آشنایی با گیربکس دو کلاچه و نحوه عملکرد آن

سیستم انتقال قدرت دو کلاچه DCT ، کار دو گیربکس مکانیکی را با هم انجام مى دهد.براى درک بهتر این موضوع بهتر است طریقه عملکرد گیربکس معمولى را مرور کنیم. وقتى راننده مى خواهد اقدام به تعویض دنده کند، ابتدا باید پدال کلاچ را بفشارد. در این سیستم کلاچ رابطه بین موتور و گیربکس را قطع مى کند و از انتقال قدرت به چرخ ها جلوگیرى مى کند سپس راننده با دست، دنده مورد دلخواه را انتخاب مى کند. در این مرحله حلقه دندانه داری دور دو چرخ دنده را هماهنگ می کند. این اجزا ،مکانیزم های هماهنگ کننده دور یا synchronizer نامیده مى شوند. این مکانیزم دنده ها را قبل از این که با هم درگیر شوند هم سرعت مى کند تا از خرد شدن چرخ دنده ها جلوگیرى شود. وقتى که چرخ دنده جدید درگیر شد راننده پدال کلاچ را رها مى کند.با این کار دوباره موتور به گیربکس وصل مى شود و نیرو مجددا به چرخ ها منتقل مى شود. پس در یک سیستم انتقال قدرت معمولى جریان دائمى قدرت از موتور به چرخ ها وجود ندارد. قطع و وصل شدن جریان قدرت پدیده اى را به نام torque interrupt یا- shift shock شوک ناشی از تعویض دنده- به وجود مى آورد. اگر راننده کار آزموده نباشد سرنشینان خودرو در ضمن تعویض دنده به جلو و به عقب پرتاب شده و تکان های شدیدی به آن ها وارد می شود که مطلوب نیست.

گیربکس دو کلاچه چگونه عمل می‌کند؟
یک گیربکس دو کلاچه از دو مجموعه کلاچ استفاده مى کند و در عین حال پدال کلاچ ندارد ، بلکه کنترلرهاى الکترونیکى و هیدرولیکى پیچیده اى عملکرد کلاچ ها را کنترل مى کنند . در سیستم انتقال قدرت دو کلاچه، کلاچ ها مستقل از هم عمل مى کنند. یک کلاچ چرخ دنده هاى فرد را کنترل مى کند و دیگرى چرخ دنده هاى زوج. با استفاده از این شیوه دنده بدون قطع جریان نیرو از موتور به چرخ ها تعویض مى شود

http://www.tuningforum.ir/images/imp...DAA9D984-1.jpg

این سیستم به شکل زیر عمل مى کند:
رانندگان مى توانند حالت اتوماتیک کامل را براى خودروی خود انتخاب کنند و تمام وظایف تعویض دنده را به کامپیوتر محول کنند.در این حالت رانندگى بسیار شبیه به رانندگى با خودروی مجهز به گیربکس اتوماتیک هیدرولیکی است چون به ترتیب یک چرخ دنده را درگیر و دیگرى را از درگیری خارج مى کند. این امر سبب کاهش شوک ناشی از تعویض دنده- shift shock- می شود. مهم تر از همه تعویض دنده تحت نیروی کنترل شده انجام مى گیرد. یعنى یک جریان قدرت ثابت و پایدار بین موتور و چرخها همواره وجود خواهد داشت. مکانیزمی متشکل از دو شفت با جدا کردن چرخ دنده هاى فرد و زوج تمام موارد فوق را ممکن مى سازند.
یک شفت دو قسمتى در مرکز DCT قرار دارد. بر خلاف گیربکس هاى معمولى که همه چرخ دنده ها روى ورودى قرار دارند، گیربکسDCT ، چرخ دنده هاى زوج و فرد را به وسیله دو شفت ورودى از هم جدا مى کند. شفت خارجى به صورتى سوراخ شده که محفظه اى را براى شفت داخلى فراهم مى کند و شفت داخلى در آن قرار مى گیرد. شفت خارجى به چرخ دنده هاى دو و چهار و شش وصل است و شفت داخلى به چرخ دنده هاى اول ،سوم و پنجم متصل است.
یک کلاچ چرخ دنده هاى دوم و چهارم و ششم را کنترل مى کند و کلاچ دیگر به صورت مستقل چرخ دنده هاى اول ،سوم و پنجم و دنده عقب را کنترل مى کند.این همان چیزى است که تعویض برق آساى دنده ها را ممکن مى کند و در عین حال قدرت همواره به صورت ثابت به چر خها منتقل مى شود. سیستم انتقال اتوماتیک استاندارد نمى تواند این نیاز را برطرف کند زیرا در این سیستم براى تمام چرخ دنده ها از یک کلاچ استفاده مى شود.
گیربکس دو کلاچه چیست؟

سیستم انتقال قدرت از نظر نوع تعویض دنده به دو دسته معمولی و اتوماتیک تقسیم بندی می شوند. در سیستم انتقال قدرت معمولی، راننده با فشار دادن پدال کلاچ و با استفاده از دسته دنده، دنده را تعویض مى نماید.
در سیستم انتقال قدرت اتوماتیک که با استفاده از یک مبدل گشتاور(به جای کلاچ)و یک یا چند مجموعه چرخ دنده سیاره اى، همه کارهاى تعویض دنده به صورت خودکار انجام می گیرد. اما سیستم دیگرى مابین این دو سیستم وجود دارد که ترکیبى از بهترین ویژگى هاى هر دو سیستم را دارا می باشد و آن سیستم انتقال قدرت دو کلاچه است که به آن، سیستم انتقال قدرت شبه اتوماتیک، سیستم دستى بدون کلاچ یا سیستم دستى انتقال قدرت اتوماتیک شده هم گفته مى شود. البته در زمینه ماشین هاى مسابقه سیستم هاى شبه اتوماتیک مانند گیربکس دستى متوالى همواره استفاده شده اند اما در ماشین هاى معمولى تکنولوژى نسبتاً جدیدى است.

تاریخچه:
هم Audi هم Porsche مفهوم دو کلاچه را در طرح های خود مد نظر قرار دادند هرچند که استفاده این شرکت ها از سیستم دو کلاچه تنها به ماشین های مسابقه محدود شد. Porsche Dual Klutch یا PDK شامل مدل های مسابقه ای ۹۵۶ و ۹۶۲ C بودند.در سال ۱۹۸۶ پورشه ۹۶۲ در مسابقه ۱۰۰۰ کیلومتری مونزا (Monza) که بین خودروهای نمونه اولیه در سطح جهان برگزار می شود موفق به کسب مقام اول شد. این اولین برد اتومبیل های مجهز به PDK نیمه اتوماتیک بود. این مدل به وسیله پدال عمل تعویض دنده را انجام می داد. Audi هم در سال ۱۹۸۵ تاریخ ساز شد، زمانی که یک ماشین کواترو S۱ مجهز به سیستم انتقال قدرت دو کلاچه در مسابقه بالا رفتن از تپه از یک کوه به ارتفاع ۴۳۰۰ متر بالا رفت و موفق به کسب مقام اول شد. تا سال های اخیر ماشین های مجهز به سیستم دو کلاچه وارد بازار نشدند . فلکس واگن از پیشگامان سیستم انتقال قدرت دو کلاچه است. فورد دومین تولید کننده سیستم های انتقال قدرت دوگانه است. این شرکت یک سیستم دو کلاچه ۶ دنده را تحت عنوان سیستم پاور شیفت (Powershift) در سال ۲۰۰۵ در نمایشگاه بین المللی فرانکفورت به نمایش گذاشت با این وجود محصولات آنها دو سال بعد به اولین نسل پاور شیفت ها مجهز شدند.

عملکرد سیستم بطور خلاصه:
http://www.tuningforum.ir/images/imp...DAA9D984-2.jpg
یک گیربکس دو کلاچه ( مانند گیر بکس DSG Direct Shift Gearbox ) از دو کلاچ استفاده مى کند و در عین حال پدال کلاچ ندارد ،کنترل کننده های الکترونیکى و هیدرولیکى پیچیده اى کلاچ ها را کنترل مى کنند. درDCT(سیستم انتقال قدرت دو کلاچه) کلاچ ها مستقل از هم عمل مى کنند. یک کلاچ چرخ دنده هاى فرد را کنترل مى کند و دیگرى چرخ دنده هاى زوج را. با استفاده از این شیوه دنده بدون قطع جریان نیرو از موتور به چرخ ها عوض مى شود.

طرز کارسیستم انتقال قدرت دو کلاچه:
یک شفت دو قسمتى در مرکز DCT قرار دارد که بر خلاف گیربکس هاى دستى معمولى که همه چرخ دنده ها روى یک شفت ورودى قرار دارند ،DCT چرخ دنده هاى زوج و فرد را به وسیله دو شفت ورودى از هم جدا مى کند.
این چگونه ممکن است؟ شفت خارجى به صورتى سوراخ شده که محفظه اى را براى شفت داخلى فراهم مى کند و شفت داخلى در آن جا مى گیرد. شفت خارجى به چرخ دنده هاى دو و چهار وصل است و شفت داخلى به چرخ دنده هاى اول ،سوم و پنجم متصل است. تصویر زیر ترتیب قرار گیرى اجزا را در یک سیستم پنج دنده DCT نشان مى دهد. توجه کنید که یک کلاچ چرخ دنده هاى دوم و چهارم را کنترل مى کند و کلاچ دیگر به صورت مستقل چرخ دنده هاى اول و سوم و پنجم را کنترل مى کند. این همان چیزى است که تعویض برق آساى دنده ها را ممکن مى کند و در عین حال قدرت همواره به صورت ثابت یه چرخ ها منتقل مى شود. سیستم انتقال قدرت اتوماتیک استاندارد نمى تواند این نیاز را برطرف کند زیرا در این سیستم براى تمام چرخ دنده ها از یک کلاچ استفاده مى شود.

کلاچ هاى چند صفحه اى:
http://www.tuningforum.ir/images/imp...DAA9D984-3.jpg
از آنجایى که سیستم دو کلاچه شبیه سیستم اتوماتیک است شاید فکر کنید که این سیستم به مبدل گشتاور نیاز داشته باشد چیزى که در سیستم اتوماتیک مورد نیاز است تا قدرت به چرخ ها منتقل شود در حالى که DCT به مبدل گشتاور نیاز ندارد. به جاى آن DCT هایى که هم اکنون در بازارند از کلاچ هاى چند صفحه اى خیس استفاده مى کنند.کلاچ خیس کلاچى است که اجزاى کلاچ را در مایعى شست و شو مى دهد تا هم اصطکاک کم شود هم از گرماى تولید شده بکاهد.تولید کنندگان در حال توسعه DCT هاى با کلاچ خشک هستند درست مانند سیستم هاى دستى. اما ماشین هایى که مجهز به DCT هستند از کلاچ خیس استفاده مى کنند. بسیارى از موتور سیکلت ها از یک کلاچ چند صفحه اى استفاده مى کنند. درست همانند مبدل گشتاور ،کلاچ چند صفحه اى از فشار هیدرولیکى براى به حرکت در آوردن چرخ دنده ها استفاده مى کند. مایع کار خود را در داخل پیستون کلاچ انجام مى دهد_در شکل بالا مشخص است_وقتى که کلاچ درگیر مى شود فشار هیدرولیکى داخل پیستون فنر هاى حلقه شده را تحت فشار قرار مى دهد. با این کار یک دسته از صفحه هاى کلاچ و دیسکهاى اصطکاکى به صفحه فشار که ثابت است فشرده مى شوند. دیسکهاى اصطکاکى داراى دندانه هاى داخلى هستند و به گونه اى طراحى شده اند که با دندانه هاى روى غلطک هاى کلاچ درگیر شوند و این غلطک ها هم به نوبه خود با چرخ دنده هایى که نیرو را انتقال مى دهند درگیر مى شوند. سیستم انتقال قدرت دو کلاچه خشک آئودى(Audi) ،هم یک فنر حلقه اى کوچک هم یک فنر بزرگ میانى دارد. به منظور آزاد کردن کلاچ ،از فشار روغن درون پیستون کاسته مى شود. با این کار فنر هاى پیستون که اعمال فشار روى مجموعه کلاچ و صفحات فشار را ممکن مى کنند به حالت آزاد بر مى گرد.

مزایاى سیستم انتقال قدرت دو کلاچه:
http://www.tuningforum.ir/images/imp...DAA9D984-4.jpg
۱- چون DCT به ترتیب یک چرخ دنده را خارج و دیگرى را درگیر مى کند شوک هنگام تعویض دنده (shift shock) کاهش مى یابد.
۲- تعویض دنده تحت نیرو انجام مى گیرد یعنى یک جریان قدرت ثابت و پایدار بین موتور و چرخ ها وجود خواهد داشت.
۳- با توجه به اینکه رفتن به دنده بالاتر ظرف ۸ میلى ثانیه انجام مى گیرد پس رانندگان در ضمن تعویض دنده یکى از چندین محاسن DCT ها را تجربه خواهند کرد و آن هم شتابگیرى دینامیک و پیوسته آن است.
۴- کاهش مصرف سوخت

معایب و مضایای سیستم انتقال قدرت دو کلاچه :
http://www.tuningforum.ir/images/imp...DAA9D984-5.jpg

خوشبختانه قبلا مشخص شد که چرا DCT ها را جزو سیستم های انتقال قدرت دستی اتوماتیک شده می دانند.در اصل DCT دقیقا مانند سیستم دستی کار می کند.این سیستم شامل شفت ورودی شفت جانبی در محفظه چرخدنده ها ،هماهنگ کننده ها و کلاچ است تنها چیزی که ندارد پدال کلاچ است چون سیستم های هیدرولیکی و سیم پیچ ها کار تعویض دنده را انجام می دهند. حتی در این حالت نیز راننده می تواند با استفاده از دکمه یا دسته تعویض دنده تعیین کند که سیستم چه موقع عمل کند.
با توجه به اینکه رفتن به دنده بالاتر ظرف ۸ میلی ثانیه انجام می گیرد پس رانندگان در ضمن تعویض دنده یکی از چندین محاسن DCT ها را تجربه خواهند کرد و آن هم شتابگیری دینامیک و پیوسته آن است.تعویض دنده یکنواخت با حذف شوک- shift shock _که در سیستم دستی و بعضی از سیستم های اتوماتیک وجود دارد_ حاصل می شود.بهترین حسن DCT ها این است که به راننده این امکان را می دهد تا با توجه به راحتی خود انتخاب کند که خود عمل تعویض دنده را انجام دهد یا کامپیوتر همه کارها را انجام دهد.
Audi TT Roadster یکی از چندین مدل Audi که از سیستم انتقال دو کلاچه استفاده می کند.

شاید بزرگترین حسن DCT ها صرفه جویی در مصرف سوخت باشد .از آنجایی که در ضمن تعویض دنده انتقال قدرت از موتور به چرخ ها قطع نمی شود مصرف سوخت به صورت قابل ملاحظه ای کاهش می یابد.بعضی از متخصصان می گویند یک سیستم ۶ دنده DCT در مقایسه با یک سیستم اتوماتیک ۵ دنده افزایش ۱۰درصدی بازده نسبی سوخت را بدست می دهد.
بسیاری از تولید کنندگان اتومبیل به DCT ها علاقه مند شده اند این در حالی است که تولید کننده گان موتور ها از هزینه ای که باید صرف تغییراتی در خطوط تولید موتور شود نگرانند و این باعث افزایش قیمت ماشین هایی که مجهز به DCT هستند می شود و ممکن است خریداران آگاه را از خرید این ماشین ها منصرف کند.
به علاوه امروزه تولید کنندگان بیشتر در تکنولوژی های مربوط به سیستم های انتقال قدرت متناوب سرمایه گذاری می کنند.یکی از موارد مورد توجه سیستم تعویض دنده پیوسته است ( CVT ).CVT یکی از انواع سیستم های اتوماتیک است که از یک سیستم پولی و یک تسمه ویا یک زنجیر به منظور تنظیم نسبت چرخدنده ها استفاده می کند.CVT ها همچنین شوک هنگام تعویض دنده را هم کاهش می دهند و بازده سوخت را به میزان قابل ملاحظه ای افزایش می دهند اما CVT ها نمی توانند نسبت به گشتاورهای بالای مورد نیاز در ماشین های با توان بالا پاسخگو باشند.
DCT ها این مشکلات را ندارند و برای اتومبیل های با توان بالا ایدآل هستند.در اروپا ، جایی که سیستم دستی بیشتر به خاطر عملکرد خوب و بازده سوخت مناسب ترجیح داده می شود پیش بینی می شود که DCT ها ۲۵% بازار را به خود اختصاص دهند و تنها یک درصد از محصولات اروپای غربی تا سال ۲۰۱۲ مجهز به CVT خواهند بود.

سیستم انتقال قدرت دو کلاچه،گذشته حال و آینده
http://www.tuningforum.ir/images/imp...DAA9D984-6.jpg

فردی که گیربکس اتوماتیک را ابداع کرد یکی از پیشگامان مهندسی خودرو بود. آدولف کگرس(Adolphe Kégresse) بیشتر به خاطر ماشین های نظامی (half-track) معروف است.نوعی از ماشین هایی که مجهز به چرخهای خاصی هستند و امکان رانندگی در هر نوع ناهمواری زمین را فراهم می کنند.در سال ۱۹۳۹ کگرس طرح استفاده از سیستم دو کلاچه را مورد توجه قرار داد و امیدوار بود در خودرو افسانه ای مخصوص بکسل سیتروئن به کار رود اما متاسفانه شرایط ناسازگار تجاری مانع پیشرفت بیشتر در این زمینه شد.
هم Audi هم Porsche مفهوم دو کلاچه را در طرح های خود مد نظر قرار دادند هرچند که استفاده این شرکت ها از سیستم دو کلاچه تنها به ماشین های مسابقه محدود شد. Porsche Dual Klutch یا PDK شامل مدل های مسابقه ای ۹۵۶ و ۹۶۲ C بودند.در سال ۱۹۸۶ پورشه ۹۶۲ در مسابقه ۱۰۰۰ کیلومتری مونزا (Monza) که بین خودروهای نمونه اولیه در سطح جهان برگزار می شود موفق به کسب مقام اول شد. اين اولين برد اتومبيل هاي مجهز به PDK نيمه اتوماتيك بود . اين مدل به وسيله پدال عمل تعويض دنده را انجام مي داد. Audi هم در سال ۱۹۸۵ تاريخ ساز شد ، زماني كه يك ماشين كواترو S1 مجهز به سيستم انتقال قدرت دو كلاچه در مسابقه بالا رفتن از تپه از يك كوه به ارتفاع ۴۳۰۰ متر بالا رفت و موفق به كسب مقام اول شد.