گیربکس دستی یا غیر اتومات چیست؟
آیان تا به حال به این فکر کرده اید که دسته دنده به چه چیزی متصل است و با حرکت دسته دنده چه اتفاقی درون گیربکس میافتد؟چرا بعضی مواقع هنگام تعویض دنده صدایی مثل خرد شدن قطعات به گوش میرسد؟چرا نمیشود هنگام حرکت به جلو،دنده را در حالت دنده عقب قرار داد؟چرا نمی‌توان هنگام حرکت به‌سمت جلو، خودرو را در وضعیت دنده‌ی عقب قرار داد؟ آیا با اینکار، قطعات داخل جعبه‌دنده خرد می‌شوند؟ این‌ها تنها بخشی از سؤالات احتمالی کسی است که حداقل یک‌بار پشت فرمان خودرو نشسته باشد.
گیربکس دستی نسبت انتقال را با فرمان گرفتن از راننده تغییر میدهد.اتومبیل هایی دارای گیربکس دستی هستند که راننده توسط آن دنده و نسبت انتقال را تغییر میدهد.
در خودروهایی با گیربکس دستی پدال کلاچ وجود دارد که هنگام تعویض دنده،راننده کلاچ را کاملا فشار میدهد تا ارتباط بین گیربکس و موتور قطع شود و بعد دنده را تعویض میکند.
جعبه دنده دستی یا گیربکس دستی شامل چندین چرخ دنده زوج می باشد که تعداد این چرخ دنده های زوج بسته به تعداد دنده های آن گیربکس دارد ، مثلا اگر یک گیربکس 5 دنده ( مجموعا 6 دنده می شود که شامل 5 دنده حرکت جلو و یک دنده عقب می باشد.) داشته باشیم ، باید گیربکس ما 6 نسبت انتقال قدرت با ضرایب انتقال قدرت مختلف را برای ما فراهم کند.
گیربکس یا سیستم انتقال قدرت به موتور 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 میشود و این باعث میشود نیرو و سرعت خودرو قابل کنترل باشد.
وجود گیربکس در خودرو این امکان را برای راننده فراهم میکند که دور موتور را بیش از حد بالا نبرد که به موتور فشار نیاید و در بهترین حالت نگهداری شود.
تفاوت دنده سنگین و سبک در گیربکس از نظر قطر و اندازه میباشد یعنی قطر دنده سنگین بزرگتر از سبک است و همچنین دنده سنگین برعکس دنده سبک دارای قدرت بیشتر با سرعت کمتر است.
این نوع جعبه‌دنده‌ها که به عنوان گیربکس‌های استاندارد نیز شناخته می‌شوند، عملیات انتقال گشتاور خروجی موتور به چرخها را، توسط مجموعه‌ای از چرخ‌دنده‌ها انجام می‌دهند، که روی دو میله (شَفت) ورودی و خروجی قرار دارند. کلاچ مورد استفاده در این نوع گیبرکس، از نوع خشک بوده و معمولا عملیات انتقال قدرت، توسط پدال کلاچ پایی یادسته دنده دستی، انجام می‌گیرد.
گیربکس دستی هم مثل بعضی از انواع گیربکس اتومات در مجموع به سه نوع ۴ دنده ، ۵ دنده و ۶ دنده تقسیم می‌شوند. گیربکس‌های ۴ دنده دستی قبلا در خودروی‌های دهه ۱۹۵۰ تا ۱۹۷۰ میلادی استفاده می‌شدند و در حال حاضر در صنعت خودروسازی، عملأ منسوخ شده‌اند. گیربکس‌های ۵ و ۶ دنده دستی، در حال حاضر بیشترین کاربرد را در میان اتومبیل‌های استاندارد دارای جعبه‌دنده دستی، دارا می‌باشند.
سایر گونه‌های جعبه‌دنده، شامل: جعبه‌دنده نیمه-خودکار، جعبه‌دنده خودکار، جعبه‌دنده متغیر پیوسته و مانوماتیک (تک‌واژ چندوجهی از ترکیب دستی و اتوماتیک) میباشد.
جعبه‌دنده پس از کلاچ، دومین عنصر سیستم انتقال قدرت در خودروها بوده و از تعدادی چرخدنده و محور (شفت) تشکیل شده است که همگی درون یک محفظه قرار گرفته‌اند. وظیفه‌ی جعبه‌دنده تغییر گشتاور تولیدی توسط پیشرانه و تنظیم سرعت دورانی چرخها است. همه‌ی خودروهای مجهز به پیشرانه‌ی درون‌سوز دارای محدودیتی در دور موتور هستند که اغلب محدوده‌ی خطرناک آن با رنگ قرمز روی صفحه‌ی مدرج تعبیه شده در پشت فرمان مشخص است. هدف از این درجه‌بندی، اطلاع راننده از نحوه‌ی عملکرد پیشرانه و میزان بازدهی آن است. همه‌ی پیشرانه‌ها در دور موتوری خاص حداکثر توان خود را تولید می‌کنند و هدف این است که با استفاده از جعبه‌دنده و انتخاب دنده‌ی صحیح، راننده بتواند همواره پیشرانه را در ایده‌آل‌ترین حالت به‌کار گیرد. این ایده در نهایت منجر به اختراع جعبه‌دنده‌های CVT یا دور متغیر شد که همواره پیشرانه را در شرایط ایده‌آل (یا نزدیک به آن) به کار می‌گیرد.
در جعبه‌دنده‌های دستی ساده، عموما سه محور وجود دارد. محور اول که از طریق کلاچ به پیشرانه متصل است، محور محرک نام دارد. محور دوم محور متحرک نام دارد که از طریق محور سوم، موسوم به محور واسط، به محور محرک متصل است؛ برای درک بهتر، به‌تصویر زیر دقت کنید.
گیربکس بعد از کلاچ،دومین عنصر سیستم انتقال قدر در خودرو ها میباشد که از تعدادی چرخ دنده و محور تشکیل شده است که همه آن ها روی یک محفظه قرار گرفته اند.همه‌ی خودروهای مجهز به پیشرانه‌ی درون‌سوز دارای محدودیتی در دور موتور هستند که اغلب محدوده‌ی خطرناک آن با رنگ قرمز روی صفحه‌ی مدرج تعبیه شده در پشت فرمان مشخص است.
اجزای تشکیل دهنده گیربکس دستی
-
دسته دنده
میله‌ای فلزی که راننده با حرکت آن در یک الگوی H شکل عمل تعویض دنده را انجام میدهد.
-
میل ماهک
میله‌ای فلزی که، از یک سر به دسته دنده و از سر دیگر به ماهک متصل است. راننده با حرکت دسته دنده در حقیقت میل ماهک را حرکت میدهد.
-
ماهک
قطعه‌ای به شکل نیم دایره که به‌انتهای میل ماهک متصل است و نیروی دست راننده را به کشویی منتقل میکند؛ با این حرکت، کشویی دنده با چرخدنده درگیر میشود.
-
کشویی دنده
همان‌طور که پیش‌تر گفته شد، چرخ‌دنده‌های تعبیه شده بر محور سوم جعبه‌دنده روی یاتاقان نصب شده‌اند و می‌توانند آزادانه و بدون وارد کردن نیرو به محور بچرخند. کشویی دنده وظیفه‌ی ثابت کردن چرخدنده روی محور را از طریق چفت شدن دندانه‌ها با چرخ‌دنده‌ی هماهنگ کننده بر عهده دارد، تا از این طریق بتوان گشتاور تولیدی توسط پیشرانه را به چرخها منتقل کرد.
-
چرخ دنده ی هماهنگ کننده
سطح خارجی یاتاقان‌های چرخ‌دنده‌ها به‌صورت دندانه‌دار ساخته شده است. یاتاقان‌ها به‌طور کامل به محور سوم چسبیده‌اند و با سرعت دورانی یکسانی با محور به حرکت درمی‌آیند. هنگام عمل تعویض دنده ماهک بر کشویی دنده نیرو وارد میکند و آن را به سمت چرخ‌دنده‌ی هماهنگ کننده هدایت میکند تا با چفت شدن دندانه‌ها درون یکدیگر، محور شماره‌ی سوم با سرعت دنده‌ی درگیر شروع به چرخیدن کند.
-
دنده برنجی
با توجه به این‌که سرعت دورانی یاتاقان‌ها با سرعت دورانی دنده‌ها برابر نیست، احتمال چفت نشدن دندانه‌های کشویی و یاتاقان‌ها بسیار بالا است؛ چراکه دندانه‌های این دو قطعه لزوماً در هر لحظه روبه‌روی یکدیگر قرار ندارند. برای حل این مشکل و انجام هرچه سریع‌تر و نرم‌تر عمل تعویض دنده، یک قطعه‌ی دندانه‌دار موسوم به دنده‌برنجی بین این دو قطعه قرار می‌گیرد.
قطعات کلاچ نیز عبارتند از :
-صفحه کلاچ - دیسک کلاچ - پدال - دوشاخه کلاچ - بلبرینگ کلاچ
نحوه عملکرد گیربکس دستی
- پس از روشن شدن موتور، فلایویل (که به انتهای میل لنگ متصل است) شروع به گردش می کند.
- فلایویل سطحی صاف دارد و مجموعه دیسک و صفحه روی آن نصب می شود.
- گردش فلایویل، دیسک و صفحه کلاچ را به گردش در می آورد.
- شفت ورودی گیربکس (که از طریق هزار خاری به صفحه کلاچ قفل شده) شروع به چرخش می کند.
- با چرخش شفت ورودی، تعدادی از دنده ها که روی شفت ثابت هستند شروع به گردش می کنند.
- وقتی ماشین خلاص باشد، دنده های متحرک روی دنده های ثابت قفل نیستند و نیرویی از گیربکس خارج نمی شود.
- چرخش شفتِ خروجی گیربکس به هوزینگ دیفرانسیل منتقل می شود.
- چرخش هوزینگ دیفرانسیل به دنده هرزگردها و سپس به پلوس منتقل می شود که به طرف محور چرخهای سمت چپ و راست می روند.
- چرخش میله های پلوس، چرخها و در نتیجه خودرو را حرکت می دهد.
- وقتی راننده دنده را در وضعیت عقب قرار می دهد، چرخش دنده عقب به محور خروجی منتقل می شود. از آنجا که در مسیر دنده عقب، یک چرخدنده دیگر نیز وجود دارد (چرخدنده زرد رنگ)، جهت چرخش محور گیربکس معکوس می شود.
دو دلیل نیاز گیربکس به دنده
- خودرو برای شروع به حرکت، نیاز به قدرت بیشتری دارد و در نتیجه گشتاور موتور باید بصورت افزایش قدرت به چرخها منتقل شود (دنده سنگین مثل دنده 1 یا 2). به بیان دیگر وقتی میل لنگ یک دور بچرخد، محور چرخها کمتر از 1/4 دور می چرخند. در هر خودرو این نسبت متفاوت است و با توجه به کاربری خودرو، توسط مهندسان و طراحان محاسبه می شود.
- با آغاز به حرکت خودرو، برای افزایش سرعت، گشتاور موتور باید بصورت افزایش سرعت به چرخها منتقل شود (دنده سبک مثل دنده 4 یا 5). به بیان دیگر، دور میل لنگ و شفت خروجی گیربکس تقریبا یکسان می شوند. در هر خودرو این نسبت متفاوت است و توسط مهندسان و طراحان محاسبه می شود.
چگونگی تعویض دنده در گیربکس دستی
-
دنده های سبک و سنگین
به‌طور خلاصه، راننده با فشردن پدال کلاچ سبب قطع شدن ارتباط محور یک (محرک) با پیشرانه میشود. سپس با حرکت دادن دسته دنده، سبب حرکت میل ماهک و در نتیجه‌ی آن ماهک میشود. ماهک دنده با فشردن کشویی متناظر با دنده‌ی مورد نظر راننده به دنده‌برنجی نیرو وارد میکند و در در زمان کمی، باعث برابری سرعت دوران دنده‌برنجی و یاتاقان دنده میشود. در نهایت دندانه‌های کشویی دنده با یاتاقان چفت میشود و سبب چرخش محور سوم با سرعتی متناظر دنده میشود.
-
دنده عقب
دنده‌ی عقب از ترکیب سه چرخدنده تشکیل شده است. در دنده‌ی عقب یک چرخ‌دنده‌ی هرزگرد، که وظیفه‌ی آن تغییر جهت دوران دنده‌ی عقب است، وجود دارد. دنده‌ی عقب همواره در خلاف جهت سایر دنده‌ها در حال چرخش بوده که نکته‌ی جالب، عدم وجود مکانیزم هماهنگ کننده برای آن است. به‌همین دلیل، برای قرار دادن خودرو در حالت دنده‌ی عقب خودرو باید به‌طور کامل متوقف شود؛ تلاش برای قرار دادن خودروی در حال حرکت در وضعیت دنده‌ی عقب بی‌فایده است و تنها حاصل آن، تولید صداهای ناهنجار و گوش‌خراش خواهد بود.