دسته: گیربکس

در گیربکس دستی Constant Mesh بر خلاف گیربکس های Sliding mesh همه دنده ها با هم درگیر هستند، این روش باعث عملکرد آرام و بدون صدای این دنده ها می شود، چرا که عمده صدا در سیستم گیربکس قبلی ناشی از جازدن دنده ها بود. علاوه بر آن، در این سیستم چون دنده ها همیشه با هم درگیر هستند، می توان از دنده های مارپیچی (هلیکالی) استفاده نمود که این خود نیز در کاهش صدا و عملکردنرمتر گیربکس موثر است. در این نوع از گیربکسها محل و نحوه قرارگیری دنده ها بر روی محورهای اصلی و ثانویه همانند حالت قبلی است، ولی در اینجا هر دنده روی محور اصلی با دنده متناظر روی محور ثانویه درگیر است. بنابراین در این حالت بدون توجه به اینکه اتومبیل در چه دنده ای قرار دارد، در هر حال تمام دنده ها در حال چرخش هستند، اما تنها یکی از این دنده های در حال چرخش است که می تواند به تناسب شماره دنده مورد نیاز با محور اصلی کوپل شود و آنرا به حرکت درآورد. اولین دنده روی primary shaft  و نیز تمامی دنده های روی lay shaft با محور خود کاملاً فیکس هستند و امکان جابجایی نسبت به محور را ندارند.

در گیربکس دستی Constant Mesh برای درگیری بهتر زبانه dog clutchو دنده لازم است که سرعت آنها با هم برابر باشند. برای تحقق نسبی این  امر در این نوع سیستم گیربکسی از double declutching استفاده می شود. بدینگونه که بار اول که کلاچ گرفته می شود، ارتباط موتور با گیربکس قطع می شود. پس فشار از روی زبانه های dog clutch برداشته می شود تا بتوان آن را به حالت خلاص منتقل کرد. بعد با رها کردن کلاچ، موتور را به سرعت مناسب می رسانیم . منظور از سرعت مناسب، دور موتوری است که با دنده بعدی تناسب دارد. یعنی کاری می کنیم که زبانه های dog clutch و چرخ دنده ای که مربوط به دنده بعدی است با سرعت یکسانی بچرخند تا زبانه ها بتوانند در چرخ دنده جفت شود. حالا مجبوریم  یک بار دیگر کلاچ را فشار دهیم تا این زبانه ها و دنده جدید با هم درگیر شوند.بنابراین در این حالت برای تعویض دنده راننده ابتدا باید دنده را خلاص کند و سپس با کلاچ گیری دوباره دنده بعدی را انتخاب کند.

در هنگام چرخش یکی از چرخ دنده ها در گیربکس ، ابتدا نوک دندانه ها با هم تماس پیدا می کنند، سپس به تدریج دو دندانه با هم درگیر می شوند، این درگیری تدریجی باعث کاهش سرو صدا می شود. دندانه های این نوع چرخ دنده  مورب هستند و با محور چرخ دنده در حالت زاویه داری قرار گرفته اند. همچنین مکانیزم چرخ دنده ،نرم کار می کند، سطح تماس پروفیل دنده ها نیز نسبت به چرخ دنده ساده بیشتر است و انتقال قدرت بزرگی انجام می شود.  این گونه چرخ دنده ها در صنعت خودرو سازی کاربرد زیادی دارند.

وقتی دو دنده بر روی گیربکس و چرخ دنده های مارپیچ آن درگیر می شوند تماس از انتهای یکی از دنده ها شروع شده و بتدریج با چرخش چرخ دنده گسترش پیدا می کند تا زمانی که دودنده بطور کامل درگیر شوند.
درگیر شدن تدریجی گیربکس و چرخ دنده های مارپیچ موجود در آن را وادار می کند که آرامتر و ملایم تر از چرخ دنده های ساده عمل نمایند. به همین دلیل چرخ دنده های مارپیچی تقریبا” درگیربکس های همه اتومبیل ها مورد استفاده قرارمی گیرد.

به علت زاویه دنده ها در چرخ دنده های مارپیچ وقتی که دنده ها درگیر می شوند بار محوری بوجود می آورند. گیربکس ها و دستگاه هایی که از چرخ دنده های مارپیچ استفاده می کنند یاتاقان هایی دارند که می توانند این بار محوری را نگه دارند. یک نکته جالب در مورد چرخ دنده های مارپیچ این است که اگر زوایای دندانه های چرخ دنده صحیح باشند می توانند روی محور عمودی سوار شده زاویه چرخش را روی ۹۰ درجه تنظیم کنند.

یک مجموعه گیربکس و چرخ دنده های خورشیدی در آن می تواند هر یک از ۵ وظیفه زیر را انجام بدهد :

1. افزایش سرعت یا کاهش گشتاور (اورداریو)
2. معکوس کردن جهت چرخش
3. خلاص کردن
4. کاهش سرعت یا افزایش گشتاور (آندردرایو)
5. انتقال مستقیم( یک به یک )

جعبه دنده های اتوماتیک که در خودرو های امروزی استفاده می شوند، می توانند یک یا چند دنده خورشیدی داشته باشند . در گیربکس های متفاوت، خورشیدی دنده مستقیم، خورشیدی دنده عقب و گاهاً خورشیدی های ۱،۲،۳ و عقب دیده می شود .

وقتی دو چرخ دنده در گیربکس با هم درگیر می شوند، در جهت مخالف یک دیگر می چرخند. برای این که دو چرخ دنده در یک جهت گردش کنند باید چرخ دنده سومی به نام چرخ دنده هرزگرد بین آنها قرار گیرد، این چرخ دنده کاری انجام نمی دهد فقط جهت دور را عکس می نماید.

با استفاده از یک چرخ دنده کوچک خارجی که درون یک چرخ دنده بزرگ داخلی در گیربکس قرار می گیرد می توان دو چرخ دنده دیگر را به گردش هم جهت وا داشت ، با قرار دادن چرخ دنده دیگری در وسط و درگیر کردن آن با چرخ دنده خارجی ،یک دست چرخ دنده ی خورشیدی یا سیاره ای ایجاد می شود.

گشتاور تولیدی توسط موتور پس از انتقال توسط کلاچ به گیربکس یا جعبه دنده می رسد. وظیفه گیربکس یا جعبه دنده انتقال دور موتور با نسبتهای گوناگون و رساندن آن به خطوط انتقال و میل گاردان در خودروهای دیفرانسیل عقب یا مستقیماً به دیفرانسیل در خودروهای دیفرانسیل جلو است. سیستم گیربکسی انتقال قدرت رامی توان به دو گروه گیربکس دستی و گیربکس اتوماتیک تقسیم بندی کرد.سیستم انتقال قدرت دستی در حالت انتقال مستقیم بازدهی در حدود ۹۸% ولی در دنده های با نسبت انتقال پایین تر بازده به حدود ۹۰% می رسد. چون بیشترین زمان استفاده از اتومبیل، گیربکس در حالت انتقال مستقیم قدرت است، بنابراین باتوجه به این مورد و هزینه اولیه به نسبت کمتر این سیستم گیربکسی، هنوز استفاده از آنها در اکثر اتومبیلها مورد توجه است. از سیستم انتقال اتوماتیک بیشتر در اتومبیلهای گران قیمت تر و با کلاس تر استفاده می شود چرا که با توجه به عملکرد ساده تر آن برای راننده، هزینه ساخت آن نیز بیشتر است. علاوه بر دو نوع فوق، امروزه استفاده از نسل جدیدی از سیستم انتقال قدرت بنام سیستم انتقال قدرت پیوسته متغیر (CVT) نیز مورد توجه طراحان خودروها قرار گرفته است.

اگر به نحوه عوض کردن دنده در موتور سیکلت ها نگاه کنید می بینید که با بالا و پایین بردن اهرم تعویض دنده ، دنده عوض می شود، که در این سیستم تعویض دنده به کمک یک Drum شیار دار به شکل زیر صورت می پذیرد و با نحوه تعویض دنده ها در ماشین ها فرق می کند که در این روش تعویض دنده سریع تر است و تعداد قطعات آن کمتر و مجموعه را جمع و جور تر می کند. همانطور که مشاهده می کنید روی درام شیارهای ماشین کاری شده وجود دارد . این شیار ها یکی از دو کار زیر را جهت تعویض دنده انجام می دهند.

1. اگر درام نزدیک به چرخ دنده ها باشد شیارها مستقیماً خود ماهک ها را کنترل می کند و دیگر نیازی به میل ماهک ها نیست.
2.  اگر درام دور از چرخ دنده های گیربکس های ترتیبی قرار گرفته باشد, شیارها میل ماهک ها را جهت تعویض دنده کنترل می کند.

اما در ماشین ها بیشتر از شیوه H-pattern برای تعویض دنده استفاده می شود. که در این شیوه ما دسته دنده را برای تعویض دنده تغییر حالت میدهیم که در این حالت ماهک ها روی میل ماهک عقب و جلو روی می شوند و دنده تعویض می شود. اما گیربکس ماشین های مسابقه نیز شبیه به گیربکس های ترتیبی (Sequential Gearbox) است اما با این تفاوت که در موتور سیکلت اهرم تعویض دنده بالا و پایین می شود اما در ماشین های مسابقه عقب و جلو می شود برای مثال برای تغییر دنده در ماشین مسابقه از ۱ به ۲ دسته دنده یک بار به جلو فشار می دهیم و برای کم کردن دنده عکس کار افزایش دنده را انجام می دهیم و تنها تفاوت در نحوه کنترل میل ماهک هستند اما در موتور سیکلت ها تغییر دنده از ۱ به ۲ اهرم تعویض دنده بالا یا پایین می شود.

گیربکس های خورشیدی یکی از انواع گیربکس های صنعتی است و داری مزایایی می باشد که در ذیل به آن اشاره شده است:

مزایای گیربکس های خورشیدی عبارت اندز:

• گشتاور ۶۵۰ الی ۵۰۰۰۰۰ نیوتن متر
• تنوع دور ۰.۴ تا ۵۰۰ دور در دقیقه
• تحمل بار عمودی و افقی بسیار زیاد بر روی شافت
• سادگی تعمیرات و نگهداری
• طول عمر طولانی و دوام بیشتر
• صدای بسیار کم
• راندمان بسیار بالا تا ۹۸%
• حجم بسیار کم حتی تا ۱.۴ نمونه های مشابه

ابتدا تصور کنید اتومبیل دنده ای را فقط با دنده  سه رانندگی کنید. شاید شما تابه حال اینگونه رانندگی نکرده باشید. ولی اگر  به این صورت رانندگی کنید به طور حتم شما شاهد کندی اتومبیل در زمان حرکت اولیه می شوید و نیز خواهید فهمید که در سرعت بالای ۱۰۰ کیلومتر یا ۱۲۰ کیلومتر، موتور اتومبیل صدای زیادی می کند و دور سنج موتور به قسمت قرمز رسیده و دیگر تند و تیز نمی رود. این شرایط وقتی به وجود می آید که گیربکس در اتومبیل نباشد، نوع عملکرد گیربکس اتوماتیک را با این شرایط بهتر درک کردید و فهمیدید که بدون گیربکس اتومبیل چگونه می شود. بدون عملکرد گیربکس از نظر قدرت و سرعت کاملا محدود می باشد البته این نوع اتومبیل ها هیچگونه مصرفی ندارند و سریعا خراب می شوند.
بنابراین متوجه شدیم که گیربکس با تغییر ضریب دنده، قدرت گشتاور و دور موتور را به صورت لازم تغییر میدهد و در اختیار اتومبیل قرار میدهد تا موتور با دوری متناسب و مفید کار کند. یکی از تفاوت های اصلی گیربکس اتوماتیک با گیربکس دنده ای در این می باشد که گیربکس دنده ای با قفل کردن دنده هایی که روی شفت خروجی که به صورت آزاد روی بلبرینگ سوار شده اند و یا به وسیله  کشویی و ماهک،  درگیر و آزاد می شوند ویا در مدل های پایین با حرکت دادن بر روی شفت دنده ها،  آن ها روی هم و یا آزاد می شوند و به این طریق دنده ها درگیر و یا آزاد می گردند و باعث تغییر ضریب در دنده ها میشوند. ولی در گیربکس اتوماتیک تمام دنده ها همیشه درگیرند و بانگه داشتن یکی و به حرکت در آوردن  دیگری نوع ضریب دنده به دست می آید وبه این نوع سیستم دنده به لحاظ شبیه بودنش به حالت خورشید و سیارات، دنده های سیاره ای یا خورشیدی می گویند.

دیاگرام بالا یک نوع گیربکس ساده سه دنده می باشد که در سالهای ۱۹۶۰ میلادی به تولید رسیده است و این دیاگرام از ساده ترین نوع گیربکس های اتوماتیک است مدل های امروزی بسیار پیچیده ترند و سیستم کامپیوتر و قطعات الکترونیکی نیز به آن اضافه شده است.گیربکسها و سیستم هیدرولیک در آن متشکل از شیارهای بسیار و پیچیده است که روغن را تحت فشار زیاد به سایر نقاط جعبه دنده و توربین می رساند.

روغن گیربکس چندین کار در جعبه دنده های اتوماتیک انجام می دهند.

1. روغن کاری کلی قطعات گیربکسها و در آخر برای خنک کردن جعبه دنده استفاده می شود و در گیربکسهای اتوماتیک کلیه عملکرد ها وابسته به روغن و فشار روغن مناسب و مداوم می باشد.
2.    فشار روغن برای کنترل دنده ها و کلاچ های جعبه دنده می باشد.

از نظر ساختار کامپیوتر و گستردگی عملیاتی که میتواند انجام دهد امروزه اتومبیل های با گیربکس اتوماتیک با مدل اسپرت (تیپ ترونیک) در بازار وجود دارد که به شما امکان کنترل تعویض دنده را میدهد که همانند اتومبیل های دارای گیربکس معمولی انجام میدهد یعنی هم به صورت اتوماتیک و هم به صورت دنده معمولی عمل کند. این کارها عمدتا با حرکت دادن دسته دنده از داخل شیاری که برای دسته دنده تعبیه شده انجام میشود و با بالا  و پایین آوردن دسته دنده امکان کم یا زیاد کردن دنده ها را به شما میدهد.

کامپیوتر (ECU) با استفاده از سنسور ها در نقاط مختلف اتومبیل گیربکس، موتور، ABS و … اطلاعات مورد نیاز خود را مانند وضعیت پدال گاز (وضعیت دریچه ورود هوا به موتور)، میزان دور موتور، سرعت اتومبیل، بار موتور ( گشتاور منفی) وضعیت دکمه ترمز زیر پدال و غیره را جمع آوری می کند تا در زمان معین و دقیق امکان تعویض دنده ها و حتی نرم و خشن ( درگیری کلاچ ها با فشار روغن بالا و سریع درگیر شدن کلاچها) و تعویض دنده ها را فراهم می کند. بعضی از مدلهای جعبه دنده های اتوماتیک امروزی و الکترونیکی حتی میتواند نحوه رانندگی شما را یادگیری و به حافظه خود بسپارد و تعویض دنده ها را دقیقا طوری انجام دهد که باب میل شما باشد.

یک حسن دیگر کامپیوتر به این صورت می باشد که خودش دائما عیب یابی کرده و در صورت بروز عیب و اشکال در قسمت های برقی و حتی خود جعبه دنده با دادن آلارم یا روشن شدن چراغ در داخل صفحه کیلومتر به راننده اطلاع میدهد.

در صورت بروز این آلارم یا چراغ باید خودرو را به تعمیرگاه برده و با وصل کردن دستگاه اسکنر یا تست میتوان لیست عیب های ذخیره شده را در حافظه کامپیوتر را خواند و با تست رانندگی توسط متخصص گیربکس عیب را شناسایی کرد.

گیربکس و نحوه ی محاسبه گشتاور خروجی در آن را با استفاده از فرمول ذیل محاسبه می کنند در این رابطه T گشتاور، P توان و n دور خروجی می باشد که واحد هر کدام از آنها را در زیر مشخص نموده ایم.

با داشتن گشتاور و اعمال فاکتور ایمنی از جداول مربوطه گیربکسها مورد نظر را انتخاب می کنید.

Τ=Px955/n²

Τ   گشتاور [rpm]

   Pتوان [kw]

 n²  دور خروجی [rpm]