منظور از دنده کوتاه و بلند در خودرو چیست؟

وقتی درباره یک خودرو گفته می‌شود دنده‌های آن کوتاه یا بلند هستند، منظور طول دسته‌دنده یا تعداد دنده‌ها نیست، بلکه صحبت از «ضریب دنده» است؛ عددی که مشخص می‌کند موتور برای یک دور چرخش چرخ‌ها چند دور باید بچرخد. ضریب دنده کوتاه‌تر باعث می‌شود گشتاور بیشتری به چرخ‌ها برسد و خودرو شتاب بهتری داشته باشد، اما دور موتور نیز سریع‌تر بالا می‌رود. در مقابل، ضریب دنده بلندتر باعث می‌شود خودرو در یک سرعت مشخص با دور موتور پایین‌تری حرکت کند و برای رانندگی یکنواخت، کاهش مصرف سوخت و کم کردن صدای موتور مناسب‌تر باشد.

به گزارش پایگاه خبری اسب بخار، گیربکس وظیفه دارد میان دور موتور و دور چرخ‌ها نسبت‌های مختلفی ایجاد کند، زیرا موتور نمی‌تواند از لحظه شروع حرکت تا سرعت‌های بالا با یک نسبت ثابت به‌خوبی کار کند. برای شروع حرکت، خودرو به نیروی بیشتری در چرخ‌ها نیاز دارد، اما وقتی سرعت بالا رفت، دیگر لازم نیست موتور با همان نسبت اولیه به چرخ‌ها متصل باشد. به همین دلیل دنده یک معمولاً کوتاه‌ترین ضریب را دارد و هرچه به دنده‌های بالاتر می‌رویم، ضریب دنده بلندتر می‌شود.

ضریب دنده دقیقاً چه چیزی را نشان می‌دهد؟

فرض کنیم ضریب دنده یک برابر ۳.۵ به یک باشد. به زبان ساده، موتور یا محور ورودی گیربکس باید حدود ۳.۵ دور بچرخد تا خروجی گیربکس یک دور بچرخد. اگر ضریب دنده دیگری ۲ به یک باشد، برای یک دور خروجی فقط دو دور چرخش در ورودی لازم است. دنده اول در این مثال کوتاه‌تر است، زیرا نسبت عددی بزرگ‌تری دارد.

هرچه این نسبت بزرگ‌تر باشد، گشتاور بیشتری در خروجی گیربکس ایجاد می‌شود، اما در مقابل سرعت چرخ‌ها نسبت به دور موتور کمتر خواهد بود. به همین دلیل خودرو در دنده یک می‌تواند با قدرت زیادی از حالت سکون حرکت کند، اما با بالا رفتن دور موتور خیلی زود نیاز به تعویض دنده پیدا می‌کند.

چرا دنده کوتاه شتاب را بیشتر می‌کند؟

دنده کوتاه در واقع مانند یک اهرم عمل می‌کند و گشتاور موتور را در مسیر انتقال قدرت افزایش می‌دهد. فرض کنید موتور در یک دور مشخص ۲۰۰ نیوتن‌متر گشتاور تولید می‌کند. اگر ضریب گیربکس کوتاه باشد، گشتاوری که پس از عبور از گیربکس و دیفرانسیل به چرخ‌ها می‌رسد چند برابر می‌شود.

به همین دلیل خودرو در دنده یک و دو راحت‌تر شتاب می‌گیرد و می‌تواند از سربالایی عبور کند یا بار بیشتری را حرکت دهد. البته در مقابل، موتور باید برای رسیدن خودرو به یک سرعت مشخص دور بیشتری بزند، بنابراین دنده کوتاه برای حرکت طولانی با سرعت بالا مناسب نیست.

دنده بلند چه مزیتی دارد؟

با بلندتر شدن ضریب دنده، میزان افزایش گشتاور کمتر می‌شود، اما چرخ‌ها می‌توانند با دور موتور پایین‌تر سریع‌تر بچرخند. برای مثال ممکن است یک خودرو در سرعت ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت در دنده چهار با ۳۵۰۰ دور در دقیقه حرکت کند، اما در دنده شش همان سرعت را با حدود ۲۲۰۰ دور حفظ کند.

این کاهش دور موتور معمولاً باعث کم شدن صدای موتور، مصرف سوخت و استهلاک در رانندگی یکنواخت می‌شود. به همین دلیل دنده‌های بالاتر در خودروهای جدید معمولاً بسیار بلند طراحی می‌شوند و حتی در بعضی گیربکس‌ها دنده آخر نقش «اوردرایو» را دارد. هدف اصلی چنین دنده‌ای شتاب‌گیری نیست، بلکه حفظ سرعت با دور موتور پایین است.

کوتاه بودن ضرایب چه اثری روی شخصیت خودرو دارد؟

اگر دو خودرو قدرت و وزن مشابهی داشته باشند اما یکی ضرایب کوتاه‌تری داشته باشد، معمولاً آن خودرو در سرعت‌های پایین احساس چابک‌تری ایجاد می‌کند.

دور موتور سریع‌تر بالا می‌رود، خودرو زودتر به محدوده قدرت موتور می‌رسد و شتاب اولیه بهتر احساس می‌شود. در مقابل، راننده مجبور است زودتر دنده عوض کند و در سرعت بزرگراهی نیز ممکن است دور موتور بالاتر باشد.

به همین دلیل ضرایب کوتاه در خودروهای اسپرت، آفرودی یا خودروهایی که برای حمل بار طراحی شده‌اند اهمیت بیشتری پیدا می‌کنند. اما خودرویی که برای سفرهای طولانی و مصرف سوخت پایین طراحی شده، معمولاً در دنده‌های بالاتر ضرایب بلندتری دارد تا موتور در سرعت ثابت آرام‌تر کار کند.

ضریب دیفرانسیل هم بخشی از ماجراست

برای بررسی کوتاهی و بلندی واقعی دنده فقط نباید به عدد روی گیربکس نگاه کرد، زیرا ضریب دیفرانسیل یا Final Drive نیز در نسبت نهایی انتقال قدرت تأثیر دارد. اگر یک گیربکس دنده‌های نسبتاً بلند داشته باشد اما ضریب دیفرانسیل آن بزرگ باشد، نسبت نهایی همچنان می‌تواند کوتاه شود. به همین دلیل مهندسان هنگام طراحی سیستم انتقال قدرت، ضریب هر دنده و ضریب دیفرانسیل را همزمان در نظر می‌گیرند.

اندازه چرخ و تایر نیز اثر دارد، زیرا تایر بزرگ‌تر در هر دور مسافت بیشتری طی می‌کند و می‌تواند نسبت نهایی را کمی بلندتر کند.

دنده کوتاه فقط برای شتاب نیست

کوتاه کردن دنده علاوه بر شتاب‌گیری در سربالایی و هنگام سبقت نیز کاربرد دارد. وقتی راننده معکوس می‌دهد، دور موتور افزایش پیدا می‌کند و موتور به محدوده‌ای می‌رود که توان و گشتاور بیشتری تولید می‌کند.

در سرازیری نیز دنده کوتاه باعث افزایش اثر ترمز موتور می‌شود و خودرو را بدون فشار دائمی روی سیستم ترمز بهتر کنترل می‌کند. در خودروهای آفرودی نیز گیربکس کمکی Low Range دقیقاً با همین منطق کار می‌کند. نسبت انتقال بسیار کوتاه می‌شود تا خودرو بتواند با سرعت پایین، گشتاور زیادی در چرخ‌ها داشته باشد.

دنده خیلی بلند همیشه بهتر نیست

گاهی تصور می‌شود هرچه دنده بلندتر باشد، مصرف سوخت حتماً کمتر خواهد شد، اما این موضوع همیشه درست نیست. اگر دنده بیش از حد بلند باشد و دور موتور خیلی پایین بیاید، موتور برای شتاب‌گیری یا حفظ سرعت در سربالایی تحت فشار زیادی قرار می‌گیرد. در چنین شرایطی راننده مجبور می‌شود پدال گاز را بیشتر فشار دهد و حتی ممکن است مصرف سوخت افزایش پیدا کند. بنابراین نسبت دنده باید با توان موتور، وزن خودرو و نوع استفاده هماهنگ باشد.

چرا گیربکس‌های جدید دنده‌های بیشتری دارند؟

یکی از دلایل افزایش تعداد دنده‌ها در گیربکس‌های جدید این است که خودروساز بتواند هم دنده‌های کوتاه برای شروع حرکت و شتاب داشته باشد و هم دنده‌های بلند برای رانندگی اقتصادی در سرعت‌های بالا.

در یک گیربکس هشت‌سرعته، فاصله میان ضرایب معمولاً کمتر از یک گیربکس چهارسرعته است، بنابراین موتور هنگام تعویض دنده افت دور کمتری دارد و راحت‌تر در محدوده بهینه خود باقی می‌ماند. در عین حال دنده آخر می‌تواند بسیار بلند باشد تا در بزرگراه دور موتور پایین بماند.

کوتاه و بلند بودن دنده یعنی مصالحه میان شتاب و دور موتور

به‌طور خلاصه، ضریب دنده کوتاه‌تر گشتاور بیشتری به چرخ‌ها می‌رساند و شتاب بهتری ایجاد می‌کند، اما دور موتور را سریع‌تر بالا می‌برد؛ ضریب دنده بلندتر نیز گشتاور کمتری تقویت می‌کند اما اجازه می‌دهد خودرو با سرعت بالاتر و دور موتور پایین‌تر حرکت کند.

به همین دلیل نمی‌توان گفت دنده کوتاه یا بلند به‌تنهایی بهتر است. گیربکس مناسب باید ترکیبی از هر دو را داشته باشد؛ دنده‌های پایین کوتاه برای حرکت و شتاب‌گیری و دنده‌های بالا بلند برای حفظ سرعت و کاهش مصرف سوخت.

در نهایت آنچه شخصیت یک خودرو را از نظر شتاب، مصرف و دور موتور در سرعت‌های مختلف تعیین می‌کند، فقط قدرت موتور نیست؛ ضرایب گیربکس و دیفرانسیل نیز نقش بسیار مهمی در این میان دارند.