گیربکس (Transmission)
گیربکس(Transmission)
یکی از اجزای اصلی خودرو می باشد و اهمیت آن کم تر از موتور نیست. دلیل اهمیت بالای آن نیز این است که: (الف) هر موتوری حداکثر دور محدودی دارد و نمی تواند بالاتر از این دور کار کند و (ب) این که هر موتوری با حداکثر دور خود، نیرو و گشتاور معینی را می تواند تولید کند.
گیربکس یا سیستم انتقال قدرت به موتور، در واقع مکانیسمی دارد که طی آن، میزان معینی از دور موتور، با استفاده از چرخ دنده های مختلف و با سرعت ها و قدرت های متفاوت، به چهار چرخ خودرو منتقل می شود. در نتیجه این عمل، نیرو و سرعت خودرو قابل کنترل خواهد بود. وجود گیربکس در خودرو این امکان را برای راننده فراهم می سازد که بدون نیاز به بالا بردن بیش از حد دور موتور، بتواند موتور را در بهترین حالت عملکرد نگه دارد.
تفاوت دنده سنگین و سبک از نظر قطر و اندازه می باشد. بدین صورت که قطر دنده سنگین بزرگتر از دنده سبک است. همچنین دنده سنگین دارای قدرت زیاد و سرعت کم و دنده سبک دارای قدرت کم و سرعت زیاد است.
همان طورکه ملاحظه شد، وجود سیستمی برای انتقال قدرت موتور به چهار چرخ خودرو، ضروری است. حال باید دید که چنین سیستمی چگونه عمل می کند و چگونه نیروی موتور با دورهای مختلف، به چهار چرخ خودرو منتقل می شود. به طور مثال، در یک گیربکس عادی پنج دنده، یکی از پنج چرخ دنده به میله خروجی از گیربکس قفل شده و سپس نیروی حاصل از موتور، با سرعت موردنظر به چرخ ها منتقل می شود. اما در ادامه، قبل از این که به بررسی مکانیسم عملکرد گیربکس های پیچیده بپردازیم، بهتر است با استفاده از یک طرح کلی، مروری بر اصول اولیه عملکرد سیستم انتقال قدرت موتور داشته باشیم. شکل زیر در واقع یک طرح کلی از سیستم گیربکس است که به وسیله کلاچ به موتور متصل می شود. کلاچ ابزاری است که امکان قطع و وصل گیربکس و موتور را به یکدیگر امکان پذیر می سازد. همان طورکه در شکل زیر می بینید، وقتی پدال کلاچ را فشار می دهید، اتصال موتور و گیربکس قطع می شود و سپس زمانی که خودرو در دنده بوده و موتور، روشن و درحال کار کردن است، اتومبیل می تواند پس از طی مسافت معینی متوقف شود. وقتی کلاچ را رها می کنید، دوباره اتصال گیربکس با موتور برقرار می شود و میله ورودی به موتور (یعنی همان میله و چرخ دنده سبز رنگ در تصویر بالا) با سرعت برابر با سرعت موتور، شروع به چرخیدن می کند. میله و چرخ دنده های قرمز رنگ نیز یک واحد مستقل می باشند و به طور مستقیم به چرخ دنده سبز رنگ متصل هستند و همانند میله سبز رنگ، زمانی که با کلاچ درگیر هستند، همواره در حال چرخیدن می باشند و نیروی خود را از موتور می گیرند.
چنان که در تصویر بالا دیده می شود، میله زرد رنگ به طور مستقیم به دیفرانسیل متصل است و چرخ ها را به حرکت در می آورد. بنابراین هرگاه چرخ ها در حال حرکت باشند، این میله نیز در حال حرکت خواهد بود. ولی باید دقت داشت که چرخ دنده های آبی رنگ به میله زرد رنگ قفل نیستند و آزادانه حول آن می چرخند. گفتنی است، هنگامی که موتور خاموش است و خودرو نیز در حال حرکت است، میله زرد رنگ، درون چرخ دنده های آبی رنگ، هرز می چرخد. همان طورکه می بینید، قطعه بنفش رنگ نیز به میله زرد رنگ قفل است. نقش این قطعه این است که یکی از چرخ دنده های آبی رنگ را به میله زرد رنگ قفل کند. بدین ترتیب که با حرکت میله به سمت چپ یا راست، دندانه های آن وارد سوراخ های موجود در چرخ دنده های آبی شده و به آن ها قفل می شود. فیلم زیر به خوبی گویای این واقعیت است که وقتی خودرو را در دنده یک می گذارید، چه اتفاقی می افتد.
همان طورکه در تصویر زیر مشاهده می شود، وقتی خودرو وارد دنده یک می شود، قطعه بنفش رنگ به چرخ دنده آبی رنگ سمت راست، قفل می شود. با چرخش میله سبز رنگ توسط موتور، چرخ دنده های قرمز رنگ و در نتیجه چرخ دنده های آبی رنگ شروع به چرخیدن می کنند. میله زرد رنگ نیز که الان در دنده یک، به چرخ دنده سمت راست قفل شده است، شروع به گردش می کند. گفتنی است، چرخ دنده آبی رنگ سمت چپ نیز در حال حرکت است، اما حرکت آن تأثیری بر چرخش میله زرد رنگ ندارد. وقتی خودرو وارد دنده دو می شود، میله زرد رنگ به سمت چپ حرکت می کند و به چرخ دنده آبی رنگ سمت چپ قفل می شود. ازآن جاکه این چرخ دنده کوچک تر است، سرعت چرخش میله زرد رنگ و در نتیجه سرعت خودرو نسبت به دنده یک، بیش تر می شود. همین طور هرچه دنده بالاتر می رود، چرخ دنده کوچکتری از چرخ دنده های آبی رنگ، درگیر می شود و سرعت افزایش می یابد. زمانی که دنده روی خلاص است، میله زرد رنگ به هیچ کدام از چرخ دنده های آبی رنگ قفل نیست؛ بنابراین خودرو نیز حرکت نخواهد کرد.
اکنون که اصول اساسی عملکرد گیربکس را می دانیم، باید ببینیم که گیربکس های واقعی در اتومبیل ها چگونه پنج یا شش دنده را تعویض می کنند. عملکرد گیربکس های شش دنده، دقیقاً مشابه مواردی است که در بالا اشاره شد. با این تقاوت که چون تعداد دنده ها بیش تر است، تعداد قطعات بنفش رنگی که هریک از این دنده ها را به میله اصلی قفل می کند نیز بیش تر خواهد بود. لازم به ذکر است که هر یک از این قطعه های بنفش رنگ می توانند دو دنده را انتخاب کنند. شکل زیر طرح کلی یک گیربکس شش دنده را نشان می دهد. همان طورکه ملاحظه می کنید، انتخاب هر کدام از این قطعات از داخل خودرو و به وسیله دسته دنده صورت می گیرد که به طور خلاصه، مراحل آن را بررسی می کنیم.
حالت های دسته دنده: در این تصویر، دسته دنده یک خودرو با گیربکس شش دنده همراه با حالت های مختلف قرارگیری آن نشان داده شده است.
دنده خلاص: در این تصویر، گیربکس در حالت خلاص قرار دارد و هیچ کدام از دنده ها درگیر نیستند.
دنده یک: وقتی دسته دنده را به سمت چپ حرکت می دهیم، قطعه بنفش رنگ بین دنده یک و دو انتخاب می شود و با فشار دادن آن به جلو، دنده یک درگیر می شود.
دنده دو: با حرکت دسته دنده به طرف چپ، دوباره وارد فضای بین دنده یک و دو می شویم و با فشار به سمت عقب، دنده دو درگیر می شود.
دنده سه: در این حالت وقتی دسته دنده در وسط قرار می گیرد، قطعه بنفش رنگ بین دنده سه و چهار انتخاب می شود و با فشار آن به جلو، دنده سه انتخاب می شود.
دنده چهار: در این حالت نیز همانند حالت قبل، قطعه بنفش رنگ بین دنده سه و چهار قرار می گیرد و با کشیدن آن به سمت عقب، دنده چهار انتخاب می شود.
دنده پنج: با حرکت دسته دنده به طرف راست، قطعه بنفش رنگ بین دنده پنج و دنده عقب قرار می گیرد و مجدداً با فشار دسته دنده به سمت جلو، دنده پنج درگیر می شود.
دنده عقب: با قرار گرفتن قطعه بنفش رنگ بین دنده پنج و دنده عقب و سپس با فشار دسته دنده به سمت عقب، خودرو وارد دنده عقب می شود.
یکی از اجزای اصلی خودرو می باشد و اهمیت آن کم تر از موتور نیست. دلیل اهمیت بالای آن نیز این است که: (الف) هر موتوری حداکثر دور محدودی دارد و نمی تواند بالاتر از این دور کار کند و (ب) این که هر موتوری با حداکثر دور خود، نیرو و گشتاور معینی را می تواند تولید کند.
گیربکس یا سیستم انتقال قدرت به موتور، در واقع مکانیسمی دارد که طی آن، میزان معینی از دور موتور، با استفاده از چرخ دنده های مختلف و با سرعت ها و قدرت های متفاوت، به چهار چرخ خودرو منتقل می شود. در نتیجه این عمل، نیرو و سرعت خودرو قابل کنترل خواهد بود. وجود گیربکس در خودرو این امکان را برای راننده فراهم می سازد که بدون نیاز به بالا بردن بیش از حد دور موتور، بتواند موتور را در بهترین حالت عملکرد نگه دارد.
تفاوت دنده سنگین و سبک از نظر قطر و اندازه می باشد. بدین صورت که قطر دنده سنگین بزرگتر از دنده سبک است. همچنین دنده سنگین دارای قدرت زیاد و سرعت کم و دنده سبک دارای قدرت کم و سرعت زیاد است.
همان طورکه ملاحظه شد، وجود سیستمی برای انتقال قدرت موتور به چهار چرخ خودرو، ضروری است. حال باید دید که چنین سیستمی چگونه عمل می کند و چگونه نیروی موتور با دورهای مختلف، به چهار چرخ خودرو منتقل می شود. به طور مثال، در یک گیربکس عادی پنج دنده، یکی از پنج چرخ دنده به میله خروجی از گیربکس قفل شده و سپس نیروی حاصل از موتور، با سرعت موردنظر به چرخ ها منتقل می شود. اما در ادامه، قبل از این که به بررسی مکانیسم عملکرد گیربکس های پیچیده بپردازیم، بهتر است با استفاده از یک طرح کلی، مروری بر اصول اولیه عملکرد سیستم انتقال قدرت موتور داشته باشیم. شکل زیر در واقع یک طرح کلی از سیستم گیربکس است که به وسیله کلاچ به موتور متصل می شود. کلاچ ابزاری است که امکان قطع و وصل گیربکس و موتور را به یکدیگر امکان پذیر می سازد. همان طورکه در شکل زیر می بینید، وقتی پدال کلاچ را فشار می دهید، اتصال موتور و گیربکس قطع می شود و سپس زمانی که خودرو در دنده بوده و موتور، روشن و درحال کار کردن است، اتومبیل می تواند پس از طی مسافت معینی متوقف شود. وقتی کلاچ را رها می کنید، دوباره اتصال گیربکس با موتور برقرار می شود و میله ورودی به موتور (یعنی همان میله و چرخ دنده سبز رنگ در تصویر بالا) با سرعت برابر با سرعت موتور، شروع به چرخیدن می کند. میله و چرخ دنده های قرمز رنگ نیز یک واحد مستقل می باشند و به طور مستقیم به چرخ دنده سبز رنگ متصل هستند و همانند میله سبز رنگ، زمانی که با کلاچ درگیر هستند، همواره در حال چرخیدن می باشند و نیروی خود را از موتور می گیرند.
چنان که در تصویر بالا دیده می شود، میله زرد رنگ به طور مستقیم به دیفرانسیل متصل است و چرخ ها را به حرکت در می آورد. بنابراین هرگاه چرخ ها در حال حرکت باشند، این میله نیز در حال حرکت خواهد بود. ولی باید دقت داشت که چرخ دنده های آبی رنگ به میله زرد رنگ قفل نیستند و آزادانه حول آن می چرخند. گفتنی است، هنگامی که موتور خاموش است و خودرو نیز در حال حرکت است، میله زرد رنگ، درون چرخ دنده های آبی رنگ، هرز می چرخد. همان طورکه می بینید، قطعه بنفش رنگ نیز به میله زرد رنگ قفل است. نقش این قطعه این است که یکی از چرخ دنده های آبی رنگ را به میله زرد رنگ قفل کند. بدین ترتیب که با حرکت میله به سمت چپ یا راست، دندانه های آن وارد سوراخ های موجود در چرخ دنده های آبی شده و به آن ها قفل می شود. فیلم زیر به خوبی گویای این واقعیت است که وقتی خودرو را در دنده یک می گذارید، چه اتفاقی می افتد.
همان طورکه در تصویر زیر مشاهده می شود، وقتی خودرو وارد دنده یک می شود، قطعه بنفش رنگ به چرخ دنده آبی رنگ سمت راست، قفل می شود. با چرخش میله سبز رنگ توسط موتور، چرخ دنده های قرمز رنگ و در نتیجه چرخ دنده های آبی رنگ شروع به چرخیدن می کنند. میله زرد رنگ نیز که الان در دنده یک، به چرخ دنده سمت راست قفل شده است، شروع به گردش می کند. گفتنی است، چرخ دنده آبی رنگ سمت چپ نیز در حال حرکت است، اما حرکت آن تأثیری بر چرخش میله زرد رنگ ندارد. وقتی خودرو وارد دنده دو می شود، میله زرد رنگ به سمت چپ حرکت می کند و به چرخ دنده آبی رنگ سمت چپ قفل می شود. ازآن جاکه این چرخ دنده کوچک تر است، سرعت چرخش میله زرد رنگ و در نتیجه سرعت خودرو نسبت به دنده یک، بیش تر می شود. همین طور هرچه دنده بالاتر می رود، چرخ دنده کوچکتری از چرخ دنده های آبی رنگ، درگیر می شود و سرعت افزایش می یابد. زمانی که دنده روی خلاص است، میله زرد رنگ به هیچ کدام از چرخ دنده های آبی رنگ قفل نیست؛ بنابراین خودرو نیز حرکت نخواهد کرد.
اکنون که اصول اساسی عملکرد گیربکس را می دانیم، باید ببینیم که گیربکس های واقعی در اتومبیل ها چگونه پنج یا شش دنده را تعویض می کنند. عملکرد گیربکس های شش دنده، دقیقاً مشابه مواردی است که در بالا اشاره شد. با این تقاوت که چون تعداد دنده ها بیش تر است، تعداد قطعات بنفش رنگی که هریک از این دنده ها را به میله اصلی قفل می کند نیز بیش تر خواهد بود. لازم به ذکر است که هر یک از این قطعه های بنفش رنگ می توانند دو دنده را انتخاب کنند. شکل زیر طرح کلی یک گیربکس شش دنده را نشان می دهد. همان طورکه ملاحظه می کنید، انتخاب هر کدام از این قطعات از داخل خودرو و به وسیله دسته دنده صورت می گیرد که به طور خلاصه، مراحل آن را بررسی می کنیم.
حالت های دسته دنده: در این تصویر، دسته دنده یک خودرو با گیربکس شش دنده همراه با حالت های مختلف قرارگیری آن نشان داده شده است.
دنده خلاص: در این تصویر، گیربکس در حالت خلاص قرار دارد و هیچ کدام از دنده ها درگیر نیستند.
دنده یک: وقتی دسته دنده را به سمت چپ حرکت می دهیم، قطعه بنفش رنگ بین دنده یک و دو انتخاب می شود و با فشار دادن آن به جلو، دنده یک درگیر می شود.
دنده دو: با حرکت دسته دنده به طرف چپ، دوباره وارد فضای بین دنده یک و دو می شویم و با فشار به سمت عقب، دنده دو درگیر می شود.
دنده سه: در این حالت وقتی دسته دنده در وسط قرار می گیرد، قطعه بنفش رنگ بین دنده سه و چهار انتخاب می شود و با فشار آن به جلو، دنده سه انتخاب می شود.
دنده چهار: در این حالت نیز همانند حالت قبل، قطعه بنفش رنگ بین دنده سه و چهار قرار می گیرد و با کشیدن آن به سمت عقب، دنده چهار انتخاب می شود.
دنده پنج: با حرکت دسته دنده به طرف راست، قطعه بنفش رنگ بین دنده پنج و دنده عقب قرار می گیرد و مجدداً با فشار دسته دنده به سمت جلو، دنده پنج درگیر می شود.
دنده عقب: با قرار گرفتن قطعه بنفش رنگ بین دنده پنج و دنده عقب و سپس با فشار دسته دنده به سمت عقب، خودرو وارد دنده عقب می شود.
