موضوع این مقاله درباره گیربکس یا جعبه دنده، اجزای تشکیل دهنده و نقش آن در خودرو است.
هر خودرو برای حرکت به عامل تولید کننده نیرو و عامل انتقال دهنده آن نیاز دارد. تولید کننده نیرو، موتور و انتقال دهنده نیرو شامل کلاچ، گیربکس ( جعبه دنده ) و دیفرانسیل است که این قطعات، انتقال نیرو را به صورت پیوسته انجام می دهند و در نهایت، نیروی تولید شده به چرخ ها منتقل می شود.
گشتاور تولید شده توسط موتور متناسب با نیاز اتومبیل به چرخ ها منتقل می شود، وظیفه کنترل و تنظیم این قدرت با جعبه دنده یا گیربکس است. درواقع، راننده توسط گیربکس خودرو را در شرایط متفاوت و با سرعت مورد نیاز و متفاوت کنترل می کند.
وظایف گیربکس عبارتند از :
- رسیدن به سرعت مورد نظر بدون بالا بردن دور موتور و گشتاور
- کنترل سرعت ( افزایش یا کاهش ) در حین رانندگی بسته به شرایط یا نیاز
- تنظیم جهت حرکت خودرو به جلو یا عقب
- کار کردن موتور بدون حرکت خودرو ( کار کردن موتور بدون انتقال نیروی موتور به چرخ )
اجزا و قطعات تشکیل دهنده گیربکس
گیربکس ها از قطعات متعددی تشکیل شده اند که مهم ترین بخش، چرخ دنده ها هستند که بسته به نوع گیربکس در اشکال و جنس های مختلف استفاده می شوند. در ساختار گیربکس تعداد زیادی چرخ دنده نصب و بسته به عملکرد هر یک، میزان قدرت و گشتاور انتقالی از موتور به چرخ ها مشخص می شود و هر یک از چرخ دنده ها نشان دهنده یکی از دنده های روی دسته دنده ( سرعت دنده ) داخل کابین هستند.
چرخ دنده ها در تمام انواع گیربکس ها ثابت هستند، اما نوع و تعداد آنها تغییر می کنند. چرخ دنده ها اصلی ترین و مهم ترین قطعه در گیربکس هستند و اساسی ترین قطعات مکانیکی موجود در پوسته جعبه دنده محسوب می شوند که هر یک، نماینده یکی از دنده های خودرو هستند.
درصورتیکه اتومبیل جعبه دنده ۶ سرعته داشته باشد، ۶ جفت چرخ دنده مربوط به این سرعت ها در گیربکس تعبیه می شود. چرخ دنده ها، حلقه هایی فلزی با دیواره های بیرونی دندانه دار و در قطرهای متفاوت هستند که روی محورهای خود سوار می شوند و ارتباط بین محورها به واسطه درگیری دندانه های چرخ دنده ها ایجاد می شود.
همچنین، چرخ دنده ها انتقال گشتاور را با حرکت خلاف جهت آن کنترل می کنند که تفاوت در قطر چرخ دنده ها به ایجاد تفاوت در سرعت حرکت آنها روی محور و تغییر در گشتاور منتقل شده از موتور به چرخ ها منجر می شود، به این ترتیب که چرخ دنده قطورتر به دلیل وزن بیشتر سرعت کمتری دارد و بالعکس و عامل تفاوت بین دنده سنگین و سبک هستند. به این ترتیب که نحوه چرخش و انتقال گشتاور توسط آنها منجر به سرعت و قدرت بالاتر در دنده های سنگین ( چرخ دنده های قطورتر ) و سرعت بیشتر و قدرت کمتر در دنده های سبک ( چرخ دنده های نازک تر ) می شود. بنابراین، چرخ دنده های قطورتر مربوط به دنده های ابتدایی در شروع حرکت و چرخ دنده های باریک تر مربوط به دنده های بالاتر در سرعت های بیشتر هستند.
چرخ دنده ها دارای دو نوع با دندانه ساده و با دندانه مارپیچ هستند و بر اساس جهت انتقال قدرت به سه دسته عمود محور، موازی محور و افقی محور تقسیم می شوند.
اجزای دیگر سیستم گیربکس
برخی دیگر از اجزای سیستم گیربکس که در درجه اهمیت کمتر قرار دارند، عبارتند از :
پوسته گیربکس
این بخش از جنس چدن ساخته می شود و چرخ دنده ها، یاتاقان های گیربکس و محورها را در خود جای می دهد.
شفت ورودی یا محور کلاچ
محور محرک گیربکس محسوب می شود که به شافت کلاچ نیز معروف است و به صورت یکپارچه به چرخ دنده بخش ورودی پوسته گیربکس متصل و از طریق کلاچ با موتور اتومبیل در ارتباط است.
شفت واسط یا محور زیر
وظیفه انتقال گشتاور از محور محرک به محور متحرک را بر عهده دارد و بر روی آن، تعدادی چرخ دنده با اندازه های متفاوت تعبیه شده است که با محور یکپارچه هستند، چرخ دنده ابتدایی این محور، سرعت ورودی را که توسط موتور تولید شده بدون تغییر در میزان آن به سمت شفت خروجی هدایت می کند.
شفت خروجی یا محور اصلی
این محور به واسطه چرخ دنده ها و یاتاقان ها با محور واسط در ارتباط است و نیروی تبدیل شده در جعبه دنده را به سمت دیفرانسیل یا میل گاردان هدایت می کند، بر روی این محور نیز چرخ دنده های مختلف به صورت غیر یکپارچه و با قطرهای مختلف تعبیه شده اند که به کمک یاتاقان های روی آن، حرکت دورانی دارند.
یاتاقان
یاتاقان که چرخ دنده هماهنگ کننده نیز نامیده می شود در لایه داخلی به صورت دندانه دار ساخته و با حرکت کشویی به سمت چرخ دنده با آن چفت و باعث فعالیت آن می شود.
دسته دنده
دسته دنده، خارجی ترین بخش سیستم گیربکس است که در برخی از اتومبیل های با گیربکس اتوماتیک به طور کامل حذف شده است و معمولاً مسیری H شکل را برای تغییر دنده ها در جعبه دنده طی می کند، کنترل این دسته اهرمی شکل ممکن است به صورت خودکار صورت بگیرد یا در دست و تحت کنترل راننده باشد.
میل ماهک
میل ماهک رابط بین دسته دنده و ماهک است که راننده با حرکت دسته دنده در واقع، میل ماهک را حرکت می دهد. میل ماهک، میله ای فلزی است و عملکرد آن بر اساس نوع گیربکس متفاوت است، ساز و کار عملکرد آن ممکن است دستی، الکترونیکی، هیدرولیکی یا بر اساس خلاء باشد که امروزه اغلب ساز و کار دستی یا الکترونیکی دارد و در حالت دستی، با حرکت دست راننده حرکت می کند.
ماهک
ماهک، قطعه ای خمیده و فلزی و متصل به انتهای میل ماهک است. نیروی وارد شده بر میل ماهک توسط دسته دنده به ماهک منتقل و موجب حرکت آن می شود و حرکت ماهک نیز کشویی دنده را درگیر و در نتیجه، چرخ دنده مورد نظر را فعال و سرعت اتومبیل را تنظیم می کند. به تعداد هر میل ماهک، یک ماهک در گیربکس تعبیه شده است.
کشویی دنده
کشویی دنده، قطعه ای بر روی توپی است که حرکت رفت و برگشت انجام می دهد و با دو شیار از دو جهت ساخته شده است که از یک جهت، ماهک در یکی از این شیارها جای می گیرد و باعث حرکت آن می شود و از جهت دیگر، در جعبه دنده برنجی و یاتاقان در شیار دیگر قرار می گیرد و دنده انتخاب شده را درگیر می کند.
دنده برنجی
دنده برنجی به شکل حلقه با لبه های دندانه دار است و به منظور سریع تر و دقیق تر درگیر شدن دنده های کشویی و یاتاقان های گیربکس بین این دو قطعه استفاده می شود و در کنار یاتاقان ها، نیروهای دورانی و طولی وارد شده به آنها را کاهش می دهد.
کاسه نمد یا عایق نشتی
از یاتاقان ها و روغن درون آنها در برابر نفوذ ذرات گرد و غبار محافظت می‌کند.