بخشی از مقاله
دنده هاي خورشيدي يا سياره اي در جعبه دنده ها
مجموعه دنده هاي خورشيدي در اوايل قرن حاضر در اتومبيلهاي آمريكايي بكار رفته است و آنها در زمره كار برد اولين نوع دنده ها در جعبه دنده هاي اتومبيل هاي سواري و كاميونهاي سبك بودند و بدليل داشتن مزيت براي راننده هنگام دنده ها كاربرد آن پيشنهاد گرديد . در صور تيكه در جعبه دنده هاي لغزشي معمولي كه هنوز سنگرونيزه نشده بودند احتياج به يك راننده ماهري داشت كه تعويض دنده ها را در حين حركت انجام دهد . در اين شرايط جعيه دنده هاي خورشيدي دو سرعته با يك دنده عقب بطور انحصاري طراحي مي گرديد و در كاديلاك 1906 جعبه دنده خورشيدي 3 ساعته بكار برده شد كه طراحي آنها خالي از اشكال نبود و به فكر استفاده از دنده پينيونها بوش دار بودند تا از صدا كردن دنده ها جلوگيري شود .
همزمان پيشرفتهايي در طراحي جعبه دنده هاي معمولي انجام گرديد و تقريباً بطور جامع از آنها در اتومبيلهاي سواري و كاميونها اتسافده مي گرديد و سپس بسوي طراحي مجموعه دنده هاي خورشيدي سوق داده شدند و در اتومبيل فورد مدل تي (T ) تا سال 1928 از جعبه دنده خورشيدي استفاده مي گرديد . جعبه دنده هاي خورشيدي كه به صحنه آمده بود با توليد جعبه دنده خودكار اور درايو توسط بورگ وارنر و جعبه دنده اتوماتيك هيدراماتيك توسط جنرال موتور افت فاحشي نمود و دوباره تحقيق و توسعه در مورد دنده هاي مار پيچ ،آلياژ هاي فولاد ،برطرف نمودن گرماي فلزات و ياتاقانهاي سوزني و حذف كردن تعدادي از نواقص انواع اخير جعبه دنده هاي خورشيدي آغاز گرديد .
جعبه دنده هاي خورشيدي امروزه كاربرد وسيعي دارند . تنوع جعبه دنده هاي اتوماتيك در اتومبيلهاي سواري و كاميونها و كاربرد در فرمانها ، گرداننده نهايي (ديفرانسيل) و چرخهاي متحرك ماشين آلات ساختماني و كاهش دهنده هايي ماننند محركهاي ملخ دار در هواپيما و يا محرك پروانه كشتي و غيره را دارا مي باشد و موارد فوق تعدادي از نمونه هاي كاربرد دنده هاي خورشيدي در انتقال قدرت مي باشند .
مجموعه خورشيدي يا مجموعه دنده هاي سياره اي
قلب جعبه دنده هاي اتوماتيك سيستم دنده هاي خورشيدي است . بنابراين لازم است تا مروري بر ساختمان اساسي يك مجموعه خورشيدي ساده را داشته باشيم و بطور مقدمه طرز كار دنده هاي خورشيدي بيان مي گردد .
يك مجموعه خورشيدي يا سياره اي مطابق شكل هاي 1-1 و 1-2 شامل يك دنده خورشيدي يا دنده مركزي است كه احاطه شده است با دنده هاي هرز گرد سياره اي با پينيونها كه روي محور نگهدارنده بطور انفرادي در حامل سياره اي يا قفسه قرار گرفته و حركت دوراني مي كنند و به طور دائم درگير مي باشند و قفسه در داخل دنده داخلي يا رينگي (به اين دليل به اين نام خوانده مي شود كه محيط دايره از داخل دندانه دار شده است ) احاطه شده و ب طور دائم با پينيونهاي دنده هاي سياره اي درگير مي باشند .
مجموعه دنده هاي خورشيدي يا سياره اي كه نامش از عمل دنده هاي پينيون سياره اي گرفته شده است قادرند تا دور محورشان بچرخند و همزمان اطراف دنده خورشيدي دوران نمايند مانند گردش زمين كه هم به دور خودش و هم اطراف كره خورشيد دوران مي نمايد . با مطالعه اشكال 1-1و 1-2 به چند مزيت مهم در دنده هاي خورشيدي پي مي بريم .
1- تمام اعضاء مجموعه خورشيدي در يك محور اصلي شريك هستند و در نتيجه همه آنها در يك مجموعه قرار گرفته اند .
2- دنده هاي خورشيدي هميشه بطور ثابت با هم درگيري مي باشند و امكان حذف دندانه و يا شكستن و سرو صدا كمتر وجود دارد و هم چنين تعويض نسبت دنده سريع و بطور خودكار بودن افت قدرت انجام مي گيرد .
3- دنده هاي خورشيدي نسبت به جعبه دنده هاي استاندارد مي توانند سختر و قويتر باشند و بارهاي گشتاوري را بطور وسيع جابجا يا انتقال نمايند و داراي حجم كمتري مي باشند به اين دليل كه بار گشتاوري از ميان دنده هاي سيار ه اي عبور مي نمايد و نيرو به چند دنده سياره اي كه تعداد دنده هاي درگير انها بيشتر مي باشد تقسيم مي گيردد و در نتيجه قدرت انتقال افزايش مي يابد .
4- موقعيت اعضاء مجموعه سياره اي براي نگه داشتن يا درگيري و قفل نمودن آنها با يكديگر براي تعويض نسبت دنده ها نسبت به هم رابطه ساده اي دارند .
تعاريف
وقتي كه يك سري چرخ دنده با هم به صورت ساده و يا تركيب شده و يا مانند سيستم خورشيدي در حال گردش مي باشند لازم است تا بعضي از اصلاحات را در مورد توضيح چگونگي كار و تاثير انها بر مسير قدرت عنوان گردد . بنابراين مروري داريم بر تعاريف درگيري دنده كه در مورد وظيفه و عملكرد مجموعه خورشيدي ضروري مي باشد .
نسبت دنده : با چرخش چرخ دنده ورودي مي توان دورهاي چرخ دنده ورودي 3 دور و تعداد دوران چرخ دنده خروجي يك دور باشد نسبت دنده 1: 3 خواهد بود .
كاهش دنده : نسبت كاهش دنده باعث مي شود كه در اين حالت گشتاور افزايش دور كاهش يابد . به عنوان مثال در مورد يك نسبت دنده 1:3 اگر گشتاور ورودي 180 فوت – پوند و دور ورودي 2700 در دقيقه تغيير مي يابد . (ضايعات و تلفات اصطكاكي كه هميشه وجود دارد محسوب نگرديده است ) .
اوردرايو يا فوق سرعت : اينحالت بر عكس اثر نسبت كاهش دنده عمل مي كند ، عامل نسبت دنده باعث مي شود كه گشتاور كاهش و دور افقزايش يابد . در يك نسبت دنده 1:3 اگر گشتاور ورودي 180فوت – پوند و دور ورودي 2700 در دقيقه باشد گشتاور خروجي به 60 فوت – پوند و دور خروجي 8100 دور در دقيقه تغيير خواهد يافت .
حركت مستقيم :
نسبت دنده 1:1 و بدون تغيير در گشتاور و دور ورودي مي باشد .
خلاص يا آزادگردي :
در اين حالت قدرت ورودي وجود دارد ولي قدرت از جعبه دنده خارج نمي گردد .عضو عكس العملي : در مجموعه خورشيدي اساس حالت انتقال با ثابت بودن يكي از اعضاء مجموعه مي باشد كه اين عمل توسط وسايل اصطكاكي مانند نوارهاي ترمز يا باند كلاچهاي ديسكي چند صفحه اي و كلاچ يكطرفه انجام مي گيرد كه در فصل بعدي مورد آنها بحث خواهد گرديد .
قوانين طرز كار دنده هاي خورشيدي :
طرز كار دند هاي خورشيدي توسط پنج قانون اساسي كه در واقع كليد آگاهي در مورد مسيرهاي مختلف اعمال قدرت در تمام دنده هاي اتوماتيك مي باشند بيان مي گردد و آنها عبارتند از :حالت خلاص ، كاهش دنده ،اوردرايو،حركت مستقيم و دنده عقب كه بترتيب هر يك را مورد بررسي قرار مي دهيم .
قانون خلاص(Law of neutral) : وقتي كه قدرت ورودي وجود داشته باشد اما عضوهاي عكس العملي عمل ننمايند وضعيت خلاص است. در شكل 3-3 دنده خورشيدي ورودي ومحرك است ، دنده رينگي آزاد وقفسه خروجي مي باشد كه با چرخ هاي محرك ثابت شده است و باعث خواهد شد كه دنده هاي پينيون يا هرز گردها دور محورشان بچرخند ودنده رينگي بر دنده خورشيدي خواهد چرخيد.
در جعبه دنده هاي اتوماتيك حالت خلاص يا مانند حالت فوق است ويا توسط محور توربين مبدل كه ورودي جعبه دنده است قطع مي گردد ودر تمام توليدات جديد جعبه دندها ي اتوماتيك 2 سرعته (Jetaway (T-300)) ، پاور گلايدوتورك در رايوجعبه دندهايي هستند كه وضعيت خلاص از طريق قطع محور توربين مبدل انجام مي گيرد.
قانون كاهش دنده (Law of reduction) : وقتي كه يك عضو عكس العملي وجود داشته وقفسه خروجي باشد ، مجموعه در وضعيت كاهش دنده مي باشد. بدو طريق مي توان قانون كاهش دنده را اجرا نمود.در شكل 4-1 يك نوار ترمز يا باند بمنظور ثابت نگهداشتن دنده رينگي در جعبه دندهاي اتوماتيك بكار برده شده است.محل تكيه گاه ثابت باند در پوسته جعبه دنده بمنظورعكس العمل وواكنش دنده رينگي طراحي گرديده است.
در اولين روش كاهش دنده، دنده خورشيدي ورودي مي باشد كه دندهاي پينيون را دور محورشان به گردش در مي آورد و چون دندهاي پينيون از طرفي با دنده رينگي ثابت شده است بر اثر نيروي عكس العمل آن سبب مي شود كه محور دنده رينگي حركت نمايدودر نتيجه قفسه را در جهت گردش دنده خورشيدي با دور كمتر بدوران درآورد.در اينحالت اگر گشتاور ورودي 100 فوت پوند ونسبت كاهش دنده1: 5/1 باشد، گشتاور خروجي به 150 فوت –پوند افزايش مي يابد.
نوع ديگر كاهش دنده با ثابت نگهداشتن دنده خورشيدي مي باشد بدين ترتيب كه قدرت ورودي به دنده رينگي داده مي شود مطابق شكل5-1 ودر اينحالت نيز پينيونهاي سياره اي دور محورشان مي چرخند وچون دنده خورشيدي ثابت است قفسه اطراف آن بحركت در ميآيد و قفسه خروجي مي باشد و نتيجه آن يكنوع
كاهش دنده ديگري هم جهت با محور ورودي خواهد بود .اين نوع كاهش سرعت بمنظور استفاده در دنده دو در جعبه دندهاي تورك فلايت كرايسلر ،فورد C4وC6 وتوربين 350 و400 جنرال موتور مي باشد.بجاي باند كه يك عضو عكس العملي وبا دوام براي اتصال به پوسته جعبه دنده مي باشد ، هم چنين مي توان از كلاچ اسپراگي(بادامكي)، كلاچ غلطكي وكلاچ ديسكي چند صفحه اي براي كاهش دنده واتصال آن به پوسته جعبه دنده استفاده نمود. كلاچهاي اسپراگي وغلطكي هردو مانند كلاچ يكطرفه عمل مي كنند ووسايل بسيار جالبي هستند زيرا در مواقع لزوم عمل درگيري وآزادگردي يا خلاصي رابطور خودكار انجام مي دهند
وكارشان فقط توسط عمل مكانيكي مي باشد واحتياج به كنترل كنندهاي هيدروليكي ندارند. واين خود موجب مي شود كه طراحي جعبه دنده وهم چنين سرويس ونگهداري آن آسان گردد واحتياج به تنظيمات ندارند.
با مطالعه اشكال 6-1و7-1 دو وضعيت درگيري وحالت آزاد را در اين كلاچها نشان مي دهد.حلقه داخلي عضو ثابت و حلقه خارجي حركت دوراني مي كند ويا عضو محرك مي باشد ويا مي تواند حلقه داخلي عضو محرك وحلقه خارجي ثابت گردد كه در اينصورت توسط يك كلاچ ويا با پيچ پوسته جعبه دنده ثابت مي شود مانند اشكال (8-1و9-1)
طرز كار كلاچهاي اسپراگي وغلطكي طوري است كه در حين انتقال قدرت از موتور به چرخها درگير شده وعمل كاهش دنده انجام پذير مي گردد وزمانيكه بر عكس عمل نمايد يعني چرخها محرك باشد وموتور را بخواهدبحركت درآورد كلاج آزاد مي شود وانتقال قدرت از چرخها به موتور قطع مي گرددودر نتيجه حالت ترمز موتوري وجود نخواهد داشت .
بنابراين با رعايت عمل فوق يعني با چرخيدن شافت خروجي وقفسه كه در حال عكس ،عضو ورودي در مجموعه خورشيدي مي باشد ، سبب خواهد شد تا دنده رينگي در شكل 8-1 و دنده خورشيدي در شكل 9-1 هم جهت با مسير ورودي گردش وكلاچ يكطرفه آزاد گردد. در آينده به درگيري مسير قدرت دنده هاي اتوماتيك اشاره خواهيم كرد و لازم است بداينم كه هر وقت حلقه ورودي در جهت عقربه هاي ساعت يا هم جهت با گردش موتور بچرخد كلاج اسپرگي يا غلطكي در حال خلاص خواهد بود و وقتي كه حلقه ورودي در جهت خلاف عقربه هاي ساعت بچرخد عمل قفل كردن در آنها انجام خواد شد .
عمل خلاص كلاچ اسپراگي يا غلطكي در حركت در حركت معمولي در جاده مستقيم خطري ندارد ولي ئقتي كه اتومبيل در سرازيري تند يا تپه ها و كوهها حركت مي كند ،عمل كلاچ يك طرفه در وضعيت كاهش دنده قطعاً اطمينان نخواهد داشت و بايستي سرعت اتومبيل را در وضعيت دنده سنگين (L) قرار دهد كه در اين صورت خلاصي حذف مي شود و چرخها مستقيماً به موتور جهت عمل ترمز موتوري متصل مي گردند . با توجه به شكل 10-1 كه كامل شده 8-1 مي باشد و در
آن نوار ترمز يا باند به منظو.ر ثابت نمودن دنده رينگي اضافه شده است هنگام عبور از سربالايي و يا زمانيكه از دنده سنگين استفاده مي شود باند درگير مي شود و چون كلاچ غلطكي درگير مي باشد لذا در اينحالت باند كار مثبي انجام نمي دهد ولي در حين عبور از سرازيري و يا هنگام سر خوردن (هنگامي كه راننده پدال گاز را رها مي كند ) كه كلاچ آزاد مي گردد عمل باند باعث ثابت نمودن دنده رينگي مي شود و در نتيجه قفسه با مبدل و موتور ارتباط پيدا مي نمايد و اجازه نخواهد داد كه اتومبيل به حالت خلاص حركت كند و حالت ترمز موتوري را دارا خواهد بود .
«سوپاپ كنترل دستي» (Manual valve)
جعبه دندههاي اتوماتيك تماماً خودكار نبوده و تابع كنترل دستي توسط راننده مي باشند تا وضعيت هاي راه اندازي (پارك – دنده عقب – خلاص – حركت به جلو و غيره) جعبه دنده را انتخاب نمايد و وضاح است كه اصطلاح سوپاپ دستي از عمل آن گرفته شده و توسط راننده تحريك مي شود.
سوپاپ دستي مسير اصلي فشار تنظيم شده را به سوپاپ هاي تعويض براي درگيري هاي كلاچ يا باند به منظور انجام تعويض هاي خودكار يكسره مي نمايد و هم چنين مستقيماً براي تعيين خط سير فشار به عناصر اصطكاكي مخصوص براي درگيي دنده هاي غير خودكار مانند دنده يك دستي و دنده عقب به كار مي رود و بالاخره سوپاپ دستي وضعيت هاي راه اندازي را تعيين مي نمايد.
مجموعه هاي سرو (Servo Assemblies)
سرو شامل يك سليندر و پيستون مي باشد كه فشار هيدروليكي را به نيروي مكانيكي تبديل مي كند و در اغلب دنده ها سرو يا به صورت يك واحد مجزا به بدنه پيچ شده است و يا اين كه سرو قسمتي از پوسته جعبه دنده مي باشد با به كار بردن اهرم ها و اتصالات مناسب سرو به باند به منظور درگيري آن متصل مي گردد. بعضي از واحدهاي سر و به بازوي اهرمي احتياج ندارد و مستقيماً عمل مي كنند.
باند قرمز واحد سرو بايستي دقيق عمل كند و يك عضو دنده هاي خورشيدي را به پوسته جعبه دنده براي حركت به جلو يا عقب ثابت نمايد. هنگامي كه فشار هيدروليك به سرو اعمال مي گردد باند از
اد مي شود. درگيري باند يا به طور خودكار و يا به طور دستي انجام مي گيرد.
مجموعه كلاج:
كلاچ ها در تعويض هاي خودكار و دستي به كار برده مي شوند و معروف ترين نوع كلاجي كه در جعبه دنده هاي اتوماتيك به كار مي رود، كلاج ديسكي چند صفحه اي مي باشد كه به دلايل زير از آن استفاده مي گردد:
1- ديسك هاي چند صفحه اي كلاج داراي ظرفيت گشتاوري زيادي بوده و حجم كمي را اشغال مي نمايند.
2- برخلا باندها، كلاج هاي ديسكي مي توانند در حين گردش به آساني درگير شوند.
3- احتياج به تنظيمات اوليه و ثانويه ندارد
توجه داشته باشيد كه پيستون، صفحات كلاج را بر عليه رينگ قفلي و صفحه ي فشار دهنده به يكديگر مي فشارد. رينگ قفلي پشت صفحه ي فشار دهنده و داخل يك شيار در دام پيستون قرار مي گيرد.
سيستم سوپاپ دريچه گاز (Throttle valve System)
سيستم سوپاپ دريچه گاز يك اثر گشتاوري حساس را براي وظايف زير توليد مي كند:
1- تهيه يك فشار تكميلي كه به سوپاپ تعديل فشار اعمال مي گردد تا فشار مسير را براي افزايش فشار نگهدارنده باندها و كلاج ها تقويت نمايد.
2- در ارتباط با سوپاپ گاورنر مراحل تعويض خودكار را براي حدود تغييرات نامحدود ايجاد مي نمايد.
3- امكان دارد كه در هر جا از سيستم هيدروليك استفاده شود تا كيفيت تعويض را كنترل نمايد.
به عنوان مثال براي كنترل نمودن عمل آكومولاتور (مخزن روغن) در يك درگيري كلاج به كار برده شده است.
سوپاپ سستم دريچه گاز يك نوع ديگر سوپاپ تعديل مي باشد زيرا در اينجا نيز يك نيروي هيدروليكي در مقابل نيروي فنر متغير متعادل مي گردد . از دو روش خلايي و مكانيكي در طراحي جعبه دنده ها براي بدست آوردن اثرات دريچه گاز استفاده مي گردد. نخست سيستم خلايي را مورد بررسي قرار مي دهيم كه داراي يك واحد يا فراگمي مي باشد وظيفه ي واحد خلايي اين است كه خلاء ورودي مايننولد را دريافت مي كند و از طريق نيروي فنر آن به سوپاپ دريچه گاز
منعكس مي نمايد. به واحد خلايي 3 نيرو اثر مي كند فشار مطلق و نيروي فنر در سمت خلاء ديافراگم در جهت عمل سوپاپ و فشار جو در طرف ديگر ديافراگم اثر مي كند اثر نيروي فنر مقدار فشار سوپاپ دريچه گاز را تعيين مي كند و اثر فشار جو روي ديافراگم، اثر نيروي فنر به سوپاپ را كاهش مي دهد و در نتيجه در وضعيت خلاء زياد موتور مانند حالت دور آرام فشار اعمال شده به سوپاپ كم بوده و يا اصلاً فشار وجود ندارد. هنگامي كه دريچه گاز باز مي شود خلاء موتور افت مي كند و باعث افزايش نيروي فنر مي گردد و فشار سوپاپ زياد مي گردد.
سيستم سوپاپ تعديل خلايي (Vacuum Modulator vlave System)
سيستم سوپاپ تعديل خلايي (مدولاتور) در سيستم هاي كنترل هيدروليك تمام جعبه دنده هاي رايج جنرال موتور به كار برده شده است و به طور كلي بعضي از همان وظايف سيستم سوپاپ دريچه گاز خلايي را انجام مي دهد. سوپاپ تعديل با كنترل خلايي اثر فشار تعديل شده را تنظيم مي كند و فشار اصلي جعبه دنده متناسب با گشتاور ورودي به آن را (گشتاور موتور و مبدل) تغيير مي دهد كه حساس به خلاء موتور و فشار گاز ورنر مي باشد.
سوپاپ مدولاتور بايستي خودش در مقابل نيروي فنر واحد خلايي موازنه گردد و توسط فشار گاورنر به حركت متقابل فنر كمك نمايد و در نتيجه اعمال فشار گاورنر به سوپاپ باعث مي شود تا فشار مدولاتور را كاهش دهد.
واحد خلايي مدولاتور در دو نوع بدون جبران كننده و با جبران كننده ارتفاع طراحي شده كه شبيه يكديگر مي باشند و مانند واحدهاي خلايي سيستم دريچه گاز كار مي كنند كه قبلاً طرز كار آنها تشريح شده است و خلاء زياد، يك فشار مدولاتور كم و خلاء كم، يك فشار مدولاتور زياد را توليد مي كند.
در بعضي جعبه دنده هاي اتوماتيك جنرال موتور، سيستم مدولاتور فقط براي تقويت مسير اصلي فشار به كار برده شده است در اين حالت يك سيستم سوپاپ دريچه گاز با كنترل مكانيكي اضافه گرديده تا عمل تعويض را در مواقع ضروري انجام دهد كه در جعبه دنده دو سرعته پاورگلايد شورلت و جعبه دنده دو سرعته پونتياك (M-35) به كاربرده شده است.
جعبه دنده هاي T-400 و T-350 و T-300 سيستم دريچه گاز اضافي ندارند بلكه از فشار مدولاتور براي عمل تعويض استفاده گرديده است.
سيستم سوپاپ گاورنر(Gorernor valve system)
گاورنر يك سرعت سنج هيدروليكي است توسط شافت خروجي جعبه دنده مي چرخد و مانند سوپاپ تعديل عمل مي نمايد و در يك اثر فشار هيدروليكي را متناسب با سرعت اتومبيل به جعبه دنده منتقل مي نمايد و دراصل براي فرمان تعويض دنده هاي جعبه دنده هم زمان با سيستم دريچه گاز يا مدولاتور به كاربرده مي شود و هم چنين در بعضي جعبه دنده ها يك اثر كمكي يا تقويت كننده ي سوپاپ هاي كنترل مي باشد در اتومبيل هاي رايج امروزي چند نوع مجموعه گاورنر طراحي شده كه همه ي آنها با استفاده از نيروي گريز از مركز حاصل از حركت دوراني عمل مي كنند.
سيستم هاي تعويض دستي و خودكار (Automatic and manual shift system)
وظيفه ي سيستم تعويض اين است كه نسبت نده ها را به موقع تغيير دهد يعني سرعت اتومبيل را با عمل راننده تطبيق نمايد. اگر اين تعويض ها خودكار انجام گردد، مسلتزم آن است كه يك سوپاپ تعويض وجود داشته باشد. جعبه دنده هاي متداول نيم اتوماتيك كه در اتومبيل هاي سواري كوچك به كار مي روند سيستم هاي تعويض خودكار ندارند و نسبت دنده هاي مورد نياز بايستي فقط توسط راننده انتخاب گردد . در صورتي كه در تعويض هاي خودكار احتياج به تعويض دنده ها توسط راننده نمي باشد.
سيستم هاي هيدروليكي جعبه دنده ها عبارت بودند از: سيستم فشار، سيستم دريچه گاز يا مدولاتور، سيستم گاورنر علاوه بر آن سوپاپ دستي ، سروها و باندها و كلاچ ها كه قبلاً تشريح گرديد حالا به تشريح تعويض هاي خودكار و دستي مي پردازيم كه در آنها وظايف هر كدام از سيستم ها مرور خواهد گرديد.
طرز كار سيستم تعويض خودكار و دستي را در يك نوع جعبه دنده دو سرعته متداول بررسي مي كنيم و در مورد عناصر اصطكاكي آن بايستي كنترل گردد بحث مي نماييم. در وضعيت P و N عناصر اصطكاكي درگير نمي باشند. باند دنده يك براي درگيري حركت نده يك خودكار و دنده يك دستي، كلاج حركت به جلو يا حركت مستقيم براي وضعيت خودكار دنده مستقيم و كلاج عقب براي دنده عقب به كار مي رود.
بحث در مورد سيستم را با يك بررسي سريع در مورد سيستم تهيه فشار را آغاز مي كنيم زيرا اساس حيات جعبه دنده مي باشد و مستقيماً به سيستم تعويض ارتباط دارد.
سوپاپ تخليه هواي پمپ روغن كه به طور ساده هواي محبوس شده داخل سيستم را تخليه مي نمايد فنر آن سوپاپ را در حالت باز نگه مي دارد و اجازه مي دهد كه هوا تخليه گردد تا اينكه فشار سيستم در مدار پمپ افزايش يابد. وقتي كه فشار پمپ افزايش يافت سوپاپ در محل سيست خود مي نشيند و سوراخ را مي بندد.
وظيفه مدولاتور فقط تعديل يا تغيير فشار مسير اصلي مي باشد. يك سيستم دريچه گاز مكانيكي به طور جداگانه در اين مدار هيدروليكي براي تعيين برنامه ي تعويض به كار مي رود.
وضعيت هاي خلاص و پارك (Neutral and park):
دياگرام مسير وضعيت پارك (P) و خلاص (N) را كه شامل قسمتي از سيستم كنترل هيدروليكي مي باشد كه در آن سيستم تهيه فشار، احتياجات اصلي فشار، تغذيه مبدلف مدارات خنك كن و روغن كاري را برآورده مي نمايد. سوپاپ دستي مسير فشار روغن را به مسيرهاي درگيري باند و كلاج قطع نموده است.
وضعيت حركت D در دنده يك خودكار (Automatic Drive Range – Low Gear) :
وقتي كه سوپاپ دستي در وضعيت D باشد، مسير اصلي فشار به سروي دنده يك منتقل مي گردد و باند دنده يك درگير مي شود و دنده خورشيدي دنده يك ثابت مي گردد درگيري باند دنده يك خودكار نمي باشد و توسط سوپاپ دستي انجام مي گردد.
وضعيت خودكار حركت D در حالت دنده مستقيم (Automatic Drive Range Hig Gear)
وقتي كه اتومبيل در دنده يك مي باشد كنترل كننده هاي تعويض خودكار جعبه دنده براي تعويض از دنده به يك دنده مستقيم آماده مي گردند. جعبه دنده هايي كه داراي تعويض خودكار مي باشند يك يا چند سوپاپ تعويض (كه در اين حالت فقط يك سوپاپ تعويض داد)ف يك مدار گاورنر و يك مدار سوپاپ سيستم دريچه گاز را دار مي باشند (بعضي وقت ها يك يستم مدولاتور به كار برده مي شود كه مانند سيستم دريچه گاز تغييرات فشار را به سوپاپ تعويض منتقل مي نمايد).
سوپاپ تعويض مي تواند جريان را كنترل نمايد و به آن جهت بدهد و باعث تعويض دنده گردد . جابجايي و حركت آن توسط مدارات گاورنر و سيستم دريچه گاز انجام مي گردد. افزايش سرعت اتومبيل باعث مي گردد كه سوپاپ تعويض باز شود و يا تعويض مستقيم انجام گيرد. در صورتي كه فشار سيستم دريچه گاز كه اثر احساس گشتاور موتور مي باشد، مايل است تا از حركت سوپاپ به سمت تعويض مستقيم جلوگيري نمايد و سعي مي كند كه آن را بسته نگه دارد.
سيستم دريچه گاز به طور مكانيكي توسط راننده از طريق اتصالات مربوطه به دريچه گاز و سيستم گاورنر توسط سرعت اتومبيل از شفات خروجي جعبه دنده فعال مي گردند فشارهاي گاورنر و سيستم دريچه گاز مستقيماً به دو انتهاي سوپاپ تعويض دنده يك به دنده مستقيم اثر مي نمايند.
فشار سيستم دريچه گاز در بيشتر حالات و در اين مثال، قبل از اين كه به سوپاپ تعويض اثر نمايد توسط سوپاپ تعديل اصلاح مي گردد. علاوه بر آن يك نيروي فنر ثابت در سيستم دريچه گاز به كار برده شده تا نقطه ي بسته شدن آن را در تعويض معكوس تعيين نمايد. مشاهده مي گردد كه فشار مسير اصلي از سوپاپ دستي در انتظار سوپاپ تعويض مي باشد و زمينه حركت را براي تعويض كامل آماده نموده است. سيستم تعويضي كه به طور نمونه توضيح داده شد دقيقاً مانند سيستم تمام جعبه دنده هاي اتوماتيك مي باشد.
اگر شما با اتومبيلي كه مجهز به دنده اتوماتيك مي باشد رانندگي نماييد متوجه خواهيد شد كه نقاط تعويض در سرعت هاي مختلف انجام مي گردد كه به چگونگي جابجايي (كم يا زياد نمودن) پدال گاز توسط پاي شما بستگي دارد. شايد تعجب نماييد ولي جواب آن ساده است.
كم باز شدن دريچه گاز يك اثر ضعيفي را به سوپاپ تعويض اعمال مي نمايد و فقط به سرعت كم اتومبيل احتياج مي باشد تا اثر گاورنر به مقدار كافي توليد گردد و فشار سيستم دريچه گاز و نيروي فنر را بي اثر نمايد.
وقتي كه راننده پدال گاز را مي فشارد. باز شدن دريچه گاز يك اثر بيشتري را به سيستم اعمال مي نمايد كه متقابلاً به افزايش سرعت اتومبيل موكول مي گردد و گاورنر اثر لازم را براي تعويض توليد مي نمايد. براي انجام عمل تعويض محدوديت هايي از نظر سرعت وجود دارد به عنوان مثال در يك سيستم 2 سرعته، دامنه تعويض يك به دو معمولاً بين سرعت هاي 18 تا 65 مايل بر ساعت براي موتورهاي 8 سيلندر V شكل مي باشد در صورتي كه دامنه تعويض براي موتورهاي 6 سيلندر بين سرعت هاي 38 تا 45 مايل بر ساعت است.
سيستم تعويض خودكار مانند يك كامپيوتر هيدروليكي مي باشد و براي تعويض خودكار، متناسب با باز شدن دريچه گاز و سرعت اتومبيل برنامه ريزي مي كند. يعني اطلاعات فرستاده شده را از سيستم هاي دريچه گاز و گاورنر دريافت نموده و سپس ارزيابي مي كند و سرانجام اثر گاورنر به انتهاي سوپاپ تعويض باعث تغيير نسبت دنده مي گردد.
نمونه هايي از تعويض مستقيم و تعويض معكوس به طور خودكار (Automatic Usphift and Dowm shift patterns)
تعويض هاي مستقيم خوكار همگي متناسب با باز بودن دريچه گاز با نقطه ي تعويض متغير انجام مي گيرد. اگر موقعي كه پدال گازف دريچه گاز را تا آخر باز نموده باشد و تعويض انجام گيرد در اين حالت تعويض تمام گاز مي باشد (سوپاپ باز دارنده بسته مي باشد) . اگر راننده مايل باشد كه عمل تعويض در بالاترين سرعت اتومبيل انجام گيرد، بايستي پدال گاز را علاوه بر اين كه دريچه گاز كاملاً باز است بفشارد تا سوپاپ باز دارنده حركت كند و مدار را باز نمايد. كه در اين حالت تعويض تمام گاز زياد مي باشد (سوپاپ بازدارنده باز است).
با حركت دادن پدال گاز تا آخر كه ارتباط آن با جعبه دنده به طور مكانيكي به انتهاي سوپاپ بازدارنده در مجموعه ي سوپاپ سيستم دريچه گاز مي باشد، اجازه خواهد داد كه مسير اصلي روغن بدون تاثير سيستم دريچه گاز از مجراي سوپاپ بازدارنده به سوپاپ تعويض منتقل گردد.
سوپاپ بازدارنده را در حالتي كه مسير روغن، سوپاپ دريچه گاز را مسدود نموده است. وقتي كه سوپاپ بازدارنده به سمت راست حركت كند، در اين حالت فشار روغن سوپاپ دريچه گاز كه مساوي فشار مسير اصلي مي باشد، مي تواند با خط سير خودش از طريق مدار باز دارنده به سوپاپ تعويض منتقل گردد با اعمال فشار سوپاپ سيستم دريچه گاز و سوپاپ بازدارنده كه مساوي فشار مسير مي باشند، واضح مي رگدد كه چرا اين مجموعه تعويض ماكزيمم را دارا مي
باشد. در بعضي مجموعه هاي سوپاپ دريچه گاز مكانيكي، سوپاپ بازدارنده را سوپاپ دنده معكوس مي نامند كه همان وظيفه را انجام مي دهد مانند جعبه دنده تورك فلايت خانواده جعبه دنده فورد كروئيز – ماتيك كه با سيستم دريچه گاز با كنترل خلايي مي باشد داراي يك مجموعه ي سوپاپ تعويض معكوس مجزا مي باشد كه به طور مكانيكي به دريچه گاز متصل مي گردد و همان وظيفه سوپاپ باز دارنده را مي باشد. سوپاپ تعويض معكوس را مي توان دقيقاً سوپاپ
بازدارنده ناميد. در جعبه دنده هاي هيدراماتيك 400 و 350 و توربين 300 جنرال موتور سيستم بازدارنده از مجموعه سوپاپ تعديل خلايي جدا مي باشد. سيستم بازدارنده 350 به طور مكانيكي مي باشد در صورتي كه سيستم هاي بازدارنده 400 و 300 به وسيله يك دكمه برقي توسط پدال گاز عمل مي كند و يك سولفوييد برقي كه در مجموعه بدنه ي سوپاپ نصب مي گردد را تحريك مي نمايد و باعث مي گردد كه عمل تعويض بازدارنده انجام گيرد. در جعبه دنده شيفت كوماند
امريكن موتور و در انوع جديد جعبه دنده فلاش – اُ – ماتيك نيز از همين روش استفاده مي گردد در تمام سيستم هاي به كار رفته راننده توسط پدال گاز آن را كنترل مي نمايد.
تعويض هاي معكوس خود به 3 دسته تقسيم مي گردد. سريدن يا تعويض معكوس با بسته بودن دريچه گازف تعويض معكوس اجباري (بدون اثر سوپاپ بازدارنده) و تعويض معكوس اجباري (از طريق سوپاپ باردارنده). كنترل اين تعويض هاي معكوس توسط ايجاد فشارهاي متغيير انجام مي شود كه به مسيرهاي ويژه سوپاپ تعويض كننده اثر مي كنند . اين فشارها شامل فشار گاورنر ، فشار سيستم دريچه گاز يا مدولاتور و فشار بازدارنده مي باشد.
در سيستم جعبه دنده هاي دو سرعته در تعويض معكوس به دنده يك خودكار، سوپاپ تعويض ، تغذيه مسير اصلي فشار را به مسير كلاج قطع مي كند. حالت هائي كه سبب تعويض هاي معكوس مختلف مي گردد عبارتند از: كاهش سرعت اتومبيل، افزايش فشار به پدال گاز و يا هر دو تاي آنها.
تعويض معكوس با بسته بودن دريچه گاز يا سريدن (Coat or closed Throttle Down shift)
وقتي كه از سرعت اتومبيل كاسته مي گردد فشار گاورنر كاهش مي يابد و سوپاپ تعويض در حالت حركت دنده يك قرار مي گيرد. در سرعت تقريباً 15 مايل بر ساعت فشار گاورنر كمتر از نيروي فنر سوپاپ تعويض مربوط به سيستم دريچه گاز مي گردد و نيروي فنر، سوپاپ را در حالتي نگه مي دارد كه روغن مدار دنده مستقيم تخليه گردد كه در اين حالت نيروي فنر است كه در حالت سريدن نقطه ي تعويض معكوس را با بسته بودن دريچه گاز تعيين مي نمايد. فشار سوپاپ سيستم دريچه گاز در حالت بسته بودن دريچه گاز صفر مي باشد. و هيچ اثري به انتهاي سوپاپ تعديل فشار ندارد.
تعويض معكوس اجباري بدون اثر سوپاپ بازدارنده (Forced Down shift – to Detent)
با كاهش يافتن سرعت اتومبيل افزايش فشار به پدال گاز باعث مي شود كه اثر سوپاپ سيستم دريچه گاز افزايش يافته و به انتهاي سوپاپ تعديل كننده سيستم دريچه گاز اعمال گردد اين فشار بر فشار گاورنر غلبه مي كند و سوپاپ تعويض را در وضعيت دنده يك قرار مي دهد. سوپاپ تعويض در وضعيت دنده يك باقي مي ماند تا سرعت اتومبيل و در نتيجه فشار گاورنر فشار سوپاپ سيستم دريچه گاز را بي اثر نمايد.
