گیربکس دوکلاچه با آماده‌سازی دنده بعدی، تعویض دنده را سریع‌تر و وقفه انتقال نیرو را کمتر می‌کند.
گیربکس دوکلاچه یا DCT ممکن است در نگاه اول بی‌دلیل پیچیده به نظر برسد، اما وجود دو کلاچ دقیقاً همان چیزی است که باعث سرعت بالای عملکرد آن می‌شود. این نوع گیربکس که در خودروهای مختلف، از مدل‌های معمولی فولکس‌واگن تا پورشه‌های پرقدرت، به کار می‌رود، می‌تواند دنده‌ها را بسیار سریع عوض کند و هم‌زمان انتقال نیرو به چرخ‌ها را تا حد زیادی حفظ کند.
اما چرا وقتی یک کلاچ از پس این کار برمی‌آید، یک گیربکس به دو کلاچ نیاز دارد؟ پاسخ در تقسیم وظایف میان آنهاست: یک کلاچ نیروی موتور را از طریق دنده فعلی منتقل می‌کند و مسیر مربوط به کلاچ دیگر می‌تواند دنده بعدی را از پیش آماده کند. به این ترتیب، گیربکس قادر است در زمان کوتاهی انتقال نیرو را از یک مسیر به مسیر دیگر بسپارد.
گیربکس دوکلاچه؛ دو گیربکس در یک مجموعه
ساده‌ترین راه برای درک عملکرد DCT این است که آن را دو گیربکس کوچک‌تر در یک محفظه مشترک تصور کنیم. در چیدمان معمول، یکی از مسیرها دنده‌های فرد، یعنی یک، سه، پنج و هفت را کنترل می‌کند و مسیر دیگر به دنده‌های زوج، یعنی دو، چهار و شش اختصاص دارد. دنده عقب نیز بسته به طراحی، به یکی از این دو مسیر متصل است.
هرکدام از این دو مسیر کلاچ مخصوص به خود را دارد و می‌تواند به‌طور مستقل به موتور متصل یا از آن جدا شود. برای مثال، وقتی خودرو با دنده دو در حال شتاب‌گیری است، یکی از کلاچ‌ها نیرو را منتقل می‌کند؛ در همین زمان، گیربکس می‌تواند دنده سه را در مسیر دیگر انتخاب کرده و آماده نگه دارد.
این آرایش، اساس کار گیربکس دوکلاچه است. به‌جای اینکه سیستم منتظر بماند تا دنده فعلی را جدا کند، دنده بعدی را انتخاب کند و دوباره اتصال را برقرار کند، دنده بعدی از پیش آماده می‌شود. سپس سیستم نیروی موتور را از یک کلاچ به کلاچ دیگر منتقل می‌کند.
کلاچ دوم تعویض دنده را بسیار سریع می‌کند
در گیربکس دستی معمولی، راننده برای تعویض دنده ابتدا کلاچ را می‌گیرد، سپس دنده دیگری را انتخاب می‌کند و در نهایت، با رها کردن پدال، موتور را دوباره به گیربکس متصل می‌کند. در این فرایند، انتقال نیرو به چرخ‌ها برای مدت کوتاهی قطع می‌شود.
گیربکس دوکلاچه به شکل متفاوتی عمل می‌کند. فرض کنید خودرو در دنده دو در حال شتاب‌گیری است. در حالی که یک کلاچ نیرو را از مسیر دنده دو منتقل می‌کند، سامانه الکترونیکی و عملگرهای گیربکس دنده سه را در مسیر دیگر آماده می‌کنند.
وقتی زمان تعویض دنده فرا می‌رسد، کلاچ اول به‌تدریج اتصال خود را قطع می‌کند و هم‌زمان کلاچ دوم درگیر می‌شود. این فرایند بسیار سریع انجام می‌شود و وقفه در انتقال گشتاور به چرخ‌ها را کاهش می‌دهد.
نتیجه، تعویض دنده‌ای سریع و روان است که به فشردن پدال کلاچ توسط راننده نیازی ندارد. این ویژگی به‌خصوص در خودروهای اسپرت اهمیت دارد؛ زیرا کاهش وقفه هنگام تعویض دنده می‌تواند به حفظ شتاب خودرو کمک کند.
چرا از یک کلاچ استفاده نمی‌شود؟
با یک کلاچ نیز می‌توان گیربکس دستی خودکارشده ساخت، اما چنین گیربکسی معمولاً نمی‌تواند تعویض دنده را به همان شیوه گیربکس دوکلاچه و با وقفه‌ای به همان اندازه کوتاه انجام دهد.
در سیستم تک‌کلاچه، گیربکس معمولاً باید ابتدا موتور را از مسیر انتقال نیرو جدا کند، سپس نسبت دنده را تغییر دهد و دوباره اتصال را برقرار کند. حتی اگر این مراحل به‌صورت خودکار انجام شوند، وقفه‌ای کوتاه در انتقال نیرو به وجود می‌آید. در مقابل، DCT می‌تواند دنده بعدی را در مسیر جداگانه‌ای آماده کند، در حالی که دنده فعلی هنوز در حال انتقال نیرو است.
وجود دو مسیر همچنین به گیربکس اجازه می‌دهد حرکت احتمالی بعدی راننده را پیش‌بینی کند. برای مثال، هنگام شتاب‌گیری ممکن است دنده بالاتر را آماده کند و هنگام کاهش سرعت، دنده پایین‌تر را در نظر بگیرد.
البته این کار به سامانه‌های الکترونیکی، حسگرها و کنترل‌کننده‌های هیدرولیکی یا الکترومکانیکی پیشرفته نیاز دارد. سیستم باید به‌طور مداوم اطلاعاتی مانند دور موتور، سرعت خودرو، میزان فشردن پدال گاز و شرایط رانندگی را بررسی کند تا تصمیم بگیرد کدام دنده را آماده نگه دارد.
مزایای گیربکس دوکلاچه
اگرچه سرعت تعویض دنده مهم‌ترین ویژگی DCT است، این نوع گیربکس مزایای دیگری نیز دارد:
- شتاب‌گیری بهتر: تعویض سریع دنده‌ها به حفظ شتاب خودرو کمک می‌کند و به‌ویژه در خودروهای اسپرت مفید است.
- بازده مناسب: بسیاری از گیربکس‌های دوکلاچه از اتصال مکانیکی استفاده می‌کنند و می‌توانند برخی تلفات انرژی مرتبط با مبدل گشتاور معمولی را کاهش دهند.
- راحتی رانندگی خودکار: راننده نیازی به استفاده از پدال کلاچ ندارد، هرچند ساختار گیربکس از نظر اصول عملکرد به گیربکس دستی نزدیک است.
- امکان کنترل دستی: بسیاری از خودروهای مجهز به DCT، حالت تعویض دستی یا پدال‌های پشت فرمان دارند.
- تعویض دنده یکنواخت: کنترل الکترونیکی می‌تواند تعویض‌ها را با دقت مدیریت کند و تفاوت ناشی از عملکرد رانندگان را کاهش دهد.
معایب گیربکس دوکلاچه
در کنار این مزایا، گیربکس دوکلاچه محدودیت‌هایی هم دارد. ساختار پیچیده‌تر آن می‌تواند هزینه تولید و تعمیر را افزایش دهد.
همچنین بعضی از این گیربکس‌ها در حرکت با سرعت پایین، به‌ویژه در ترافیک سنگین و حرکت‌های مکرر، ممکن است به نرمی برخی گیربکس‌های اتوماتیک عمل نکنند. در چنین شرایطی، درگیری مکرر کلاچ‌ها می‌تواند باعث تولید حرارت و افزایش استهلاک شود.
رانندگان درباره گیربکس‌های دوکلاچه چه می‌گویند؟
در بحث‌های کاربران ردیت درباره ساختار DCT، علاقه‌مندان توضیح داده‌اند که دو کلاچ از طریق مسیرهای جداگانه، دنده‌های فرد و زوج را کنترل می‌کنند. بعضی کاربران نیز اشاره کرده‌اند که مجموعه کلاچ در گیربکس‌های واقعی می‌تواند پیچیده‌تر از دو صفحه‌کلاچ معمولی باشد.
تجربه رانندگی با این گیربکس‌ها نیز از موضوعات مورد بحث است. برخی مالکان به سرعت تعویض دنده و تأثیر نحوه فشردن پدال گاز بر عملکرد گیربکس اشاره می‌کنند؛ در حالی که برخی دیگر رفتار خودرو در سرعت پایین و ترافیک را بررسی کرده‌اند.
درباره دوام نیز نظرها متفاوت است. بعضی مالکان از عملکرد بلندمدت گیربکس دوکلاچه در صورت نگهداری مناسب رضایت دارند و برخی دیگر گیربکس اتوماتیک معمولی یا دستی را ترجیح می‌دهند.
آیا همه گیربکس‌های دوکلاچه یکسان هستند؟
خیر. همه گیربکس‌های دوکلاچه از یک اصل کلی پیروی می‌کنند، اما سازندگان با توجه به توان و گشتاور موتور، اندازه خودرو و نوع استفاده، طراحی‌های متفاوتی به کار می‌برند.
یکی از مهم‌ترین تفاوت‌ها، استفاده از کلاچ خشک یا کلاچ تر است:
گیربکس دوکلاچه خشک: صفحات کلاچ در روغن گیربکس غوطه‌ور نیستند. این سیستم‌ها معمولاً سبک‌ترند و می‌توانند بازده بالاتری داشته باشند؛ به همین دلیل در برخی خودروهای کم‌قدرت‌تر و کاربردهای سبک‌تر استفاده می‌شوند.
گیربکس دوکلاچه تر: مجموعه کلاچ‌ها با روغن روان‌کاری و خنک می‌شود. این ویژگی به دفع بهتر حرارت و تحمل گشتاور بیشتر کمک می‌کند؛ به همین دلیل، این طراحی در بسیاری از خودروهای پرقدرت و کاربردهای سنگین‌تر به کار می‌رود.
گیربکس PDK پورشه، برخی گیربکس‌های DSG فولکس‌واگن و گیربکس‌های دوکلاچه هیوندای نمونه‌هایی از این فناوری هستند؛ هرچند طراحی داخلی و روش کنترل آنها با یکدیگر تفاوت دارد.
در نهایت، دلیل استفاده از دو کلاچ ساده است: یک مسیر نیروی موتور را با دنده فعلی به چرخ‌ها می‌رساند و مسیر دیگر می‌تواند دنده بعدی را آماده کند. با جابه‌جایی انتقال نیرو میان این دو مسیر، تعویض دنده سریع‌تر انجام می‌شود و وقفه انتقال نیرو کاهش می‌یابد.
دلیل اصلی اینکه بسیاری از خودروسازان چینی به جای گیربکس AT از گیربکس دوکلاچه (DCT) استفاده می‌کنند، یک انتخاب فنی خالص نیست، بلکه ترکیبی از اجتناب از موانع ثبت اختراع، کنترل هزینه‌ها و بهبود کارایی سوخت است. به بیان ساده، گیربکس AT فناوری بهتری است، اما برای خودروسازان چینی "مقرون‌به‌صرفه‌ترین" گزینه نیست.
هسته اصلی فناوری گیربکس AT (مبدل گشتاور، چرخ‌دنده‌های سیاره‌ای) تقریباً به طور کامل در اختیار شرکت‌های آلمانی، ژاپنی و آمریکایی است . خودروسازان چینی در استفاده از این فناوری نه تنها باید هزینه‌های بالای ثبت اختراع را بپردازند، بلکه با محدودیت‌های عرضه نیز مواجه هستند (به عنوان مثال، عرضه گیربکس AT توسط تأمین‌کنندگان محدود شده و بر تولید تأثیر گذاشته است) . در مقابل، موانع ثبت اختراع گیربکس دوکلاچه نسبتاً کم است و از نظر فنی به گیربکس دستی نزدیک‌تر است و تسلط و تولید مستقل آسان‌تر است .
هزینه تولید گیربکس AT به طور قابل توجهی بالاتر است و هزینه خرید یک گیربکس 8AT وارداتی ممکن است به 25,000 یوان برسد. در حالی که هزینه یک گیربکس دوکلاچه داخلی می‌تواند به کمتر از 10,000 یوان کنترل شود . در بازار خودروهای مقرون‌به‌صرفه که رقابت شدید است، این تفاوت هزینه قابل توجه مستقیماً حاشیه سود خودروساز را تعیین می‌کند.
از نظر فنی، گیربکس دوکلاچه اتصال مکانیکی مستقیم دارد و افت انرژی مبدل گشتاور گیربکس AT را ندارد. راندمان انتقال قدرت معمولاً می‌تواند به 94%~97% برسد، در حالی که گیربکس AT معمولی تنها حدود 85%~90% است . این مزیت به طور مستقیم مصرف سوخت را کاهش می‌دهد و برای خودروسازان برای پاسخگویی به استانداردهای سختگیرانه‌تر انتشار گازهای گلخانه‌ای (مانند استاندارد ملی VI B) بسیار مهم است.
بسیاری از افراد تأثیر منفی گیربکس دوکلاچه را به یاد می‌آورند که عمدتاً از گیربکس دوکلاچه خشک اولیه می‌آید که مستعد گرم شدن بیش از حد و تکان خوردن است. در سال‌های اخیر، خودروسازان چینی به طور گسترده از گیربکس دوکلاچه مرطوب استفاده می‌کنند که از طریق خنک‌کاری روغن مشکل اتلاف حرارت را حل کرده و دوام و روانی قابل مقایسه با گیربکس AT را دارد.
پیش از این در مطلبی به تفاوت جامع گیربکس دو کلاچه تر و خشک پرداخته بودیم که می‌توانید در ادامه مطالعه کنید: