گیربکس خودرو یکی از اجزای سازنده خودروهای مدرن است. جای تعجب نیست که یکی از پیچیده ترین 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 سرعت هایی تبدیل می کنند که چرخ ها می توانند تحمل کنند. چرخ دنده ها از دندانه های به هم پیوسته استفاده می کنند و چرخ دنده های کوچک و سریع را به چرخ دنده های بزرگتر با دندانه های بیشتر متصل می کنند و آن چرخ دنده بزرگتر با سرعت کمتری می چرخد.
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 می دهد.
گیربکس های دستی
گیربکس های دستی پیچیده هستند – در این مطلب نحوه عملکرد گیربکس در اکثر خودروها آمده است.
تاریخچه چرخ دنده ها
گیربکس ها زمان زیادی نیست که بوجود آمده اند. 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 روان تر کند.
چرخ دنده های دیگر حتی قدیمی تر از خودروها هستند و بقایایی از چرخ دنده های باستانی کشف شده است که قدمت آن به قرن چهارم چین بازمی گردد. قدیمی‌ترین ساعت کاری جهان از سال 1386 از چرخ دنده برای نشان دادن زمان در کلیسای جامع سالزبری استفاده می‌کند.
گیربکس های اتوماتیک
طبق گزارش مجله بین المللی طراحی خودرو، گیربکس های اتوماتیک در دهه 1940 به صورت تجاری ظاهر شدند و اکنون اغلب از گیربکس های دستی محبوب تر هستند. بر اساس گزارش Readers’ Digest، در واقع اکثریت بزرگی از رانندگان ایالات متحده از یک وسیله نقلیه دستی استفاده می کنند.
گیربکس های اتوماتیک نیاز به پدال کلاچ را برطرف می کنند که موتور را از گیربکس جدا می کند 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 دنده ها استفاده می کنند. کامپیوترهای داخل خودرو دقیقاً زمان تعویض دنده را تعیین می کنند.
این امر تعویض دنده ها و رانندگی آسان تر را امکان پذیر می کند و گیربکس های اتوماتیک اغلب کارآمدتر از همتایان دستی خود هستند.
آینده گیربکس ها
به گزارش برخی تحقیقات درمورد خودرو، اکثر خودروها همچنان از جعبه دنده دستی یا اتوماتیک استفاده می کنند، اما برخی از خودروهای جدید دارای سیستم های 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، گیربکس های CVT به جای استفاده از دنده های معمولی که رانندگان می توانند تغییرات را احساس کنند، طراحی مخروطی شکل و سیستمی از قرقره ها 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 می شود.
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 می بخشد و آلایندگی ها را کاهش می دهد.