همه چیز درباره جعبه گیربکس خودرو (دستی و اتوماتیک)
حتما تا حالا این سوال ذهن شما را هم درگیر کرده است که این دنده ای که ما در اتاق خودرو می بینیم و این قدر کار کردن با آن برای ما مخصوصا اگر تازه کار باشیم مهم است، به چه چیزی در موتور خودرو وصل است و دقیقا چه نقشی را در به حرکت در آوردن خودرو بازی می کند؟. دنده خودرو به بخشی در موتور خودرو به نام جعبه دنده یا همان گیربکس متصل است که نقش مهمی را در پیشرانه خودرو بازی می کند. این مقاله برای روشن کردن ذهن شما درباره جعبه خودرو می خواهد به معرفی گیربکس، انواع آن، وظایف و اهمیت آن بپردازد. با ما همراه باشید.
گیربکس چیست؟
جعبه دنده یا گیربکس بخش مهمی از خودرو هست که تصور خودرویی بدون آن غیر ممکن است. موتور خودرو از خود گشتاوری تولید می کند که به طریقی باید این گشتاور عملکرد خود را به بخش های مختلف به اشتراک بگذارد. جعبه گیربکس بخشی از خودرو هست که گشتاور تولید شده توسط موتور را از طریق کلاچ به خود می رساند.
البته جعبه دنده که با نام جعبه گیربکس نیز در میان عموم مردم یاد می‌شود، به دو نوع گیربکس دستی و گیربکس اتومات یا خودکار دسته‌بندی می شود که هر چه به خودروهایی با تکنولوژی جدیدتر نگاه می کنیم، میل خودروسازها و مردم به سمت جعبه گیربکس اتومات به دلیل راحتی کار با آن بیشتر بوده است.
نحوه ی عملکرد گیربکس
در ابتدا نیرو توسط موتور تولید شده و به فلایویل که در انتهای میل لنگ قرار دارد منتقل می شود . فلایویل با چرخش خود ، مجموعه دیسک و صفحه کلاچ را به گردش در می آورد .
پس از آن این نیروی چرخشی به شفت ورودی گیربکس منتقل می شود ، این شفت توسط قطعه ای به نام هزار خاری به صفحه کلاچ متصل می شود . به تبع این چرخش به وجود آمده در شفت ، تعدادی از دنده هایی که روی شفت ثابت هستند نیز شروع به چرخش می کنند .
لازم به ذکر است که هر کدام از شفت های ورودی و خروجی گیربکس دارای تعدادی دنده ی ثابت و متحرک هستند . این دنده های ثابت چرخش خود را مستقیما از شفت ها دریافت می کنند اما راننده توسط اهرم دسته دنده تعیین می کند که کدام دنده توسط دنده کشویی روی شفت قفل شود و نیرو را از شفت دریافت کند . به طور کلی چرخ دنده های تعیین کننده دنده روی محور خروجی گیربکس ثابت هستند . در رابطه با این چرخ دنده ها راننده از طریق دسته دنده تعیین می کند که کدام چرخ دنده مسئول انتقال نیروی موتور به محور خروجی گیربکس باشد .
وقتی ماشین خلاص باشد ، دنده های متحرک روی دنده های ثابت قفل نیستند و نیرویی از گیربکس خارج نمی شود . اما وقتی راننده یکی از دنده ها را جا می زند ، دنده متحرکِ آن دنده ، با دنده ثابت قفل می شود و نیروی شفتِ ورودیِ گیربکس به شفتِ خروجیِ آن منتقل می شود . پس از آن این چرخش به دیفرانسیل منتقل می شود.
انواع گیربکس
گیربکس دو نوع است : گیربکس معمولی و گیربکس اتوماتیک. دربعضی خودرو ها دسته دنده بغل فرمان قرار دارد ولی در اکثر اتومبیل ها دسته دنده در سمت راست راننده روی گیربکس بسته شده است
1- گریبگس دستی
سه نوع مهم گیربکس های دستی وجود دارد:
● گیربکس مجهز به دنده کشویی
● گیربکس مجهز به بوش تعویض دنده
● گیربکس مجهز به دنده برنجی
گیربکس مجهز به دنده کشویی دو و یا چند شفت دارد که در امتداد هم و یا موازی با یکدیگر قرار دارند. دنده های کشویی نیز در کنار هم بر روی شفتها نصب و با یکدیگر درگیر می شوند تا امکان تغییر دور و یا جهت حرکت فراهم شود.
گیربکس مجهز به بوش تعویض دنده شفت ها و چرخ دنده هایی دارد که دائماً با یکدیگر درگیرند. تعویض دنده از طریق قفل کردن چرخدنده های آزاد در شفت مربوط به آنها و به وسیلۀ بوشهای کشویی انجام می شود.
گیربکس مجهز به دنده برنجی نیز دنده هایی دارد که دائماً با هم درگیرند، گرچه قبل از آنکه چرخدنده ها با هم درگیر شوند می توان با یکسان کردن دور آنها، دندۀ دلخواه را انتخاب کرد
2- گیربکس خودکار
گیربکس خودکار نسبت به گیربکس دستی، مصرف سوخت پایین تری دارد. البته که مصرف سوخت پایین تر گیربکس اتومات در تمامی زمان ها نیست و در مواقعی مانند سرعت ثابت، این گیربکس دستی هست که میزان مصرف سوخت پایین تری دارد. اما در کل باید بگوییم برنده این جدال گیربکس خودکار هست. در اکثر خودروهای اتومات، تعداد دنده های آن نسبت به خودرویی هم رده اما با جعبه گیربکس دستی بیشتر هست؛ این مسئله به دلیل انتقال قدرت یکسان به چرخ ها در دور موتور پائینتر هست که نتیجه این کار، سوخت استفاده شده کمتر هست.
3- گیربکس CVT
این جعبه دنده جدید، عملکرد بهتری در مقایسه با جعبه گیربکس دستی و اتومات داشته است. می توان گفت در هنگان رانندگی با جعبه گیربکس CVT انگار با گیربکسی از بی نهایت دنده در حال رانندگی هستید. مهمترین نکته مثبت این جعبه گیربکس، میزان مصرف سوخت هست. CVT با توجه به قدرت پیشرانه و گشتاور چرخ ها، بهترین حالت را برای استفاده کمتر از سوخت بکار می گیرد تا بهترین نتیجه را برای راننده حاصل کند.
مقایسه جعبه گیربکس اتومات و جعبه گیربکس
هرچه به جلوتر می رویم استفاده خودروهای مدرن از دنده CVT بیشتر می شود و پیش ینی می شود تا چند سال دیگر بازار خودرو را ازآن خود کند. رانندگی با جعبه گیربکس اتوماتیک و CVT کاملا مشابه هست اما عملکرد این دو کاملا متفاوت هست. برای حرکت در هر دو نوع جعبه دنده نیاز به کار خاصی نیست و کافیست دنده را در حالت D بگذارید و شروع به حرکت کنید. البته این میزان سوخت پائین تر CVT هست که به چشم می خورد و در بخش آخر به آن اشاره خواهیم کرد.
مطلب پیشنهادی: ۵ علت خراب شدن گیربکس اتوماتیک
اجزای تشکیل دهنده جعبه دنده یا گیربکس
دسته دنده
میله ای فلزی که راننده با حرکت آن در یک الگوی H شکل عمل تعویض دنده را انجام می دهد.
میل ماهک
میله ای فلزی که، از یک سر به دسته دنده و از سر دیگر به ماهک متصل است. راننده با حرکت دسته دنده در حقیقت میل ماهک را حرکت می دهد.
ماهک
قطعه ای به شکل نیم دایره که به انتهای میل ماهک متصل است و نیروی دست راننده را به کشویی منتقل می کند؛ با این حرکت، کشویی دنده با چرخ دنده درگیر می شود.
کشویی دنده
همان طور که پیش تر گفته شد، چرخ دنده های تعبیه شده بر محور سوم جعبه دنده روی یاتاقان نصب شده اند و می توانند آزادانه و بدون وارد کردن نیرو به محور بچرخند. کشویی دنده وظیفه ی ثابت کردن چرخ دنده روی محور را از طریق چفت شدن دندانه ها با چرخ دنده ی هماهنگ کننده بر عهده دارد، تا از این طریق بتوان گشتاور تولیدی توسط پیشرانه را به چرخ ها منتقل کرد.
چرخدنده هماهنگ کننده
سطح خارجی یاتاقان های چرخ دنده ها به صورت دندانه دار ساخته شده است. یاتاقان ها به طور کامل به محور سوم چسبیده اند و با سرعت دورانی یکسانی با محور به حرکت درمی آیند. هنگام عمل تعویض دنده ماهک بر کشویی دنده نیرو وارد می کند و آن را به سمت چرخ دنده ی هماهنگ کننده هدایت می کند تا با چفت شدن دندانه ها درون یکدیگر، محور شماره ی سوم با سرعت دنده ی درگیر شروع به چرخیدن کند.
دنده برنجی
با توجه به این که سرعت دورانی یاتاقان ها با سرعت دورانی دنده ها برابر نیست، احتمال چفت نشدن دندانه های کشویی و یاتاقان ها بسیار بالا است؛ چراکه دندانه های این دو قطعه لزوماً در هر لحظه روبه روی یکدیگر قرار ندارند. برای حل این مشکل و انجام هرچه سریع تر و نرم تر عمل تعویض دنده، یک قطعه ی دندانه دار موسوم به دنده برنجی بین این دو قطعه قرار می گیرد. با حرکت ماهک، کشویی دنده بر دنده برنجی نیرو وارد و آن را به دندانه های یاتاقان نزدیک می کند. به دلیل اصطکاک بالای دنده برنجی و یاتاقان، سرعت گردش این دو قطعه در کسری از ثانیه با یکدیگر برابر می شود و در نتیجه دندانه های کشویی دنده به راحتی با دندانه های یاتاقان چفت می شود. در حقیقت، صدای گوش خراش شبیه خرد شدن قطعات در هنگام تعویض دنده، مربوط به عدم برابری سرعت کشویی و یاتاقان است که به سبب برخورد دندانه های این دو قطعه با یکدیگر به گوش می رسد.
جعبه گیربکس خودرو چه وظایفی دارد؟
جعبه گیربکس بخش مهمی از خودروست که وظایف مهمی را بر عهده دارد. البته مهم ترین و اصلی ترین وظیفه جعبه گیربکس، تغییر دور موتور و گشتاور هست که این دو مسئله، پیوسته و به هم مربوط هستند. جعبه گیربکس بخشی ست که می تواند گشتاور مناسب با شرایط راه و شرایط جوی آب و هوای استاندارد برای خودرو و شرایط مورد انتظار راننده از خودرو را تغییر دهد تا خودرو به صورت مطمئن به حرکت خود ادامه دهد.
به طور مثال در دور موتور ثابت وقتی که خودرو اقدام به حرکت می کند و یا وقتی که در شیب پیمایی هست، جعبه دنده با کاهش دور خود باعث می شود قدرت گشتاور چرخ ها افزایش پیدا کند. مثال برعکس این مسئله نیز برقرار است. هنگامی که سرعت خودروی شما زیاد باشد، جعبه دنده دور بالایی را برای خود شاهد هست و از همین رو گشتاور چرخ ها کاهش پیدا می کند و همین مسئله کافیست تا خودرو بدون هیچ ایرادی به سرعت بالای خود ادامه دهد.
فکر کنم تا به حال به اهمیت بالای جعبه دنده یا همان گیربکس پی برده باشید اما این تمام ماجرا نیست و تا از همه چیز در مورد جعبه گیربکس خودرو اطلاع نداشته باشید نمی توانید بگویید این بخش از خودرو چقدر حائز اهمیت هست.
1- جلوگیری از سرعت ناخواسته
شاید برای شما پیش آمده باشد که در سراشیبی های تند احساس خطر کنید تا به خودروی شما و سایر خودروهای خیابان آسیبی نرسد. اما باید بگوئیم اگر جعبه دنده ای در خودروها نبود احساس خطر شما کاملا درست و معقولانه بود. زیرا شک نکنید هیچ خودرویی به راحتی از سراشییبی ها نمی توانست عبور کند و برای خود و سایر خودروها خطرات زیادی را تحمیل می کرد. دلیل کارآمدی جعبه دنده در سراشیبی این هست که با افزایش اینرسی، جعبه دنده به صورت خودکار نقش ترمز را به خود می گیرد و با کاهش سرعت از بروز حوادث تا حد امکان جلوگیری می کند.
2- حرکت خودرو به جهت جلو و عقب
فکر کردن به خودرو و وسیله نقلیه ای بدون امکان حرکت به عقب غیرممکن هست. فرض کنید در خیابانی شلوغ جای پارکی پیدا کردید و تنها راه پارک کردن، پارک دوبل هست. همین مثال کافیست تا از مهم بودن حرکت به جهت عقب خودرو پی ببرید.
یکی دیگر از وظایف جعبه گیربکس خودروها، تعیین جهت حرکت خودرو به جلو یا عقب هست. علی رغم تحقیقاتی که از گذشته تا کنون انجام شده است هنوز هم نتوانسته اند با چرخش موتور، حرکت به جهت عقب را امکان پذیر سازند. از همین رو است که این عمل وظیفه جعبه گیربکس خودرو می باشد. البته که این وظیفه جعبه گیربکس فقط برای خودروها نیست و طبق قوانین بین المللی هر وسیله نقلیه ای که بیشتر از 400 کیلوگرم وزن داشته باشد باید توسط جعبه دنده خود، دنده عقب را به کار بگیرد.
3- درجا کار کردن موتور
یکی دیگر از وظایف مهم جعبه گیربکس که تصمیم گرفتیم در این مقاله از آن صحبت کنیم، کمک به درجا کار کردن موتور هست. در مواقعی که خودرو هیچ حرکتی ندارد، برای اینکه موتور خودرو روشن بماند، جعبه گیربکس مدار قدرت را از خطوط انتقال قدرت قطع می کند و همین موضوعی ست که باعث می شود موتور درجا کار کند.
تعویض دنده
به‌طور خلاصه، راننده با فشردن پدال کلاچ سبب قطع شدن ارتباط محور یک (محرک) با پیشرانه می‌شود. سپس با حرکت دادن دسته دنده، سبب حرکت میل ماهک و در نتیجه‌ی آن ماهک می‌شود. ماهک دنده با فشردن کشویی متناظر با دنده‌ی مورد نظر راننده به دنده‌برنجی نیرو وارد می‌کند و در زمان کمی، باعث برابری سرعت گردش دنده‌برنجی و یاتاقان دنده می‌شود. در نهایت دندانه‌های کشویی دنده با یاتاقان چفت می‌شود و سبب چرخش محور سوم با سرعتی متناظر دنده می‌شود.
دنده عقب
دنده‌ی عقب از ترکیب سه چرخدنده تشکیل شده است. در دنده‌ی عقب یک چرخ‌دنده‌ی هرزگرد، که وظیفه‌ی آن تغییر جهت دوران دنده‌ی عقب است، وجود دارد. دنده‌ی عقب همواره در خلاف جهت سایر دنده‌ها در حال چرخش بوده که نکته‌ی جالب، عدم وجود مکانیزم هماهنگ کننده برای آن است. به‌همین دلیل، برای قرار دادن خودرو در حالت دنده‌ی عقب خودرو باید به‌طور کامل متوقف شود؛ تلاش برای قرار دادن خودروی در حال حرکت در وضعیت دنده‌ی عقب بی‌فایده است و تنها حاصل آن، تولید صداهای ناهنجار و گوش‌خراش خواهد بود.