گیربکس چیست؟ هر آنچه درباره جعبه‌دنده باید بدانید
انتقال‌دهنده نیرو در خودرو
گیربکس چیست؟ حرکت یک خودرو به عوامل زیادی بستگی دارد. برای حرکت، منبع نیرو و عامل انتقال‌دهنده نیاز است. می‌توان گفت از جمله وظایف گیربکس است که توان مکانیکی را از یک منبع تولید نیرو بگیرد و به مصرف‌کننده انتقال دهد. گیربکس یا همان جعبه دنده به‌طور معمول ۴ یا ۵ دنده برای حرکت به جلو و یک دنده برای حرکت به عقب دارد. البته در خودروهای نسل جدید گیربکس‌های ۶ و ۷ سرعته دستی و خودکار هم استفاده می‌شود. در این مقاله قصد داریم راجع به انواع، اجزا و قطعات گیربکس بیشتر بدانیم.
عناوین این مطلب
گیربکس چیست و چه وظایفی دارد؟
همان طور که گفته شد، گیربکس نیروی مکانیکی را با سرعت‌ها و گشتاورهای لازم سیستم را به مصرف‌کننده منتقل می‌کند. این سیستم انتقال‌دهنده ۳ بخش اساسی دارد که شامل جعبه دنده، کلاچ و دیفرانسیل می‌باشد. مهم‌ترین بخش، جعبه دنده یا همان کلاچ است. این گیربکس است که وظیفه دارد قدرت خودرو را کنترل و تنظیم کند. هر اتومبیلی با توان و گشتاور متفاوتی قادر به تولید نیرو است، ولی بدون نیاز به افزایش دور موتور و گشتاور می‌توان به سرعت موردنیاز رسید.
از جمله مهم‌ترین وظایف گیربکس را می‌توان ایجاد و تعادل بین سرعت و نیرو ذکر کرد، ولی تنها وظیفه‌اش این نیست. گیربکس باید قادر باشد در سربالایی‌ها نیروی لازم و مناسب اتومبیل را تأمین کند و از سوی دیگر در مسیرهای بدون شیب و هموار مانند بزرگ‌راه‌ها سرعت زیادی را فراهم کند. بدون انتخاب دنده مناسب در شرایط متفاوت در گیربکس، چنین فرایندی امکان‌پذیر نیست.
اجزا و قطعات گیربکس و چگونگی عملکرد آنها
جعبه دنده‌ها متشکل از قطعات متعددی است. اصلی‌ترین قسمت آنها چرخ دنده‌ها است که شکل و جنس آن بستگی به نوع گیربکس متفاوت است. گیربکس از تعداد زیادی چرخ دنده تشکیل شده که هرکدام نشانگر دنده‌های روی دسته‌دنده در کابین خودرو است. چرخ دنده‌ها در همه انواع گیربکس وجود دارد، با این تفاوت که جنس و تعداد آنها متغیر است.
برای داشتن تصویر درستی از چرخ دنده‌ها، به چرخ دنده‌های یک دوچرخه دنده‌ای توجه کنید. از اجزا و قطعات گیربکس به پوسته گیربکس باید اشاره کرد که از جنس چدن ریخته‌گری است و یاتاقان‌های جعبه دنده، چرخ دنده‌ها و محورها را در خود جا داده است. محور کلاچ یا همان شافت ورودی محور محرک گیربکس به حساب می‌آید که به طور یکپارچه به یک چرخ دنده در قسمت ورودی پوسته گیربکس وصل است و توسط کلاچ به موتور خودرو مرتبط است. محور زیر، معروف به شافت واسط، کار انتقال گشتاور از محور محرک به محور متحرک را انجام می‌دهد. روی شافت واسط چند تا چرخ دنده قرار دارد که با محور یکپارچه است. اندازه این چرخ دنده‌ها متفاوت است. اولین چرخ دنده این محور با چرخ دنده محور محرک درگیر است و سرعت تولیدشده توسط موتور را بدون تغییر به شافت خروجی هدایت می‌کند.
چرخ دنده‌های گیربکس
در ادامه به بررسی اجزای چرخ دنده‌های گیربکس می‌پردازیم:
۱. محور اصلی یا شافت خروجی
محور اصلی وظیفه دارد نیروی تبدیل‌شده در گیربکس را که به‌واسطه چرخ دنده‌ها و یاتاقان‌ها با شافت واسط مرتبط است، به‌سوی میل گاردان یا دیفرانسیل هدایت کند. این محور نیز چرخ دنده‌های متعددی دارد که برخلاف شافت واسط به‌طور یکپارچه نیست.
قطر این چرخ دنده‌ها متفاوت است و به یاری یاتاقان‌ها روی آن حرکت دورانی دارد. این چرخ دنده‌ها با چرخ دنده‌های شافت واسط درگیر است و این‌گونه امکان حرکت پیدا می‌کند.
۲. یاتاقان یا بیرینگ گیربکس
این قطعه معروف به چرخ دنده هماهنگ‌کننده است که در لایه داخلی دندانه‌دار ساخته شده است. یاتاقان به‌سمت چرخ دنده موردنظر به حالت کشویی حرکت می‌کند و با آن چفت می‌شود و باعث حرکتش می‌شود.
۳. دسته‌دنده
بیرونی‌ترین بخش سیستم گیربکس دسته‌دنده است. هدایت و کنترل دسته‌دنده که اهرمی است، ممکن است دستی و یا اتوماتیک صورت گیرد. دسته‌دنده معمولاً مسیر H شکل را برای عوض‌کردن دنده در گیربکس طی می‌کند که البته در بعضی از اتومبیل‌ها با گیربکس اتوماتیک حذف شده است.
۴. میل ماهک
میل ماهک یک میله فلزی است که رابط بین ماهک و دسته‌دنده است. وقتی دسته‌دنده را حرکت می‌دهیم، در واقع میل ماهک را حرکت داده‌ایم. عملکرد این قطعه بر اساس نوع گیربکس فرق دارد. کارکرد آن می‌تواند دستی، خلائی، الکترونیکی و یا هیدرولیکی باشد. در حال حاضر بیشتر مکانیزم دستی و الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
حرکت در حالت دستی به کمک راننده صورت می‌گیرد. تعداد میل ماهک با شمار دنده‌ها متغیر است؛ مثلاً در گیربکس ۴ سرعته ۳ عدد میل ماهک وجود دارد. در مکانیزم الکترونیکی با روابط الکترومغناطیسی و همچنین آهن‌رباهای وصل‌شده به آنها با هسته‌های آهنی و سیم‌پیچ‌های داخل جعبه دنده حرکت میل ماهک موجب می‌شود.
۵. ماهک
ماهک قطعه فلزی و خمیده متصل به انتهای میل ماهک است. به‌ازای هر میل ماهک یک ماهک در جعبه دنده وجود دارد. حرکت ماهک وابسته به حرکت میل ماهک است که توسط دسته‌دنده ایجاد می‌شود. با حرکت ماهک کشویی دنده درگیر شده و چرخ دنده موردنظر حرکت می‌کند و در نتیجه سرعت خودرو تنظیم می‌شود.
۶. کشویی دنده
این قطعه بر روی قطعه‌ای به نام توپی رفت و برگشت می‌کند. کشویی در دو طرف خود شیار دارد که یک طرف آن ماهک قرار می‌گیرد و باعث حرکت کشویی می‌شود و از سمت دیگر با جعبه دنده برنجی و یاتاقان درگیر شده و دنده انتخابی را وارد مدار می‌کند.
بیشتر بخوانید: سیستم تعلیق خودرو چیست و از چه اجزایی تشکیل شده است؟
۷. دنده برنجی
هماهنگ‌کردن دور بین دو دنده وظیفه دنده برنجی است. از دنده برنجی برای درگیرکردن یاتاقان‌های گیربکس و دنده‌های کشویی و دقیق‌تر و سریع‌تر انجام‌دادن این درگیری استفاده می‌شود. دنده برنجی قطعه‌ای فلزی و حلقه‌ای دندانه‌دار است که به‌علت اصطکاک زیاد با یاتاقان با سرعت زیادی با آن چفت می‌شود. دنده برنجی نیروهای دورانی و طولی واردشده به یاتاقان‌ها را می‌کاهد.
۸. کاسه نمدی یا عایق نشت
این قطعه از نفوذ ذرات گرد و غبار به یاتاقان‌ها و روغن داخل آنها حفاظت می‌کند. 
۹. چرخ دنده‌های گیربکس
گیربکس بدون چرخ دنده معنایی ندارد و اصلاً کار نمی‌کند. این قطعات در پوسته جعبه دنده واقع است و به‌ازای هر دنده، چرخ‌دنده در گیربکس تعبیه شده است؛ مثلاً اگر اتومبیلی گیربکس ۵ سرعته داشته باشد، ۵ جفت چرخ دنده برای هر سرعت در جعبه دنده وجود خواهد داشت. چرخ دنده‌ها حلقه‌های فلزی دندانه‌دار با قطرهای متفاوت است که بر محورهای خود سوارند و با درگیری دندانه‌های این چرخ‌دنده‌ها، محورها ارتباط برقرار می‌کند. با حرکت خلاف جهت چرخ دنده‌ها انتقال گشتاور کنترل می‌شود. چرخ دنده‌های قطور به‌واسطه وزن بالاتر سرعت کمتری نسبت به بقیه دارد.
تفاوت بین دنده سنگین و سبک به همین چرخ دنده‌ها مربوط است. چرخ دنده‌ها دو نوع هستند. یک نوع آنها دندانه ساده و دیگری مارپیچ است. همچنین برای درگیرشدن چرخ دنده‌ها لازم نیست قطر آنها یکی باشد، ولی قطعاً اندازه آنها باید دوبه‌دو برابر باشد. چرخ دنده‌ها خود به ۳ دسته افقی محور، عمودی محور و موازی محور تقسیم می‌شود.
انواع گیربکس
گیربکس‌های اولیه در اتومبیل‌های مدرن فقط دو سرعته بود که کمپانی بنز آنها را تولید کرده بود. این سیستم با پیشرفت علم مکانیک دست‌خوش تغییرات زیادی شد. گیربکس‌ها به دو دسته اتوماتیک و دستی تقسیم می‌شود و این روزها جعبه دنده‌های اتوماتیک محبوب‌تر است.
در ادامه قصد داریم به ۳ دسته از پرکاربردترین جعبه دنده‌ها که گیربکس دستی، اتوماتیک و نیمه خودکار است، بپردازیم.
۱. گیربکس دستی
همان‌طور که می‌دانید در گیربکس دستی کنترل دست راننده است. این کار با درگیری کلاچ با موتور که با فشرده شدن پدال و همچنین تعویض دنده به‌‌وسیله دسته‌دنده صورت می‌گیرد. با وجود اینکه استفاده از این نوع گیربکس آزاردهنده و خستگی برای راننده دارد، اما افراد زیادی گیربکس دستی را ترجیح می‌دهند. جعبه‌دنده‌های دستی دو دسته است که از مدل قدیمی‌تر اکنون فقط در موتورسیکلت‌ها استفاده می‌شود. گیربکس‌های دستی معمولاً ۴، ۵ و به‌ندرت ۶ سرعته است.
۲. گیربکس‌های ترتیبی (غیر سنکرونیزه)
تعویض دنده در این نوع گیربکس به‌طور ترتیبی و پشت‌سر هم باید انجام شود و نمی‌توان مثلاً از دنده ۲ به ۴ تغییر داد. افزایش و کاهش سرعت در این نوع گیربکس زمان‌بر و مشکل بود.
۳. گیربکس‌های غیر ترتیبی (سنکرونیزه)
برخلاف مدل قبلی در این نوع گیربکس امکان جهش دنده در سرعت زیادتر وجود دارد. مثلاً بدون‌نیاز به رعایت ترتیب می‌توان دنده را از ۲ به ۴ تغییر دارد.
بیشتر بخوانید: مزایا و معایب گیربکس اتوماتیک چیست؟
گیربکس‌های اتوماتیک
در گیربکس اتوماتیک تنظیم سرعت با دور موتور بر عهده خودرو است و دیگر دردسرهای کلاچ‌گرفتن و تعویض دنده وجود ندارد. در خودروهای دنده اتوماتیک معمولاً ۴ حالت R, N, D و P وجود دارد. P برای ایست کامل است: یعنی وقتی خودرو را پارک کردید، دنده باید در حالت P قرار بگیرد. R یا (Reverse) دنده عقب است.
اگر دنده در حالت D باشد و راننده پای خود را از رو پدال ترمز بردارد، اتومبیل حرکت خواهد کرد. N دنده خلاص است و برای زمانی که پشت چراغ قرمز ایستاده‌اید، استفاده می‌شود. امروزه در صنعت اتومبیل‌سازی از انواع مختلف گیربکس اتوماتیک استفاده می‌شود که عمده آنها به عبارت زیر است:
۱. گیربکس‌های خودکار سیاره‌ای (AT)
این نوع گیربکس از متداول‌ترین انواع گیربکس در خودروسازی است که برای انتقال نیرو از چرخ دنده‌های خورشیدی سیاره‌ای استفاده می‌شود. کلاچ اتوماتیک آن هیدرولیکی است و سیستم کنترلی جداگانه دارد. قبلاً این نوع گیربکس‌ها به‌صورت ۳ یا ۴ سرعته تولید می‌شد، اما امروزه خودروهای لوکس یا اسپرت با گیربکس AT با ۹ سرعت هم ساخته می‌شود.
۲. گیربکس‌های AMT
این گیربکس همان گیربکس دستی است که با راه‌حل میان‌بر یعنی تغییر آن به جعبه دنده AMT به اتوماتیک تبدیل شده است. این مدل گیربکس مزایای دستی را به‌همراه راحتی اتوماتیک دارد. علاوه بر آن، دردسرهای تعویض دنده را مانند گیربکس دستی ندارد. از طرف دیگر هزینه‌های زیاد سیستم اتوماتیک را هم ندارد.
۳. گیربکس‌های پیوسته متغیر یا CVT
این نوع گیربکس محبوبیت زیادی در خودروسازی دارد. تعویض دنده در این نوع گیربکس به‌طور پیوسته انجام می‌شود و فاصله بین تعویض دنده‌ها اصلاً احساس نمی‌شود. در جعبه دنده CVT خبری از چرخ‌دنده، سیاره‌ای و … نیست، به‌جای آنها از دو پولی ورودی (محرک) و پولی خروجی (متحرک) و یک تسمه پلیمری و یا فلزی برای انتقال قدرت استفاده شده است. اساس کار بر مبنای آن دو پولی مخروطی شکل شیب‌دار با یک تسمه رابط است که محورهای جداگانه دارد و دور آنها به‌طور دورانی حرکت می‌کند.
از مزیت‌های این گیربکس می‌توان به کاهش مصرف سوخت تا ۱۸ درصد به‌نسبت جعبه دنده‌های اتوماتیک معمولی، انتقال قدرت بی‌وقفه به موتور، کارایی دینامیکی زیاد، شتاب‌گیری خوب، کارکرد بهینه دور موتور به‌طور دائم اشاره نمود.
۴. گیربکس‌های دو کلاچه یا DCT
این نوع جعبه دنده‌ها را نیمه‌خودکار می‌نامند. شبیه به جعبه دنده دستی است، با این تفاوت که دو گیربکس مستقل است که هرکدام به کلاچ جداگانه خود مرتبط است. برای قطع و وصل نیرو از دو محور چرخ‌دنده‌های فرد و زوج استفاده شده است که چرخ دنده‌های زوج روی یک محور مستقل با یک کلاچ مجزا و چرخ دنده‌های فرد بر روی محوری دیگر با کلاچ جداگانه در یک مجموعه قرار می‌گیرد.
این نوع گیربکس در حالت تمام خودکار کار می‌کند که تعویض دنده دستی را هم برای راننده امکان‌پذیر می‌کند. از این نوع گیربکس که در دو نوع ۵ و ۶ سرعته است در خودروهای لوکس و اسپرت استفاده می‌شود و به‌تازگی مدل ۷ سرعته آن در اتومبیل‌های اسپرت و مسابقه‌ای به کار می‌رود.
بیشتر بخوانید: علائم خرابی گیربکس چیست؟
۵. گیربکس‌های نیمه اتوماتیک
نام دیگر این مدل گیربکس منوتیک است که تعویض دنده بسیار راحت‌تر از نوع دستی و بهتر از مدل خودکار است. در جعبه دنده نیمه خودکار تعویض دنده به‌طور خودکار انجام می‌پذیرد؛ ولی درعین‌حال راننده می‌تواند دنده‌ها را کم و زیاد کند. این جعبه دنده‌ها انواع مختلفی دارد که اتومبیل‌سازان آنها را ابداع کرده‌اند. معمول‌ترین آنها به این شرح است:
۱ ـ ۵. گیربکس‌های تیپ ترونیک
این گیربکس تکنولوژی انحصاری کمپانی پورشه به حساب می‌آید، چون ابداع مهندسان این شرکت است. خودروسازانی مانند آئودی و فولکس واگن امتیاز استفاده از آن را از پورشه خریداری کرده‌اند. راننده امکان تعویض دنده قبل از فعالیت سیستم اتوماتیک را دارد: یعنی در صورت داشتن فاصله زیاد تعویض دنده توسط کامپیوتر، راننده می‌تواند کنترل تعویض دنده را خود انجام دهد. همچنین امکان دنده معکوس هم به راننده داده می‌شود. به‌طور عمده این جعبه دنده در دو گروه ۵ و ۶ سرعته تولید می‌شود.
۲ ـ ۵. گیربکس‌های ترونیک S
در مدل قبلی برای تعویض دنده راننده باید حالت دستی را فعال کند، ولی در این مدل گیربکس بدون نیاز به فعال‌سازی حالت دستی، راننده قادر است دنده را عوض کند و اگر دوباره دخالتی صورت ندهد، سیستم دوباره به حالت اتوماتیک برمی‌گردد. این نوع گیربکس به‌طور انحصاری در اختیار شرکت آئودی است.
۳ ـ ۵. گیربکس‌های شیفت ترونیک
این نوع، نوع خاصی از جعبه دنده نیست، بلکه به‌عنوان یک تکنولوژی برای عوض‌کردن دنده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. عملکرد این مدل شبیه به تیپ‌ترونیک است که کمپانی اتومبیل‌سازی هیوندای از این مدل در محصولات خود استفاده می‌کند.
خرید و فروش لوازم جانبی و قطعات یدکی خودرو
اگر مطالعه این مطلب برایتان مفید بوده است و قصد دارید اطلاعات بیشتری درباره خودرو کسب کنید، پیشنهاد می‌کنیم که مطلب ساسات چیست و ایربگ چیست را هم مطالعه کنید.