چرا خودروهای مدرن گیربکس‌هایی با تعداد دنده‌های زیاد دارند؟
هم‌اکنون در بازارهای جهانی خودروهای مدرن با گیربکس ۹ و حتی ۱۰ دنده عرضه می‌شوند اما آیا این تعداد دنده واقعاً ضروری است؟
هرچقدر بیشتر درباره خودروها تحقیق می‌کنیم بیشتر به عدم آگاهی خود دراین‌باره پی می‌بریم. داستان‌های مهندسی جالب درباره وسایل نقلیه معمولاً با یک پرسش ساده آغاز می‌شوند. بجای ارائه یک پاسخ سرراست و ساده، ما فهمیده‌ایم که ابتدا باید سؤال خود را به گونه‌ای درست مطرح کنیم.
این بار می‌خواهیم این روش را بکار گیریم: آیا خودروهای مدرن امروزی تعداد دنده‌های زیادی دارند؟ ما در دنیایی زندگی می‌کنیم که گیربکس‌های ۸، ۹ و حتی ۱۰ دنده روی خودروها نصب می‌شوند. جدای از خودروهای برقی با گیربکس‌های تک دنده ساده و گیربکس دستی با حداکثر ۶ دنده، گیربکس‌های اتوماتیک وضعیت متفاوتی به خود گرفته‌اند.
در واقع اکثر خودروهای مدرن به گیربکس‌هایی با حداقل ۸ دنده مجهز شده‌اند؛ اما چگونه شد که به اینجا رسیدیم؟
برای اینکه پاسخ درستی به این پرسش ارائه کنیم باید در ابتدا اطلاعات بیشتری درباره اصول طراحی گیربکس‌های اتوماتیک داشته باشیم. یک گیربکس اتوماتیک از یک سری چرخ‌دنده‌های سیاره‌ای که در آرایش‌های مختلف به کلاچ‌ها متصل شده‌اند استفاده می‌کنند.
این اتصالات باعث ایجاد نسبت‌های دنده مناسب جهت حرکت روبه‌جلوی خودرو می‌شوند. یک مجموعه تکی از چرخ‌دنده‌ها نسبت‌های دنده مشخصی دارد که البته همگی قابل‌استفاده نیستند. جان کلی پروفسور بخش خودروی دانشگاه وبر می‌گوید:
برای چرخ‌دنده سیاره‌ای تکی، در واقع هفت نسبت دنده وجود دارد. برخی از نسبت‌های دنده بسیار بالا یا پایین هستند و امکان استفاده از آن‌ها وجود ندارد که مثال آن نسبت دنده اور درایو دو دهم به یک خواهد بود؛ اما زمانی که این چرخ‌دنده‌ها را در ترکیب‌های مختلفی قرار دهید، چندین نسبت دنده متنوع خواهید داشت که می‌توان از بین آن‌ها نسبت مدنظر را انتخاب کرد.
به منظور تولید گیربکسی با نسبت‌های دنده قابل‌استفاده‌تر، شما ضرورتاً نیازی به چرخ‌دنده‌های سیاره‌ای بیشتر ندارید. اگر تاریخچه صنعت خودرو را مطالعه کنید نمونه‌هایی از گیربکس‌های اتوماتیک ۴ سرعته با ۲، ۳ یا حتی ۴ چرخ‌دنده را خواهید دید. گیربکس ۸ سرعته محبوب ZF از ۴ مجموعه چرخ‌دنده سیاره‌ای استفاده می‌کند و همین موضوع درباره گیربکس ۱۰ سرعته جنرال موتورز و فورد نیز وجود دارد. نکته این است که داشتن دو مجموعه دنده مفیدتر بیشتر خیلی باعث افزایش تعداد قطعات نمی‌شود. کلی اضافه می‌کند:
اگر من مجبور به مقایسه گیربکس ۸ سرعته با ۱۰ سرعته باشم به سختی خواهم توانست تفاوت‌هایی بین آن‌ها بیابم.
بی ام و ۷۶۰Li مدل ۲۰۰۹، اولین خودروی مجهز به گیربکس ۸ سرعته اتوماتیک در جهان
ZF اولین شرکتی بود که گیربکس ۶ سرعته اتوماتیک را عرضه کرد. فورد، آیسین و دیگر شرکت‌ها این طراحی را خریداری کردند. گیربکس موردبحث از دو مجموعه چرخ‌دنده سیاره‌ای به همراه واحدی با نام Ravigneaux و یک مجموعه دنده سنتی استفاده می‌کند. علیرغم وجود چهار مجموعه چرخ‌دنده در گیربکس ۸ سرعته، ZF همه‌چیز را در پکیجی با ابعاد تقریباً مشابه گیربکس ۶ سرعته ارائه کرده و وزن کلی آن نیز کمی پایین‌تر است. دکتر آلبرت دیک مدیر پروژه ZF که مسئول توسعه گیربکس ۸ سرعته اتوماتیک بوده با خنده می‌گوید:
ما از نظر خود یک راه‌حل بسیار هوشمندانه برای تولید گیربکس ۸ سرعته پیدا کردیم و در ابتدا همه می‌گفتند ما نیازی به ۸ دنده نداریم. این موارد در فاز بسیار اولیه توسعه گیربکس پیش آمده بود به همین خاطر برخی جزئیات را بیان کردیم و فهمیدیم که داشتن گیربکس ۸ سرعته بسیار خوب است.
گیربکس ۸ سرعته اتوماتیک ZF با نام ۸HP در سال ۲۰۰۹ معرفی شد یعنی زمانی که خودروسازان فرایند کم‌حجم کردن پیشرانه‌های خود را شروع کرده بودند. با وجود یک پیشرانه توربوی کوچک‌تر بجای نیروگاه‌های تنفس طبیعی بزرگ، پنجره مفید استفاده از پیشرانه‌ها بسته‌تر می‌شد. به منظور دستیابی به توازن خوبی از پرفورمنس، پاسخ و مصرف سوخت شما اساساً نیازمند دنده‌های بیشتر بودید. کلی اضافه می‌کند:
تنها راه برای حفظ قدرت پیشرانه داشتن دنده‌های گیربکسی است که در زمان تعویض دنده‌ها در کار پیشرانه اختلال ایجاد نکند. به همین خاطر دنده‌های بیشتر باعث حفظ قدرت پیشرانه می‌شوند. زمانی که همین پیشرانه را با گیربکس ۴ سرعته ترکیب کنید از آن متنفر خواهید شد.
دنده‌های بیشتر باعث ایجاد نسبت‌های دنده وسیع‌تر می‌شوند و دکتر دیک می‌گوید هرچقدر پوشش نسبت دنده شما بیشتر باشد به شرایط عملکردی متفاوت‌تری دست پیدا می‌کنید. تحقیقات نشان داد گیربکس ۸ سرعته ZF باعث کاهش ۶ درصدی مصرف سوخت نسبت به گیربکس ۶ سرعته موجود می‌شود که یکی از دلایل اصلی آن نیز افزایش نسبت دنده‌های جلوست. البته نسبت‌های دنده وسیع تنها برای کاهش مصرف سوخت نیستند. کلی تصریح می‌کند:
خودروهایی با گیربکس‌های ۸، ۹ و ۱۰ دنده دارای نسبت‌های دنده اول تا سوم واقعاً پایینی هستند و شما می‌توانید شتاب گیری سنگینی داشته باشند. این احساس شگفت‌انگیزی خواهد بود.
این نسبت‌های دنده کوتاه به معنی ورود گشتاور بیشتر به چرخ‌هاست که به بهبود ظرفیت یدک کشی هم کمک می‌کند. به همین خاطر است که وانت‌های بزرگ امروزی از گیربکس‌هایی با دنده‌های بیشتر استفاده می‌کنند.
جان کلی این گیربکس‌ها را بهترین معامله موجود می‌داند. در واقعیت گیربکس‌های CVT بیشترین کارایی را دارند زیرا نسبت دنده‌های آن‌ها در شرایط ایده آل قرار دارد اما این گیربکس‌ها مطمئن‌ترین نمونه‌ها نیستند و مشتریان هم به احساس آن‌ها علاقه‌ای ندارند بنابراین گیربکس‌های اتوماتیک سنتی بهتر کار می‌کنند. با وجود دنده‌های بیشتر شما می‌توانید بدون نقاط ضعف گیربکس‌های CVT به راندمان آن‌ها نزدیک شوید. البته دکتر دیک نیازی به استفاده از دنده‌های بیشتر نسبت به گیربکس ۸ سرعته فعلی نمی‌بیند. او می‌گوید:
فکر می‌کنم سال ۲۰۱۸ بود که گفت‌وگویی با مشتریان درباره اینکه آیا حس می‌کنند باید دنده‌های بیشتری به گیربکس فعلی ما اضافه شود یا خیر داستیم. ما به وضوح به یک نتیجه مشخص رسیدیم و آن اینکه استفاده از گیربکس‌های ۹ و ۱۰ دنده منطقی نیست. ما باید خودروهای هیبریدی و برقی تولید کنیم.
بحث و گفت‌وگو در این زمینه باعث شد ما متوجه یک نکته شویم. در واقع پرسش اصلی این است که آیا خودروها دنده‌های زیادی دارند بلکه باید این سؤال مطرح شود که آیا خودروها کار خود در مدیریت تعداد دنده‌های گیربکس را به خوبی انجام می‌دهند؟ دلایل زیادی برای استفاده از گیربکس‌های ۸، ۹ و ۱۰ دنده وجود دارد اما آیا خودرو مشتاق تعویض دنده است یا دنده مناسب را در زمان مناسب انتخاب می‌کند؟ بخش مهمی از جذابیت‌های گیربکس ZF به تعویض‌های بسیار خوب آن مربوط می‌شود.
در واقع این گیربکس با نرمی تمام و در کمترین زمان ممکن از دنده ۸ به ۲ معکوس می‌دهد. اگر پیچیدگی خودروهای امروزی به خوبی مدیریت شود نباید از این موضوع ترسید. درصورتی‌که گیربکس به خوبی تنظیم شود حتماً باید از ۸ دنده و بیشتر استفاده کنیم.
