گیربکس شش‌سرعته داخلی؛ چرا انتقال قدرت خودروهای ایرانی تغییر کرد؟
به گزارش خبرنگار خودرو تابناک، سال‌ها بخش قابل توجهی از خودروهای تولید داخل با همان گیربکس‌های پنج‌سرعته‌ای حرکت کردند که ریشه طراحی آنها به نسل‌های قدیمی‌تر صنعت خودرو برمی‌گشت. راننده ایرانی سال‌ها با پنج دنده کنار آمد؛ موتور در سرعت‌های بزرگراهی دور موتور نسبتاً بالایی داشت، فاصله ضرایب دنده همیشه با نیاز موتورهای جدید هماهنگ نبود و وقتی خودروساز به سمت موتورهای توربوشارژ و پیشرانه‌های جدیدتر رفت، همان جعبه‌دنده قدیمی دیگر نمی‌توانست بدون تغییر جدی ادامه مسیر بدهد. پروژه گیربکس شش‌سرعته دستی ایران‌خودرو و شرکت نیرومحرکه از همین نقطه اهمیت پیدا کرد؛ پروژه‌ای که هدف آن فقط اضافه کردن یک چرخ‌دنده به مجموعه قبلی نبود، بلکه تغییر معماری انتقال قدرت برای هماهنگ شدن با موتورهای جدیدتر بود. ایران‌خودرو پیش‌تر اعلام کرده بود نخستین گیربکس شش‌دنده دستی و AMT با تکیه بر دانش فنی داخلی توسعه یافته و مسیر بومی‌سازی آن با همکاری شرکت‌های دانش‌بنیان دنبال شده است.
گیربکس در ظاهر یکی از ساده‌ترین اجزای خودرو برای توضیح دادن است؛ موتور نیرو تولید می‌کند، گیربکس این نیرو را با نسبت‌های مختلف به چرخ‌ها می‌رساند و راننده با انتخاب دنده مناسب، میان شتاب و سرعت تعادل برقرار می‌کند. اما داخل پوسته گیربکس مجموعه‌ای از چرخ‌دنده‌ها، شفت‌ها، یاتاقان‌ها، همگام‌سازها، مکانیزم انتخاب دنده و سیستم کلاچ وجود دارد که باید تحت بار و دورهای متفاوت با دقت بسیار بالا کار کنند. کوچک‌ترین خطا در طراحی نسبت‌ها یا کیفیت ساخت می‌تواند خودش را به شکل صدای زوزه، سخت جا رفتن دنده، لرزش، افزایش دمای روغن یا کاهش عمر قطعات نشان دهد. وقتی یک گیربکس قرار است روی خودرویی مثل دنا پلاس توربو یا رانا پلاس نصب شود، مسئله فقط انتقال قدرت نیست؛ باید گشتاور موتور، وزن خودرو، اندازه چرخ‌ها، شتاب مورد انتظار و مصرف سوخت نیز در طراحی آن دیده شود.
اینجاست که دنده ششم معنای فنی پیدا می‌کند. در یک گیربکس پنج‌سرعته، مهندس طراح باید میان شتاب‌گیری، کشش در سربالایی و دور موتور در سرعت‌های بالا تعادل برقرار کند. اضافه شدن دنده ششم اجازه می‌دهد این فاصله‌ها دقیق‌تر تقسیم شوند و دنده بالاتر برای حرکت با سرعت ثابت به کار گرفته شود. اگر نسبت نهایی و ضرایب درست انتخاب شده باشند، خودرو در سرعت‌های جاده‌ای با دور موتور پایین‌تری حرکت می‌کند و فشار کاری موتور کاهش پیدا می‌کند. این کاهش دور می‌تواند به کاهش مصرف سوخت و صدای موتور کمک کند، هرچند صرف وجود دنده ششم هیچ تضمینی برای کاهش مصرف نیست؛ ضرایب گیربکس، وزن خودرو، آیرودینامیک، برنامه ECU، اندازه تایر و سبک رانندگی همگی روی نتیجه اثر دارند.
شش دنده؛ بیشتر از یک چرخ‌دنده اضافه
پروژه MT6 ایران‌خودرو از نظر صنعتی نیز قابل توجه است، چون توسعه آن به تولید قطعات و قالب‌های جدید نیاز داشت. شرکت نیرومحرکه اعلام کرده بود در طراحی گیربکس شش‌سرعته، بیش از ۱۳۵ قالب جدید با همکاری سازندگان داخلی طراحی و ساخته شده و عمق داخلی‌سازی این محصول به حدود ۹۵ درصد رسیده است. این عدد اگر با معیار قطعات و فرایندهای اعلام‌شده از سوی سازنده خوانده شود، نشان می‌دهد پروژه صرفاً مونتاژ یک گیربکس خارجی نبوده و بخش قابل توجهی از زنجیره تولید داخل را درگیر کرده است.
تفاوت مهم دیگر، تعداد قطعاتی است که باید با دقت ماشین‌کاری و کنترل شوند. ساخت چرخ‌دنده به ظاهر کار پیچیده‌ای نیست، اما پروفیل دندانه، عملیات حرارتی، سختی سطح، تلرانس، هم‌محوری و کیفیت پرداخت سطح مستقیماً روی صدای گیربکس و عمر آن اثر می‌گذارد. وقتی دنده‌ها در دور بالا با یکدیگر درگیر می‌شوند، خطای بسیار کوچک در هندسه می‌تواند به ارتعاش و صدا تبدیل شود. شفت‌ها و یاتاقان‌ها نیز باید در برابر بارهای شعاعی و محوری مقاومت کنند و سیستم همگام‌سازی باید امکان تعویض سریع و بدون ضربه دنده‌ها را فراهم کند. برای همین، تولید گیربکس در سطح صنعتی از آن پروژه‌هایی نیست که صرفاً با خرید چند دستگاه و مونتاژ قطعات به نتیجه برسد.
ایران‌خودرو در معرفی این پروژه گفته بود حدود ۸۵ درصد قطعات گیربکس نسبت به خانواده گیربکس BE پژو تغییر یا بهبود پیدا کرده و طراحی آن با همکاری معاونت تحقیقات و توسعه محصول انجام شده است. همین تغییرات نشان می‌دهد MT6 را نمی‌توان فقط یک BE پنج‌سرعته با یک دنده اضافه دانست. وقتی بخش بزرگی از قطعات تغییر می‌کند، موضوع به طراحی دوباره اجزای انتقال قدرت، اصلاح ضرایب، بهبود دوام و هماهنگ کردن مجموعه با موتورهای جدیدتر نزدیک می‌شود.
نخستین کاربردهای این گیربکس نیز برای خودروهایی مانند رانا پلاس و دنا پلاس با موتورهای متفاوت تعریف شد. این انتخاب اتفاقی نبود. موتور EC5 رانا پلاس و موتور EF7 توربوشارژ دنا پلاس دو پیشرانه با مشخصات متفاوت هستند و گیربکس باید بتواند با هر دو مجموعه از نظر گشتاور و ضرایب انتقال قدرت هماهنگ شود. نصب یک گیربکس مشترک روی چند خودرو زمانی منطقی است که معماری آن اجازه استفاده در چند پلتفرم و با چند موتور را بدهد؛ اتفاقی که می‌تواند هزینه توسعه و تولید را نیز کاهش دهد.
موتور توربوشارژ EF7 از طرف دیگر مسئله دیگری هم ایجاد می‌کند. گشتاور بالاتر در دورهای پایین به این معنی است که گیربکس باید بتواند بار بیشتری را تحمل کند. موتور توربو قرار نیست فقط در دورهای بالا قدرت تولید کند؛ بخش مهمی از مزیت آن در تولید گشتاور از دورهای پایین‌تر است. اگر مجموعه انتقال قدرت برای این گشتاور طراحی نشده باشد، افزایش توان موتور می‌تواند عمر کلاچ، چرخ‌دنده‌ها و یاتاقان‌ها را تحت تأثیر قرار دهد. بنابراین توسعه گیربکس شش‌سرعته در کنار موتورهای جدید، بخشی از یک زنجیره مهندسی بزرگ‌تر است.
از طرف دیگر، دنده ششم می‌تواند تجربه رانندگی را هم تغییر دهد. در گیربکس پنج‌سرعته، راننده در بزرگراه ممکن است با دور موتور نسبتاً بالا حرکت کند؛ دنده ششم اجازه می‌دهد نسبت انتقال برای سرعت کروز بلندتر شود. این موضوع برای خودرویی مانند دنا پلاس توربو که گشتاور قابل توجهی دارد اهمیت بیشتری پیدا می‌کند، چون موتور در بسیاری از شرایط توان لازم برای حفظ سرعت با دور پایین‌تر را دارد. البته اگر راننده در دنده ششم دائماً پدال گاز را تا انتها فشار دهد یا خودرو در سربالایی قرار بگیرد، سیستم مدیریت موتور ممکن است برای حفظ سرعت، بار بیشتری به موتور وارد کند و حتی معکوس کند. دنده ششم قرار نیست معجزه مصرف سوخت باشد؛ یک ابزار مهندسی برای بهتر کردن محدوده کاری موتور است.
از MT6 تا اتوماتیک؛ مسیر بعدی کجاست؟
پروژه شش‌سرعته دستی در زمان خودش بخشی از یک برنامه بزرگ‌تر برای توسعه جعبه‌دنده‌های جدید ایران‌خودرو بود. در برنامه‌های اعلام‌شده، در کنار MT6، گیربکس نیمه‌اتوماتیک AMT6 و گیربکس اتوماتیک شش‌سرعته نیز مطرح شده بود. پژوهش‌های منتشرشده درباره این پروژه نیز خانواده گیربکس‌های جدید ایران‌خودرو را شامل MT6، AMT6 و AT6 معرفی کرده‌اند. این مسیر نشان می‌دهد هدف صرفاً جایگزین کردن یک گیربکس پنج‌سرعته نبوده و شرکت نیرومحرکه می‌خواست مجموعه‌ای از فناوری‌های انتقال قدرت را برای نسل جدید محصولات توسعه دهد.
AMT از نظر معماری تفاوت مهمی با گیربکس دستی دارد، اما پایه مکانیکی آن همچنان به جعبه‌دنده دستی نزدیک است. در این سیستم، عمل کلاچ‌گیری و تعویض دنده توسط عملگرها و واحد کنترل انجام می‌شود. مزیت اصلی آن هزینه و پیچیدگی پایین‌تر نسبت به برخی گیربکس‌های اتوماتیک کلاسیک است، اما کیفیت تعویض دنده و رفتار خودرو به کالیبراسیون نرم‌افزار، سرعت عملگرها و هماهنگی موتور و گیربکس وابستگی زیادی دارد. اگر این هماهنگی دقیق نباشد، راننده هنگام تعویض دنده مکث یا ضربه را احساس می‌کند.
AT6 اما داستان متفاوتی دارد. گیربکس اتوماتیک شش‌سرعته به مجموعه‌ای از کلاچ‌های داخلی، مبدل گشتاور، مدار هیدرولیک، شیرهای برقی و واحد کنترل نیاز دارد. اینجا دیگر فقط ماشین‌کاری قطعات مکانیکی مطرح نیست و الکترونیک و نرم‌افزار نقش پررنگ‌تری پیدا می‌کنند. گیربکس باید در هر لحظه تصمیم بگیرد چه دنده‌ای انتخاب شود، فشار هیدرولیک چقدر باشد، مبدل چه زمانی قفل شود و هنگام افزایش یا کاهش بار موتور چه واکنشی نشان دهد. هرچه این سیستم پیچیده‌تر شود، نیاز به تست دوام و کالیبراسیون بیشتر می‌شود.
ایران‌خودرو در سال‌های گذشته اعلام کرده بود پروژه‌های گیربکس شش‌سرعته دستی و نیمه‌اتوماتیک را در داخل دنبال می‌کند و برنامه توسعه گیربکس‌های اتوماتیک، DCT و حتی گیربکس‌های مخصوص خودروهای برقی و هیبریدی را نیز در دستور کار قرار داده است. شرکت نیرومحرکه در سال ۱۴۰۰ اعلام کرده بود گیربکس شش‌سرعته دستی به تولید انبوه رسیده و مطالعات گیربکس دوکلاچه هفت‌سرعته نیز دنبال می‌شود. فاصله میان اعلام پروژه و رسیدن محصول به تولید پایدار البته اهمیت زیادی دارد؛ گیربکس قطعه‌ای نیست که موفقیت آن فقط با ساخت نمونه اولیه اثبات شود.
تولید انبوه، آزمون دوام و خدمات پس از فروش سه مرحله‌ای هستند که ارزش واقعی یک گیربکس داخلی را مشخص می‌کنند. ممکن است یک نمونه آزمایشگاهی عملکرد بسیار خوبی داشته باشد، اما وقتی هزاران دستگاه در گرما، ترافیک، سربالایی، بار کامل و رانندگی شهری وارد بازار شدند، نقاط ضعف دیگری خودشان را نشان دهند. گیربکس باید در شرایط واقعی هزاران ساعت کار کند و رفتار آن در برابر فرسایش کلاچ، افت کیفیت روغن، تغییر دما و خطاهای مونتاژی نیز بررسی شود.
این بخش برای مالک خودرو اهمیت بیشتری دارد، چون گیربکس برخلاف بسیاری از قطعات مصرفی، تعمیرات ساده‌ای ندارد. یک مشکل کوچک در بلبرینگ یا چرخ‌دنده می‌تواند نیازمند باز شدن کامل جعبه‌دنده باشد. در گیربکس اتوماتیک، هزینه شیرهای برقی، مبدل گشتاور، صفحات کلاچ و واحد کنترل نیز به هزینه تعمیر اضافه می‌شود. به همین خاطر، افزایش توان طراحی داخلی اگر با افزایش کیفیت ساخت و خدمات تخصصی همراه نباشد، برای مصرف‌کننده کافی نیست.
داستان روغن نیز در گیربکس شش‌سرعته اهمیت دارد. روغن گیربکس فقط برای روانکاری دنده‌ها نیست؛ در گیربکس‌های پیچیده‌تر وظایف دیگری مانند انتقال حرارت و حفاظت از سطوح درگیر را نیز بر عهده دارد. استفاده از روغن نامناسب یا بی‌توجهی به شرایط سرویس می‌تواند روی عملکرد همگام‌سازها، یاتاقان‌ها و دنده‌ها اثر بگذارد. برای گیربکس‌های اتوماتیک این حساسیت حتی بیشتر است، چون کیفیت و فشار روغن روی عملکرد مدار هیدرولیک و تعویض دنده اثر مستقیم دارد.
اهمیت MT6 امروز از این جهت است که ایران‌خودرو را از یک مرحله قدیمی‌تر انتقال قدرت وارد مرحله‌ای کرد که طراحی و تولید گیربکس داخلی دیگر فقط یک پروژه آزمایشی نبود. تولید این جعبه‌دنده در داخل و اعلام داخلی‌سازی بالا، زنجیره‌ای از سازندگان، قالب‌سازان، ماشین‌کاران و مراکز آزمون را درگیر کرد و تجربه‌ای ساخت که می‌تواند برای نسل‌های بعدی انتقال قدرت مورد استفاده قرار گیرد. اعلام صرفه‌جویی ارزی ۸۷ میلیون یورویی طی چهار سال نیز یکی از اهداف اقتصادی مطرح‌شده برای این پروژه بود.
اما مرحله بعد سخت‌تر است. خودروهای آینده فقط به یک گیربکس شش‌سرعته دستی احتیاج ندارند. بازار به گیربکس‌های اتوماتیک، دوکلاچه، هیبریدی و سامانه‌های انتقال قدرت برقی نیاز پیدا کرده است. اگر صنعت داخلی بخواهد در این زنجیره باقی بماند، باید از ساخت چرخ‌دنده و پوسته عبور کند و به سراغ طراحی نرم‌افزار کنترل، مبدل‌ها، عملگرها، مواد پیشرفته، تجهیزات تست و معماری‌های جدید انتقال قدرت برود.
دنده ششم بنابراین پایان یک پروژه نیست؛ بیشتر شبیه نقطه‌ای است که صنعت خودرو ایران فهمید موتور جدید بدون گیربکس جدید معنای کاملی ندارد. سال‌ها تمرکز صنعت روی پیشرانه و بدنه بود، اما انتقال قدرت همان بخشی است که قدرت تولیدشده را واقعاً به آسفالت می‌رساند. اگر گیربکس نتواند این نیرو را با نسبت مناسب، دوام کافی و تلفات پایین منتقل کند، اسب‌بخار روی کاغذ ارزش چندانی برای راننده ندارد.
مسیر داخلی‌سازی گیربکس از همین‌جا اهمیت پیدا می‌کند. خودروساز ایرانی اگر بتواند طراحی، تولید، آزمون و توسعه جعبه‌دنده را در داخل تثبیت کند، فقط یک قطعه وارداتی را حذف نکرده است؛ یک حلقه مهم از مهندسی خودرو را در اختیار گرفته است. MT6 تجربه‌ای در همین مسیر بود؛ تجربه‌ای که ارزش واقعی آن نه در تعداد دنده‌ها، بلکه در این است که صنعت خودرو ایران را مجبور کرد دوباره به یکی از پیچیده‌ترین بخش‌های خودرو از زاویه طراحی و تولید نگاه کند.
