آشنایی با جعبه دنده خودرو و انواع آن
هر خودرویی جهت حرکت به یک عامل تولید کننده نیرو (موتور یا پیشرانه) و یک عامل انتقال دهنده (سیستمی متشکل از قسمت های مختلف که عمل انتقال نیرو را در کنار هم و به صورت متوالی انجام می دهد) نیازمند است. در واقع نیروی تولید شده توسط پیشرانه، بایستی توسط یک سیستم انتقال دهنده به چرخ‌ها منتقل شود. سه بخش اصلی این سیستم انتقال دهنده شامل کلاچ، جعبه دنده و دیفرانسیل هستند که در میان آنها جعبه دنده یا گیربکس از اهمیت بسزایی برخوردار است.
وظایف جعبه دنده خودرو
مهم ترین وظایف گیربکس با درجه اهمیت متفاوت، عبارتند از:
- کنترل خودرو با سرعت های مختلف: با استفاده از این قطعه می توان بدون بالابردن دور موتور و گشتاور، به سرعت مدنظر رسید.
- پیشگیری از سرعت های ناخواسته: به کمک گیربکس می توان خودرو را در سراشیبی ها و شرایط جاده ای که احتمال خروج سرعت از کنترل وجود دارد، به صورت کامل در اختیار راننده قرار داد.
- تنظیم جهت حرکت خودرو: به کمک این قطعه می توان جهت حرکت خودرو را به جلو و عقب کنترل کرد و به خودرو قدرت حرکت معکوس داد.
- کار کردن موتور بدون حرکت خودرو: گاهی لازم است که موتور خودرو فعال باشد اما حرکتی صورت نگیرد. به کمک گیربکس می توان انتقال نیروی موتور به چرخ ها را متوقف و این امکان را فراهم نمود.
اجزای اصلی جعبه دنده خودرو
مهم ترین قطعات مورد استفاده در گیربکس به شرح زیر هستند:
- شفت کلاچ: این قطعه از نیروی پیشرانه استفاده نموده و سپس آن را به دیگر قطعات منتقل می کند. کلاچ متصل شده به شفت با پیشرانه و دیگر قطعات ارتباط دارد و زمانی که کلاچ را درگیر می کنید، شفت شروع به چرخش می کند.
- شفت متحرک: در دومین قطعه اصلی جعبه دنده، چندین چرخ دنده با ابعاد مختلف وجود دارند که می توانند گشتاور کافی برای حرکت خودرو را تولید کنند.
- شفت اصلی: این قطعه از جعبه دنده، گشتاور ضروری خودرو را فراهم می کند. دندانه های موجود در این شفت باعث عملکرد نرم دنده ها می شوند.
- یاتاقان‌ها: این قطعات باعث عملکرد صحیح شفت های چرخشی و کاهش اصطکاک می شوند.
- چرخ‌دنده ها: این قطعات، قدرت را از یک شفت به شفت دیگر منتقل می کنند. گشتاور انتقالی از طریق چرخ دنده ها به تعداد دندانه ها و ابعاد چرخ دنده وابسته است.
انواع جعبه دنده
جعبه دنده بکار رفته در خودرو ها از دو نوع دستی و اتوماتیک است. این جعبه دنده ها در انواع گوناگونی تولید می شوند. در ادامه به معرفی هریک از این نوع گیربکس ها می پردازیم:
1- گیربکس دستی
همان‌طور که از نام این نوع گیربکس پیداست، راننده به صورت دستی عمل تعویض دنده را انجام می‌دهد و در خودرو نیز پدال کلاچ و دسته دنده وجود دارد. گیربکس های دستی قیمت پایین تری دارند و هزینه های نگهداری آنها در مقایسه با انواع اتوماتیک کمتر است. جعبه دنده دستی در برخی کشورها به ویژه کشورهای در حال توسعه محبوبیت بیشتری دارد؛ چون که هزینه های تعمیر و نگهداری آن کمتر است.
گیربکس‌های دستی به دو دسته تقسیم می شوند؛ دسته قدیمی تر، در موتورسیکلت ها مورد استفاده قرار می گیرد و استفاده از آن ها در انواع خودروها منسوخ شده است. جعبه دنده های دستی معمولا به صورت ۴ یا ۵ سرعته طراحی می شوند.
– گیربکس های ترتیبی (غیر سنکرونیزه):
در این نوع گیربکس ها عمل تعویض دنده ها به صورت متوالی و به ترتیب صورت می گرفت و تغییر دنده به عنوان مثال از دنده ۲ به دنده ۴ وجود نداشت. این معضل، رانندگی و کاهش یا افزایش سرعت را سخت و زمان بر می کرد.
– گیربکس های غیر ترتیبی (سنکرونیزه):
این نوع جعبه دنده که امروزه به عنوان گیربکس های دستی در انواع سواری به کار گرفته می شوند، امکان جا گذاشتن برخی سرعت ها و جهش به سرعت بالاتر دنده را دارد.
2-گیربکس اتوماتیک
در این نوع گیربکس عمل تعویض دنده به‌صورت خودکار انجام می شود و نیازی به دخالت راننده نیست. جعبه دنده اتوماتیک از سنسورهای الکترونیکی جهت بررسی سرعت خودرو و تعویض دنده ها استفاده می کند. در چنین گیربکس هایی راننده رفاه و آسایش بیشتری خواهد داشت.
– گیربکس های خودکار سیاره‌ای (AT)
رایج ترین جعبه دنده های خودکار در صنعت خودروسازی به شمار می آیند که از چرخ دنده های خورشیدی- سیاره ای جهت انتقال قدرت استفاده می کنند. کلاچ خودکار آن ها هیدرولیکی است. پیشتر این گیربکس ها ۳ یا نهایتا ۴ سرعته ساخته می شدند، ولی با پیشرفت صنعت مکانیک، اکنون گیربکس های AT با ۹ سرعت نیز در خودروهای پیشرفته و لوکس یا اسپرت استفاده می شود.
– گیربکس های AMT
این گیربکس ها براساس جعبه دنده های دستی طراحی شده اند و عمل کلاچ گیری و تعویض دنده در آنها از طریق قطعات الکترومکانیکی که روی آنها نصب شده است انجام می شود. این نوع گیربکس ها در قطعات و اجزا با گیربکس های دستی مشترک هستند، به همین دلیل هزینه ساخت و نگهداری آنها کمتر است. برای تغییر جعبه دنده خودرو از نوع دستی به نوع اتوماتیک از همین مدل استفاده می شود.
-گیربکس های پیوسته متغیر یا CVT
قطعات این مدل نسبت به قطعات مورد استفاده در دیگر گیربکس ها متفاوت است. انتقال قدرت در آن ها از طریق دو قطعه مخروطی شکل به نام پولی و تسمه ای پلیمری یا فلزی که این دو مخروط را به هم وصل می کند، صورت می گیرد. این دو مخروط هر یک دارای محورهای جداگانه ای هستند که اطراف آن ها حرکت دورانی دارند. تغییر سرعت حرکت نسبی آنها سبب تغییر سرعت گشتاور و در نتیجه تغییر دنده می شود.
– گیربکس های DCT یا دو کلاچه
جدیدترین فناوری های مکانیکی در جعبه دنده دو کلاچه به کار گرفته شده است. ساختاری شبیه به گیربکس های دستی معمولی دارند اما با استفاده از دو جعبه دنده مستقل که هر یک به سیستم کلاچ جداگانه مستقل خود مرتبط هستند. دنده‌های زوج و فرد به صورت مجزا بر روی این دو گیربکس تعبیه شده اند. هر دو جعبه دنده در این سیستم با یک واحد پردازنده گیربکس در ارتباط هستند و کنترل سیستم کلاچ‌گیری با استفاده از این واحد صورت می گیرد. در این قطعه، تغییر دنده و سرعت با قطعات الکترومکانیکی متصل به محورهای جعبه دنده انجام می شود. امکان تعویض دنده دستی در این مدل گیربکس نیز وجود دارد.