گیربکس دو کلاچه (گیربکس DTC)

وظیفه، انواع و اجزا اصلی

یکی از معروف‌ترین گیربکس‌های مورداستفاده در خودروهای امروزی، گیربکس دو کلاچه است. در مقاله دسته بندی جعبه‌دنده در خودرو به‌صورت کلی انواع گیربکس‌ها معرفی شدند بعلاوه درمقاله انواع گیربکس‌های موجود در ایران ، نیز مدل‌های موجود روی خودروها داخل ایران معرفی شدند. با توجه به استفاده زیاد جعبه‌دنده‌ای DCT روی خودروهای موجود ، در سلسله مقالاتی انواع ، اجزا و عملکرد و روش عیب‌یابی این گیربکس بیان خواهد شد. این مقاله به معرفی انواع و اجزا کلی این سیستم پرداخته میشود. سطح مقاله مقدماتی است و برای تمام علاقه مندان به تکنولوژی خودرو مناسب است.

دوره آموزشی گیربکس اتوماتیک هیوندای و کیا در دانشگاه صنعتی شریف

گیربکس DTC

همانطور که در مقاله‌های قبلی نیز اشاره شد در سیستم‌های گیربکس اتومات از نوع AT با اینکه نیاز به تعویض دنده توسط راننده وجود ندارد که سبب آسایش کاربر خواهد شد؛ اما به دلیل استفاده از مبدل گشتاور هیدرولیکی به‌عنوان کلاچ در سیستم، راندمان مکانیکی این نوع گیربکس‌ها کمتر از نوع مکانیکی است. مهندسین برای رفع این مشکل طرح‌های مختلفی را ارائه دادند که یکی از آنها استفاده از گیربکس دو کلاچه است.
جعبه‌دنده دو کلاچه در واقع از نظر ساختار عملکرد گیربکس، شبیه نوع جعبه‌دنده دستی است؛ اما همانطور که از نام آن بر می‌آید دارای دو کلاچ است. بخشی از دنده‌ها (مثلاً دنده‌های فرد 1-3-5) توسط یک کلاچ مدیریت می‌شوند و بخش دیگری از دنده‌ها (مثلاً دنده‌های زوج 2-4-6) توسط کلاچ دیگر فعال می‌شوند. این کار روند تعویض دنده را بسیار نرم‌تر می‌کند.

شکل 1- مجموعه گیربکس دو کلاچه – Jac S5

مزایا و معایب سیستم دوکلاچه

باید توجه داشت که هیچ سیستمی ایده ال نیست؛ بنابراین هر سیستم دارای نقاط قوت و ضعف است. هنگامی که خودرو ساز در حا طراحی سیستم خودرو است باید این موارد را در نظر بگیرد. در ادامه نکات مهم در مورد این گیربکس معرفی می‌شود. (شکل 2)

شکل 2- مزایا و معایب گیربکس DCT

همانطور که در شکل 2 مشخص است مزایای این سیستم نسبت به معایب آن بسیار زیاد است. با توجه به اینکه ساختار ان مشابه نوع گیربکس دستی است؛ بنابراین راندمان مکانیکی ان بالا است. به همین دلیل مصرف سوخت را با این گیربکس می‌توان نسبت به نوع AT در شرایط مساوی کاهش داد. مورد دیگر عکس العمل کلاچ است. در سیستم AT فرایند با دلیل وجود مایع هیدرولیک داخل مبدل گشتاور زمان بر است و اصلاحا تاخیر دارد؛ اما در این این نوع هم مانند نوع دستی، تعویض دنده به سرعت انجام می‌شود و در کنار ان شوک تغییر دنده نیز نسبت به حالت دستی بسیار کمتر احساس می‌شود. یکی دیگر از مزایای این نوع جعبه‌دنده سادگش فرایند قابلیت دستی کردن یا اتوماتیک کردن تعویض دنده توسط راننده است.
در کنار این معایب ممکن است قیمت تمام شده این گیربکس نسبت به نوع دستی و CVT بیشتر باشد. البته قیمت تمام شده آن نسبت به نوع AT تفاوت زیادی ندارد و متناسب با آن حتماً هزینه تعمیرات آن نسبت به نوع دستی بیشتر خواهد بود. درصورتی‌که راننده آشنا با کار با این نوع گیربکس‌ها نباشد در اوایل کار ممکن است حالت ضربه‌زنی در دنده‌های پایین را بیشتر احساس کند که به‌مرورزمان این اتفاق کاهش پیدا خواهد کرد.
باتوجه‌به موارد ذکر شده مشاهده می‌شود استفاده از گیربکس دو کلاچه در خودروهای احتراقی بسیار متداول شده است. شکل 3 جدول مقایسه‌ای گیربکس‌های مورداستفاده در خودروها را نشان می‌دهد.

شکل 3- مقایسه گیربکس‌های نصب شده در خودروهای تولیدی و اروپا بر حسب سال و نوع گیربکس

بنابراین، همانطور که مشاهده می‌شود نسبت استفاده از خودرو های دارای گیربکس DCT افزایش پیدا می‌کند. حتی تا سال 2030 که خودرو های برقی تعداد زیادی از خودرو های تولیدی را بر اساس پیش بینی‌ها تشکیل میدند بین خودرو های احتراق داخلی باز هم سهم گیربکس دو کلاچه سهم قابل توجهی است.

تاریخچه

ایده اولیه سیستم کلاچ دوبل به سال 1939 توسط مهندس فرانسوی آدولف کگرس (Adolphe Kégresse) بر می‌گردد که قرار بود روی خودرو سیتروئن ترکشن اوانته اجرا شود که به دلایل مشکلات اقتصادی این کار عملی نشد. در سال 1961 شرکت اسمیت و روتر یک گیربکس دو کلاچه با ساختار الکترومغناطیسی را روی خودرو هیلمن میناکس Hillman Minx معرفی کردند. (شکل 4)

شکل 4- هیلمن میناکس – 1961 – با گیربکس دو کلاچه الکترومکانیکی

پورشه این دیده را توسعه داد و در بسیاری از خودروهای مسابقه‌ای خود در دهه 1970 استفاده کرد. اگرچه تا اولیل قرن 21 بسیاری از خودرو سازان معتبر حداقل یک خودرو با گیربکس DCT داشتند؛ اما باید گفت قرن 21 شروع توسعه استفاده از این نوع گیربکس بود. خودرو های تولیدی در سال 2001 به بعد برای استفاده از این گیربکس اقبال زیادی نشان دادند. اولین خودرو با تولید انبوه که از سیستم DCT استفاده کرد گلف MK4 از شرکت فولکس بود.

شکل 5- گلف MK4 شرکت فولس اولین خودرو تولید انبود با گیربکس DCT

انواع گیربکس دو کلاچه

به‌صورت کلی دسته‌بندی‌های زیادی برای این گیربکس وجود ندارد. معروف‌ترین روش دسته‌بندی را در شکل 6 مشاهده می‌کنید.

شکل 6- انواع گیربکس DCT

همانطور که مشاهده می‌شود به دودسته کلی گیربکس‌های خشک DDCT (Dry DCT) و گیربکس‌های تر WDCT (شاید بهتر باشد عبارت روغنی استفاده شود) تقسیم می‌شوند. گیربکس‌های خشک معمولاً برای موتورها با توان کمتر و گیربکس‌های تر (روغنی) برای موتورهای با توان متوسط یا بالا استفاده می‌شود. جدول شکل 7 این دو مدل رابا هم مقایسه می‌کند.

شکل 7- مقایسه گیربکس دو کلاچه تر و خشک

تفاوت‌های مهم در این دو نوع مدل ان است که در سیستم خشک، اصطکاک های چند صفحه ای استفاده شده است اما در مدل تر داخل مجموعه کلاچ از روغن مخصوص استفاده شده است. هدف از استفاده از این روغن افزایش خنک کاری در سیستم است. به عبارت ساده تر نوع تر همانطور که در شکل 7 نیز قابل مشاهده است، کنترل دمایی در نوع تر بسیار بالاتر است.

اجزا اصلی سیستم گیربکس DTC

شکل 8 اجزا عمومی و اصلی یک گیربکس دوکلاچه را نشان می‌دهد.

1- عملگرهای آزاد کن کلاچ 2- گیربکس 3- سیستم تعویض دنده 4- واحد دو کلاچه
5- ماژول عملگر کلاچ 6- سلکتور دنده روی گیربکس 7- سنسور 8- پوسته گیربکس
شکل 8- اجزا اصلی گیربکس DCT

در این مقاله معرفی، تاریخچه، انواع و اجزای عمومی سیستم گیربکس دو کلاچه معرفی شدند. در مقاله‌های بعدی عملکرد و وظیفه هر یک از اجزا این سیستم مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

نویسنده : مهندس بهروز خطیبی