این سؤالی است که برای بسیاری از علاقه‌مندان فنی خودرو ایجاد می‌شود. شاید با مفهوم کلی گیربکس آشنایی داشته باشید، ولی گیربکس هایبرید برای شما کمی عجیب و ناآشنا باشد. در این مقاله قصد داریم تا شما را با مفاهیم زیر آشنا کنیم:
- آشنایی با گیربکس هایبرید
- تاریخچه گیربکس هایبرید
- اجزای گیربکس و عملکرد هرکدام
- آشنایی با چند خودرو که از این مدل گیربکس‌ها استفاده می‌کنند.
آشنایی با گیربکس هایبرید
تقریباً همه شما رانندگی را با دنده زدن شروع کرده‌اید؛ بنابراین به‌صورت کامل با مفهوم تعویض دنده آشنا هستید. موتورهای احتراق داخلی یا غیر برقی، برای کم یا زیاد کردن سرعت خود به گیربکس احتیاج دارند. آن‌ها قدرت اصلی خود را در دورهای خاصی از موتور به دست می‌آورند، مثلاً بعضی از تویوتاها، گشتاور و قدرت موردنظر موتور را در دور ۲۰۰۰ آزاد می‌کنند و بعضی مانند تویوتا هایلوکس، در دور چهارهزار!
بنابراین گیربکس، نقش مهمی در تنظیم موارد بالا ایفا می‌کند. گیربکس‌ها باعث می‌شوند تا توزیع مناسب نیرو در یک محدوده خاصی از دور موتور (RPM) انجام شود.
به‌طورکلی، گشتاور خروجی در دند‌ه‌های پایین (یک و دو) در بالاترین سطح خود قرار دارد و با افزایش سرعتِ خودرو، به‌تدریج کاهش می‌یابد. به همین علت، سازندگان خودرو تلاش کردند تا بادقت و محاسبات دقیق، خروجی قدرت موتور را برای گرفتن بیشترین توان، توسط گیربکس‌ها، آن هم در هر دنده تنظیم کنند.
امّا در خودروهای برقی این‌گونه نیست. خودروهای الکتریکی به گیربکس‌های چند سرعته نیاز ندارند، زیرا در خودروهای الکتریکی، به‌اصطلاح یک موتور برقی وجود دارد. یعنی یک موتور الکتریکی، مانند موتورهای احتراق داخلی به چند دنده با نسبت‌ها یا ضرایب مختلف نیاز ندارد. موتورهای الکتریکی مقدار ثابتی از گشتاور یا قدرت را در یک دور معین و محدوده خاص تولید می‌کنند.
این موتورها برعکس موتورهای احتراق داخلی، قدرت را فوراً تحویل شما می‌دهند. به این معنی که دیگر لازم نیست تا گشتاور موردنیاز از طریق دورزدن (گردش موتور) ایجاد شود. سازندگان خودرو نسبت‌های دنده را در این مدل گیربکس به صورتی محاسبه می‌کنند تا از حداکثر قدرت موتور استفاده کنند و دیگر نیازی هم به تعویض دنده نباشد. (مانند ماشین‌های اسباب‌بازی شارژی)
علاوه بر تمام موارد گفته شده در بالا، اکثر موتورهای الکتریکی می‌توانند با دور موتور ۱۰۰۰۰، به‌راحتی کار کنند. موتور الکتریکی قادر به تولید گشتاور ثابت در دورهای بالا است، درصورتی‌که در موتورهای احتراق داخلی، دور موتور ۶۰۰۰، یک خط قرمز محسوب می‌شود و احتمال خرابی آن بسیار بالا می‌رود. همین مسئله موجب می‌شود تا گیربکس‌های چند سرعته برای موتورهای برقی مناسب نباشد و باعث ناکارآمدی، وزن اضافه و هزینه‌های سنگین شود.
تاریخچه گیربکس‌های هایبرید
تاریخ ساخت این مدل گیربکس‌ها تقریباً به زمان تولید اولین موتورهای هیبریدی برمی‌گردد. در سال ۱۹۶۰ مهندسان جنرال موتور در انگلستان، یک خودروی مینی دو سرنشین با پیشرانه هیبریدی موازی با حداکثر سرعت ۵۶ کیلومتر در ساعت ساختند که تا ۲۴۱ کیلومتر کار می‌کرد.
یک سال بعد، قانون هوای پاک در امریکا تصویب شد و بحران سوخت و تحریم‌های نفتی به وجود آمد. این مسئله، ایده موتورهای هیبریدی را در مهندسان جوان زنده کرد.
مهندسان شرکت TRW گیربکس هایبرید (الکترومکانیکی) هوشمندانه‌ای برای وسایل نقلیه هیبریدی اختراع کردند. چند سال بعد، یعنی در سال ۱۹۷۴، ویکتور ووک و چارلز روزن آنچه را که یک پیشرانه ترکیبی هیبریدی موازی نامیدند به همراه یک گیربکس هایبرید، در ماشین بیوک اسکای لارک نصب کردند. این سدان ۴۱۰۰ پوندی با پنج سرنشین، دارای برد ۳۲۱ کیلومتر، حداکثر سرعت ۱۲۸ کیلومتر در ساعت و کاهش مصرف سوخت و آلایندگی بود.
امّا اوج پیشرفت خودروهای برقی و گیربکس‌های هایبرید در سال ۱۹۹۵ توسط شرکت تویوتا در خودرو تویوتا پریوس شکل گرفت. تقریباً ۸۰ مهندس روی این خودروی عالی کار کردند. این خودرو ترکیبی از موتور احتراق داخلی، دو موتور ژنراتور الکتریکی و یک گیربکس هایبرید بود که از سِری گیربکس‌های TRW جنرال موتور محسوب می‌شد.
انواع و اجزای گیربکس هایبرید به همراه عملکرد آن
سِری
بعضی از موتورهای الکتریکی از گیربکس‌های (EVT) استفاده می‌کنند. این گیربکس توسط تویوتا ساخته شده است و دارای تکنولوژی تقسیم قدرت است که به خودرو اجازه می‌دهد تا به‌صورت سری کار کند. این مدل گیربکس‌ها از یک مجموعه دنده سیاره‌ای کاملاً متفاوت ساخته شدهاند. مدل سری، بیشتر روی مصرف انرژی تمرکز دارند و نسبت به دیگر مدل‌ها، مصرف بسیار کمی دارند.
موازی
هیبریدی‌های موازی با طیف وسیعی از انواع گیربکس ارائه می‌شوند که شامل CVT، اتوماتیک پله‌ای (AT)، کلاچ دوگانه (DCT) و دستی است. سی وی تی‌ها در حال حاضر جزو محبوب‌ترین‌ها هستند. این نوع گیربکس‌های هایبرید را بیشتر در مدل‌های احتراقی الکتریکی قرار می‌دهند. زمانی که موتور الکتریکی از کار می‌افتد، خودرو نیازمند قدرت بیشتر می‌شود و گیربکس به کمک آن می‌آید. گیربکس‌های موازی، از تکنولوژی بسیار پیچیده‌ای استفاده می‌کنند.
پله‌ای
این مدل گیربکس هایبرید قبلاً توسط تعدادی از خودروهای قدیمی استفاده شده است. تا به امروز شرکت هیوندای بیشترین مدل را از این گیربکس تولید کرده است.
این نوع گیربکس به‌جای مبدل گشتاور در جعبه‌دنده، از یک کلاچ مرطوب‌کننده استفاده می‌کند.
TCT
در حال حاضر این مدل توسط هوندا و فولکس‌واگن استفاده می‌شود. مدل TCT دارای کلاچ خشک با گشتاور پایین و کلاچ مرطوب با گشتاور بالا است. در زمینه عملکرد این مدل گیربکس‌ها یک نکته وجود دارد و آن هم تنظیم میزان شتاب باتوجه‌به میزان شارژ باتری است. یعنی اگر میزان شارژ باتری کم باشد، شتاب به همان میزان پایین می‌آید و گیربکس و موتور به‌صورت هوشمند این کار را انجام می‌دهند. (البته فقط در بعضی مدل‌ها)
چه خودروهایی از گیربکس هایبرید استفاده می‌کنند؟
- تویوتا پریوس (Toyota Prius)
- کیا نیرو (Kia Niro)
- تویوتا کرولا (Toyota Corolla)
- اشکودا اکتاویا (Škoda Octavia)
- کیا اپتیما هیبرید (optima hybrid)
- سوناتا هیبرید (Hyundai Sonata)
- آئودی AS (audi as)
- راوفور هیبرید (rav4 hybrid)
در ضمن بعضی مدل‌های هوندا، جنرال موتور، فورد، نیسان، لکسوس، هیوندای و فولکس‌واگن نیز از این مدل گیربکس‌ها استفاده می‌کنند.
نتیجه‌گیری
در این مقاله به صورت کامل با گیربکس هایبرید، تاریخچه، انواع و نحوه عملکرد آن آشنا شدید. این مدل گیربکس‌ها، مخصوص موتورهای الکتریکی ساخته شدهاند و از تکنولوژی پیشرفته‌ای استفاده می‌کنند. در آخر امیدواریم که این مقاله برای شما مفید بوده باشد.