex Plate به معنای صفحه انعطاف‌پذیر است. مبدل گشتاور قطعه‌ای نسبتاً سنگین است و همواره تحت تأثیر جرم روغن داخل خود قرار دارد. از سوی دیگر، میل‌لنگ موتور نیز دائماً گشتاورهای متغیری تولید می‌کند. اگر اتصال میان این دو کاملاً صلب باشد، تنش‌های زیادی به میل‌لنگ، مبدل گشتاور و گیربکس وارد خواهد شد.

به همین دلیل، فلکس‌پلیت از ورق فولادی نسبتاً نازک ساخته می‌شود تا بتواند مقدار بسیار کمی در امتداد محور خود خم شود. این انعطاف کنترل‌شده مانند یک ضربه‌گیر عمل کرده و تنش‌های ناشی از تغییرات لحظه‌ای گشتاور و وزن مبدل گشتاور را جذب می‌کند. در واقع، فلکس‌پلیت همان نقشی را ایفا می‌کند که فلایویل در گیربکس دستی بر عهده دارد، اما این کار را با روشی متفاوت و متناسب با ساختار گیربکس اتوماتیک انجام می‌دهد.

در نهایت باید گفت هر دو قطعه نقطه اتصال موتور و سیستم انتقال قدرت هستند، اما فلسفه طراحی آن‌ها کاملاً متفاوت است. در گیربکس دستی، فلایویل علاوه بر اتصال موتور به مجموعه کلاچ، وظیفه ذخیره انرژی و کاهش نوسانات گشتاور را نیز بر عهده دارد؛ به همین دلیل قطعه‌ای ضخیم و سنگین است.

در مقابل، در گیربکس اتوماتیک، مبدل گشتاور وظیفه یکنواخت کردن انتقال نیرو را انجام می‌دهد و فلکس‌پلیت تنها به‌عنوان واسطه‌ای سبک، انعطاف‌پذیر و مقاوم میان موتور و مبدل گشتاور عمل می‌کند. همین موضوع باعث شده است فلکس‌پلیت از ورق فولادی پرس شده ساخته شود و وزن و ضخامت بسیار کمتری نسبت به فلایویل داشته باشد، درحالی‌که همچنان نقش مهمی در عملکرد صحیح سیستم انتقال قدرت ایفا می‌کند.