گیربکس خودرو یکی از اجزای سازنده خودروهای مدرن است. جای تعجب نیست که یکی از پیچیدهترین قطعات سخت افزاری در داخل هر وسیله نقلیه باشد.
بر اساس کتاب فرآیندهای تریبولوژیکی، موتور خودرو به میل لنگ آن وصل میشود که هزاران بار در دقیقه میچرخد. این برای چرخ ها خیلی سریع است، بنابراین چرخ دنده ها قدرت را به سرعتهایی تبدیل می کنند که چرخ ها میتوانند تحمل کنند. چرخ دندهها از دندانههای به هم پیوسته استفاده میکنند و چرخ دندههای کوچک و سریع را به چرخ دندههای بزرگتر با دندانههای بیشتر متصل میکنند و آن چرخ دنده بزرگتر با سرعت کمتری میچرخد.
دندههای پایینتر دارای چرخ دندههای بزرگتری هستند و موتور را قادر میسازند تا سطوح بالایی از نیرو را بدون حرکت سریع خودرو ارائه کند.
ولی دندههای بالاتر سرعت بیشتری را به جای گشتاور ارائه میکنند که برای رانندگی نرم در بزرگراه عالی است.
دندههای پایینتر قدرت بیشتری ارائه میکنند، در حالی که دندههای بالاتر سرعت بیشتری را ارائه میکنند اما برای رسیدن به آن سرعتهای بالا باید مسیر خود را از طریق دندهها به سمت بالا تغییر دهید. اکثر خودروها حداقل دارای پنج دنده هستند که به رانندگان کنترل بهتری روی قدرت و سرعت میدهد.
گیربکسهای دستی
گیربکسهای دستی پیچیده هستند – در این مطلب نحوه عملکرد گیربکس در اکثر خودروها آمده است.
تاریخچه چرخ دندهها
گیربکسها زمان زیادی نیست که بوجود آمدهاند. با توجه به مجموعه مقالات کنفرانس AIP، اولین گیربکس دستی مدرن توسط مخترعان فرانسوی لویی رنه پانهارد و امیل لواسور در سال 1894 به نمایش گذاشته شد و لوئیس رنو در سال 1898 طراحی را بهبود بخشید. در سال 1928، کادیلاک یک سیستم همگام را معرفی کرد تا تعویض دنده را روانتر کند.
چرخ دندههای دیگر حتی قدیمیتر از خودروها هستند و بقایایی از چرخ دندههای باستانی کشف شده است که قدمت آن به قرن چهارم چین باز میگردد. قدیمیترین ساعت کاری جهان از سال 1386 از چرخ دنده برای نشان دادن زمان در کلیسای جامع سالزبری استفاده میکند.
گیربکسهای اتوماتیک
طبق گزارش مجله بین المللی طراحی خودرو، گیربکسهای اتوماتیک در دهه 1940 به صورت تجاری ظاهر شدند و اکنون اغلب از گیربکسهای دستی محبوبتر هستند. بر اساس گزارش Readers’ Digest، در واقع اکثریت بزرگی از رانندگان ایالات متحده از یک وسیله نقلیه دستی استفاده میکنند.
گیربکسهای اتوماتیک نیاز به پدال کلاچ را برطرف میکنند که موتور را از گیربکس جدا میکند تا دنده عوض شود. در عوض، آنها از یک سیستم مبدل گشتاور با تکیه بر روغن گیربکس برای انتقال انرژی از شفت ورودی به چرخ دندهها استفاده میکنند. کامپیوترهای داخل خودرو دقیقاً زمان تعویض دنده را تعیین میکنند.
این امر تعویض دندهها و رانندگی آسانتر را امکان پذیر میکند و گیربکسهای اتوماتیک اغلب کارآمدتر از همتایان دستی خود هستند.
آینده گیربکسها
به گزارش برخی تحقیقات درمورد خودرو، اکثر خودروها همچنان از جعبه دنده دستی یا اتوماتیک استفاده میکنند، اما برخی از خودروهای جدید دارای سیستمهای CVT مدرن یا دو کلاچه هستند.
CVT مخفف عبارت Continuously Variable Transmission است. این یک نوع گیربکس اتوماتیک است، اما از یک جهت کلیدی با سخت افزار معمولی متفاوت است. به گزارش مجله بین المللی تحقیقات علمی و مهندسی، گیربکسهای CVT به جای استفاده از دندههای معمولی که رانندگان میتوانند تغییرات را احساس کنند، طراحی مخروطی شکل و سیستمی از قرقرهها برای ایجاد یک انتقال نرم به بالا و پایین در محدوده قدرت خودرو دارند. این یک سیستم کارآمد است که اغلب در خودروهای هیبریدی استفاده میشود.
سیستمهای دوکلاچه اغلب در خودروهای نیمه اتوماتیک یافت میشوند که خودرو را قادر میسازد تا دندهها را از قبل انتخاب کند، به این معنی که راننده میتواند به سرعت باورنکردنی دنده را تعویض کند. این سیستم اغلب در خودروهای با کارایی بالا و خودروهایی با پدال تعویض دنده روی فرمان وجود دارد.
گیربکس های دستی نیز از نوآوری مصون نیستند. به گزارش وب سایت فولکس واگن، فولکس واگن گیربکس دستی جدیدی به نام MQ281 تولید کرده است که کارایی را بهبود میبخشد و آلایندگیها را کاهش میدهد.