مقدمه
در یک خودرو، جعبهدنده یا گیربکس بهعنوان واسطی میان موتور و چرخها عمل میکند و از طریق یک مجموعه مکانیکی از چرخدندهها، نیروی تولیدشده توسط موتور را به چرخها میرساند. گیربکس به راننده اجازه میدهد تا به اختیار خود، قدرت موتور را روی خودرو اعمال کند. بدون وجود گیربکس و مهارت کافی راننده، خودرو کارایی خود حین رانندگی را از دست میدهد. دندههای پایین در گیربکس، گشتاور لازم برای شتابگیری را فراهم میآورند، درحالیکه دندههای بالاتر با بهرهگیری بیشتر از موتور به حفظ سرعت بالا کمک میکنند. علیرغم سادهبودن وظیفه گیربکس، انواع مختلفی از این قطعه وجود دارند که موجب تبدیل قدرت به حرکت میشوند. با این مقاله همراه ما باشید تا با گیربکس و انواع مختلف آن در خودرو آشنا شوید.
گیربکس چیست؟
گیربکس یکی از مهمترین قطعات مکانیکی خودرو است که دو وظیفه مهم بر عهده دارد؛ مدیریت نیروی تولیدشده توسط موتور و انتقال آن به چرخها. به بیان دیگر، گیربکس رابط میان موتور و چرخها بوده و نیروی موتور را به سمت چرخها هدایت میکند. انتقال نیرو از طریق یک سیستم مکانیکی شامل دندهها و دنباله چرخدندهها صورت میگیرد. راننده بهخاطر وجود سیستم انتقال نیرو یا همان گیربکس میتواند نیروی موتور را به شیوه کنترلشده روی خودرو اعمال کند، بدون اینکه لطمهای به کارایی خودرو وارد شود. برای درک نقش گیربکس میبایست درک کامل از عملیات آن به دست آورید.
دندههای متعددی در خودرو وجود دارند که چرخش میللنگ در دقیقه (RPM) را تعیین میکنند. دنده بسته به میزان نیروی موردنیاز موتور عوض میشود. اگر موتور به قدرت کمی احتیاج داشته و دنده روی عدد بالا تنظیم شده باشد، مصرف سوخت بیشتر شده و موتور تحتفشار بالایی قرار میگیرد. دندههای پایین گیربکس گشتاور لازم برای شتابگیری را فراهم میآورند، درحالیکه دندههای بالا با استفاده بهینه از قدرت موتور، سرعت بالا را برای خودرو رقم میزنند.
بهطورکلی دو نوع سیستم انتقال قدرت وجود دارد؛ دستی (Manual) و اتوماتیک (Automatic). گیربکس دستی از قدیمالایام در وسایل نقلیه وجود داشته، حالآنکه گیربکسهای اتوماتیک حاصل مهندسی مدرن هستند. در ادامه به بررسی دقیق انواع گیربکسها در خودرو میپردازیم.
انواع مختلف گیربکس
انواع مختلف گیربکس در خودروها وجود دارند که هر یک دارای مزایا و معایب خاص خود هستند. نسخههای اتوماتیک به حداقل دخالت راننده احتیاج داشته و ازاینرو محبوبیت بسیاری نزد رانندگان، از جمله افراد کمتجربه و تازهکار دارند. این در حالی است راننده یک خودروی دنده دستی میبایست با کاربرد بهموقع کلاچ و تعویض دنده، کنترل ماشین را در اختیار گیرد. اکثر رانندگان حرفهای و اسپرت سواران عاشق گیربکس دستی و رانندگی هیجانانگیز با ماشین دنده دستی هستند. راننده بسته به سبک رانندگی و اولویتهای خود به سراغ جعبهدنده دستی یا اتوماتیک میرود. بیایید نگاهی به انواع گیربکسها بیندازیم.
گیربکس دستی
همانطور که از نامش پیداست، در خودرو مجهز به گیربکس دستی (Manual Transmission) راننده میبایست بهصورت دستی و باتوجهبه سرعت و قدرت موردنیاز، دنده را عوض کند. برای تعویض دنده، راننده پای خود را روی پدال کلاچ فشار میدهد، اهرم تعویض دنده را حرکت داده و سپس پدال کلاچ را رها میکند.
با فشردن پدال کلاچ، ارتباط با شفت ورودی موتور قطع شده و در این حین، راننده میتواند دنده را افزایش یا کاهش دهد. بهمحض رهاسازی پدال کلاچ، ارتباط با شفت ورودی موتور برقرار میشود.
گیربکس دستی به راننده اجازه میدهد پس از فشردن پدال کلاچ، دنده را روی هر عددی تنظیم کند و نیازی به رعایت ترتیب نیست. یعنی راننده میتواند اهرم تعویض دنده را از روی ۳ به دنده ۴ یا ۱ حرکت دهد. اهرم تعویض دنده معمولاً در کنسول مرکزی جاسازی شده است. در برخی خودروها نیز سلکتور دنده روی ستون فرمان تعبیه شده تا دسترسی راننده به آن آسانتر باشد.
در حال حاضر، خودروهای مدرن از گیربکس دستی ۵ یا ۶ دنده استفاده میکنند. تعداد دندهها به سگمنت و توانایی موتور بستگی دارد. این در حالی است که خودروهای قدیمیتر به گیربکس دستی ۳ یا ۴سرعته مجهز بودند. برخی خودروها نیز دارای گیربکس ۷سرعته هستند. ضریب دنده و سرعت خودرو نسبت مستقیم با یکدیگر دارند. برای رانندگی با سرعت بالا اهرم تعویض دنده نیز میبایست روی عدد دنده بالا تنظیم شود.
گیربکساتوماتیک
خودروهایی که فاقد پدال کلاچ هستند، از گیربکساتوماتیک (Automatic Transmission) استفاده میکنند. باوجود این سیستم، تعویض دنده نیازی به دخالت راننده ندارد. گیربکساتوماتیک با استفاده از سنسورهای مختلف، به طور پیوسته روی سرعت خودرو و دور موتور نظارت داشته و در صورت لزوم با کمک ایسیو، دنده را عوض میکند.
گیربکس مبدل گشتاور اتوماتیک (Torque Converter Transmission) با تعویض خودکار دنده، راحتترین تجربه رانندگی را در اختیار رانندگان قرار میدهند. این سیستم از یک مکانیزم کوپلینگ هیدرولیک پیشرفته جهت تقویت گشتاور موتور و انتقال آن به چرخها استفاده میکند. اگرچه مدت زیادی از معرفی گیربکسهای اتوماتیک میگذرد، ولی این فناوری بهعنوان یک شاهکار مهندسی شگفتانگیز در نظر گرفته میشود.
همانطور که گفته شد، خودروهای مجهز به گیربکس مبدل گشتاور نیازی به پدال کلاچ ندارند. این سیستم بهوسیله دو توربین عمل میکند که یکی از آنها به موتور و دیگری به گیربکس متصل است. مایع هیدرولیک بین دو توربین، نیرو را از توربین متصل به موتور به توربین متصل به گیربکس انتقال میدهد و در نهایت، خودرو به حرکت میافتد.
رانندگی با گیربکساتوماتیک کار بسیار آسانی است، چون این سیستم گشتاور لازم برای شتابگیری نرم و ملایم را تقویت میکند. مبدلهای گشتاور همچنین مصرف سوخت بهینهای دارند، اما به سبب طراحی پیچیده، گرانتر از گیربکسهای دستی هستند و هزینه تعمیر آنها نیز بیشتر است.
گیربکساتوماتیک CVT
سیستم انتقال قدرت متغیر پیوسته (Continuous Variable Transmission) که به آن گیربکس پولی نیز گفته میشود، نوعی جعبهدنده اتوماتیک است که بهوسیله محدوده پیوستهای از ضرایب دنده، بهآرامی تغییر حالت میکند. در این سیستم تقریباً بینهایت ضریب دنده وجود دارد که بهصورت لحظهای عوض میشوند و تجربه رانندگی یکپارچه را فراهم میآورند. بر خلاف سایر گیربکسهای اتوماتیک، CVT متکی بر گشتاور نیست، بلکه با استفاده از ضرایب دنده بیشمار، قدرت را به چرخها انتقال میدهد.
این نوع سیستم انتقال قدرت در خودرو شامل چهار پولی (قرقره مخروطی شکل) میشود. این پولیها بهوسیله تسمههای لاستیکی به یکدیگر متصل بوده و در امتداد دو محور موازی آویزان شدهاند. بهمنظور ایجاد ضرایب دنده بیشمار، پولیها بالا و پایین رفته و محورها به هم نزدیک یا از هم دور میشوند.
در نمونههای مدرنتر گیربکسهای CVT، معمولاً ۵ یا ۶ مرحله بهصورت پیشفرض جهت کنترل حرکت محورها و پولیها تعریف شده است تا بدینوسیله، قدرت موتور به صورت مؤثر و روانتری به چرخها انتقال یابد.
گیربکس DCT اتوماتیک
گیربکس دوال کلاچ یا دوکلاچه (Dual Clutch Transmission) نوعی سیستم انتقال قدرت است که از دو کلاچ مجزا برای مجموعه ضرایب زوج و فرد دنده استفاده میکند. کلاچ بیرونی اندازه بزرگتری دارد و برای دندههای زوج به کار میرود، حالآنکه کلاچ داخلی کوچکتر مخصوص دندههای فرد است. ازآنجاکه صرفنظر از سرعت خودرو میتوان هر دو ضریب دنده متناوب (فرد و زوج) را بهراحتی و بدون ایجاد تداخل در توزیع گشتاور چرخ انتخاب کرد، گیربکسهای CVT بهعنوان سریعترین سیستمهای انتقال قدرت در خودرو شناخته میشوند.
گیربکس DCT دو نوع دارد؛ تر (WDCT) و خشک (DDCT). گیربکس دوال کلاچ تر از روغن برای خنک شدن استفاده میکند و مناسب برای موتورهای با گشتاور بالا (حداقل ۳۵۰ نیوتن متر) است. در عوض گیربکس دوال کلاچ خشک معمولا برای موتورهایی به کار میرود که گشتاور آنها حداکثر به ۲۵۰ نیوتن متر میرسد. این نوع گیربکس، مصرف سوخت بهینهتری نسبت به نسخه تر دارد.
گیربکس دستی اتوماتیک
گیربکس AMT یک جعبهدنده دستی اتوماتیک شده (Automated Manual Transmission) است که گاهی با نام گیربکس تعویض دنده خودکار نیز مورد خطاب قرار میگیرد. این قطعه در اصلی یک گیربکس دستی است که شامل فعالساز الکترونیکی یا هیدرولیکی میشود و این فعالساز، وظیفه تغییر اتوماتیک دنده را بر عهده دارد. تغییر دنده، بر اساس سرعت خودرو و ورودی دریچه گاز (میزان فشردن پدال گاز توسط راننده) انجام میشود. گیربکس دستی اتوماتیک ارزانتر از گیربکسهای اتوماتیک است. آنها برای سهولت در رانندگی طراحی شدهاند، ولی لزوما تجربه سواری لذت بخشی را فراهم نمیآورند.
گیربکس نیمه اتوماتیک
گیربکس نیمه اتوماتیک (Semi-Automatic Transmission)، ترکیبی از گیربکس دستی و اتوماتیک است. ماشینهای مجهز به گیربکس نیمه اتوماتیک، اهرم تعویض دنده دارند؛ ولی فاقد پدال کلاچ هستند. این سیستم از یک فعالساز برای درگیرکردن بهموقع کلاچ استفاده میکند تا راننده بتواند دنده را عوض کند. گیربکس نیمه اتوماتیک از مزایای گیربکس دستی و اتوماتیک برخوردار است؛ یعنی همانند گیربکس دستی موجب مصرف سوخت بهینه شده و همانند گیربکس اتوماتیک، میزان خستگی راننده در مسیرهای شلوغ با ترافیک بالا را کاهش میدهد. گیربکس نیمه اتوماتیک ارزانتر از گیربکس اتوماتیک و CVT، ولی گرانتر از گیربکس دستی است.
گیربکس تیپ ترونیک
گیربکس تیپ ترونیک (Tiptronic) که با نامهای اسپرتماتیک (Sportmatic) و استپترونیک (Steptronic) نیز شناخته میشود، در اصل یک سیستم انتقال قدرت اتوماتیک است که شامل حالت تعویض دنده دستی میشود. به بیان بهتر، راننده در زمان دلخواه میتواند دنده را بهصورت دستی عوض کند. خودروهای مجهز به گیربکس تیپ ترونیک معمولاً دارای اهرم تعویض دنده پشت غربیلک فرمان یا پدال شیفتر هستند. توجه داشته باشید که گیربکس تیپ ترونیک بههیچوجه شبیه به گیربکس نیمه اتوماتیک نیست، چون بهجای کلاچ از مبدل گشتاور برای تغییر دنده استفاده میکند.
تیپ ترونیک به شکلهای مختلف در خودروها یافت میشود، ولی فرم معمول آن بهصورت یک اهرم با علامتهای مثبت و منفی است. علامت مثبت به افزایش دنده و علامت منفی به کاهش دنده اشاره میکند. برای افزایش دنده میبایست اهرم را بهطرف جلو هل دهید. کاهش دنده نیز با هلدادن اهرم به سمت عقب انجام میشود. برای پدال شیفتر نیز اجرای همین عملیات موجب افزایش و کاهش دنده میشود.
در حالت تیپ ترونیک، رعایت ترتیب دندهها جهت تعویض حائز اهمیت است. یعنی راننده نمیتواند شماره دنده را از ۱ به ۳ تغییر دهد. در اکثر خودروهای مجهز به تیپ ترونیک، تعویض دنده بهصورت اتوماتیک انجام میشود تا موتور از اشتباهات انسانی در امان بماند، حتی اگر راننده حالت تعویض دنده دستی را انتخاب کرده باشد.
دیدگاهتان را بنویسید