جعبه‌دنده پیشرفته کونیگزگ یسکو چگونه کار می‌کند؟

یکی از جالب‌ترین نکات کونیگزگ یسکو در هنگام معرفی در نمایشگاه ژنو ۲۰۱۹، بهره‌مندی از جعبه‌دنده هوشمند LST (مخفف Light Speed Tranmission) بود. در این جعبه‌دنده ۹ سرعته پیشرفته، چرخ‌دنده‌ها همانند جعبه‌دنده یک خودرو مسابقه‌ای به‌صورت مستقیم با‌هم درگیر می‌شوند و کار تعویض دنده به‌وسیله پدال‌های پشت فرمان انجام می‌گیرد. امروز قصد داریم به بررسی فنی و دقیق‌تر جعبه‌دنده سریع و کم‌وزن کونیگزگ بپردازیم.

قبل از اینکه بخواهیم جعبه‌دنده پیشرفته LST را معرفی کنیم، بد نیست نگاهی به نحوه عملکرد جعبه‌دنده دستی معمولی بیاندازیم. معمولا در این نوع جعبه‌دنده‌ها یک فلای‌ویل و کلاچ وجود دارد که به پوسته چرخ‌دنده‌ها متصل می‌شوند و کار انتقال قدرت را انجام می‌دهند.

همان‌طور که در عکس مشخص است، این نوع جعبه‌دنده‌ها از یک شفت خروجی و شفت ثانویه یا دوم بهره می‌برند. چرخ‌دنده‌های قرارگرفته روی شفت خروجی به‌صورت هرزگرد و آزادانه حرکت می‌کنند. در جعبه‌دنده‌های Constant Mesh که چرخ‌دنده‌ها در حالت دائمی درگیر هستند، به ازای هر دنده روی شفت خروجی که به‌صورت آزادانه حرکت می‌کند، یک دنده ثابت روی شفت ثانویه وجود دارد.

هنگامی که پدال کلاچ فشرده می‌شود، انتقال قدرت بین شفت خروجی و پیشرانه هم قطع می‌شود. هنگامی که دسته دنده را تکان می‌دهید، ماهک که وظیفه تعویض دنده را بر‌عهده دارد، کشویی دنده را حرکت می‌دهد و آن را با چرخ‌دنده مورد نظر درگیر می‌کند.

کشویی دنده به‌صورت ثابت روی شفت اصلی یا خروجی قرار گرفته و با دنده‌های مختلف درگیر می‌شود. با رها کردن پدال کلاچ، بار دیگر انتقال قدرت بین موتور و شفت خروجی انجام می‌گیرد و این بار دنده‌های روی شفت خروجی و شفت ثانویه که با تعویض دنده با یکدیگر درگیر شده‌اند، با سرعت یکسانی حرکت می‌کنند.

چرخ‌دنده قرارگرفته روی شفت خروجی، با انتقال قدرت صورت‌گرفته بین شفت خروجی و موتور شروع به حرکت می‌کنند و چرخ‌دنده هرزگرد را به حرکت در می‌‌آورد و در مرحله آخر انتقال قدرت به دیفرانسیل و چرخ‌ها انجام می‌شود.

در هنگامی که هیچ‌کدام از چرخ‌دنده‌های شفت خروجی درگیر نباشند،‌ جعبه‌دنده در حالت خلاص قرار می‌گیرد و در این حالت تنها می‌توانید یک دنده را با دنده هرزگرد درگیر کنید. یک کلاچ و اهرم تعویض دنده در حالات مختلفی می‌توانند عمل کنند.

فرض کنید که برای هر دنده یک کلاچ در نظر گرفته شده باشد و شما مجبور باشید برای هر بار تعویض دنده، یک پدال کلاچ جداگانه را با پای خود بفشارید. قطعا این حالت با وجود فضای در دسترس داخل کابین خودرو امکان‌پذیر نیست و بهره‌وری مناسبی هم ندارد.

حال جعبه‌دنده ۹ سرعته LST با ۸ کلاچ متفاوت و بدون فلای‌ویل خارجی چگونه کار می‌کند؟ به‌جای استفاده از فلای‌ویل، در انتهای میل‌لنگ چرخ‌دنده‌هایی نصب شده است. ۲ چرخ‌دنده دیگر با چرخ‌دنده انتهای میل‌لنگ درگیر هستند که یکی به شفت ۳ دنده اول (۱ و ۲ و ۳) و دیگری به شفت ۳ دنده دوم (۴ و ۵ و ۶) متصل است. چرخ‌دنده‌ای که ۳ دنده اول را به حرکت در می‌آورد، ۲.۰۹ برابر بزرگتر از چرخ‌دنده‌ متحرک ۳ دنده دوم است.

چرخ‌دنده‌های روی دو شفت که به‌‌وسیله قدرت موتور به‌حرکت در می‌آیند، تا هنگامی که به وسیله کلاچ درگیر شوند، هرزگرد خواهند بود. دنده عقب هم یک چرخ‌دنده جداگانه دارد که به وسیله کلاچ جداگانه درگیر می‌شود. درواقع برای این جعبه‌دنده در مجموع ۸ کلاچ و ۸ حسگر فشار کلاچ هیدرولیکی در نظر گرفته شده تا کار انتقال قدرت را در سریع‌ترین زمان ممکن انجام دهند.

تاکنون نحوه درگیر شدن ۶ دنده و ۶ کلاچ مختلف‌شان را به‌همراه دنده عقب توضیح دادیم. حال نوبت به آخرین کلاچ می‌رسد که در رابطه با آن صحبت نکردیم. آخرین کلاچ یعنی کلاچ هشتم، برای انتخاب ۲ حالت خروجی کم یا زیاد برای دیفرانسیل الکتریکی در نظر گرفته شده است.

با انتخاب حالت خروجی کم (Low Output)، جعبه‌دنده تا ۶ دنده اول را درگیر می‌کند. اما با انتخاب حالت خروجی بالا (High Output)، آن‌طور که به‌نظر می‌رسد، جعبه‌دنده بار دیگر چرخ‌دنده‌های ۴ و ۵ و ۶ را به‌عنوان دنده‌های ۷ و ۸ و ۹ انتخاب می‌کند. شاید کمی سردرگم شده باشید، اما با بررسی ضرایب دنده به نتایج شفاف‌تری خواهیم رسید.

دنده ۱: ۴.۷۲۰۰

دنده ۲: ۳.۶۴۴۱

دنده ۳: ۲.۸۷۴۴

دنده ۴: ۲.۲۵۰۰

دنده ۵: ۱.۷۳۷۱

دنده ۶: ۱.۳۷۰۲

دنده ۷: ۱.۰۷۸۳

دنده ۸: ۰.۸۳۲۵

دنده ۹: ۰.۶۵۶۶

در مرحله اول با اختلاف مجموعه ۳ دنده اول با مجموعه ۳ دنده دوم آغاز می‌کنیم. اختلاف ضرایب برای دنده‌های ۱ و ۴، ۲ و ۵ ، و ۳ و ۶ به میزان ۲.۰۹۷۸ است. همین مسئله احتمال استفاده از ۲ شفت اصلی به‌جای ۳ شفت را بیشتر می‌کند. این ۶ چرخ‌دنده در حالت درگیری دائم با چرخ‌دنده‌های قرار گرفته روی شفت اصلی هستند.

در یک جعبه‌دنده Constant Mesh معمولی، به‌ازای هر دنده هرزگرد یک دنده در شفت خروجی وجود دارد که با آن درگیر می‌شود. اما بررسی اختلاف ضرایب تک تک چرخ‌دنده‌ها ما را به نتایج جالبی می‌رساند. اختلاف ضریب بین دنده ۱ و ۲ برابر ۱.۲۹۵ است که با اختلاف ضریب بین دنده‌های ۴ و ۵ برابر است. همچنین اختلاف بین دنده‌های ۲ و ۳ هم برابر ۱.۲۶۷ است که با اختلاف ضریب بین دنده‌های ۵ و ۶ برابر است.

این مسئله می‌تواند دلیلی بر استفاده از تنها ۳ دنده ثابت روی شفت خروجی باشد. با بررسی ارتباط بین ۳ دنده اول و ۳ دنده آخر، احتمال درست بودن این فرض بیشتر می‌شود. اختلاف ضریب بین دنده‌های ۱ و ۷، ۲ و ۸، و ۳ و ۹ همگی برابر ۴.۳۷۷۳ است. از آنجایی که می‌دانیم ضرایب موجود بین دنده‌های ۱ و ۴، ۲ و ۵، و ۳ و ۶ ثابت است، پس اختلاف ضرایب موجود بین دنده‌ّ‌های ۴ و ۷، ۵ و ۸، و ۶ و ۹ هم در عدد ۲.۰۸۶۶ ثابت خواهد بود.

برای درک بهتر نحوه عملکرد سیستم، ۲ شفت دربرگیرنده ۶ دنده اول را A و B و دنده/کلاچ ها از ۱ تا ۶ نام‌گذاری می‌کنیم ( دنده‌های ۷ و ۸ و ۹ همان دنده‌های ۴ و ۵ و ۶ هستند). کلاچ هشتم که میزان خروجی دیفرانسیل را کنترل می‌کند هم در حالت L ،H یا حالت خلاص N قرار می‌گیرد.

حال برای توضیح بهتر نحوه تعویض دنده‌ها، حالتی که دنده درگیر می‌شود با حروف بزرگ، آزاد شدن دنده‌ها با حروف مورب و حالت تعویض خروجی هم به مانند دنده‌ها با حروف بزرگ و مورب نمایش داده می‌شوند.

برای روشن کردن خودرو:

A1 – N ( شفت A در حالت هیدرولیکی یا الکترونیکی می‌چرخد تا موتور را روشن کند)

تعویض دنده از ۱ به ۲:

A1 – A2 – L

تعویض دنده از ۷ به ۴:

B4 – H – L

تعویض دنده از ۳ به ۵:

A3 – B5 – L

تعویض دنده از ۵ به ۸:

B5 – L – H

قسمت دشوار کار اینجا است که چرخ‌دنده مستقیم ( همانند جعبه‌دنده سکوئنشال مسابقه‌ای)، توان تحمل گشتاور این موتور را ندارد. به همین منظور از چرخ‌دنده‌های موربی استفاده شده که زاویه کمتری نسب به چرخ‌دنده‌های مورد استفاده در جعبه‌دنده‌های معمولی دارند.

اما چرخ‌دنده‌های مورب فشار جانبی زیادی را به پوسته جعبه‌دنده وارد می‌کنند. برای حل این مشکل، محاسبات عددی بسیاری انجام شده و با استفاده از نرم‌افزارهای طراحی ۳ بعدی، شکل پوسته بهبود یافته است.

در آخر کریستین وُن کونیگزگ در رابطه با جعبه‌دنده هوشمندانه LST می‌گوید:

«اگر به گذشته برگردیم و نگاهی به آگرا بیاندازیم، خواهیم دید که جعبه‌دنده دوکلاچه همیشه برای ما یک آپشن محسوب می‌شده اما هیچ نکته مثبتی برای تحمل گشتاور ۱۴۸۵ نیوتن‌متری در آن وجود نداشته. اگر میخواستیم همان جعبه‌دنده را توسعه بدهیم، وزن آن به بیش از ۱۷۵ کیلوگرم می‌رسید. اگر بخواهید روی جعبه‌دنده‌های استفاده شده در خودروهای ۸ سیلندر فراری و مک‌لارن کار کنید، آن‌ها تنها تا ۸۹۰ نیوتن‌متر گشتاور را تحمل می‌کنند و بیش از ۱۱۰ کیلوگرم وزن دارند. اما ما اکنون جعبه‌دنده‌ای تولید کردیم که توانایی تحمل گشتاور ۱۵۰۰ نیوتن‌متر را دارد و با درنظر‌گرفتن استارتر و کلاچ‌ها، تنها ۷۹ کیلوگرم وزن دارد. همانند نام این جعبه‌دنده، شما قادر خواهید بود تا بین هر دنده‌ای که بخواهید، تعویض‌دنده را به سریع‌ترین شکل ممکن انجام بدهید.

این جعبه‌دنده بسیار جالب است. ما هیچ فلای‌ویل یا کلاچی را در خارج پوسته نداریم و همگی در مجموعه آلومینیومی قرار گرفته‌اند. بنابراین وقتی در حالت خلاص هستید، موتور خودرو به‌لطف میل‌لنگ، شاتون و پیستون سبک‌وزن، اینرسی بسیار پایینی دارد و همانند یک خودروی فرمول‌یک گاز می‌خورد.»

ارشیا شیخ الاسلامی