قدرت اتومبیل توسط موتور آن تولید می شود و از طریق یک شفت ورودی (input shaft) به جعبه دنده (gearbox) و در آخر از طریق یک شفت خروجی(output shaft) به چرخ ها انتقال داده می شود . اساس مکانیزم انتقال قدرت ، کنترل کردن سرعت و ایجاد گشتاوری مناسب (torque) به چرخ ها است .
برای مثال هنگامی که شما یک مسیر سربالایی را طی می کنید به گشتاور بیشتر و سرعت کمتری نیاز دارید ولی در مسیر های هموار به سرعت بیشتر و گشتاور کمتری نیاز است . لازم به ذکر است که حاصل ضرب گشتاور در سرعت توان اتومبیل را به ما می دهد که همیشه عددی ثابت است:
اتومبیل های اولیه دارای دو دنده برای حرکت به جلو و یک دنده برای حرکت به عقب (دنده معکوس) داشتند و جالب اینجاست که هنگام مواجه با مسیر سربالایی راننده باید به صورت دستی دنده را عوض می کرد که این کار زمان نسبتا زیادی می برد چرا که راننده می بایست اتوموبیل خود را متوقف می کرد و تسمه را بر روی کوچک ترین چرخ دنده قرار می داد . جعبه دنده ی این اتومبیل ها از چرخدنده ، پولی (pulley) و تسمه ای از جنس چرم تشکیل می شد .
اجزای جعبه دنده یا گیربکس
پوسته گیربکس: وظیفه ی نگهداری اجزای داخلی گیربکس (چرخدنده ها ، شفت ها و …) دارد ، نیروی حاصل از آن ها را خنثی و ارتعاشات وارده را میرا می کند . جنس آن معمولا از چدن ریخته گری است . این ماده نسبت به باقی مواد هم ارزان تر است و هم خاصیت میرا کردن ارتعاشات را دارد . پوسته ی گیربکس ها را تحت حرارت زیادی قرار می دهند تا در مقابل تنش های حرارتی (Thermal stress) مقاوم باشند .
علاوه بر اینکه نوع جنس پوسته ی گیربکس مهم است ، باید به وزن آن ، میزان اشغال فضا در اتومبیل (حجم) و یکپارچگی پوسته توجه کرد . در اتومبیل ها وزن پوسته خیلی مهم است که باید حدالامکان سبک باشد . پوسته ها را هم به صورت یک بدنه ی یک تکه و یا دو تکه درست می کنند (البته این به اندازه ی گیربکس نیز بستگی دارد ، گیربکس های بزرگ را به صورت دو تکه درست می کنند) ، فرق این دو در این است که پوسته ی یک پارچه نسبت به نوع دیگر آن بهتر می تواند سر و صدا را میرا کند .
پس برای ساخت پوسته ی دو پارچه باید ملاحضات زیادی انجام شود ، همینطور باید از واشر های مرغوبی بکار گرفته شود زیرا احتمال روغن ریزی در آن ها بیشتر است . برای جلو گیری از زنگ زدن بدنه پوسته ی گیربکس ها را آبکاری می کنند . در مواردی که تنش های وارده به پوسته زیاد باشد ، باید از فولاد ریخته گری استفاده شود .
چرخدنده :
برای انتقال قدرت از یک محور به محوری دیگر از چرخدنده استفاده می شود که طی آن میزان سرعت و یا گشتاور قابل تغییر است . در گیربکس چرخدنده ها را از فلزاتی می سازند که دارای استحکام بالایی باشند ، دارای حداقل وزن ممکنه و قیمت آن ها مناسب باشند . برای تحمل نیرو ، جنس آن ها از چدن و فولاد می سازند .
بیشتر چرخدنده ها از نوع چرخدنده ی مارپیچ (helical gear) و چرخدنده ی ساده (spur gear) هستند .
چرخدنده ی ساده :
طراحی ساده ای نسبت به هم نوع خود دارند و ارزان تر هستند اما با این وجود وقتی دندانه های این نوع چرخدنده ها باهم درگیر می شوند ، سر و صدای زیادی را بوجود می آورند . تنش های وارده به دندانه ها به هنگام درگیر شدن زیاد است و سبب تمرکزتنش در دندانه می شود . این نوع برای کاهش سرعت و به لحاظ قیمتی مناسب اند.
چرخدنده ی مارپیچ :
دندانه های این چرخدنده به صورت اریب هستند . در هنگام چرخش یکی از چرخدنده ها ابتدا نوک دندانه ها باهم تماس پیدا می کنند سپس به تدریج دو دندانه ی درگیر می شوند و این موجب کاهش سر و صدا می شود ، توانایی حمل نیرو های زیادی نسبت به نوع ساده چرخدنده ها دارند و عملکرد این نوع نسبت به چرخدنده های ساده ، کم سر و صدا و نرم تر است . چرخدنده های مارپیچ برای انتقال سرعت های بالا از موتور به چرخ ها مناسب اند .
یاتاقان ها (bearings) :
اجزایی هستند که حرکت های دورانی را پشتیبانی و حمایت می کنند . اگر بین محور و یاتاقان شفت های دوار قرار گیرند باید از یاتاقان های غلتشی استفاده کرد مثل بلبرینگ ها (ball bearing) که اجسام غلتان در این نوع ساچمه های کروی شکل هستند .
شفت :
در سیستم انتقال قدرت سه نوع شفت داریم .
شفت ورودی (input shaft) :
میله ای است که انرژی مکانیکی از موتور را به جعبه دنده انتقال می دهد ، که این می تواند به وسیله ی کلاچ متوقف شود یا ادامه پیدا کند.
شفت خروجی (output shaft) :
میله ای است که قدرت را از جعبه دنده به چرخ ها می رساند.
شفت هرزگرد (countershaft) :
این شفت به صورت موازی با شفت ورودی قرار گرفته است و چرخدنده هایی بر روی آن قرار دارند که سرعت زاویه ای آن ها با شفت هرزگرد برابر است همچنین سرعت شفت هرزگرد با شفت ورودی یکسان است زیرا مشخصات چرخدنده ای که با دنده ی چهارم درگیر است (نظیر تعداد دندانه ها و ……) با هم یکی است .
دنده ی اتومبیل برای حرکت کردن بین دو چرخدنده به سه کشویی (sleeve) یکی برای دنده ی یک ودو ، دومی برای دنده ی سه و چهار و آخری برای دنده ی پنج و معکوس نیاز دارد . این کشویی نوعی چرخدنده است که دارای دندانه های داخلی است و به هنگام تعویض دنده ، کشویی باید از یک چرخدنده که دارای سرعتی متفاوت با چرخدنده ی دیگری است (برای مثال دنده ی یک و دو) حرکت کند . برای اینکه بتواند دندانه های داخلی خود را درگیر کند و سرعتی متناسب با چرخدنده ی جدید داشته باشد به یک قطعه ی کمکی نیاز دارد که جلو تر به آن می پردازیم .
رینگ هماهنگ یا یکسان کننده (synchronizer ring) :
این قطعه را به نام هایی چون blocking ring و friction ring نامگذاری کرده اند . این قطعه را از جنس برنج یا فولاد پس از مراحل آهنگری و سرد کردن (forged and cold) که مقاومت و دوام زیادی را پیدا می کند درست می کنند . کشویی به دلیل هل دادن رینگ هماهنگ کننده رو به جلو حرکت کرده و با ایجاد گشتاوراعمالی بر روی چرخدنده در هنگامه ی دنده کشی سرعت چرخدنده و شفت را یکسان می کند . برای جلوگیری از ساییده شدن سطح رینگ تحت تنش های برشی وارده بر آن ، یک لایه ای از جنس کربن بر روی آن قرار می دهند . لایه های کربنی را با فناوری بخصوصی تولید می کنند و به افزایش عمر رینگ کمک می کنند .
کلاچ :
وسیله ای است که امکان اتصال و قطع کردن گیربکس از موتور را به راننده می دهد . در مقالات بعدی بیشتر با این قطعه آشنا خواهیم شد .
نکاتی که برای نگهداری گیربکس ضروریست :
۱. استفاده از روغن گیربکس مناسب :
روغن گیربکس یک مایع روان کننده ای است که به بهبودی عملکرد آن تاثیر می گذارد . بسته به نوع گیربکسی که ما داریم باید از روغن مخصوص آن استفاده کنیم و به بازه ی مشخص شده برای تعویض روغن باید دقت کنیم . توجه شود که برای تعوض آن باید به تعمیرگاه های تخصصی مراجعه کرد .
حال به ویژگی های این روغن می پردازیم:
* روغن های گیربکس های دستی باید از ویسکوزیته ی (viscosity) بالایی برخوردار باشند تا بتوانند فشار بین دندانه هارا به خوبی خنثی کنند . توجه داشته باشید که در گیربکس های اتوماتیک برخلاف گیربکس های دستی سیال روغن باید رقیق باشند یعنی از ویسکوزیته ی کمی برخوردار باشند (در مقاله های بعد به گیربکس اتوماتیک خواهیم پرداخت) .
* این روغن باید دمای بالایی را متحمل شود و توسط اصطکاک بین دنده های چرخدنده ها نباید به راحتی بسوزد باید توجه داشته باشیم که این روغن باعث انتقال حرارت از چرخدنده می شود .
۲. تعویض صحیح دنده یا دنده کشی درست :
یکی از موارد خراب شدن گیربکس دنده کشی بد راننده است . معمولا افرادی که می خواهند رانندگی را یاد بگیرند به دلیل عدم تجربه ی کافی در دنده کشی ، حتی ممکن است راننده به دلیل سهل انگاری با تعویض دنده نابجا (کشیدن دنده ی معکوس در سرعت های زیاد) موجب خرابی گیربکس شود .
چگونه بفهمیم که گیربکس اتومبیل نیاز به تعمیر دارد :
اگر گیربکس دچار نشتی روغن شد باید برای رفع مشکل حتما به تعمیرگاه مراجه کرد . شنیدن سر و صدا هنگام کار کردن گیربکس یا هنگام تعویض دنده یکی از راه های فهمیدن خرابی گیربکس است .
مقاله فنی “کمک فنر ، قطعه ای که رانندگی را آسان می کند !” را از این نویسنده بخوانید.
