هر وسیله نقلیه‌‌ای برای حرکت کردن نیازمند نیرو و عاملی برای انتقال آن نیرو دارد. تولید‌کننده نیرو در خودرو‌ها موتور یا پیشرانه است. نیروی تولید شده توسط موتور باید توسط یک سیستم به چرخ‌های خودرو منتقل شود، سیستم انتقال نیرو از سه بخش اصلی کلاچ، دیفرانسیل و جعبه دنده (Gearbox) تشکیل شده است که جعبه دنده یا گیربگس در این میان نقش مهم و کلیدی را به عهده دارد. در این مقاله قصد داریم نحوه عملکرد گیربکس و اجزای مختلف آن را بررسی کنیم.
گیربکس چیست؟
نیروی تولید شده توسط موتور، به وسیله گیربکس یا جعبه دنده به منظور حرکت وسیله نقلیه به چرخ‌ها منتقل می‌شود. نیروی چرخشی تولید شده در موتور، ضرورت استفاده از قطعه به عنوان یک سیستم انتقال نیرو را نشان می‌دهد. از طریق جعبه دنده می‌توان بدون بالابردن دور موتور، سرعت خودرو را کنترل کرد. جعبه دنده به راننده این امکان را می‌دهد تا با کنترل دور موتور، در سرعت‌های مختلف رانندگی کند. گیربکس مجموعه‌ای از چرخ دنده‌ها است که با توجه نوع گیربکس (دستی یا اتوماتیک) و نوع دیفرانسیل (جلو، عقب و مرکزی) محل قرار‌گیری متفاوتی دارد.
نحوه عملکرد گیربکس در خودرو
قبل از توضیح عملکرد گیربکس به این موضوع فکر کنید که وسیله نقلیه بدون جعبه دنده به چه صورت حرکت می‌کند. به طور مثال تصور کنید خودرو شما فقط یا یک دنده حرکت می‌کند، در این صورت موقع شروع رانندگی متوجه آهستگی حرکت می‌شوید و همچنین در سرعت بالا، دور موتور به حد آخر خود می‌رسد و توانایی افزایش سرعت را نخواهید داشت. به طور خلاصه گیربکس یا جعبه دنده وظیفه انتقال نیرو از موتور به چرخ‌ها و هدایت این نیرو بین دنده‌ها را بر عهده دارد، در این صورت است که دور موتور خودرو شما تغییر می‌کند و توانایی کنترل سرعت در شرایط مختلف را پیدا خواهید کرد.
وظایف گیربکس (Gearbox) چیست؟
همان‌طور که دانستیم جعبه دنده وظیفه انتقال نیرو از پیشرانه به چرخ‌های خودرو را بر عهده دارد. گیربکس علاوه بر این وظیفه مهم، وظایف دیگری نیز بر عهده دارد که در ادامه هر یک از آن‌ها را بررسی می‌کنیم.
تنظیم و تغییر دور موتور
نیروی تولید شده توسط موتور از طریق گیربکس به چرخ‌ها منتقل می‌شود و با توجه به شرایط و سرعت، به دور موتور مناسب برای رانندگی تبدیل می‌شود. به طور مثال در شرایطی که جاده دارای شیب زیادی است، به دور موتور بالاتری نیاز است که گیربکس از تغییر دنده‌های سنگین تر این موضوع را پشتیبانی می‌کند.
تغییر جهت حرکت وسیله نقلیه
از طریق گیربکس می‌توان جهت حرکت خودرو را به سمت عقب یا جلو هدایت کرد.
فعالیت موتور بدون حرکت
یکی دیگر از وظایف جعبه دنده، جداسازی نیروی موتور از چرخ‌ها می‌باشد. این موضوع زمانی رخ می‌دهد که وسیله نقلیه متوقف است یا در حال تعویض دنده هستید.
اجزا و قطعات گیربکس و نحوه عملکرد آن
جعبه دنده‌ها از قطعات متعددی تشکیل شده‌اند که هر کدام بخشی از فرآیند انتقال قدرت را انجام می‌دهند. گیربکس مجموعه‌ای از چرخ دنده‌ها است که روی هم قرار می‌گیرد و میزان نیرو و قدرت مشخصی را از موتور منتقل می‌کنند. هر چرخ دنده در این قطعه نشان دهنده یکی از دنده‌های داخل اتاقک خودرو است. اجزای دیگر گیربکس عبارت‌اند از:
پوسته یا محفظه گیربکس
محفظه اصلی جعبه دنده که جنس آن معمولا آلومینیوم یا چدن است و به منظور نگهداری از سایر اجزا به کار می‌رود را پوسته گیربکس می‌گویند. از وظایف این قطعه می‌توان به نگهداری از اجزا و دفع حرارت داخلی نیز اشاره کرد.
شفت گیربکس
شفت گیربکس قطعه‌ای برای انتقال نیروی چرخشی موتور به چرخ‌ها و سایر اجزای خودرو می‌باشد. از دیگر وظایف شفت گیربکس می‌توان به تنظیم و نگهداری از سیستم انتقال قدرت اشاره کرد. شفت یا شافت که به معنای محور است ضمن انتقال قدرت، وظیفه ارتباط بین اجزای مختلف را بر عهده دارد. شفت‌ها با توجه به نوع وسیله نقلیه و سیستم انتقال نیرو انواع مختلفی دارند که شامل شفت ورودی، شفت واسط و شفت خروجی از انواع شفت‌ها می‌باشند.
میل لنگ
میل لنگ نقش مهمی در فرآیند انتقال نیرو به چرخ‌های خودرو را بر عهده دارد. از طریق میل لنگ حرکات خطی پیستون به حرکات چرخشی تبدیل می‌شود. این قطعه از طریق بلبرینگ‌ها به محفظه اصلی جعبه دنده متصل می‌گردد.
بلبرینگ
بلبرینگ‌ها گونه‌ای از یاتاقان‌ها می‌باشند که وظیفه جلوگیری از اصطکاک و ساییده شدن قطعات متحرک گیربکس به یکدیگر را بر عهده دارند. وجود ساچمه‌های گرد در بلبرینگ، تا حدی زیادی از سایش قطعات جعبه دنده به یکدیگر می‌کاهد.
ماهک
قعطه‌ای فلزی است که به انتهای میل ماهک متصل می‌شود. هنگام تعویض دنده، نیروی وارد شده بر میل ماهک در نهایت به ماهک منتقل می‌گردد. با حرکت ماهک ،چرخ دنده مورد نظر نیز حرکت می‌کند و باعث تغییر سرعت وسیله نقلیه می‌شود.
میل ماهک
میل ماهک ارتباط بین دسته دنده و ماهک را بر قرار می‌کند. هنگام تعویض دنده، میل ماهک حرکت کرده و نیرو را به ماهک منتقل می‌کند. عملکرد میل ماهک بر اساس نوع آن متفاوت است، میل ماهک می‌تواند به صورت دستی یا الکترونیکی در خودرو مورد استفاده قرار گیرد. لازم به ذکر است که به ازای هر میل ماهک، یک ماهک در جعبه دنده وجود دارد.
کاسه نمد
وظیفه کاسه نمد جلوگیری از نشت روغن و نگهداری از بلبرینگ در برابر آلودگی و ذرات گرد و غبار است.
انواع گیربکس و بررسی مزایا و معایب هر کدام
گیربکس‌ها به دو صورت دستی و اتوماتیک طراحی و تولید می‌شوند. استفاده از مدل دستی نسبت به بقیه جعبه دنده‌ها رواج بیشتری دارد. در این بین گیربکس نیمه خودکار نیز وجود دارد که درباره آن صحبت خواهیم کرد.
گیربکس دستی
در گیربکس دستی راننده امکان تنظیم دور موتور به صورت دستی را دارد. راننده به وسیله دنده دستی و پدال کلاچ، دنده مورد نظر را انتخاب و حرکت می‌کند. از معایب استفاده از گیربکس دستی می‌توان به ایجاد خستگی راننده در مسیر‌های طولانی و دارای ترافیک اشاره کرد.
گیربکس اتوماتیک
استفاده از گیربکس اتوماتیک بسیار راحت است و نیامند مهارت خاصی نمی‌باشد. به این صورت که در این سیستم پدال کلاچ حذف شده و همین که دنده را در حالت رانندگی قرار دهید، خودرو آماده حرکت می‌شود. انتخاب دنده در این فرآیند با توجه به سرعت وسیله نقلیه تعیین می‌شود. در گیربکس اتوماتیک معمولا 4 مدل برای موقعیت دنده تعریف می‌شود:
- P: از این دنده برای ایست کامل و هنگام پارک خودرو استفاده می‌شود.
- R: حرکت به سمت عقب خودرو توسط این دنده صورت می‌گیرد.
- D:D یا Drive به معنی رانندگی است که این دنده برای حرکت خودرو تعبیه شده است.
- N: این دنده، دنده خلاص خودرو است و هنگام پارک یا استارت زدن خودرو استفاده می‌شود.
گیربکس نیمه اتوماتیک
گیربکس نیمه اتوماتیک یا به اصطلاح منوتیک فرآیند تعویض دنده را نسبت به روش دستی آسان تر می‌سازد. در این نوع جعبه دنده راننده نیازی به استفاده از پدال کلاچ ندارد اما تعویض دنده به صورت دستی یا از طریق دکمه‌های رو فرمان انجام می‌شود. استفاده از مدل جعبه دنده برای افراد مبتدی، احتمال آسیب رساندن به گیربکس را به همراه دارد.