سیستم انتقال قدرت دو کلاچه

سیستم انتقال قدرت دو کلاچه

اکثر مردم این را می دانند که ماشین های موجود با دو سیستم انتقال قدرت متفاوت کار می کنند، یکی سیستم عادی که راننده با فشار دادن پدال کلاچ و با استفاده از دسته تعویض دنده، دنده را تعویض می کند و دیگری سیستم اتوماتیک است که با استفاده از چند کلاچ و یک مبدل گشتاور و چرخدنده های سیاره ای همه کارهای تعویض دنده را برای راننده انجام می دهد. اما سیستم دیگری مابین این دو وجود دارد که ترکیبی از بهترین ویژگی های هر دو سیستم را فراهم می کند و آن سیستم انتقال قدرت دو کلاچه است که به آن، سیستم انتقال قدرت شبه اتوماتیک، سیستم دستی بدون کلاچ یا سیستم دستی انتقال قدرت اتوماتیک شده هم گفته می شود.البته در زمینه ماشین های مسابقه سیستم های شبه اتوماتیک مانند گیربکس دستی متوالی همواره استفاده شده اند اما در ماشین های معمولی تکنولوژی نسبتا جدیدی است.

سیستم انتقال دو کلاچه کار دو گیربکس سیستم دستی را با هم انجام می دهد. برای درک بهتر این موضوع بهتر است طریقه کارکرد گیربکس دستی معمولی را مرور کنیم. وقتی که راننده می خواهد دنده را به وسیله دسته دنده عوض کند باید ابتدا پدال کلاچ را فشار دهد در این سیستم کلاچ رابطه بین موتور و گیربکس را قطع می کند و از انتقال قدرت به چرخها جلوگیری می کند سپس راننده با دست و به وسیله دسته دنده، دنده جدیدی را انتخاب می کند در ضمن این کار حلقه دندانه دار شده ای از یک چرخدنده به چرخدنده با اندازه متفاوت حرکت می کند. وسایلی که همزمانساز (synchronizer) نامیده می شوند دنده ها را قبل از اینکه با هم درگیر شوند هم سرعت می کند تا از خرد شدن چرخدنده ها جلوگیری شود. وقتی که چرخدنده جدید درگیر شد راننده پدال کلاچ را رها می کند با این کار دوباره موتور به گیربکس وصل می شود و نیرو دوباره به چرخها منتقل می شود. پس در یک سیستم انتقال قدرت دستی معمولی جریان دایمی قدرت از موتور به چرخها وجود ندارد. قطع وصل شدن جریان قدرت پدیده ای را به نام «شوک تعویض دنده» به وجود می آورد. اگر راننده کار آزموده نباشد سرنشینان ماشین در ضمن تعویض دنده به جلو و سپس به عقب پرتاب می شوند.

در  گیربکس دو کلاچه ،از دوکلاچ استفاده می شود و در عین حال پدال کلاچ وجود ندارد. کلاچها توسط کنترل کننده های الکتریکی و هیدرولیکی کنترل می شوند. در DCTکلاچها مستقل از هم عمل می کنند. یک کلاچ دنده های فرد (یک، سه و پنج) و دیگری دنده های زوج را کنترل می کنند و این موضوع باعث شده است که نیروی موتور بدون قطع جریان از گیربکس به چرخها منتقل گردد.

رانندگان می توانند حالت اتوماتیک کامل را برای ماشین خود انتخاب کنند و تمام وظایف تعویض دنده را به کامپیوتر محول کنند. در این حالت رانندگی بسیار شبیه به رانندگی با ماشین مجهز به گیربکس اتوماتیک است چون   DCTبه ترتیب یک چرخدنده را خارج و دیگری را درگیر می کند شوک هنگام تعویض دنده (shift shock) کاهش می یابد. یک شفت دو قسمتی در مرکز DCT قرار دارد. بر خلاف گیربکس های دستی معمولی که همه چرخدنده ها روی یک شفت ورودی قرار دارند،DCT چرخدنده های زوج و فرد را به وسیله دو شفت ورودی از هم جدا می کند. شفت خارجی به صورتی سوراخ شده که محفظه ای را برای شفت داخلی فراهم می کند و شفت داخلی در آن جا می گیرد. شفت خارجی به چرخدنده های زوج و شفت داخلی به چرخدنده های فرد متصل است.

 مزایا و معایب

در اصلDCT 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 DCTها 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. شاید بزرگترین حسن DCTها 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 DCTدر مقایسه با یک سیستم اتوماتیک ۵ دنده افزایش ۱۰ درصدی بازده نسبی سوخت را بدست می دهد.کاهش تولید دی اکسید کربن و قابلیت استفاده از قطعات تولید شده در کارخانجات تولید کننده قطعات گیربکسهای دستی نیز از دیگر مزایای آن می باشد. در حال حاضر تنها عیب آن گران قیمت بودن آن می باشد.

 تاریخچه و آینده

فردی که گیربکس اتوماتیک را ابداع کرد یکی از پیشگامان مهندسی خودرو بود. فرنچمن آدولف  کگرس(Frenchman Adolf Kegress) 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 در اوایل جنک جهانی دوم کگرس طرح استفاده از سیستم دو کلاچه را مورد توجه قرار داد و امیدوار بود در خودرو افسانه ای  سیتروئن به کار رود اما هیچ گاه به صورت تجاری گسترش نیافت اولین شرکتهایی که از DCTاستفاده کردند پورشه و آئودی بودند.Porsche Dual Klutchیا PDKشامل مدل های مسابقه ای ۹۵۶ و۹۶۲ 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 PDKنيمه اتوماتيك بود. اين مدل به وسيله پدال عمل تعويض دنده را انجام مي داد.  Audiهم در سال ۱۹۸۵ تاريخ ساز شد، زماني كه يك ماشين كواترو S۱مجهز 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.طبق آمارهای موجود و پیش بینی های انجام شده DCTتا سال ۲۰۲۰ حدود ۲۱% بازار جهانی را به خود اختصاص خواهد داد و این موضوع می تواند برای شرکتهای سازنده قطعات و روانکارها آغاز یک برنامه ریزی برای داشتن سهمی از این بازار را به همراه داشته باشد.

  گیربکس ویژه –روانکار ویژه

در چند سال آینده«گیربکسهای دو کلاچه» (DCT¬s) به عنوان طرحی بزرگ برای اتومبیلها محسوب می گردد و طی پنج سال آینده چند میلیون در سال به فروش خواهد رسید. سیستم انتقال قدرت دو کلاچه برای رانندگان و محیط زیست دارای مزایایی می باشد. رانندگی لذت بخش و کاهش آلودگی در اثر کاهش گازهای خروجی از اگزوز از این قبیل مزایا می باشد. در این گیربکسها با توجه به شرایط از دو نوع کلاچ استفاده می گردد، کلاچ تر (روغنی) که این  بحث را شامل می شود و به طور گسترده تری در این سیستم استفاده شده است و کلاچ خشک.

هرکدام بنا به شرایطی در وسایل نقلیه مجهز به DCT¬s   استفاده شده اند. اگر در  DCT¬sاز کلاچ خشک استفاده شود می توان از روانکارهای سیستم انتقال قدرت دستی برای روانکاری آنها استفاده کرد اما در صورت استفاده از کلاچهای تر (روغنی ) باید از یک روانکار ویژه استفاده گردد.با گسترش DCT¬sتوجه مهندسین روانکاری به نیاز این سیستم برای داشتن یک روانکار خاص جلب شد. سیالی که بتواند از این سیستم در دراز مدت حفاظت کند و در تمام زمان استفاده در اوج اثر بخشی باشد. مهندسین روانکاری در تهیه فرمولاسیون برای DCT¬s  با نیاز های متناقض این سیستم برخورد کردند که کار را بسیار دشوار می کرد. مثلاً در DCT¬s   با کلاچ تر باید توجه داشت که این کلاچ در داخل سیال غوطه ور می باشد و برای اینکه بتواند عملکرد مناسبی داشته باشد می بایست از مقدار اصطکاک مناسبی برخوردار باشد و سیال نباید اصطکاک را در کلاچ کاهش دهد. از طرفی همان سیال باید روانکاری دیگر قطعات سیستم را انجام دهد و اصطکاک را در آنها به حداقل برساند. به طور کل روانکار مورد استفاده  در «گیربکسهای دو کلاچه» باید با کلاچها همانطور سازگار باشد که با سایر قطعات سیستم می باشد. وظایف کلی این روانکار عبارتست از :

•    روانکاری کلاچها، دنده ها ، شفت ها ، بیرینگها و همزمان ساز (synchronizer)
•    خنک کنندگی
•   خاصیت هیدرولیکی برای کلاچها و تعویض دنده ها
•    ممانعت از خوردگی

هیچ یک از سیالهای سیستم انتقال قدرت دستی (MTFS) و اتوماتیک (ATFS) نمی توانند به عنوان یک سیال مناسب برای سیستم انتقال قدرت دو کلاچه باشند (DCTFS) و آزمایشهای متعدد نشان از این حقیقت داشته است. در نتیجه نیاز به یک روانکار جدید با فرمولاسیون خاص با استفاده از افزودنیهایی با تکنولژی ویژه وجود دارد.افزودنی ها باید شرایطی را ایجاد کنند که کلاچ تر (روغنی) که در سیال قرار دارد از اصطکاک لازم برخوردار باشد یعنی به DCTFSیک ضریب اصطکاک ویژه بدهد و این ضریب تا پایان زمان استفاده سیال حفظ گردد. این سیال باید به خوبی از کلاچ محافظت کند و موجب لغزش (سر خوردن) صفحات اصطکاکی آن بر روی همدیگر نگردد. به قولی سیال باید از ویژگی ضد لغزش نیز برخوردار باشد. این خواص می بایست در حدود دو میلیون تعویض دنده ثابت بماند یا به عبارت دیگر حفظ گردد.به طور کلی اصلی ترین نقش  DCTFSعلاوه بر سایر خواص یک روانکار،  ایجاد و حفظ  یک ضریب اصطکاک ویژه می باشد. و این موضوع تنها با استفاده از افزودنی های ویژه امکانپذیر است.

از خواص دیگر DCTFSمقاومت خوب در برابر اکسیداسیون و تجزیه گرمایی می باشد .در کلاچهای تر در زمان کارکرد دمای سطوح آنها به چند صد درجه سانتی گراد می رسد و می تواند باعث اکسیداسیون و تجزیه گرمایی روغن شود و بالطبع ترکیبات اسیدی، لاک و لجن بوجود آید که در این صورت عملکرد یا خاصیت هیدرولیکی روغن از بین خواهد رفت، خاصیتی که توسط آن کلاچها وارد عمل می شوند و تعویض دنده انجام می شود. این مواد سطوح کلاچ را می پوشاند و از عملکرد مطلوب آن جلوگیری می کنند در نتیجه خاصیت پاک کنندگی قوی در DCTFS ضروری است تا با استفاده از این خاصیت بتواند سطح کلاچها را به خوبی تمیز کرده تا آنها بتوانند وظیفه خود را به خوبی انجام دهند و طول کلاچها نیز افزایش یابد.