چرا گیربکس دوکلاچه به اندازه گیربکس معمولی طرفدار ندارد؟

چهار دهه پیش، فناوری‌ای که در نهایت تأثیر زیادی بر قابلیت رانندگی خودروهای امروزی داشت، متولد شد. گیربکس دوکلاچه (DCT) که هم‌اکنون قابلیتی رایج در اکثر خودروها و تا حدی انحصاری در برخی خودروها است، توسط تیم کوچکی از مهندسان پورشه رویاپردازی شد. موفقیت مهندسان پورشه در آن زمان، به اعتراف خودشان احتمالا چیزی بیشتر از توانایی آن‌ها نیاز داشت اما آن‌ها توانستند چنین کار بزرگی را انجام دهند.

به گزارش اتوکار، جعبه دنده دوکلاچه پورشه (گیربکس PDK) تقریباً در اوایل دهه ۱۹۸۰ دستاوری بیش از حد جاه‌طلبانه و دور از دسترس به نظر می‌رسید. قدرت محاسباتی کسری از آنچه امروز است بود، با این حال مهندسان توانستند آن را به خوبی بسازن تا در مسابقات گروه C با پورشه ۹۶۲ و در مسابقات رالی با آئودی کواترو S۱، موفقیت‌های بزرگی کسب کنند.

بنابراین هم‌اکنون که این فناوری نه تنها به کمال رسیده، بلکه به چیزی بسیار بهتر از آن‌چه در ابتدا تصور می‌شد تبدیل شده است، آیا رانندگان هنوز برای بازگشت به سمت گیربکس دستی تمایل دارند؟

ایده DCT این است که از نظر تئوری باید بتوان نسبت‌های دنده را بدون وقفه گشتاور در چند میلی ثانیه تعویض کرد. با تقسیم سرعت‌های رو به جلو گیربکس بین دو کلاچ مجزا، می‌توان هر دنده (سرعت) رو به جلو را از پیش انتخاب کرد و با باز و بسته شدن همزمان کلاچ‌ها، نسبت را تغییر داد و یک دنده را از معادله خارج و دیگری را وارد بازی کرد. تعویض دنده نه با انتخاب فیزیکی هر دنده‌ای که مورد نیاز است، بلکه با باز و بسته شدن کلاچ‌ها انجام می‌شود.

در روزهای اولیه تولد گیربکس دوکلاچه، فقدان سرعت پردازش به معنی این بود که تعویض دنده به سختی انجام می‌گرفت. ناتوانی در همگام‌سازی کامل کلاچ‌ها منجر به پرش‌های بد به جلو در هنگام تعویض دنده می‌شد و در همان زمان فشار زیادی روی خط انتقال قدرت وارد می‌کرد. در آن زمان، ظرافت و استحکام برای برآوردن نیازهای خودروهای جاده‌ای روزمره وجود نداشت.

بیست سال بعد، پردازش با سرعت بالا و توسعه فناوری کلاچ مرطوب به سبک موتورسیکلت (کلاچ‌هایی که به جای حرکت خشک در هوا، در روغن غوطه‌ور می‌شوند) سرانجام DCT را به یک واقعیت تولیدی کامل تبدیل کرد.

بنابراین اگر چنین فناوری وجود دارد، چرا بسیاری از ما به گیربکس دستی می‌اندیشیم و در برخی موارد مجبور به معرفی مجدد آن برای خودروهایی می‌شویم که گیربکس معمولی از آن حذف شده است؟

ممکن است این موضوع به روانشناسی برگردد. میانگین زمان برای تعویض دنده نرم با جعبه دنده دارای الگوی H احتمالاً حدود نیم ثانیه در حرکت‌های عمودی اهرم تعویض دنده و زمانی بسیار بیشتر از آن در حرکت عرضی است. در طول دوره انتقال DCT از موتوراسپرت، جعبه‌دنده‌های تک کلاچه خودکار مانند سلسپید آلفارومئو و SMG بی‌ام‌و به بازار آمد. هر دو به دلیل کندی در مقایسه با جعبه دنده معمولی مورد انتقاد قرار گرفتند.

یکی از مهندسان این اختلاف را به ادراک نسبت داد، زیرا راننده در حین انجام تعویض دنده کاری نداشت. این ممکن است درست بوده باشد و احتمالاً به همین دلیل است که گیربکس‌های دوکلاچه سریع‌تر، با وجود برتری غیرقابل انکار نزد برخی از رانندگان محبوب نیستند.

اگرچه گیربکس های دوکلاچه هوشمند هستند، آن‌ها از قابلیت درگیر نگه داشتن راننده و چالش تعویض دنده هماهنگ بهره نمی‌برند. این همان مشارکت راننده و لذت مطلق از به دست آوردن بهترین‌ها از ماشینی است که از قضا، اتوماسیون هرگز نمی‌تواند جایگزین آن شود.

برای توضیح عملکرد گیربکس دوکلاچه یا DCT اول باید به گیربکس دستی نگاهی بیاندازیم. در جعبه‌دنده‌های دستی راننده برای تعویض به دنده‌ی بالاتر، پایین‌تر یا عقب ابتدا باید پدال کلاچ را فشار دهد. با این‌کار، ارتباط بین پیشرانه و گیربکس و در واقع جریان قدرت قطع می‌شود. پس از فشردن پدال کلاچ، با استفاده از دسته‌دنده، تعویض دنده انجام می‌شود؛ در این زمان یک طوقه‌ی دندانه‌دار از یک چرخ‌دنده به‌سمت چرخ‌دنده‌ای با ابعاد متفاوت حرکت می‌کند. اجزایی موسوم به هم‌سرعت‌کننده (Synchronizer) قبل از ساییده شدن چرخ‌دنده‌ها به‌ هم، آن‌ها را به‌صورت هماهنگ درگیر می‌کنند.

پس از اتصال طوقه با چرخ‌دنده‌ی جدید که با حرکت دادن دسته‌دنده اتفاق می‌افتد، پدال کلاچ رها می‌شود تا دوباره ارتباط بین پیشرانه و گیربکس برقرار و انتقال قدرت به چرخ‌ها انجام شود. همان‌طور که مشخص است، در گیربکس‌های سنتی دستی، جریان انتقال قدرت دائمی نیست و به‌صورت فعال، غیرفعال و فعال انجام می‌گیرد. این فرآیند باعث پدیده‌ای موسوم به اختلال گشتاور و تکان محسوس خودرو در هنگام تعویض دنده‌ می‌شود.

در گیربکس‌های DCT، دو کلاچ موجود در سیستم توسط ابزار الکترونیکی و هیدرولیکی و بدون دخالت راننده کار می‌کنند. در این حالت DCT یک گیربکس خودکار است اما برخلاف نوع مرسوم اتوماتیک، کلاچ‌های آن مستقل هستند. به عنوان مثال در یک خودروی مجهز به جعبه‌دنده‌ی ۶ سرعته‌ی دوکلاچه، یک کلاچ با دنده‌های ۲،۴ و ۶ و کلاچ دیگر با دنده‌های اول، سوم، پنجم و عقب درگیر است. این طرح باعث می‌شود که خبری از اختلال ارتباط بین پیشرانه و گیربکس نباشد.

در گیربکس دوکلاچه دنده‌های زوج و فرد روی دو محور با طرح هم‌مرکز جاخوش کرده‌اند. کلاچ بزرگ‌تر با دنده‌های زوج و کلاچ کوچک‌تر با دنده‌های فرد در ارتباط است؛ به‌همین دلیل اختلالی در انتقال قدرت انجام نمی‌شود و تعویض دنده در سرعت بالا صورت می‌پذیرد.

تفاوت DCT با گیربکس‌های اتوماتیک، نبود مبدل گشتاور در آن است. گیربکس‌های DCT از کلاچ‌های چندصفحه‌ای خیس یا دو کلاچ یک صفحه‌ای خشک استفاده می‌کنند. در نوع خیس، سیال موجود از ایجاد حرارت و اصطکاک زیاد جلوگیری می‌کند. در این طرح گیربکس توانایی مدیریت گشتاورهای بالاتر از ۳۵۰ نیوتن‌متر را دارد.

از طرفی در کلاچ خشک، نهایت گشتاور به ۲۵۰ نیوتن‌متر محدود است، اما مصرف سوخت بسیار بهینه‌تر خواهد بود. نوع خیس در خودروهای اسپرت و قدرتمند و نوع خشک در مدل‌های شهری و اقتصادی استفاده می‌شود.

یکی از بهترین مزیت‌های گیربکس‌ دوکلاچه، تجربه‌ی رانندگی لذت‌بخش است. علاوه بر تعویص دنده‌ی سریع و اتوماتیک، امکان تغییر آن به‌حالت نیمه‌خودکار هم وجود دارد تا مانند بازی‌های ویدئویی با فشار پدال‌های پشت فرمان به‌ راحتی دنده تعویض شود. میانگین تعویض دنده‌ حدود ۸ میلی‌ثانیه است که از هر نوع دیگر گیربکس سریع‌تر است.

شتاب‌گیری با خودروهای مجهز به گیربکس دوکلاچه بسیار لذت‌بخش و بدون تکان شدید است که سواری را برای تمام سرنشینان، راحت‌تر می‌کند. اما شاید جذاب‌ترین مزیت آن برای خریداران خودرو، مصرف سوخت بهینه‌تر باشد. به‌ دلیل این‌که جریان انتقال قدرت در خودروهای مجهز به DCT مداوم است، مصرف سوخت به‌طور قابل‌توجهی کمتر می‌شود.

در واقع یک گیربکس ۶ سرعته‌ی دوکلاچه در برابر نوع دستی ۵ سرعته، حدود ۱۰ درصد سوخت کمتری مصرف می‌کند. سرعت بالای تعویض‌ دنده، امکان انتخاب بین حالت تمام خودکار و نیمه‌ خودکار و مصرف سوخت بهتر از برتری‌های منحصربفرد گیربکس‌های DCT است. نکته‌ی منفی DCT را می‌توان در قیمت بالاتر ساخت و تعمیر و پیچیدگی بیشتر خلاصه کرد.

بسیاری از خودروسازان مانند فولس‌واگن، لامبورگینی، کیا، بی‌ام‌و، بی‌وای‌دی، چری، مرسدس‌بنز، فراری، آلفارومئو، کرایسلر، هوندا، جنرال موتورز، هیوندای، نیسان، میتسوبیشی، رنو و ... از این نوع گیربکس دوکلاچه در محصولات متنوع خود استفاده می‌کنند.

به‌دلیل هزینه‌ی بالاتر گیربکس دوکلاچه، بسیاری از خودروسازان به‌ دنبال نوع ارزان‌تر گیربکس اتوماتیک هستند. معروف‌ترین آن‌ها را می‌توان گیربکس‌های متغیر پیوسته (Continuously Variable Transmission) یا CVT دانست. گیربکس‌های CVT مصرف سوخت بهینه و سواری راحت‌تر را ممکن می‌کنند، اما توانایی مدیریت گشتاورهای بالا و ترمز موتوری را ندارند؛ به‌ همین دلیل است که بیشتر خودروهای خانوادگی، اقتصادی و شهری از این نوع گیربکس استفاده می‌کنند و مدل‌های آف‌رود، اسپرت و سوپراسپرت به انواع دیگر گیربکس مجهز هستند.