تاریخچه ی گیربکس اتومات و نحوه عملکرد آن
گیربکس اتوماتیک (Automatic Transmission) یکی از مهم‌ترین و جذاب‌ترین اختراعات تاریخ صنعت خودرو است که رانندگی را از یک وظیفه پردغدغه به تجربه‌ای راحت و لذت‌بخش تبدیل کرد.
در ادامه، تاریخچه پیدایش این سیستم و نحوه عملکرد جذاب اجزای داخلی آن را بررسی می‌کنیم.
تاریخچه مختصر گیربکس اتوماتیک
ایده حذف پدال کلاج و تعویض دستی دنده‌ها از سال‌ها پیش ذهن مهندسان را درگیر کرده بود:
-
سال ۱۹۲۱: «آلفرد هورنر مونرو» (Alfred Horner Munro) در کانادا اولین نسخه سیستم کنترل خودکار را با استفاده از هوای فشرده ثبت کرد، اما این سیستم قدرت کافی برای استفاده در خودروهای سنگین را نداشت.
-
سال ۱۹۳۹ (انقلاب بزرگ): شرکت جنرال موتورز (GM) سیستم معروف Hydra-Matic را معرفی کرد. این گیربکس که در سال ۱۹۴۰ روی خودروهای اولدزمبیل نصب شد، اولین گیربکس کاملاً اتوماتیک تولید انبوه در جهان بود که از ترکیب مبدل گشتاور هیدرولیکی و دنده‌های خورشیدی استفاده می‌کرد.
-
توسعه در دهه‌های بعد: در دهه ۱۹۶۰ گیربکس‌های ۳ سرعته رایج شدند؛ در دهه‌های ۸۰ و ۹۰ میلادی کامپیوترها (ECU) وارد عرصه کنترل گیربکس شدند و مصرف سوخت را بهبود دادند. امروزه نیز گیربکس‌های مدرن ۶، ۸، ۹ و ۱۰ سرعته به همراه سیستم‌های پیشرفته CVT و دوکلاچه (DCT) در خودروها به کار می‌روند.
نحوه عملکرد گیربکس اتوماتیک (اتومات AT)
بر خلاف خودروهای دنده‌ای که راننده با فشار دادن کلاج ارتباط موتور و گیربکس را قطع می‌کند، در گیربکس‌های اتوماتیک سنتی (مبدل گشتاوری)، تمام این فرآیندها به صورت هیدرولیکی و الکترونیکی و بدون نیاز به دخالت راننده انجام می‌شود.
اجزای اصلی و نحوه کارکرد آن‌ها عبارتند از:
۱. مبدل گشتاور (Torque Converter) – قلب سیستم
مبدل گشتاور جایگزین «صفحه کلاج» در ماشین‌های دستی است و میان موتور و گیربکس قرار دارد. این قطعه پر از روغن مخصوص است و شامل سه بخش اصلی است:
-
پمپ (Impeller): به میل‌لنگ موتور وصل است و هم‌زمان با چرخش موتور می‌چرخد تا روغن را به بیرون پرتاب کند.
-
توربین (Turbine): به شفت ورودی گیربکس متصل است. برخورد روغنِ پرتاب‌شده از پمپ به پره‌های توربین، باعث چرخش آن و در نتیجه انتقال قدرت به چرخ‌ها می‌شود.
-
استاتور (Stator): روغن را هدایت و گشتاور را تقویت می‌کند.
-
نکته جالب: به دلیل وجود این سیال روغنی، وقتی ماشین درجا کار می‌کند (روی دنده D و ترمز گرفته‌اید)، موتور خاموش نمی‌شود چون روغن در حال لغزش است و اتصال کاملاً صلب نیست.
۲. مجموعه دنده‌های خورشیدی (Planetary Gear Set)
در گیربکس‌های دستی از دنده‌های موازی استفاده می‌شود، اما در گیربکس اتوماتیک از مجموعه دنده‌های خورشیدی استفاده می‌شود که ساختاری بسیار فشرده و جالب دارند. این مجموعه شامل سه بخش است:
-
دنده خورشیدی (در مرکز)
-
دنده‌های سیاره‌ای (پیرامون خورشید)
-
رینگ دنده‌دار بیرونی با قفل کردن یا آزاد کردن هر کدام از این بخش‌ها توسط کلاج‌ها و باندهای داخلی، ضریب دنده‌های مختلف (۱، ۲، ۳ و…) ساخته می‌شود بدون اینکه نیاز به قطع جریان قدرت باشد.
۳. ساعت گیربکس (Valve Body) و سیستم هیدرولیک
«ساعت گیربکس» مغز متفکر هیدرولیکی سیستم است. این بخش پر از مجاری پیچ‌درپیچ و شیرهای برقی (Solenoids) است که با فشار روغن، مسیرها را باز و بسته می‌کنند تا دنده‌ها تعویض شوند.
۴. کامپیوتر گیربکس (TCU / ECU)
در خودروهای مدرن، کامپیوتر خودرو لحظه‌به‌لحظه اطلاعاتی مثل سرعت خودرو، دور موتور (RPM)، میزان فشردن پدال گاز و شیب جاده را بررسی می‌کند و فرمان دقیق زمان تعویض دنده (سبک یا سنگین کردن) را به شیرهای برقی ساعت گیربکس صادر می‌کند.
انواع رایج گیربکس‌های اتوماتیک امروزی
-
اتوماتیک معمولی (AT / Torque Converter): نرم، بادوام و مناسب برای رانندگی شهری و آفرود (مثل بسیاری از خودروهای سنتی).
-
سی‌وی‌تی (CVT): فاقد دنده‌های مشخص است و با استفاده از دو پولی و یک تسمه، ضریب دنده را به صورت پیوسته تغییر می‌دهد (بسیار کم‌مصرف).
-
دوکلاچه (DCT): دارای دو کلاج مجزا برای دنده‌های زوج و فرد است که تعویض دنده را با سرعت فوق‌العاده بالایی انجام می‌دهد (مناسب خودروهای اسپرت).