پیچیده‌ترین گیربکس‌های تاریخ خودرو؛ از مدل T فردی تا شاهکارهای مهندسی کونیگزگ
جعبه‌دنده یا همان گیربکس، بدون شک یکی از حیاتی‌ترین اجزای یک خودرو است. وظیفه انتقال قدرت از پیشرانه به چرخ‌ها، آن هم در بهینه‌ترین حالت ممکن، چالشی است که مهندسان صنعت خودرو را بیش از یک قرن به خود درگیر کرده است. در حالی که رانندگان امروزی با یک اهرم ساده یا پدال‌های پشت فرمان (پدل شیفتر) دنده‌ها را عوض می‌کنند، پشت این سادگی، سال‌ها مهندسی پیچیده، شکست‌ها و پیروزی‌های بزرگ نهفته است.
در این مقاله از وبلاگ، قصد داریم سفری داشته باشیم به تاریخ مهندسی خودرو و پیچیده‌ترین گیربکس‌های تاریخ خودرو را از دوران کلاسیک فورد مدل T گرفته تا هایپرکارهای شگفت‌انگیز مدرن مانند کونیگزگ بررسی کنیم.
۱. فورد مدل T (۱۹۰۸)؛ آغاز راه با گیربکس سیاره‌ای
سادگی در ظاهر، گیج‌کننده در عمل!
برای درک مسیر تکامل گیربکس‌ها، باید از جایی شروع کنیم که هم‌زمان ساده‌ترین و برای رانندگان مدرن، عجیب‌ترین بود. فورد مدل T خودرویی بود که جهان را روی چرخ سوار کرد، اما سیستم انتقال قدرت آن هیچ شباهتی به خودروهای امروزی نداشت.
این خودرو از یک گیربکس سیاره‌ای (Planetary) دو سرعته به جلو و یک دنده عقب استفاده می‌کرد که با پدال کنترل می‌شد!
- پدال سمت چپ برای تعویض دنده (فشار دادن کامل به جلو برای دنده یک، رها کردن برای دنده دو).
- پدال میانی برای دنده عقب.
- پدال سمت راست برای ترمز گیربکس.
هیچ اهرم دنده‌ای در کار نبود. راننده باید با پدال‌ها بازی می‌کرد که این کار نیازمند مهارت و هماهنگی بالایی بود. هرچند مکانیسم داخلی این گیربکس نسبت به استانداردهای امروز ساده به نظر می‌رسد، اما در زمان خود شاهکاری از مهندسی تولید انبوه بود.
۲. سیتروئن DS با گیربکس BVH (۱۹۵۵)؛ تلفیق هیدرولیک و مکانیک
سیتروئن DS در زمان معرفی خود، گویی از آینده آمده بود. سیستم تعلیق هیدروپneumatic این خودرو مشهور است، اما کمتر کسی درباره گیربکس نیمه‌اتوماتیک آن یعنی BVH (Boîte de Vitesses Hydraulique) صحبت می‌کند.
این گیربکس ۴ سرعته دستی بود، اما هیچ پدال کلاچی زیر پای راننده وجود نداشت! یک کامپیوتر کاملاً مکانیکی و هیدرولیکی، وظیفه قطع و وصل کلاچ و تعویض دنده‌ها را بر عهده داشت. راننده تنها با یک اهرم کوچک روی فرمان دنده را عوض می‌کرد و فشار روغن هیدرولیک کار سخت را انجام می‌داد. پیچیدگی این سیستم در دهه ۵۰ میلادی به قدری بالا بود که تعمیرکاران کمی توانایی عیب‌یابی آن را داشتند، اما سواری که ارائه می‌داد فراتر از زمان خود بود.
۳. گیربکس‌های دوکلاچه اولیه (PDK پورشه و DSG فولکس‌واگن)
امروزه گیربکس‌های دوکلاچه (DCT) بسیار رایج هستند، اما توسعه آن‌ها یکی از پیچیده‌ترین پروژه‌های تاریخ مهندسی خودرو بود. ریشه این technology به مسابقات اتومبیل‌رانی و پورشه (پروژه PDK در دهه ۱۹۸۰) بازمی‌گردد.
چرا این گیربکس‌ها پیچیده‌اند؟
گیربکس دوکلاچه در واقع از دو گیربکس مجزا تشکیل شده که هر کدام کلاچ خود را دارند؛ یکی برای دنده‌های زوج و دیگری برای دنده‌های فرد. کامپیوتر خودرو حدس می‌زند که دنده بعدی شما چیست و آن را از قبل در گیربکس دوم آماده می‌کند.
کنترل هم‌زمان این دو کلاچ، عملگرهای هیدرولیکی سریع، و نرم‌افزار فوق‌العاده پیچیده‌ای که باید تصمیم بگیرد کی کلاچ‌ها را تعویض کند، این سیستم را به یک شاهکار مهندسی تبدیل کرده است. در ترافیک‌های شهری، هماهنگ نگه داشتن این دو کلاچ بدون لرزش، چالشی بود که سال‌ها طول کشید تا مهندسان بر آن غلبه کنند.
۴. بوگاتی ویرون و شیرون؛ تحمل ۱۵۰۰ اسب بخار قدرت
وقتی صحبت از خودروهایی با بیش از ۱۰۰۰ اسب بخار قدرت و گشتاور سرسام‌آور می‌شود، گیربکس‌های معمولی در کسری از ثانیه خرد می‌شوند. بوگاتی برای مدل‌های ویرون و شیرون نیازمند گیربکسی بود که هم فوق‌العاده سریع باشد و هم بتواند گشتاوری معادل ۱۶۰۰ نیوتن‌متر را تحمل کند.
این گیربکس ۷ سرعته دوکلاچه، ساخت شرکت مشهور ریکاردو (Ricardo) است. پیچیدگی این سیستم در ابعاد آن نیست، بلکه در دوام، سیستم خنک‌کنندگی پیچیده روغن و مکانیزم‌های حفاظتی آن نهفته است. تعویض دنده در این گیربکس در کمتر از ۱۵ میلی‌سکانس انجام می‌شود—سریع‌تر از پلک زدن انسان!
۵. کونیگزگ اگرا و رجرا؛ انقلابی به نام «کونیگزگ دایرکت درایو» (KDD)
اگر قرار باشد جایزه عجیب‌ترین و پیچیده‌ترین گیربکس قرن بیست و یکم را به کسی بدهیم، بدون شک برنده آن کریستین فون کونیگزگ و تیمش هستند.
خداحافظی با گیربکس سنتی در مدل رجرا
کونیگزگ در مدل Regera تصمیم گرفت بزرگ‌ترین وزن و اتلاف انرژی خودروهای پلاگین هیبرید را حذف کند: خودِ گیربکس سنتی!
سیستم KDD (Koenigsegg Direct Drive) به گونه‌ای طراحی شده است که خودرو اصلاً دنده ندارد. رجرا از یک موتور بنزینی V8 و سه موتور الکتریکی استفاده می‌کند. قدرت موتور مستقیماً از طریق یک مبدل گشتاور هیدرولیکی بسیار پیشرفته به چرخ‌ها منتقل می‌شود.
در سرعت‌های پایین، موتورهای برقی کار را جلو می‌برند. با افزایش سرعت، مبدل هیدرولیکی قفل می‌شود و موتور بنزینی مستقیماً به چرخ‌ها متصل می‌گردد. این سیستم شاید در نگاه اول ساده به نظر برسد، اما کنترل الکترونیکی و هیدرولیکی آن یکی از پیچیده‌ترین کدهای مهندسی نرم‌افزار و سخت‌افزار در دنیای خودرو را به خود اختصاص داده است. وزن کمتر، راندمان بالاتر و شتاب بی‌نهایت خطی از مزایای این شاهکار مهندسی است.
۶. گیربکس ۹ سرعته توربوکانورتر کوئینیسی (Koenigsegg Jesko’s LST)
اگر فکر می‌کنید کونیگزگ فقط به دنبال حذف گیربکس است، اشتباه می‌کنید! آن‌ها برای هایپرکار دیگر خود یعنی Jesko، پیچیده‌ترین گیربکس مکانیکی جهان را ساختند: Light Speed Transmission (LST).
گیربکس‌های دوکلاچه سنتی باید دنده متوالی (مثلاً از ۳ به ۴) را طی کنند. اما LST کونیگزگ ۹ سرعته است و چندین کلاچ دارد که به آن اجازه می‌دهد از هر دنده‌ای به هر دنده دیگری مستقیماً پرش کند (مثلاً از دنده ۷ به دنده ۴ در یک صدم ثانیه، بدون درگیر کردن دنده‌های میانی).
وزن این گیربکس فوق‌العاده سبک (فقط ۹۰ کیلوگرم) و اندازه آن بسیار کوچک است، اما پیچیدگی مکانیکی چرخ‌دنده‌ها و کلاچ‌های چندگانه آن در هیچ خودروی دیگری در جهان یافت نمی‌شود.
نتیجه‌گیری؛ آینده به کجا می‌رود؟
از پدال‌های گیج‌کننده فورد مدل T تا سیستم بدون گیربکس کونیگزگ رجرا، تاریخ صنعت خودرو همیشه نشان داده است که انسان هرگز از تلاش برای بهبود راندمان و انتقال قدرت دست بر نمی‌دارد.
با ظهور خودروهای الکتریکی (EV)، بسیاری بر این باورند که گیربکس‌های چندسرعته به خاطره‌ها خواهند پیوست، چرا که موتورهای الکتریکی به دلیل بازه دور موتور وسیع، معمولاً تنها به یک گیربکس تک‌سرعته ساده نیاز دارند. با این حال، تا زمانی که پیشرانه‌های درون‌سوز و هایبریدها در جاده‌ها حضور دارند، مهندسان همچنان مرزهای نوآوری را جابه‌جا خواهند کرد تا سریع‌ترین، نرم‌ترین و پیچیده‌ترین تعویض دنده‌ها را به ارمغان بیاورند.
نظر شما چیست؟ آیا آینده متعلق به خودروهای برقی بدون گیربکس است یا هنوز عاشق صدای تعویض دنده در کسری از ثانیه هستید؟ نظرات خود را با ما در میان بگذارید!