گیربکس اتوماتیک از کجا آمد و کی به آخر خط می رسد؟
اسمارت کاور: در مورد خیلی از خودرو ها، گیربکس اتوماتیک جزئی اصلی و مقدماتی از تجربه رانندگی به شمار می آید، اما داستان آن بالاتر از تعویض ساده دنده هاست.
امیرمسعود عابدین: گیربکس اتوماتیک امروز فراتر از یک وسیله مکانیکی برای تغییر دنده است؛ فناوری ای است که با تاریخچه ای بیش از یک قرن، در راستای بهبود راندمان، عملکرد و تجربه کاربر توسعه یافته است. با پیشرفت فناوری های رانندگی خودکار، شاید در آینده نزدیک دیگر خبری از گیربکس های سنتی نباشد، اما دانش ما درباره ی عملکرد آنها بازهم باارزش خواهد بود.
به همین بهانه می خواهیم تا نگاهی به تاریخچه گیربکس های اتوماتیک، بهترین های ایران و جهان و همین طور آخرین نوآوری ها دراین خصوص نگاهی بیندازیم؛
شروع ماجرا: نخستین گام ها به طرف گیربکس اتوماتیک ریشه های گیربکس های اتوماتیک در دهه ۱۹۲۰ نخستین گیربکس اتوماتیک در سال ۱۹۲۱ ازطریق یک مهندس بخار کانادایی به نام آلفرد هورنر مونرو (Alfred Horner Munro) اختراع شد. مونرو دستگاه خودرا طوری طراحی کرد که بجای مایع هیدرولیک، از هوای فشرده استفاده نماید، بدین سبب فاقد قدرت بود و هیچ گاه بصورت تجاری به فروش نرسید. این طراحی انحرافی از سیستم های دستی سنتی بود، چونکه فرآیندها را خودکار می کرد، خطای انسانی را کاهش می داد و کارآیی عملیات را افزایش می داد. کار مونرو زمینه را برای پیشرفت ها در گیربکس های اتوماتیک فراهم نمود.
گیربکس ویلسون در دهه ۱۹۳۰ تا دهه ۱۹۳۰، گیربکس ویلسون پدیدار شد. این گیربکس چهار دنده جلو و یک دنده عقب را ارائه می داد. سیستم جدید مفهوم تعویض دنده خودکار را بهبود بخشید و آنرا جهت استفاده روزمره عملی تر و قابل اعتمادتر کرد. گیربکس ویلسون به سبب توانایی خود در تعویض دنده بصورت روان و بدون دخالت راننده، که تجربه رانندگی را به شدت افزایش می داد، قابل توجه بود. همانطور که تولیدکنندگان خودرو آغاز به تشخیص مزایای سیستم های اتوماتیک کردند، تقاضا برای گزینه های رانندگی بهتر افزوده شد که منجر به نوآوری های بیشتر شد.
نخستین گیربکس اتوماتیک موفق: اولدزموبیل ۱۹۴۰
اولدزموبیل ۱۹۴۰ با معرفی گیربکس هیدراماتیک، نقطه عطفی در تاریخ خودرو رقم زد. این طراحی به نخستین گیربکس اتوماتیک موفق تبدیل شد. سیستم هیدراماتیک تجربه رانندگی روان و بی دردسری را برای رانندگان فراهم نمود و نیاز به تغییر دنده های دستی را از بین برد. این نوآوری راه را برای پذیرش گسترده گیربکس های اتوماتیک در صنعت خودرو هموار کرد.
سیستم هیدراماتیک چه طور کار می کند؟ این گیربکس با بهره گیری از مایع هیدرولیک، کوپلینگ های سیال، کلاچ های چند صفحه ای و مجموعه های دنده سیاره ای عمل می کند تا تعویض دنده خودکار روان و انتقال قدرت کارآمد را تسهیل نماید. هنگامی که راننده پدال گاز را فشار می دهد، موتور قدرت تولید می کند که به سیستم هیدرولیک منتقل می شود. این سیستم از یک سری کلاچ بهره می گیرد که بسته به سرعت خودرو درگیر و خارج می شوند. این امر امکان تعویض دنده یکپارچه را بدون نیاز به تغییر دستی دنده توسط راننده فراهم می آورد.
هیدرا اولدزموبیل نه فقط سایش و پارگی قطعات موتور و گیربکس را به حداقل رساند، بلکه تجربه رانندگی لذت بخش تر و قابل دسترس تری را نیز فراهم نمود. افراد عادی دیگر نیاز به مهارت های ضروری جهت کار با گیربکس دستی نداشتند. در عوض، مردم می توانستند از مزیت رانندگی در مناطق شهری یا روستایی بوسیله تعویض دنده اتوماتیک روان هیدراماتیک لذت ببرند.
هیدراماتیک که توسط مهندس جنرال موتورز، ارل تامپسون (Earl Thompson) توسعه یافته بود، تا سال ۱۹۵۵ بطور مداوم ارتقا و بهبود یافت، اما طراحی و نظریه اساسی مورد استفاده در طول عمر بسیار طولانی آن ثابت ماند. جنرال موتورز در سال ۱۹۵۶ هیدراماتیک را با جت اوی (Jetaway) جایگزین کرد. جت موفقیت شایان توجهی نداشت و به سرعت در سال ۱۹۶۹ جای خودرا به توربو هیدراماتیک داد.
گیربکس اتوماتیک مدرن
برای درک تکامل گیربکس های دستی و اتوماتیک تا شکل امروزی آنها، ابتدا باید با نحوه عملکرد سیستم های فعلی آشنا شویم. بخش اصلی در گیربکس های اتوماتیک، سامانه هیدرولیک است. زمانی که راننده پدال گاز را فشار می دهد، نیروی تولیدشده توسط موتور به قطعه ای به نام مبدل گشتاور منتقل می شود. این مبدل نقش واسطه ای روان و نرم بین موتور و گیربکس را ایفا کرده و با تقویت گشتاور، انتقال قدرت به گیربکس را بهینه می کند.
درون گیربکس، مجموعه ای از چرخ دنده های موسوم به دنده های سیاره ای وظیفه ایجاد نسبت های مختلف دنده را بر عهده دارند. این مجموعه شامل یک چرخ دنده خورشیدی در مرکز، چند چرخ دنده سیاره ای در اطراف آن و یک چرخ دنده حلقوی در بیرون است. به سبب ساختار خودکار این سیستم، راننده نیاز به تعویض دستی دنده ها ندارد.
علاوه بر این، واحدی به نام بدنه سوپاپ که بصورت الکترونیکی کنترل می شود، وظیفه تنظیم فشار هیدرولیک و تعیین زمان و نحوه درگیر شدن یا آزاد شدن کلاچ ها را بر عهده دارد. این کنترل دقیق سبب تعویض دنده های سریع تر و نرم تر شده، عملکرد کلی خودرو را بهبود می بخشد و راندمان سوخت را نیز حفظ می نماید.
مهم ترین تغییرات و بهبودها در طراحی گیربکس اتوماتیک تا به امروز، تعداد دنده ها و تغییر از عملکرد گیربکس کنترل مکانیکی به کنترل الکترونیکی است.
بهترین گیربکس های جهان
در بین بهترین گیربکس های اتوماتیک جهان، چند نمونه با عملکرد و خاصیت های خاص خود برجسته هستند. گیربکس ۹G-Tronic مرسدس بنز به خاطر تعویض دنده های بسیار روان، مصرف سوخت پایین و عملکرد قوی در مدل هایی مانند E کلاس و GLC شناخته می شود. گیربکس ZF بی ام و، خصوصاً نسخه ۸ سرعته آن، در سری ۳ و ۵ این برند دیده می شود و دقت بالا و پاسخ دهی سریع را عرضه می کند. گیربکس CVT که در خودروهایی مثل هوندا سیویک و نیسان آلتیما استفاده می شود، با حذف دنده های سنتی، انتقالی نرم و بدون لرزش دارد و بیشتر بر مصرف بهینه سوخت تمرکز دارد. فورد نیز با گیربکس ۱۰ سرعته SelectShift، تعادلی بین عملکرد قوی و راندمان سوخت در مدل هایی مانند ماستنگ و F-۱۵۰ عرضه می کند. آئودی با گیربکس دوکلاچه S Tronic در مدل هایی چون A۳ و A۴، تعویض های سریع و حس رانندگی اسپرت را هدف گرفته است. در نهایت، تویوتا با eCVT در خودرو های هیبریدی مثل پریوس و کرولا، تمرکز ویژه ای بر کاهش مصرف سوخت و رانندگی سازگار با محیط زیست دارد.
محبوب ترین گیربکس در ایران: CVT و دوکلاچه در بازار ایران، گیربکس CVT (انتقال پیوسته متغیر) پراستفاده بوده است. این فناوری نخستین بار با مدل DAF ۶۰۰ در ۱۹۵۸ و سپس در خودروهایی مانند سوبارو جاستی و نیسان میکرا رواج پیدا کرد. گیربکس های CVT به سبب مصرف سوخت پایین، راندمان انتقال گشتاور بالا و تجربه رانندگی نرم، محبوب هستند؛ اما ضعف هایی مثل پاسخ دهی کمتر در حالت شتاب گیری را نیز دارند.
گیربکس DCT یا دوکلاچه، یک سیستم انتقال قدرت ترکیبی است که عملکردی میان گیربکس دستی و اتوماتیک دارد. در این سیستم، از دو کلاچ مستقل استفاده می شود؛ یکی برای دنده های زوج و دیگری برای دنده های فرد. این طراحی سبب می شود تا پروسه تعویض دنده با وقفه حداقلی و در زمان بسیار کوتاه انجام گیرد. ساختار داخلی DCT به طور معمول شامل چرخ دنده های سنتی با مکانیزم هیدرولیکی یا الکترونیکی کنترل شونده است. این نوع گیربکس خصوصاً در خودرو های اسپرت و پرفورمنس بالا کاربرد فراوان دارد.
برای مقایسه بهتر این دو گیربکس، به مقاله «تفاوت گیربکس CVT و دوکلاچه چیست؟ » مراجعه کنید.
در خودرو های داخلی که توسط ایران خودرو و سایپا تولید می شوند، انواع مختلف گیربکس های دستی و اتوماتیک استفاده می شود. سایپا از گیربکس های اتوماتیک CVT در خودروهایی مانند کوییک اتوماتیک و شاهین استفاده می کند؛ ایران خودرو نیز برای محصولات جدید مانند دنا پلاس اتوماتیک و تارا اتوماتیک، گیربکس اتوماتیک ۶ سرعته AT۶ را به کار برده است.
علاوه بر این، ایران خودرو درحال حرکت به سوی تولید گیربکس های اتوماتیک پیشرفته تر است، همچون برنامه همکاری برای تولید و ورود گیربکس دوکلاچه WET-۷DCT هفت سرعته در سال های آتی و خط تولید داخلی DCT توسط شرکت نیرومحرکه را دنبال می کند. همین طور محصولات آینده مانند کراس اوورها ری را و تارا مقرر است با این گیربکس ها عرضه شوند.
تازه ترین دستاوردها: خودکارهای هوشمند و شبیه سازی گیربکس در سالیان اخیر، خودروسازان بزرگی مانند پورشه و آئودی از گیربکس های دوسرعته برای بهبود شتاب و رفاه کاربری بهره برده اند. برخی مدلهای هیوندای مانند آیانیک ۵ N حتی تلاش نموده اند با شبیه سازی نرم افزاری تغییر دنده، حس رانندگی خودرو های سنتی را بازسازی کنند، گرچه در عمل بازهم فقط یک دنده فیزیکی وجود دارد!
چرا خودرو های برقی در عمل گیربکس ندارند؟
بر خلاف موتورهای بنزینی یا دیزلی که برای عملکرد بهینه نیازمند تغییر ضرایب دنده اند، موتورهای الکتریکی بالاترین گشتاور را از صفر دور در دقیقه تولید می کنند و تا بالاتر از ۲۰۰۰۰ دور در دقیقه قابلیت چرخش دارند. به این علت اغلب خودرو های برقی فقط از یک نسبت گیربکس استفاده می نمایند که ترکیب مناسبی بین شتاب اولیه و سرعت غائی عرضه می کند. تنها استثناهایی مانند پورشه تایکان و آئودی e‑tron GT از گیربکس دوسرعته برای ارتقاء محدوده سرعت و بهینه سازی مصرف بهره برده اند.
مزایا: پیچیدگی کمتر، هزینه تولید و نگهداری پایین تر
شتاب نرم و پاسخ آنی به فشردن پدال گاز
عمر بیشتر و خرابی کمتر نسبت به گیربکس های چنددنده سنتی
معایب: محدود شدن سرعت غائی در بعضی مدل ها
نبود حس تعویض دنده و تجربه رانندگی پویا که برخی رانندگان ترجیح می دهند
منبع: اسمارت كاور
مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب