گیربکس دوکلاچه یا DCT چیست و چگونه کار میکند؟

گیربکس های DCT یکی از انواع گیربکس های اتوماتیک هستند که امروزه در کنار سایر گیربکس ها مانند AT و CVT در صنعت خودروسازی بسیار پر استفاده شده و بر روی بسیاری از خودرو های شهری، کراس اور، اسپرت و حتی سوپر اسپرت ها استفاده می شوند.

ساختار کلی این گیربکس ها شبیه به گیربکس های دنده ای بوده و اصلی ترین دلیل محبوبیت آن ها میان رانندگان و سازندگان خودرو های اسپرت، سرعت بسیار بالا در تعویض دنده ها است. هر چند که سازندگان خودرو های اقتصادی مانند کمپانی های چینی نیز به علت قابلیت ارزان سازی استفاده فراوانی از گیربکس های DCT می کنند.

در این مقاله ضمن معرفی گیربکس DCT و انواع آن، نحوه کار این گیربکس ها را بیان می کنیم و مزایا، معایب و نحوه نگهداری صحیح از این گیربکس ها را آموزش می دهیم.

گیربکس دو کلاچه DCT چیست؟

گیربکس DCT یا همان Dual Clutch Transmission که در ایران با نام های گیربکس دو کلاچه یا گیربکس دبل کلاچ نیز شناخته می شود، یک نوع گیربکس اتوماتیک است که ساختاری بسیار شبیه به گیربکس دنده ای دارد و در واقع از ترکیب دو گیربکس دنده ای با یکدیگر بوجود آمده. گیربکس دو کلاچه DCT از 2 شفت ورودی نیرو و 2 صفحه کلاچ (که می توانند خشک یا تر باشند) به وجود آمده و هر صفحه کلاچ به طور مستقیم با یک شفت در ارتباط است. در واقع یک صفحه کلاچ و شفت به دنده های فرد (1-3-5) و صفحه کلاچ و شفت دیگر به دنده های زوج (2-4-6) متصل اند. این ترکیب باعث می شود تا گیربکس بتواند دنده بعدی را قبل از خلاص کردن دنده فعلی درگیر کند و با انجام این کار سرعت تعویض دنده را افزایش دهد.

تاریخچه

طرح اولیه گیربکس دو کلاچه DCT در سال 1939 توسط یک مهندس فرانسوی به نام آدولف کگرس ابداع شد. او این گیربکس را برای استفاده در سیتروئن تراکشن آوانت طراحی کرده بود اما شروع جنگ جهانی دوم و کمبود بودجه باعث شد تا این طرح بی سرانجام بماند.

دو دهه بعد اولین نمونه از این گیربکس در بریتانیا معرفی شد و به عنوان یک آپشن بر روی هیلمن مینکس قرار گرفت. گیربکس دو کلاچه هیلمن از کلاچ های الکترومغناطیسی و یک سری شیر برقی برای تعویض دنده استفاده می کرد. اما این گیربکس چندان قابل اعتماد نبود و مالکان تعداد زیادی از هیلمن هایی که مجهز به این گیربکس بودند، آن را با نمونه دستی عوض کردند.

از اواخر دهه 70، پورشه اقدام به توسعه دادن گیربکس های دو کلاچه DCT برای خودرو های مورد استفاده خود در مسابقات 24 ساعته لمانز کرد. هدف پورشه از پیشبرد این پروژه از بین بردن "افت بوست توربو" در حین تعویض دنده در خودرو های مسابقه ای بود. در نهایت برای اولین بار در سال 1983، "گیربکس دو کلاچه پورشه" "Porsche Doppelkupplung S Getriebe" یا همان PDK در خودروی مسابقه ای پورشه 956 LeMans معرفی شد. اولین استفاده این گیربکس در مسابقات مربوط به سال 1985 بود و در سال 1986 پورشه با مدل 962C LeMans مجهز به گیربکس PDK موفق به کسب عنوان قهرمانی مسابقات 24 ساعته لمانز شد. در همان سال گیربکس PDK در آئودی کواترو S1 نیز در مسابقات رالی Group B استفاده شد.

اولین خودروی شهری تولید انبوه که از گیربکس دو کلاچه استفاده کرد فولکس واگن گلف R32 در سال 2003 بود. پس از آن استفاده از گیربکس های دو کلاچه DCT رفته رفته بیشتر شد و خودروسازان مختلفی اقدام به استفاده از دو کلاچه DCT در خودرو های خود کردند. امروزه این گیربکس ها به محبوبیت بسیاری دست یافته اند و در انواع خودرو های شهری اقتصادی و یا اسپرت و لوکس از آن‌ ها استفاده می شود.

دو کلاچه تر (Wet) و دو کلاچه خشک (Dry)

قبل از توضیح دادن نحوه عملکرد گیربکس دو کلاچه DCT نیاز است ابتدا دو مدل موجود از این گیربکس ها را بشناسیم؛ دو کلاچه خشک (Dry) و دو کلاچه تر (Wet).

همانطور که گفتیم در یک گیربکس دو کلاچه DCT دو صفحه کلاچ وجود دارند که هر کدام به یک شفت ورودی نیرو متصل اند و یک ردیف از دنده ها (زوج یا فرد) را کنترل می کنند. این صفحه کلاچ ها می توانند از نوع خشک یا تر باشند. 

در گیربکس دو کلاچه تر، 2 سری کلاچ پک بزرگ و کوچک در محفظه ای که با نام Clutch Assembly شناخته می شود قرار دارند. این کلاچ پک ها که شباهت فراوانی به کلاچ پک های موجود در گیربکس اتوماتیک AT دارند، به طور کامل در روغن هیدرولیک غوطه ور هستند. عمل کلاچ گرفتن و تعویض دنده در گیربکس های دو کلاچه تر توسط فشار هیدرولیک انجام می شود که کنترل این فشار بر عهده یک سری شیر برقی و سیستم کنترل کننده هیدرولیکی است؛ روندی تقریبا مشابه با آن چه در گیربکس AT اتفاق می افتد.

در گیربکس دو کلاچه خشک اما مجموعه کلاچ شباهت بیشتری به گیربکس های دنده ای دارد. در اینجا یک ماژول کلاچ (Clutch Module) وجود دارد که داخل آن یک دیسک بزرگ و دو عدد صفحه کلاج بزرگ و کوچک (شبیه به دیسک و صفحه گیربکس دنده دستی) وجود دارند. همچنین دیگر خبری از سیستم کنترل کننده هیدرولیکی نیست و عمل کلاچ گیری و تعویض دنده توسط یک شیفت موتور به صورت اتوماتیک با کنترل الکترونیکی انجام می شود. 

گیربکس دو کلاچه DCT چگونه کار می کند؟

همانطور که گفته شد، دو مدل گیربکس DCT خشک و تر وجود دارد که در نوع صفحه کلاچ و سیستم کنترل کننده با یکدیگر تفاوت دارند. اما تفاوت این دو مدل به همین جا ختم می شود و ساختار اصلی گیربکس در این دو کاملا یکسان است.

در یک گیربکس دنده دستی، یک شفت ورودی و یک شفت خروجی وجود دارد که چرخ دنده ها روی این دو شفت قرار دارند و راننده با گرفتن پدال کلاچ می تواند ضمن قطع کردن جریان نیروی ورودی از موتور، با حرکت دادن لیور دنده اقدام به تعویض دنده ها کند. در هنگام انجام این عمل موتور خودرو یک افت گشتاور را در حین تعویض دنده تجربه می کند.

اما گیربکس دو کلاچه DCT چگونه عمل می کند؟ در این گیربکس در واقع 2 گیربکس دنده ای در کنار یکدیگر در یک مجموعه قرار گرفته اند که هر بخش توسط یکی از صفحه کلاچ هایی که توضیح دادیم کنترل می شود. معمولا صفحه کلاچ بزرگ به شفت اولی (دنده های زوج) و صفحه کلاچ کوچک به شفت دومی (دنده های فرد) متصل است. شفت دومی خود از میان شفت اول عبور می کند و با یکدیگر یک گیربکس دو کلاچه را بوجود می آورند.

با داشتن این ترکیب، در اینجا برعکس گیربکس دنده ای دیگر احتیاجی به قطع شدن نیرو هنگام تعویض دنده نیست و گیربکس DCT می تواند قبل از خلاص کردن دنده فعلی، دنده بعدی را درگیر کند. به طور مثال وقتی گیربکس در دنده 3 است، کلاچ مربوط به دنده های فرد درگیر بوده و نیرو را از موتور به شفت منتقل می کند. اما دیگر کلاچ مربوط به دنده های زوج درگیر نیست و هیچ نیرویی به آن شفت وارد نمی شود. بنابراین در اینجا گیربکس برای شیفت به دنده 4 به طور آزادانه می تواند قبل از اینکه دنده 3 را خلاص کند، دنده 4 را درگیر کرده و سپس تنها با آزاد کردن کلاچ فرد و درگیر کردن کلاچ زوج عمل تعویض دنده را با سرعت کم نظیری انجام دهد تا پیشرانه خودرو هیچ افت گشتاوری را تجربه نکند.

برای درک بهتر این موضوع، پیشنهاد می شود ویدیو نحوه عملکرد گیربکس DCT را مشاهده کنید.

مزایا و معایب گیربکس دو کلاچه DCT

اولین و واضح ترین مزیت گیربکس دو کلاچه DCT، امکان تعویض سریع تر دنده ها است. این مسئله باعث می شود تا هنگام شتاب گیری تاخیر تعویض دنده به حداقل برسد و شتاب خودرو افزایش پیدا کند.

دومین مزیت استفاده از گیربکس دو کلاچه DCT، از بین رفتن شوک و تکان ناشی از تعویض دنده در گیربکس های AT و دستی است.

کاهش مصرف سوخت نیز سومین مزیت گیربکس دوکلاچه DCT است. در این گیربکس ها به دلیل کاهش اتلاف نیرو نسبت به گیربکس های AT، مصرف سوخت نیز متقابلا کاهش می یابد.

در طرف مقابل اما از معایب کلی گیربکس های دو کلاچه DCT می توان به تاخیر اولیه پدال گاز هنگام حرکت از حالت سکون، هزینه نگهداری نسبتا بالا و هزینه ساخت بالا برای یک گیربکس با کیفیت است. در صورتی که این هزینه برای ساخت یک DCT با کیفیت توسط کمپانی سازنده انجام نشود، تجربه رانندگی با یک دو کلاچه ارزان قیمت می تواند بسیار آزاردهنده باشد.

سایز مزایا و معایب گیربکس های دو کلاچه DCT بسته به خشک یا تر بودن مجموعه کلاچ متفاوت از یکدیگر است که در پاراگراف بعدی درباره آن ها توضیح می دهیم.

گیربکس دو کلاچه تر بهتر است یا دو کلاچه خشک؟

گیربکس های دو کلاچه خشک و تر به دلیل تفاوت ساختاری در مجموعه کلاچ، رفتار های متفاوتی از خود هنگام رانندگی نشان می دهند و طبعا مزایا و معایب متفاوتی دارند.

در گیربکس دو کلاچه خشک، تاخیر در شروع حرکت از سکون کمتر از دو کلاچه تر است. به علت خشک بودن مجموعه کلاچ، اتلاف نیرو نیز در گیربکس دو کلاچه خشک کمتر از دو کلاچه تر بوده و همچنین هنگام رانندگی نیز غالبا سرعت تعویض دنده در کلاچ خشک سریع تر از کلاچ تر است. مجموعا می توان گفت که رانندگی با دو کلاچه خشک لذت بخش تر از رانندگی با دو کلاچه تر است.

اما از سوی دیگر در گیربکس دو کلاچه خشک، داغ شدن صفحه کلاچ در ترافیک های سنگین تا حدودی رایج است که نیاز به دقت در هنگام رانندگی و نگهداری صحیح دارد. به غیر از آن، صفحه کلاچ های گیربکس مانند دیسک و صفحه در گیربکس دستی عمر مفید مشخصی دارند و احتیاج به تعویض شدن دارند که باعث افزایش هزینه های نگهداری خودرو می شود. ضمنا، کلاچ های خشک برای انتقال گشتاور های بالا مناسب نیستند و قابلیت استفاده روی خودرو های خیلی قوی را ندارند.

گیربکس های دو کلاچه تر اما به علت استفاده از روغن در مجموعه کلاچ تا مدت بسیار طولانی احتیاجی به تعویض کلاچ پک های خود ندارند و احتمال داغ کردن کلاچ های تر در ترافیک های شهری نیز بسیار کمتر از کلاچ خشک است. نگهداری از این مدل گیربکس ها بسیار آسان تر و کم هزینه تر از دو کلاچه های خشک است و قابلیت استفاده در خودرو های قدرتمند با گشتاور بالا را نیز دارند.

اما در طرف مقابل، تاخیر شروع حرکت و عقب رفتن خودرو در سربالایی (کمی بیشتر از دو کلاچه های خشک) نکته منفی پررنگی در گیربکس های دو کلاچه تر است. خودروسازان برای رفع مشکل عقب رفتن خودرو در سربالایی از سیستم کمکی HAC استفاده می کنند تا با گرفتن خودکار ترمز از عقب رفتن خودرو جلوگیری کند. همچنین هزینه ساخت یک دو کلاچه تر نسبت به خشک بالاتر است.

در نهایت، مهم ترین نکته ای که می توان ذکر کرد این است که تمام این موارد نسبی بوده و رابطه مستقیمی با مهندسی و کیفیت گیربکس و البته برنامه ریزی نرم افزاری آن دارند. یک گیربکس دو کلاچه تر با کیفیت بالا مانند PDK پورشه می تواند سرعت تعویض دنده کم نظیر و استارتی بدون تاخیر داشته باشد و یک گیربکس دو کلاچه خشک مانند DCT آلفارومئو می تواند به حدی لذت ناب رانندگی را به شما منتقل کند که اصلا به هزینه های نگهداری گران قیمتش فکر نکنید! اما از سوی دیگر یک گیربکس دو کلاچه بد و بی کیفیت مانند گیربکس DCT تر جک S5 توانایی این را دارد که رانندگی را به یک عذاب دائمی و تمام نشدنی برای شما تبدیل کند و با خرابی های پی در پی، هزینه های نگهداری بالاتری از یک دو کلاچه خشک روی دستتان بگذارد. بنابراین باید گفت که صرفا تر یا خشک بودن گیربکس نمی تواند بیانگر رفتار های آن باشد و کیفیت و مهندسی ساخت گیربکس نیز دخالت بسیاری در این امر دارد.

نکات نگهداری از گیربکس دو کلاچه DCT

نکات کلی نگهداری از گیربکس دو کلاچه DCT مشابه سایر گیربکس های اتوماتیک مانند AT و CVT است. اما یک تفاوت کلی در نحوه رانندگی با گیربکس دو کلاچه خشک وجود دارد که نیازمند دقت و رعایت است تا عمر مفید کلاچ کاهش پیدا نکند؛ خلاص کردن دنده در تمامی توقف ها.

پیشتر در نکات نگهداری از گیربکس های اتوماتیک AT و CVT گفته بودیم که بهتر است در توقف های زیر یک یا دو دقیقه گیربکس را خلاص نکنید و دنده را در حالت D نگه دارید، زیرا در این حالت تنها درگیری میان موتور و گیربکس جریان روغن در مبدل گشتاور است که به علت دور پایین موتور بسیار کم فشار هستند و موجب استهلاک نمی شوند. اما اینجا در گیربکس دو کلاچه شرایط کمی متفاوت است. در اینجا خبری از مبدل گشتاور نیست و بجای آن صفحه کلاچ وجود دارد. در گیربکس های دو کلاچه خشک اگر در ترافیک و پشت چراغ قرمز دائما گیربکس را روی D نگه دارید، کلاچ ها به علت درگیری مضاعف داغ می شود که این امر عمر صفحه کلاچ ها را بشدت کاهش می دهد. از علائم داغ شدن کلاچ ها در ترافیک به مشام رسیدن بوی کلاچ و همچنین تقه زدن گیربکس و نهایتا حرکت نکردن خودرو است. برای جلوگیری از این اتفاق بهتر است که به محض توقف کامل (در ترافیک یا پشت چراغ قرمز) مرتبا دنده را در حالت N قرار دهید.

همچنین برای رانندگی با خودروهای دارای گیربکس دو کلاچه خشک در ترافیک، لازم است حوصله بیشتری به خرج داده و به آرامی و با طمانینه رانندگی کنید، به طور مشخص، بهتر است بلافاصله پس از قرار دادن دنده در حالت D و برداشتن پا از روی پدال ترمز، پدال گاز را فشار نداده و این کار را با کمی تاخیر انجام دهید.

در گیربکس های دو کلاچه تر اما به دلیل غوطه ور بودن کلاچ پک ها در روغن، عمل خنک کاری کلاچ ها بسیار بهتر از کلاچ های خشک انجام می شود و در ترافیک ها داغ کردن کلاچ پک بسیار دیرتر اتفاق می افتد. اما به هر صورت بهتر است در گیربکس دو کلاچه تر نیز هرزگاهی دنده را خلاص کرده و به کلاچ پک ها فرصت استراحت بدهید.

سایر نکات نگهداری از گیربکس دو کلاچه DCT مشترک با انواع دیگر گیربکس اتوماتیک است؛

هنگام شروع حرکت از لانچ کردن به روش بالا بردن دور موتور در N و قرار دادن دنده در D خودداری کنید.

هنگام حرکت از تغییر دنده به N و حرکت کردن به صورت خلاص خودداری کنید.

برای دنده عقب گرفتن ابتدا صبر کنید تا خودرو به طور کامل متوقف شود و سپس دنده را روی R ببرید، تغییر دنده هنگامی که خودرو هنوز کامل توقف نکرده به گیربکس آسیب خواهد رساند.

در هنگام پارک کردن نیز ابتدا خودرو را پارک کنید، ترمز دستی را کشیده و پای خود را از روی پدال ترمز بردارید تا وزن خودرو بر روی ترمز پارک (یا همان ترمز دستی) قرار بگیرد. سپس دنده را به حالت P برده و خودرو را خاموش کنید.

در نهایت، تعویض روغن گیربکس دوکلاچه DCT در زمان مناسب باعث افزایش چشمگیر عمر مفید آن می شود؛ باید توجه کرد که هنگام تعویض روغن گیربکس الزامی است از روغن متناسب با استاندارد های موجود در دفترچه خودرو استفاده کنید (گرید روغن و حجم آن) و به علت حساسیت فراوان این موضوع، عمل تعویض روغن گیربکس را فقط در نمایندگی ها یا تعمیرگاه های معتبر گیربکس اتوماتیک انجام دهید.