خودرو برای حرکت‌کردن به یک عامل تولیدکننده و یک عامل انتقال‌دهنده نیرو نیاز دارد. تولیدکننده نیرو در خودرو موتور یا پیشرانه است. سیستم انتقال قدرت نیروی تولیدشده توسط پیشرانه را به وسیله چند قطعه به چرخ‌ها منتقل می‌کند. ۳ بخش اصلی سیستم انتقال‌دهنده قدرت شامل کلاچ، جعبه‌دنده (گیربکس) و دیفرانسیل هستند.
در این مطلب از اول‌فارس به شما خواهیم گفت گیربکس چیست، گیربکس ماشین دقیقاً چه کاری انجام می‌دهد؟ اجزای گیربکس چه هستند و قطعات گیربکس از چه مواردی تشکیل شده‌اند؛ بنابراین برای آشنایی کامل با جعبه‌دنده، تا پایان مطلب با ما همراه شوید. گیربکس در حد موتور خودرو اهمیت دارد و به همان اندازه باید از آن مراقبت و نگهداری شود. در این مطلب قطعات تشکیل‌دهنده گیربکس، وظایف و نحوه عملکرد آن را بررسی خواهیم کرد.
وظایف گیربکس چیست؟
گشتاوری که موتور تولید کرده، باید متناسب با نیاز به چرخ‌ها منتقل شود که این کار برعهده گیربکس یا جعبه‌دنده خودرو است. گیربکس امکان کنترل خودرو با سرعت‌های مختلف در شرایط متفاوت را فراهم می‌کند. هر موتور می‌تواند میزان مشخصی از توان و گشتاور را تولید کند اما با کمک گیربکس می‌توان بدون بالا بردن دور موتور و گشتاور، به سرعت دلخواه رسید.
سایر وظایف گیربکس به شرح زیر هستند:
پیشگیری از سرعت‌های ناخواسته: به کمک گیربکس می‌توان در سراشیبی‌ها و شرایط جاده‌ای که احتمال خروج سرعت از کنترل وجود دارد، خودرو را کامل در اختیار راننده قرار داد.
تنظیم جهت حرکت خودرو: گیربکس می‌تواند جهت حرکت خودرو را به جلو و عقب تغییر دهد.
کارکردن موتور بدون حرکت خودرو: گاهی لازم است موتور فعال باشد اما خودرو حرکت نکند. گیربکس می‌تواند این امکان را با توقف انتقال نیروی موتور به چرخ‌ها فراهم کند.
آشنایی با قطعات گیربکس و چگونگی عملکرد آن
گیربکس‌ها از قطعات زیادی تشکیل می‌شوند. مهم‌ترین بخش گیربکس چرخدندههای آن هستند که بسته به نوع گیربکس در اشکال و جنس‌های مختلفی استفاده می‌شوند. در گیربکس تعداد زیادی چرخدنده روی هم سوار می‌شوند و میزان قدرت و گشتاور انتقالی از موتور به چرخ‌ها را مشخص می‌کنند.
وجود این چرخدندهها در انواع گیربکس‌ها ثابت است اما نوع و تعداد آنها متفاوت است. سایر اجزای سیستم گیربکس خودرو شامل موارد زیر هستند:
پوسته گیربکس
این بخش از جنس چدن ریخته‌گری است و چرخ دنده‌ها، یاتاقان‌های گیربکس و محورها داخل آن قرار دارند.
شافت ورودی یا محور کلاچ
محور کلاچ یا شافت ورودی محور محرک گیربکس محسوب می‌شود. این محور به‌صورت یکپارچه به چرخ‌‌دنده‌ای در بخش ورودی پوسته گیربکس متصل است و از طریق کلاچ با موتور خودرو ارتباط دارد.
شافت واسط یا محور زیر
این محور وظیفه انتقال گشتاور از محور محرک به محور متحرک را بر عهده دارد. روی شافت واسط تعدادی چرخدنده یکپارچه با محور قرار دارد. چرخدنده ابتدایی با چرخدنده محور محرک درگیر است و سرعت ورودی تولیدشده توسط موتور را به همان صورت و بدون تغییر به سمت شافت خروجی هدایت می‌کند. چرخدندههای روی این شافت اندازه‌های متفاوتی دارند.
شافت خروجی یا محور اصلی گیربکس چیست؟
محور اصلی که چرخدندهها و یاتاقان‌ها با محور واسط در ارتباط است، نیروی تبدیل‌شده در جعبه‌دنده را به سمت میل گاردان یا دیفرانسیل هدایت می‌کند. روی این محور چرخدندههای مختلفی به‌صورت غیریکپارچه تعبیه شده است. چرخدندهها با قطرهای متفاوت به کمک یاتاقان‌ها روی این محور به‌صورت دورانی حرکت می‌کنند. این چرخدندهها به‌دلیل درگیر شدن با چرخدندههای شافت واسط به حرکت درمی‌آیند.
یاتاقان یا بیرینگ گیربکس
یاتاقان یا چرخدنده هماهنگ‌کننده که در لایه داخلی دندانه دارد، با حرکت کشویی به‌سمت چرخدنده موردنظر رفته، با آن چفت شده و موجب حرکت آن می‌شود.
دسته دنده
دسته دنده بیرونی‌ترین قسمت سیستم گیربکس است. این قطعه که در برخی از خودروهای اتوماتیک حذف شده است، اغلب مسیری H شکل را برای تغییر دندههای مختلف در جعبه‌دنده طی می‌کند.
میل ماهک
میل ماهک رابط بین دسته دنده و ماهک است که راننده با تغییر حالت دسته دنده در واقع آن را حرکت می‌دهد. مکانیزم این میله فلزی می‌تواند دستی، الکترومغناطیسی، خلائی و هیدرولیکی باشد که امروزه ۲ مورد اول رایج هستند. در حالت دستی، میل ماهک با حرکت دست راننده حرکت می‌کند و تعداد آن با تعداد دنده‌ها تغییر می‌کند. در مکانیزم الکترومغناطیسی ارتباط مگنت‌های متصل به میل ماهک با هسته‌های آهنی و سیم‌پیچ‌های موجود در جعبه‌دنده موجب حرکت آنها می‌شود.
ماهک گیربکس چیست؟
ماهک قطعه‌ای خمیده و فلزی متصل به انتهای میل ماهک است که نیروی وارده بر میل ماهک توسط دسته دنده به آن منتقل شده و آن را به حرکت درمی‌آورد. قطعه ماهک به‌صورت کشویی دنده را درگیر کرده و درنتیجه چرخدنده موردنظر فعال شده و سرعت خودرو تنظیم می‌شود. به‌ازای هر میل ماهک یک ماهک در گیربکس وجود دارد.
کشویی دنده
قطعه‌ای دارای شیار از ۲ جهت که ماهک در یکی از این شیارها قرار گرفته و موجب حرکت آن می‌شود. جعبه‌دنده برنجی و یاتاقان در شیار دوم قرار می‌گیرد تا دنده انتخاب‌شده وارد مدار شود. کشویی روی قطعه‌ای به نام توپی به‌صورت رفت‌وبرگشت حرکت می‌کند.
دنده برنجی گیربکس چیست؟
برای درگیر شدن سریع و دقیق دندههای کشویی و یاتاقان‌های گیربکس از دنده برنجی بین این ۲ قطعه استفاده می‌شود. این جسم فلزی و حلقه‌ای در اطراف خود فرم دندانه‌دار دارد و به‌دلیل اصطکاک بیشتر با یاتاقان سریع‌تر با این قطعه چفت می‌شود و نیروهای دورانی و طولی تحمیلی به آن را کاهش می‌دهد.
کاسه نمد یا عایق نشت
از یاتاقان‌ها و روغن درون آنها در برابر نفوذ ذرات گردوغبار محافظت می‌کند.
چرخدنده گیربکس چیست؟
چرخدندهها مهم‌ترین و اصلی‌ترین قطعه در گیربکس هستند و هریک نماینده یکی از دندههای خودرو به شمار می‌روند؛ بنابراین اگر خودرو جعبه‌دنده شش‌سرعته داشته باشد، ۶ جفت چرخدنده مربوط به آنها در گیربکس قرار دارد. چرخدندهها حلقه‌هایی فلزی در قطرهای مختلف با دیواره بیرونی دندانه‌دار هستند که ارتباط محورها از طریق درگیری دندانه‌های آنها برقرار می‌شود.
چرخدندهها انتقال گشتاور را با حرکت در خلاف جهت آن کنترل می‌کنند. تغییر در گشتاور منتقل‌شده از موتور به چرخ‌ها به واسطه تفاوت در قطر چرخدندهها و درنتیجه ایجاد تفاوت در سرعت حرکت آنها روی محور ایجاد می‌شود. چرخدندهها عامل تفاوت دنده سنگین و سبک هستند. در واقع نحوه چرخش و انتقال گشتاور توسط آنها منجر به سرعت و قدرت بالاتر در دندههای سنگین (چرخدندههای قطورتر) و سرعت بیشتر و قدرت کمتر در دندههای سبک (چرخدندههای نازک‌تر) می‌شود؛ بنابراین چرخدندههای قطورتر مربوط به دندههای ابتدایی و برای شروع حرکت و چرخدندههای باریک‌تر مربوط به دندههای بالاتر در سرعت‌های بیشتر هستند.
برای درگیر شدن چرخدندهها با هم باید اندازه دندههای آنها دو به دو برابر باشد. چرخ دنده‌ها از نظر ظاهری به ۲ نوع دندانه ساده و مارپیچ و از نظر جهت انتقال قدرت به ۳ نوع عمودمحور، موازی‌محور و افقی‌محور تقسیم می‌شوند.
انواع گیربکس ماشین را بشناسید
گیربکس در اولین خودروی مدرن جهان ساخت بنز به شکل دوسرعته استفاده شدند اما امروزه به ۳ دسته اصلی تقسیم می‌شود:
۱. گیربکسهای دستی
۲. گیربکسهای اتوماتیک یا خودکار
۳. گیربکسهای نیمه‌خودکار
این ۳ دسته اصلی شامل انواع مختلفی هستند که عملکرد و راندمان متفاوتی ارائه می‌دهند.
۱. انواع گیربکسهای دستی
گیربکسهای دستی با فشار پدال کلاچ توسط راننده و تعویض دنده به وسیله دسته دنده کار می‌کنند. در این نوع گیربکس، کنترل خودرو کاملاً در دست راننده است که سرعت خودرو را به تمایل خود افزایش یا کاهش می‌دهد.
جعبه‌دنده‌های دستی به ۲ دسته تقسیم می‌شوند که دسته قدیمی‌تر آنها امروزه فقط در موتورسیکلت‌ها استفاده می‌شود. گیربکسهای دستی عموماً چهار یا پنج‌سرعته طراحی می‌شوند اما نمونه‌های شش‌سرعته آن نیز به‌ندرت در بازار موجود هستند.
– گیربکسهای ترتیبی (غیرسنکرونیزه)
در این نوع گیربکس دستی تعویض دنده‌ها باید پشت سر هم و به‌ترتیب انجام شود و امکان تغییر دنده مثلاً از دنده ۲ به دنده ۴ وجود نداشت. این موضوع دشواری در رانندگی و کاهش یا افزایش سرعت ایجاد می‌کند.
– گیربکسهای غیرترتیبی (سنکرونیزه)
این نوع جعبه‌دنده دستی که امروزه به‌عنوان گیربکسهای دستی در انواع سواری استفاده می‌شوند، قابلیت جاگذاشتن برخی سرعت‌ها و جهش به دنده بالاتر را دارد.
۲. انواع گیربکسهای اتوماتیک
برای استفاده از این نوع گیربکس‌ها نیازی به مهارت بالا در رانندگی به‌منظور تعویض دندههای به‌موقع و درگیرکردن کلاچ نیست، بلکه قراردادن دنده در حالت رانندگی و فشردن پدال گاز برای به حرکت درآوردن خودرو کافی است. در این سیستم پیچید‌ه، پدال کلاچ حذف شده و دنده مناسب را خودرو برای راننده انتخاب می‌کند. انواع گیربکسهای خودکار به شرح زیر هستند:
– گیربکسهای خودکار سیاره‌ای (AT)
متداول‌ترین گیربکسهای خودکار در صنعت خودروسازی از چرخدندههای خورشیدی سیاره‌ای برای انتقال قدرت استفاده می‌کنند. کلاچ خودکار هیدرولیکی آنها سیستم کنترلی مجزا دارد. این گیربکس‌ها در گذشته به‌صورت سه یا چهارسرعته ساخته می‌شدند اما اکنون گیربکسهای نُه‌سرعتهAT نیز موجود هستند که در خودروهای پیشرفته یا اسپرت استفاده می‌شوند.
– گیربکسهای AMT
این گیربکس‌ها براساس جعبه‌دنده‌های دستی طراحی شده‌اند و عمل کلاچ‌گیری و تعویض دنده در آنها از طریق قطعات الکترومکانیکی انجام می‌شود. این نوع گیربکس‌ها که از نظر قطعات با گیربکسهای دستی مشترک هستند، نسبت به نوع قبلی هزینه ساخت و نگهداری کمتری دارند. برای تغییر گیربکس خودرو از دستی به اتوماتیک از جعبه‌دنده‌های AMT استفاده می‌شود.
– گیربکسهای پیوسته متغیر یا CVT
این گیربکسهای نسبتاً جدید از محبوب‌ترین جعبه‌دنده‌های خودکار در صنعت خودروسازی هستند. در این نوع گیربکس، تعویض دنده‌ها پیوسته انجام می‌شود و افت توان و شتاب بین تعویض دنده‌ها احساس نمی‌شود.
قطعات گیربکسهای پیوسته متغیر با قطعات دیگر گیربکس‌ها متفاوت است و دو قطعه مخروطی به نام پولی و تسمه‌ای پلیمری یا فلزی که این دو مخروط را به هم متصل می‌کند، انتقال قدرت در آنها را انجام می‌دهند. این ۲ مخروط حول محورهای مجزا حرکت دورانی دارند. تغییر سرعت حرکت نسبی آنها منجر به تغییر سرعت گشتاور و درنتیجه تعویض دنده می‌شود.
– گیربکسهای DCT یا دوکلاچه
در این نوع جعبه‌دنده‌ها، جدیدترین فناوری‌های مکانیکی استفاده شده است. ساختار آنها شبیه به گیربکسهای دستی معمولی است، اما دارای دو جعبه‌دنده مستقل متصل به دو سیستم کلاچ جداگانه هستند. دندههای زوج و فرد به صورت جداگانه بر روی این دو گیربکس مجزا تعبیه شده‌اند.
هر ۲ جعبه‌دنده در این سیستم با یک واحد پردازنده گیربکس در ارتباط هستند که کنترل سیستم کلاچ‌گیری را برعهده دارد. تغییر دنده و سرعت را قطعات الکترومکانیکی متصل به محورهای جعبه‌دنده‌ها انجام می‌دهند. این جعبه‌دنده‌های تمام‌اتوماتیک امکان تعویض دنده دستی را نیز در اختیار راننده قرار می‌دهند. این نوع گیربکس‌ها به‌صورت پنج و شش‌سرعته در خودروهای لوکس و به‌شکل هفت‌سرعته در خودروهای اسپرت و مسابقه‌ای استفاده می‌شوند.
۳. گیربکسهای نیمه‌خودکار
گیربکسهای نیمه‌خودکار یا منومتیک عمل تعویض دنده را ساده‌تر از نوع دستی و کارآمدتر از نوع اتوماتیک انجام می‌دهد. در این گیربکس‌ها تعویض دنده خودکار انجام می‌شود اما امکان کم و زیادکردن دنده‌ها به‌صورت دلخواه در اختیار راننده قرار دارد.
دسته دنده گیربکسهای خودکار معمولی ۴ حالت حرکت، خلاص، عقب و پارک دارد اما این گیربکس‌ها که اهرم تعویض دنده آنها به‌صورت شیفترهای مخصوص در پشت غربیلک فرمان قرار دارد، امکان کنترل سرعت دنده‌ها را با کم و زیادکردن آنها به راننده می‌دهند. انواع گیربکسهای منومتیک به‌صورت زیر هستند:
– گیربکسهای تیپ ترونیک
این جعبه‌دنده ساخت شرکت پورشه عملکردی شبیه گیربکسهای خودکار معمولی دارد. پورشه امتیاز استفاده از آن را به برخی خودروسازان مانند فولکس واگن و آئودی فروخته است. در این سیستم پیش از فعالیت سیستم خودکار امکان تعویض دنده را به راننده می‌دهد. در واقع اگر فاصله تعویض دنده‌ها توسط سیستم خودکار زیاد باشد و ضرایب آنها با اختلاف زیاد انتخاب شوند، راننده می‌تواند به‌صورت دستی اقدام به تعویض دنده کند. این نوع جعبه‌دنده امکان دنده معکوس را نیز فراهم می‌کند.
– گیربکسهای تیپ ترونیک S
در گیربکسهای تیپ ترونیک راننده برای دخالت در تعویض دنده باید حالت کنترل دستی را فعال کند اما در این مدل راننده بدون فعال‌سازی حالت دستی می‌تواند در عمل تعویض دنده دخالت کند و درصورت دخالت‌نکردن او سیستم گیربکس به حالت خودکار بازمی‌گردد.
– گیربکسهای شیفت ترونیک
این گیربکس‌ها ساخت شرکت هیوندای عملکردی شبیه گیربکسهای تیپ ترونیک S دارند. البته ممکن است در آنها اهرم تعویض دنده به‌شکل دسته دنده در کنسول مرکزی قرار بگیرد و خبری از شیفتر فرمان نباشد.
جمع‌بندی، گیربکس چیست و چه می‌کند؟
در مطلب امروز از اول‌فارس به این موضوع پرداختیم که گیربکس چیست، اجزای گیربکس چه هستند و قطعات گیربکس از چه مواردی تشکیل شده‌اند. گیربکس پس از موتور دومین بخش مهم در هر خودرو به حساب می‌آید؛ بنابراین مهم است چگونه از گیربکس خودرو نگهداری می‌کنید تا در آینده به مشکل نخورید. نگهداری از گیربکسهای دنده‌ای و اتوماتیک به روش‌های خاصی انجام می‌شود؛ بنابراین بهتر است برای اینکه از گیربکس خودرو به بهترین نحو نگهداری کنید، راهکارهای این موضوع را از منابع فنی یا خبرگان حوزه تعمیرات جمع‌آوری کنید.منبع:دیجیاتو
نظرات