بخشی از مقاله
بررسی محدود‌یت در سیستم های انتقال قدرت و راهکار های رفع آن
۱- عوامل محدود‌كننده در تاسيسات (سيستم) انتقال
مقدار نيروي برق در خط انتقال حاصل ولتاژ و جريان است و عاملي است كه كنترل آن مشكل بوده و «عامل قدرت» ناميده مي‌شود. در صورتي‌كه در خطوط، ظرفيت انتقال به اندازه كافي باشد نيروي برق اضافي مي‌تواند با اطمينان كامل منتقل شود. در سيستم انتقال سه نوع عامل محدود‌كننده ظرفيت انتقال برق را محدود مي‌كنند: عامل حرارت و جريان، عامل ولتاژ و عامل بهره‌برداري از سيستم.
2- چاره‌جويي محدوديت‌هاي ظرفيت تاسيسات انتقال
محدود‌كننده‌هاي مذكور توانايي سيستم را براي انتقال برق محدود مي‌كنند، بنابراين ظرفيت بهره‌برداري از شبكه انتقال موجود را كاهش مي‌دهند. اين بخش از اين گزارش در مورد توسعه امكانات به منظور افزايش توانايي انتقال خطوط انتقال موجود بطوريكه ظرفيت بيشتري از برق بتواند با اطمينان از يك بخش سيستم به بخش ديگر يا از يك سيستم به سيستم ديگر منتقل شود.
3-محدود‌یت حرارتي و جريان
محدوديت‌هاي حرارتي معمولي‌ترين عوامل محدود‌كننده‌اي هستند كه توانايي و ظرفيت انتقال برق را در خط انتقال، كابل و ترانسفورماتور محدود مي‌كنند. خط انتقال در برابر جريان الكترون‌ها مقاومت مي‌كند و باعث توليد گرما مي‌شود. ميزان گرماي ايجاد شده در تجهيزات خط انتقال به جريان يعني ميزان جريان الكترون‌ها و همچنين به شرايط آب و هوايي محيط ارتباط دارد مانند درجه حرارت، سرعت باد، مسير باد به دليل تاثيرات آب و هوا و پراكندگي حرارت در هوا. حدود گرما براي خطوط انتقال معمولاً برحسب جريان‌هاي برق بيان مي‌شود.
بدليل اينكه گرماي بيش از حد به دو مساله احتمالي منتهي مي‌شود محدوديت‌هاي گرمايي تحميل مي‌شود.
اين دو مساله عبارتند از:
1)خط انتقال به دليل گرماي زياد، قدرت خود را از دست مي‌دهد و اين گرماي زياد عمر خط را كاهش مي‌دهد.
2) خط انتقال منبسط شده و در مركز فاصله بين دكل‌هاي نگاهدارنده آن دچار خميدگي مي‌شود. در صورتي كه درجه حرارت بكرات بسيار زياد باشد خط هوايي دايماً كشيده مي شود و ممكن است فاصله آن از زمين كمتر از اندازه‌اي باشد كه به دلايل ايمني لازم است. چون اين گرم شدن بيش از حد بطور تدريجي انجام مي‌شود و براي مدت زمانهاي محدود جريان‌هاي بيشتري انتقال مي‌يابد. گرماي عادي براي خط انتقال در اثر ميزان جريان برق ايجاد مي‌شود كه اين خط بتواند آنرا دايماً انتقال دهد.
مقادير اضطراري اندازه‌هايي هستند كه خط مي‌تواند براي مدت معيني مثلاً چند ساعت از عهده آنها برآيد.
كابل‌هاي زيرزميني و ترانسفورماتورهاي برق نيز بوسيله عوامل گرمايي محدود مي‌شوند. كابل‌هاي زيرزميني در هنگام بهره‌برداري در درجه گرماي بيش از حد به دليل خسارت وارد شدن به عايق از عمر سرويس‌دهي آنها كاسته مي‌شود. ترانسفورماتورهاي قدرت نيز طوري طراحي شده‌اند كه در حداكثر افزايش درجه گرما در هنگام بهره‌برداري از عايق آنها محافظت به عمل آيد.
مقدمه
سیستم انتقال قدرت دو وظیفه را در اتومبیل به عهده دارد: انتقال قدرت از موتور به چرخهای محرک و تغییر مقدار گشتاور. در تشریح سیستم انتقال قدرت به کرات از دو عبارت توان و گشتاور استفاده می‌شود که توضیح کوتاهی درباره هرکدام ضروری به نظر می‌رسد. عبارت «توان» نرخ یا سرعت انجام کار است. «تورک» یا گشتاور به زبان ساده یعنی گردش نیرو. با توجه به ارتباط بین دور موتور و توان ، وجود جعبه دنده‌های چند نسبته ضروری است، چرا که موتور اتومبیل بیشینه توانش را در سرعتهای معین تحویل می‌دهد که البته منظور از سرعت همان RPM یا دور در دقیقه است.
برای بهره گیری از همان دور موتورها در سرعتهای مختلف حرکت که اینجا منظور از سرعت چیزی است که در آمپر سرعت دیده می‌شود، باید نسبت چرخ دنده بین موتور و چرخهای محرک تغییر یابد. اتومبیل درست مثل یک دوچرخه باید برای حرکت در محدوده‌ای از سرعتها ، چرخ دنده‌ها را تعویض کند. اما برخلاف دوچرخه سیستم انتقال توان اتومبیل امکان عقب رفتن را نیز برای شما فراهم می‌کند.
نقش چرخ دنده
در واقع دو مجموعه از چرخ دنده‌ها در سیستم انتقال توان وجود دارد: گیربکس یا جعبه دنده و دفرنسیال. وظیفه جعبه دنده تنظیم نسبت چرخ دنده است و دیفرانسیل نیز اجازه می‌دهد تا چرخها در سرعتهای گوناگون بچرخند. جعبه دنده‌های دستی معمولاً دارای چهار یا پنج سرعت هستند و اغلب از اور درایو یا بیش ران (وسیله ای در جعبه دنده که نسبت چرخ دنده را پایین می‌آورد و مصرف سوخت را کاهش می‌دهد) برخوردارند.
در واقع اور درایو به وضعیتی گفته می‌شود که در آن محور یا شفت ورودی می‌تواند سریعتر از محور خروجی بچرخد، که در نتیجه میزان مصرف سوخت در بزرگراه کاهش می‌یابد. در برخی از جعبه دنده‌ها از کلاج الکتریکی و یک سوئیچ استفاده می‌شود که درگیری یا عدم درگیری اور درایو را کنترل می‌کند.
جعبه دنده دستی بدون کلاج
دستاورد جالبی که در تعداد اندکی از اتومبیلها دیده می‌شود، جعبه دنده دستی بدون کلاج است. در این نوع جعبه دنده یک دسته دنده و یک کلاج الکتریکی خودکار بکار می‌رود. علاوه بر این زمانی که راننده دنده‌ها را عوض می‌کند، سنسورهای سرعت و موقعیت ، مینی کامپیوترها و تنظیمهای گاز کاربراتور از افزایش بیش از حد دور موتور جلوگیری می‌کند. در واقع مثل بسیاری از نوآوریهای دنیای اتومبیل این هم یک ایده قدیمی است که امروز به برکت تحول کامپیوتر میسر شده است.
جعبه دنده‌های خودکار برای ترکیب سرعت و گشتاور عموماً از سه چرخ دنده رو به جلو استفاده می‌کنند. در جعبه دنده‌های سه سرعته اولین چرخ دنده برای شروع حرکت بیشترین گشتاور را در کمترین سرعت تحویل می‌دهد. چرخ دنده دوم برای حالتهایی مثل افزایش سرعت و بالا رفتن از سربالاییها مقدار گشتاور و سرعت متوسطی را ارائه می‌کند. سرانجام سومین چرخ دنده بیشترین سرعت با کمترین گشتاور را برای حرکت در بزرگراه فراهم می‌کند. یک چرخ دنده معکوس نیز حرکت رو به عقب را میسر می‌سازد.
جعبه دنده دستگاهی برای تغییر توان و سرعت است که در جایی بین موتور و چرخهای متحرک وسیله‌ای نصب می‌شود. به عبارت دیگر این دستگاه راهی برای تغییر نسبت بین دور موتور و دور چرخها فراهم می‌کند. به گونه‌ای که در موقعیتهای خاص حرکت بهترین حالت ممکن را داشته باشد. در برخی از انواع سیستم انتقال توان از وسیله‌ای موسوم به محور انتقال استفاده می‌شود. این وسیله به زبان ساده ترکیبی از جعبه دنده و دفرنسیال است که معمولاً می‌توان آن را در اتومبیلهای چرخ جلو متحرک یافت، اما در اتومبیلهای موتور وسط یا عقب نیز دیده می‌شود. البته در برخی از اتومبیلهای کم نظیر موتور در جلو قرار دارد و در عین حال برای بالانس بهتر وزن از یک محور انتقال در عقب استفاده می‌شود.
تولید گشتاور
گشتاور از توان بدست می‌آید. مقدار گشتاور قابل حصول از یک منبع توان ، با فاصله‌ای از مرکز دوران که گشتاور در آن نقطه بکار می‌رود متناسب است. بنابراین منطقی است که اگر محوری (در این بحث میل لنگ) داشته باشیم که با هر سرعت اعمال شده‌ای می‌چرخد، می‌توانیم چرخ دنده‌هایی با اندازه‌های گوناگون روی آن قرار دهیم و نتایج مختلفی بدست آوریم. چنانچه چرخ دنده بزرگی روی محور نصب کنیم، می‌توانیم در لبه آن سرعت بیشتر و توان کمتری نسبت به یک چرخ دنده کوچکتر بدست آوریم.
حال اگر محور دوم را موازی با محور محرک مان قرار دهیم و مطابق چرخ دنده‌های روی شفت متحرک ، چرخ دنده‌هایی روی آن نصب کنیم، می‌توانیم تقریباً هر ترکیبی از توان و سرعت را که در محدوده توانایی موتور باشد بدست آوریم. این دقیقاً همان چیزی است که جعبه دنده اتومبیل به کمک چرخ دنده‌ها و دیگر اجزا انجام می‌دهد.
انواع جعبه دنده
در یک نگاه کلی دو نوع جعبه دنده وجود دارد: دستی و خودکار. در حالت اول مجبور هستید برای تعویض دنده‌ها معمولاً از یک دسته دنده واقع در کنسول و پدال کلاج استفاده کنید. چنانچه جعبه دنده خودکار باشد خود مکانیسم بدون دخالت شما دنده‌ها را عوض می‌کند. این عمل از طریق یک سیستم که توسط فشار روغن تغذیه می‌کند، انجام می‌شود. تعویض هر یک از دنده‌ها توسط یک سوپاپ تعویض کنترل می‌شود.
در واقع تعویض دنده‌ها به سرعت ، جاده و شرایط بار بستگی دارد. قسمت اساسی دیگر تمامی سیستمهای انتقال قدرت یکی از انواع کلاج است. این وسیله به موتور اجازه می‌دهد تا هنگامی که چرخ دنده‌ها و چرخها ثابت هستند به حرکتش ادامه دهد. در اتومبیلهای مجهز به جعبه دنده خودکار به جای کلاج از مبدل گشتاور استفاده می‌شود. از پشت موتور گرفته تا محل تماس لاستیک با جاده همگی عضو یکی از پیچیده‌ترین سیستمهای اتومبیلتان به حساب می‌آیند
. به اعتقاد برخی نگاه کردن به یک جعبه دنده مغزشان را آزرده خاطر می‌سازد. جعبه دنده دستی
همانطور که گفته شد جعبه دنده دستی امکانی را فراهم می‌کند تا نسبت بین سرعت موتور و سرعت چرخها تغییر کند. تغییر این نسبت دنده‌ها باعث می‌شود تا مقدار صحیح توان موتور در بیشتر سرعتهای مختلف بدست آید. جعبه دنده دستی برای بکار گیری و جابجایی گشتاور موتور به محل ورودی جعبه دنده ، نیازمند استفاده از کلاج است.
کلاج باعث می‌شود تا این عمل بطور تدریجی اتفاق بیفتد و به همین علت اتومبیل می‌تواند از یک توقف کامل شروع به حرکت کند. در جعبه دنده‌های دستی مدرن هیچ کدام از چرخ دنده‌های رو به جلو از درگیری خارج نمی‌شوند. در واقع آنها از طریق استفاده از هماهنگی کننده‌ها به محورهایشان متصل می‌شوند. حرکت عکس نیز به کمک چرخ دنده هرزگر معکوس که به هنگام حرکت رو به عقب اتومبیل درگیر می‌شود، بدست می‌آید.
برخی از جعبه دنده‌های دستی دارای اور درایو هستند. اور درایو بخشی مکانیکی است که به پشت جعبه دنده پیچ می‌شود، عموماًَ اور درایو را به اسم دنده پنجم می‌شناسند. زمانی که از آن استفاده می کنید سرعت یا همان دور موتور حدود یک سوم کاهش می‌یابد در حالیکه آمپر سرعت اتومبیلتان همان سرعت حرکت را نشان می‌دهد. کمپانی کرایسلر در سال ۱۹۳۴ اولین جعبه دنده مجهز به اور درایو را معرفی کرد. بیشتر اتومبیلها سه الی پنج دنده جلو و یک دنده عقب دارند،
چنانچه در جعبه دنده‌ای یک چرخ دنده با ده دندانه چرخ دندانه دیگری با بیست دندانه را بگرداند گفته می‌شود که حرکت دارای نسبت دو به یک است. در واقع نسبت حرکت دو چرخ دندانه برابر است با نسبت تعداد دندانه‌های چرخ دنده دوم به اول. اولین دنده توان موتور را از طریق یک جفت مجموعه چرخ دنده کاهنده که به هنگام آغاز حرکت توان را افزایش و سرعت را کاهش می‌دهد، به چرخهای محرک می‌رساند.
در این حالت موتور بسیار سریعتر از محور خروجی می‌چرخد، معمولاً با نسبت چهار به یک. سرعتهای متوسط با تغییر نسبت دنده تا نزدیکیهای یک به یک و سرانجام سرعت نمایی معمولاً با اتصال مستقیم محورهای ورودی و خروجی با نسبت حرکت دقیقاً یک به یک بدست می‌آید. بکار گیری یک مجموعه متحرک از چرخ دنده‌ها با ابعاد متفاوت ، دستیابی به چندین مقدار از گشتاور خروجی را ممکن می‌سازد.
چرخ دنده محرک دفرنسیال اتومبیل که توسط شفت متحرک به حرکت در می‌آید چرخ دنده حلقوی (چرخ دنده‌ای شبیه حلقه در دفرنسیال اتومبیل که پینیون یا همان چرخ دنده کوچک متصل به میل گاردان آن را می‌چرخاند و نیرو را از طریق دفرنسیال به اکسل می‌دهد) را می‌چرخاند. در واقع این دو چرخ دنده مثل یک جعبه دنده تک سرعته عمل می‌کنند و باعث کاهش بیشتر دور موتور و افزایش گشتاور با یک نسبت ثابت می‌شوند. چرخ دنده‌ها دقیقاً مشابه اهرمها کار می‌کنند. چرخ دنده کوچکتر در حالی همتای بزرگترش را می‌چرخاند که میزان گشتاور افزایش و سرعت کاهش یافته است.
نگهداری جعبه دنده
جعبه دنده برای حفظ حرکت نرم و روان تمام چرخ دنده‌ها و محورها نیاز به روانکاری دارد. این کار با پر کردن محفظه جعبه دنده بطور جزئی با روغن چرخ دنده غلیظ انجام می‌شود. زمانی که چرخ دنده‌ها می‌چرخند روغن را به اطراف روانه و تمام قسمتها را روانکاری می‌کنند. درزبندیهای روغن نیز در جلو و عقب از نشت جریان به بیرون از محفظه جلوگیری می‌کنند. زمانی که می‌خواهید روغن را عوض کنید یا اینکه هنگام تعویض دنده متوجه مشکلات یا تفاوتهایی زیاد شدید، باید سطوح سیال را چک کنید. در واقع این حالات می‌تواند نشانگر پایین بودن سطح سیال باشد.
چه عاملی باعث تغییر دنده در جعبه دنده می شود؟
دو شاخه‌ها یا ماهکهای تعویض دنده که به آنها یوغهای لغزان هم می‌گویند. این یوغها شبیه جای پارویی در قایق هستند و در شیاری واقع در غلاف کلاج سوار می‌شوند. ماهکهای تعویض دنده به یک بادامک و محور متصل شده‌اند. این بادامک نیز توسط توپهای فولادی بارگذاری شده با فنر که از میان شکافهای موجود در بادامک بالا می‌روند به حرکت در می‌آید و در چرخ دنده انتخاب شده حفظ می‌شوند و ماهکهای تعویض را در همان چرخ دنده نگه می‌دارند.
محورهای بادامک و سیستم محورها وارد محفظه و به اهرمهای تعویض بسته می‌شوند. سپس ماهکهای تعویض ، هماهنگ کننده را با چرخ دنده‌ها و محورهایی که روی آن ســـوار هستند درگیر می‌کند و به حرکت در می‌آورد. اهرمهای تعویض نیز به نوبه خود به یک کنترل کننده روی لوله فرمان یا دسته دنده واقع در کف متصل هستند که هر دوی آنها در اختیار راننده است.
آیا باید سیال درون یک جعبه دنده دستی را عوض کرد؟
معمولاً احتیاجی نیست. اما در برخی اتومبیلهای قدیمی مثل فولکس واگن بتیل تعویض دوره‌ای روغن جعبه دنده توصیه شده است. اما در مورد اتومبیلهای غیر مدرن و وانتهای سبک ضروری است. علت این اجبار به علت تمیز ماندن روغن و در نتیجه شرایط کار تقریباً خنک برای آن است. سیال موجود در جعبه دنده‌های دستی یا میله‌های اتصال بر خلاف جعبه دنده‌های خودکار که بطور پیوسته در حال زیر و رو شدن است و توسط ذراتی که موجب فرسودن صفحه کلاج می‌شود، آلوده شده است، وضعیت تمیزتری دارد. در نتیجه عمر جعبه دنده را افزایش می‌دهد.
تنها نشانه‌ای که می‌تواند شما را مجاب به تعویض روغن جعبه دنده کند، تعویض دشوار دنده‌ها در هوای سرد است. در بیشتر اتومبیلهای قدیمی چرخ عقب متحرک ، جعبه دنده‌ها از روغنهای سنگینی مثل ۹۰W ، ۷۵W و ۸۰W پر شده‌اند که در دمای زیر صفر عمل تعویض دنده را تا حدی سخت و سفت می‌کنند. در این مورد استفاده از روغن سبکتر ممکن است منجر به نرمی تعویض دنده شود. در اغلب محورهای انتقال دستی در اتومبیلهای چرخ جلو متحرک امروزی برای حفظ
روانکاری چرخ دنده‌ها از سیال جعبه دنده خودکار (DexronII (ATF استفاده می‌شود. ATF در دماهای پایین حالت سیالی خود را بیشتر حفظ می‌کند. از اینرو کارایی بهتری دارد اما ATF نباید جانشین روغن چرخ دنده‌ها شود.
در واقع تنها باری که باید به یک جعبه دنده دستی روغن بیفزایید زمانی است که نشتی روغن رخ دهد. چنانچه نشانه‌هایی از گریس یا رطوبت در اطراف درزبندهای محور محرک یا محور پیرو مشاهده کردید، باید سطح روغن در جعبه دنده را بررسی کنید. چرا که ممکن است پایین آمده باشد. مراقب باشید ادامه فعالیت جعبه دنده با روغن کم می‌تواند باعث خرابی کامل آن شود.
چنانچه کلاج اتومبیلی شروع به لرزیدن کرد آیا باید تعویض شود؟
چنانچه میزان کارکرد کلاج کم باشد، یعنی در حدود ۶۰ هزار کیلومتر یا کمتر ، علت لغزش را می‌توان یکی از این دو دانست: آلودگی روغن یا به هم خوردن تنظیم اتصال کلاج. اما چنانچه میزان کارکرد در حدود ۹۰ هزار کیلومتر یا بیشتر باشد، علت فرسودگی است و باید کلاج را تعویض کرد. برای جلوگیری از آلودگی روغن که یکی از عوامل لغزش کلاج است، پشت موتور و پوسته فلایویل (چرخ طیار) را برای نشتیهای روغن مورد بررسی قرار دهید.
چنانچه در پوسته فلایویل یا کارتل روغن نشانه‌هایی از نشتی باشد، احتمالاً درزبند روغن دچار فرسودگی یا ترک شده است. نقاط دیگری که احتمال نشتی در آنها می‌رود عبارتند از منیفولد و واشرهای محافظ سوپاپ در پشت موتور و درزبند محور ورودی جعبه دنده. چنانچه با نشتی روغن مواجه شدید تا پیش از برطرف کردن آن ، کلاج را عوض نکنید. زمانی که محفظه‌های کلاج با روغن کثیف شده‌اند چاره‌ای جز تمیز کردن آن نیست، اما تنها راه برگرداندن عملکرد مناسب کلاج تعویض دیسک است.
چنانچه در بازدید خود به هیچگونه نشتی برنخوردید تنظیم اتصال کلاج را بررسی کنید. بیشتر اتومبیلها با یک اتصال کابلی دارای مکانیسم تنظیم خودکار هستند که فرض می‌شود شرایط مطلوب را حفظ می‌کنند. به هر حال این کابل بیش از آنکه خیلی سفت باشد بسیار شل است. اما چنانچه شخصی قطعات نزدیک به این اتصال را دستکاری کند ممکن است موجب سفت شدن آن شود. همین اتفاق در مورد اتومبیلهایی با اتصال هیدرولیکی نیز محتمل است. بخاطر بسپارید که در واقع هیچ راهی وجود ندارد تا اینگونه اتصالات موجب لغزش کلاج شوند مگر آنکه تنظیم آن توسط شخصی به هم خورده باشد.
سيستمهاي انتقال قدرت
امروزه سيستم انتقال قدرت دستي MT) )(موسوم به گيربكس دستي) كه به وسيله راننده از طريق سيستم تعويض دنده و عملكرد كلاچ كنترل مي‌شود، در حال تغيير و تحول مي‌باشد. در سالهاي گذشته تعداد نسبت تبديل‌ها از چهار به پنج رشد يافته و براي خودروهاي ورزشي اين تعداد حتي به 6 دنده (مستقيم يا جلو) نيز مي‌رسد. اين افزايش تعداد دنده‌ها در كاهش مصرف سوخت موثر مي‌باشد. در حال حاضر صنايع سيستم انتقال قدرت متعارف در جهت افزايش كاربرد مواد سبك، افزايش تعداد نسبت تبديل‌ها، كاهش تعداد قطعات متحرك و افزايش كنترل الكترونيكي در حال تغيير است.
سيستمهاي انتقال قدرت در حالت كلي به چند نوع تقسيم‌بندي مي‌شوند:
- سيستم انتقال قدرت دستي (گيربكس دستي)
- سيستم انتقال قدرت اتوماتيك (AT)
- سيستم انتقال قدرت دستي با كلاچ اتوماتيك (MTAC)
- سيستم انتقال قدرت دستي اتوماتيك شده (AMT)
- سيستم انتقال قدرت با تغييرات نسبت تبديل پوسته (CVT)
- سيستم انتقال قدرت متغير نامحدود (IVT)
سالهاي متمادي اروپايي‌ها فقط از دو نوع گيربكس استفاده مي‌كردند- گيربكس اتوماتيك مرسوم و گيربكس متداول دستي. اما در اين ايام امريكايي‌ها و ژاپني‌ها بيشتر از گيربكسهاي اتوماتيك مرسوم به عنوان گيربكس استاندارد برروي خودروها استفاده مي‌نمودند. علت اين موضوع اين بود كه اروپايي‌ها معتقد بودند كه سيستم انتقال قدرت اتوماتيك گران و پرهزينه است. گذشت زمان سبب تغيير اين برداشت از گيربكس اتوماتيك شد. موضوعاتي مثل قابليت رانندگي، اقتصادي بودن، همچنين افزايش سطح درآمد مردم در اروپا باعث شد كه مردم اروپا پيش از پيش به گيربكس اتوماتيك گرايش پيدا كنند.
از ديگر دلايل اين تغيير عقيده مي‌توان مسئله نياز به كاهش آلاينده‌هاي خروجي خودرو و نيز نياز به بهينه‌سازي مصرف سوخت با توجه به افزايش قيمت سوخت و مسئله حفظ محيط‌زيست اشاره كرد.
صنعت گيربكس و سيستم انتقال قدرت امروزه توسط سازندگان توانمند در اروپا، آمريكا و ژاپن تقريباً به همه دنيا راه پيدا كرده است. در امريكا و ژاپن همانگونه كه اشاره شد اكثر خودروها مجهز به گيربكس اتوماتيك هستند. در صورتي كه در اروپا فقط %15 خودروها مجهز به گيربكس اتوماتيك
هستند و بقيه بازار اختصاص به گيربكسهاي دستي دارد. در اروپا جائيكه پايه طراحي و ساخت سيستمهاي انتقال قدرت دستي استوار است، تحقيقات وسيعي در زمينه اتوماتيك كردن گيربكسهاي دستي در حال انجام است. نمونه‌هاي موفق و خوبي را نيز برروي خودروها سوار كرده‌اند. اين گيربكسها ابتدا برروي خودروهاي ميني و سبك سوار شده است ولي در آينده نزديك اين نوع سيستم انتقال قدرت برروي خودروهاي لوكس با حجم بالا نصب خواهد شد. در زمينه
گيربكس CVT نيز اروپائيها كارهاي ارزشمندي را كرده‌اند اما هزينه بالا و نيز كارايي كم نسلهاي اول CVT در جهت انتقال گشتاور مانع از توسعه لازم اين نوع سيستم انتقال قدرت شده است. گيربكسهاي اتوماتيك در اروپا براي ماشينهاي سنگين و لوكس با حجم خيلي بالا استفاده مي‌شود و در اين كلاس از خودرو از جايگاه ويژه‌اي برخوردار است. انديشه كلي توسعه سيستم انتقال قدرت بهبود بخشيدن به كاهش مصرف سوخت، كاهش انتشار آلاينده‌ها و عملكرد بهتر و در عين حال
افزايش قابليت رانندگي و افزايش راندمان خودرو وهمچنين كاهش هزينه‌ها براي مشتري مي‌باشد. يكي از ابزارهاي موثر در دستيابي به اين اهداف استفاده از الكترونيك براي كنترل بهتر سيستم انتقال قدرت مي‌باشد. به همين خاطر امروزه مشاهده مي‌شود كه گيربكس سازان قدمت دار جهان چه در زمينه گيربكسهاي اتوماتيك و چه دستي در طراحي محصولات جديد خودشان ارتباط تنگاتنگ با شركتهاي بزرگ الكترونيك برقرار كرده‌اند تا از اين طريق سختگيريهاي دولتها را در جهت كاهش مصرف سوخت و كاهش ميزان آلودگي و نيازهاي مشتريان خودشان را پاسخگو باشند.
انواع سيستمهاي انتقال قدرت
1-1- سيستم انتقال قدرت دستي
كاربرد اين نوع گيربكس در خودروهاي اروپايي متداول است. اين نوع گيربكس بوسيله راننده از طريق سيستم تعويض دنده و كاركرد كلاچ كنترل مي‌شود. در سالهاي گذشته تعداد نسبت تبديل‌ها از چهار به پنج رشد يافته و براي خودروهاي ورزشي اين تعداد حتي به 6 دنده (مستقيم يا جلو) نيز مي‌رسد. اين افزايش تعداد دنده‌ها در كاهش مصرف سوخت موثر مي‌باشد.
1-2- سيستم انتقال قدرت اتوماتيك
گيربكس متداول براي خودروهاي سوار در آمريكا، گيربكس اتوماتيك مي‌باشد. در اين نوع گيربكس از يك مبدل گشتاور جهت تعويض نرم دنده‌ها استفاده مي‌شود. نسلهاي قديم اين گيربكس داراي 3 دنده است. اما سالهاي اخير گيربكسهاي زيادي با 4 دنده و حتي5 دنده نيز به بازار عرضه شده است، همچنين شركت ZF آلمان اخيراً گيربكس 6 دنده اتوماتيك را نيز به بازار عرضه كرده است، اين گيربكس برروي خودروهاي سري BMW7 آلمان نصب شده است.
ز ويژگي‌هاي اين گيربكس 6 دنده مي‌توان كاهش مصرف سوخت 5 تا 7 درصدي و نيز كاهش 13 درصدي وزن را نسبت به نسخه 5 دنده آن نام برد. لازم به ذكر است كه در امريكا تقريباً 88% خودروهاي سواري مجهز به گيربكس اتوماتيك هستند. اين رقم در ژاپن به 87% مي‌رسد و در اروپا تنها 15% از خودروهاي سواري مجهز به گيربكس اتوماتيك هستند.
يك نوع سيستم تعويض دنده طراحي شده براي گيربكسهاي اتوماتيك موسوم به سيستم تعويض دنده آنتونو مي‌باشد. در گيربكسهاي اتوماتيك مرسوم، تعويض دنده از يك دنده به دنده ديگر به صورت پله‌اي اتفاق مي‌افتد و اين باعث تغيير لحظه‌اي سرعت مي‌گردد. در سيستم آنتونو، در حالت گذر از يك دنده به دنده ديگر، سيستم كلاچ وظيفه انتقال قدرت را بعهده مي‌گيرد، لذا هيچ وقت
انتقال نيرو از موتور به چرخ منقطع نمي‌شود. همين امر موجب مي‌شود كه احساس رانندگي بهتري بوجود آيد. سيستم تعويض دنده خودكار آنتونو (AAD) از يك ايده كاملاً واضح و ساده استفاده مي‌كند. تغيير دنده‌ها بوسيله دو نيرويي كه بطور طبيعي در حين انتقال قدرت بوجود مي‌آيند صورت مي‌گيرد. دو نيرويي كه جايگزين المانهاي مصرف كننده انرژي در گيربكسهاي اتوماتيك موجود مي‌شوند. يكي از اين دو نيرو، نيروي محوري ايجاد شده در اثر درگيري چرخ‌دنده‌هاي مارپيچ است
كه تمايل دارد چرخ دنده‌هاي درگير را در امتداد شفت‌هايشان از يكديگر دور كند. ديگري نيروي گريز از مركز ايجاد شده بوسيله اجسام دوار مي‌باشد. اگر تعادل بين اين دو نيرو يعني نيروي گريز از مركز و نيروي محوري در يك نمونه كلاچ بررسي شود، عملكرد اين سيستم بهتر درك مي‌شود.
در حين شتاب، گشتاور از طريق شفت ورودي اعمال مي‌شود. نيروي محوري ايجاد شده از درگيري چرخ دنده‌هاي مارپيچ، چرخ‌دنده حلقه‌اي را به سمت باز شدن كلاچ رانده و آن را در وضعيت باز نگه مي‌دارد و در نتيجه انتقال قدرت از طريق مجموعه چرخ دنده سياره‌اي اتفاق افتاده و يك نسبت تبديل كاهنده دور كه اولين نسبت تبديل است شكل مي‌گيرد. در اين حالت چرخ دنده خورشيدي
مجموعه سياره‌اي با كمك يك سيسم جانبي قفل است. در وضعيت انتقالي (حالت گذر از دنده يك به دو) نيروي محوري با نيروي گريز از مركز برابر مي‌شود و كلاچ شروع به لغزش مي‌كند به محض اينكه اين لغزش افزايش مي‌يابد نيروي محوري كاهش خواهد يافت. بخشي از توان از طريق كلاچ
انتقال مي‌يابد كه باعث مي‌شود نيروي محوري بطور تصاعدي حذف شده و كلاچ بطور كامل بسته شود. در اين حين، نسبت تبديل بصورت پيوسته تا لحظه يكي شدن دور شفت ورودي و خروجي كه نسبت تبديل دوم است، كاهش مي‌يابد. در حين حركت در دنده دو كه هيچ نسبت تبديلي از طريق چرخ‌دنده‌ها صورت نمي‌گيرد، نيروي گريز از مركز از نيروي محوري كه در اين حالت مقدار آن صفر
است بزرگتر بوده و كلاچ را همواره بسته نگه مي‌دارد. در اين حال به منظور كاهش استهلاك چرخ‌دنده‌هاي مجموعه سياره‌اي مي‌توان قفل چرخ‌دنده خورشيدي مجموعه را برداشت.
در فرايند دنده معكوس، در اثر افزايش بار روي شفت خروجي يا كاهش گشتاور روي شفت ورودي دور پايين مي‌آيد. با پايين آمدن دور، نيروي گريز از مركز كاهش يافته و ديگر براي بسته نگه داشتن كلاچ كافي نبوده و بنابراين لغزش كلاچ شروع خواهد شد. به محض شروغ لغزش مجموعه،
چرخ‌دنده خورشيدي مجدداً فعال شده و در اثر نيروي محوري درگيري چرخ‌دنده‌هاي مارپيچ، كلاچ كاملاً باز مي‌شود. بدين ترتيب نسبت تبديل كاهنده (دنده يك) بطور يكنواخت ايجاد مي‌گردد. صفحات كلاچ اين سيستم از يك ويژگي خود حفاظتي برخوردار هستند كه مانع از آسيب ديدن آنها در دماي كاركرد بالا مي‌شود. در هنگام لغزش، دماي روغن بين صفحات كلاچ افزايش يافته و در
نتيجه ويسكوزيته آن پايين مي‌آيد. روغن با ويسكوزيته كم بطور طبيعي از بين صفحات فرار كرده احتمال قفل شدن كلاچ افزايش مي‌يابد. فرايند شرح داده شده در بالا فقط دو نسبت تبديل را فراهم مي‌كند كه البته قادر به پوشش دادن تمام دامنه عملكرد خودروهاي جديد نيست. براي ايجاد 4، 6 يا هشت نسبت تبديل به ازاي هر جفت نسبت تبديل جديد لازم است يك مجموعه سياره‌اي به طور سري اضافه شود. پلانچر پمپ روغن نيرو را از طريق ياتاقان كف گرد به كلاچ اصلي مجموعه و پوسته نگه دارنده كلاچ منتقل مي‌كند بطوريكه اعضاء دوار كلاچ يكطرفه را به پوسته قفل مي‌كند. بطوريكه اعضاء دوار كلاچ يكطرفه را به پوسته قفل مي‌كند. بنابراين كلاچ مي‌تواند تحت گشتاور باز
شود و يك نسبت تبديل ثابت بدون مشكل چه از نظر گشتاور و يا سرعت در مجموعه سياره‌اي اعمال گردد. يك شير ساده حركت پلانچر را كنترل مي‌كند. فشار لازم براي حركت پلانچر توسط يك پمپ فشار پايين (p £3 bar) تامين مي‌شود. بعلت سطح بزرگ اين پلانچر با همين فشار كم يك نيروي بزرگ جهت باز كردن كلاچ ايجاد مي‌گردد.
- مزايا: AAD آنتونو بطور قابل ملاحظه‌اي ساختمان گيربكس اتوماتيك سنتي را ساده مي‌نمايد. اين مزيت براي توليد كنندگان خودرو يا گيربكس، اندوخته‌هاي جالب توجهي را در قيمت، راندمان، اندازه و وزن ايجاد مي‌كند.
- كاربردها
كاربردي AAD به وسيله‌ي راننده به همان روش بكار گرفته در گيربكسهاي اتوماتيك مرسوم است. در اين سيستم نيز تعويض دنده از دنده‌اي ديگر همچون يك گيربكس اتوماتيك متداول به نرمي انجام مي‌پذير اما در طي حركت، انتقال قدرت به چرخها هرگز منقطع نمي‌شود. اين ويژگي ديناميك
وسيله نقليه را بهبود مي‌بخشد. بطوريكه كله كردن خودرو با استفاده از اين سيستم تعويض دنده فوق‌العاده خفيف مي‌گردد و احساس رانندگي بهتري به سرنشينان خودرو دست مي‌دهد. ارزيابي‌هاي مستقل توسط شركتهاي خودرو و گيربكس و مراكز آزمايشگاهي اثبات مي‌كند كه AAD پشرفت‌هاي عمده‌اي را برخلاف طرح‌هاي ارائه شده قديمي حاصل كرده و به مزاياي قابل توجهي در برابر سيستمهاي اتوماتيك متداول امروزي دست يافته است.
- منافع كاربران
• 15 تا 30 درصد بهبود راندمان مصرف سوخت
• سرعت گيري (شتاب) سريعتر
• حداكثر سرعت بالاتر
• حساسيت بيشتر
• ديناميك حركت بهتر خودرو
• قطع نشدن انتقال قدرت به چرخها در حين حركت
- منافع توليدكنندگان
• كاهش 30 تا 40 درصد هزينه تمام شده محصول
• ابعاد كوچك (كوچكترين طرح 4 و 6 سرعته در دنيا)
• تا 30 درصد كاهش وزن
• حداقل شدن هزينه‌هاي دگرگوني كامل محصول
همه اينها به عواملي جهت سودآوري بيشتر محصول مجهز به اين سيستم مي‌شود. گيربكسهاي اتوماتيك مجهز به سيستم آنتونو براي عملكرد مناسب، راندمان فوق‌العاده، فشردگي و سادگي حداكثر ساخته شده‌اند. آنها سبب كارا شدن بهتر خودروها و مهمتر از همه تبلور احساس خوشايندي است كه به سرنشينان خودرو دست مي‌دهد. از اين نظر AAD نسبت به ساير اتوماتيك‌هاي جديد، كه در نرمي يا حساسيت‌هاي رانندگي يا هر دو مورد نااميد كننده هستند، قابل مقايسه نيست.
بكار بردن قطعات مرسوم و تكنولوژي‌هاي توليد امروزي در AAD به اين معني است كه AAD مي‌تواند بطور انبوه در مراكز توليد گيربكسهاي موجود با هزينه انساني كم توليد گردد. نداشتن تكنولوژي‌هاي پيچيده و سيستمهاي غيرقابل اطمينان موجب مي‌شود كه دوام و عمر كاري قطعات بهتر از گيربكسهاي طرح قديم باشد.
فرآيند توسعه‌ي AAD آنتونو، در طي يك دهه مرهون توجه برخي از مهندسان خلاق دنيا است. پيشرفت سريع AAD تا مرحله نمونه‌سازي و تشويق غيرقابل وصف توليدكنندگان وسايل نقليه، نشان‌دهنده اعتماد آنها به تكنيك AAD است. همه اين موارد حاكي از موفقيت AAD در آينده نزديك خواهد بود.
مهمترين موضوعات جهت طراحي و توسعه محصول گيربكس عبارتند از:
• مصرف سوخت
• شتاب
• كيفيت جابجاي دنده‌ها
• كاهش صدا
• كيفيت و قابليت اطمينان
الف- مصرف سوخت
- كنترل لغزش مبدل كلاچ (Slip Controlled Converter Clutch = SCC)
براي دستيابي به اهداف كاهش مصرف سوخت و همچنين دستيابي به محدوديت‌هاي تعيين شده در قالب مقررات دولتي كه در الزامات جديد (EU3) آورده شده است، لازم است تا از قابليتهاي موتور هميشه در حد بهينه استفاده شود. براي مثال در دورهاي پايين موتور لازم بود افتهاي هيدروليكي مبدل را حدالاامكان كاهش داد. در گذشته به خاطر مشكلات ارتعاشي و
امكان قفل كردن كلاچ در دورهاي پايين انجين كاهش افتهاي هيدروليكي ممكن نبود. مبدلهاي مدرن از روش كنترل لغزش قفل‌كننده جهت كاهش افتهاي هيدروليكي ايجاد شده استفاه مي‌كنند. با توسعه اين روش امروزه امكان سويچ كردن به سيستم SCC در دورهاي پايين انجين (حدود RPM- 1200) ممكن مي‌باشد. براي افزايش رنج مد SCC لازم است تا ظرفيت حرارتي كلاچ نيز بهبود يابد. با توجه به گشتاور خروجي انجين، ZF از سيستم كلاچ قفل كننده يك يا دو طرفه در مبدلها استفاده مي‌كند. براي بهبود خنك كاري سيستم كلاچ از صفحات شياردار استفاده شده است. تا با عبور روغن از ميان اين شيارها راندمان خنك كاري سيستم كلاچ بهبود يابد. نتايج مشابهي نيز با استفاده از قفل‌كننده‌هاي يك طرفه‌اي (شبيه به لنت‌هاي ترمز كفشكي) كه س
طوح اصطكاك آنها برروي بدنه مبدل فيكس مي‌شوند نيز بدست مي‌آيد. گرماي حاصل از اصطكاك به داخل يك پيستون كه توسط روغن به خوبي خنك كاري مي‌شود، انتقال پيدا مي‌كند.
تصوير شماره 6 مصرف سوخت سيستم SCC در سيكل‌هاي مختلف رانندگي را نشان مي‌دهد. اين نتايج حتي در حاليكه شارژ جريان پمپ جهت تضمين حجم روغن لازم در دورهاي پايين انجين افزايش مي‌يابد، نيز حاصل مي‌شود.
- كاهش فشار اصلي (Reduction of Main Pressure)
يكي از محسنات اين گيربكس كاهش ميزان فشار اصلي جهت انتقال گشتاور در دورهاي پايين انجين مي‌باشد. در شرايط مساوي در گيربكسهاي متداول اتوماتيك، فشار لازم حدود 5/6 بار مي‌باشد. در حالي كه در اين گيربكس اين فشار به 5/4 بار كاهش پيدا كرده است. يكي از عوامل مؤثر در كاهش اين فشار توسعه و پيشرفت در سيستمهاي كنترل جديد هيدروليكي جهت كنترل بهينه شيرهاي هيدروليكي مي‌باشد.
- كاهش افتهاي گشتاور مقاوم حركت
در كنار بهبود عملكرد مجموعه سيستم در اين گيربكس، افتهاي گشتاور مقاوم حركت نيز كاهش يافته. با كاهش اين افت‌ها و عملكرد بهتر مجموعه گيربكس، مصرف سوخت گيربكس نيز كاهش محسوسي را نشان مي‌دهد. از عوامل مؤثر جهت كاهش افتهاي گشتاور مقاوم حركت مي‌توان موارد زير را ذكر كرد:
• حذف چرخ‌هاي آزاد
• حذف ترمزهاي نواري
• استفاده از ياتاقانهاي سوزني قفسه‌اي براي چرخ‌دنده‌هاي سياره‌اي
• كاهش رينگهاي پيستون
• استفاده از صفحات موج‌دار در كلاچ
• بهينه‌سازي سيستم تغذيه روغن جهت روانكاري
انجام يك مقايسه بين ميزان گشتاور مقاوم بصورت تابعي از سرعت چرخ‌دنده و دور انجين، بين گيربكس 5HP18 و 5HP19 بدون استفاده از پمپ روغن، نشان مي‌دهد كه ميزان گشتاور مقاوم در SHP19 نسبت به نسخه قبلي SHP18 در كليه شرايط كاهش داشته است.
- استراتژي جابجايي (Shift Strategy)
امروزه با آمدن كنترلرهايي با قابليت 32 بيتي به بازار، تغيير برنامه‌هاي جابجايي دنده‌ها (Shift Pro-Gramms) از مد اقتصادي به مد اسپرت نيز ممكن مي‌باشد. نرم‌افزارهايي كه برروي اين كنترلرها نصب مي‌شوند در واقع قدرت يادگيري دارند. آنها با ذخيره رفتار رانندگي راننده و پروفيل جاده در واقع پي به خواسته راننده مي‌برند. آنگاه فرمان‌هاي لازم جهت جابجايي دنده‌ها را ارسال مي‌كنند. ممزوج كردن اين سيستمهاي كنترلي با گيربكس 5 دنده شركت ZF امكان انتخاب نسبت تبديل مناسب با توجه به درخواست راننده را به خوبي ممكن مي‌سازد.
با استفاده از حلقه‌هاي بسته در برنامه‌ريزي اين كنترلرها در واقع تعداد جابجايي دنده‌ها بيشتر از گذشته صورت مي‌گيرد تا درخواست راننده در مورد رفتار مناسب خودرو جامه عمل بپوشد. اين جابجاي‌ها بدون آگاهي راننده صورت مي‌گيرد و در واقع راننده از تعداد اين جابجايي‌ها بي‌خبر مي‌باشد. نقاطي كه جابجايي بايد صورت گيرد توسط سازنده خودرو تعيين مي‌شود. در تعيين اين نقاط بايد دقت كافي صورت بگيرد چرا كه تعيين مناسب اين نقاط تاثير مستقيم و مؤثري در كاهش مصرف سوخت و كاهش انتشار گاز CO2 در محيط اطراف دارد.
ب- كاهش وزن كل
با توسعه و بكارگيري سيستم (SCC) در گيربكس اتوماتيك، امكان بكارگيري مبدلهاي گشتاور با سيستمهاي هيدروليك جمع و جور و فشرده نيز بوجود مي آيد. البته قابل ذكر است كه اين سيستمهاي هيدروليك داراي نقاط ضعف نيز مي‌باشند. (خصوصاً از جنبه اتلاف انرژي). لاكن اين نقاط ضعف در شرايط مختلف خودرو (از نظر رانندگي) خود را آشكار نمي‌كنند. در هر حال استفاده از اين سيستمهاي هيدروليكي جمع و جور و فشرده، سبب كاهش محسوس وزن كل گيربكس شده
است. از ديگر عوامل موثر در كاهش وزن اين گيربكس مي‌توان كاهش تعداد چرخ‌هاي آزاد را نام برد. از اقدامات موثر ديگر كه باعث كاهش وزن گيربكس SHP19 شده است مي‌توان استفاده از روشهاي جديد قالبهاي سنبه ماتريس جهت طراحي و ساخت قالبهاي پوسته گيربكس SHP19 نام برد. با استفاده از اين تكنولوژي ضخامت پوسته گيربكس كاهش يافته، همچنين با كاهش حجم روغن لازم به مقدار 1 ليتر وزن گيربكس نيز سبكتر شده است. در جمع در مقايسه با گيربكس SHP18 وزن گيربكس SHP19 مقدار 5 كيلوگرم سبكتر شده است.
ج- افزايش ظرفيت انتقال گشتاور در دورهاي پايين
علاوه‌بر كاهش وزن گيربكس SHP19، يكي ديگر از نقاط قوت اين گيربكس افزايش ظرفيت انتقال گشتاور در دورهاي پايين انجين اين گيربكس مي‌باشد. با افزايش ظرفيت انتقال گشتاور مي‌توان اين گيربكس را جايگزين گيربكسهاي بزرگتر با همان ظرفيت گشتاور كرد.
با توجه به آمارهاي منتشره در طيف بزرگ، امروزه ثابت شده است كه حركت با استفاده از دورهاي بالاي موتور در مسيرهاي شهري و همچنين بزرگ راه‌هاي داخل شهرها ميسر نمي‌باشد. يا به عبارت ديگر جهت بهبود عملكرد خودرو در داخل معابر عمومي شهري بهتر است كه ظرفيت انتقال گشتاور خودرو در دورهاي پايين انجين افزايش يابد. براي مثال در هنگام ترافيك، خودرويي كه در دورهاي پايين از گشتاور بيشتري برخوردار است راحت‌تر حركت مي‌كند تا خودرويي كه همان
گشتاور را در دورهاي بالاتر در اختيار راننده مي‌گذارد آمار نشان مي‌دهد زمانهاي لازم براي حركت خودرو با گشتاور مناسب در دورهاي بالاي انجين به شدت در معابر عمومي كاهش يافته است. همين مسئله سبب شد تا ZF با بازنگري مجدد، ظرفيت انتقال گشتاور گيربكسهاي SHP19 و SHP24 را نسبت به نسخه‌هاي پيشين طراحي اين گيربكس به ترتيب 17 درصد و 24% افزايش دهد.
د- كاهش صداي ناخواسته گيربكس
براي كاهش صداي ناخواسته گيربكس، مطالعات، آزمايشات و اندازه‌گيري‌هاي زيادي در دو شاخه مختلف انتشار صوت صورت گرفت.
• شاخه اول: انتقال صوت از طريق قطعات و پوسته (Structure Borne Noise)
• شاخه دوم: انتقال صوت از طريق هواي اطراف (Air Borne Noise)
دستاوردهاي مهم بدست آمده از اين مطالعات نشان مي‌دهد كه موارد زير بيشترين اثر را در جهت كاهش صوت در گيربكس خواهند داشت.
• ميزان سختي ياتاقانهاي پينيون
• ميزان سختي محل چرخ دنده سياره‌اي
• كاهش انتقال صوت ناشي از ضربات چرخ‌دنده سياره‌اي با استفاده از ياتاقانهاي پهن‌تر
• افزايش سطح درگيري چرخ‌دنده‌ها با يك ديگر
• كاهش تصحيح زاويه هليكس چرخ‌دنده‌ها
با كمك سازندگان خودرو در جهت بهينه‌سازي و كاهش كلي صداي ناخواسته در خودرو، خصوصاً مقوله واسطه‌ها (Interfaces) بين سيستم انتقال قدرت و اطاق خودرو، قدمهاي مؤثري در راستاي كاهش صداي ناخواسته برداشته شد.
و- توليد
يكي از راه‌هاي كاهش مصرف انرژي گيربكس، جمع وظايف مختلف چند قطعه در يك قطعه است. نتيجه اينكه با اين تدبير مي‌توان تعداد كل قطعات را كاهش داد. شكل 5- پيشرفت حاصل شده با طراحي‌هاي مختلف و پي در پي نشان مي‌دهد. پارامتر مهم ديگر، زمان كل توليد گيربكس است. گيربكسهاي SHP19 نياز به 10 درصد زمان كمتر توليد در مقايسه با گيربكس SHP18 سابق دارد. كاهش وزن صرفه‌جويي در منابع مواد و نياز به انرژي را فراهم مي‌نمايد.
استفاده از تكنولوژي‌هاي نو مثل منگنه كاري قطعات فولادي زمانهاي فرايند توليد را نيز كاهش مي‌دهد. مخصوصاً براي حجم توليد انبوه. روشهاي روكش كاري سخت (Hard Coating) سطوح آلومينيومي نياز به انرژي زيادي دارند و از مواد گران قيمتي كه مستعد اتلاف انرژي هستند، استفاده مي‌كنند. اين بخش از فرايند توليد با استفاده از مواد آلومينيومي مخصوص با همان دوام جايگزين شده‌اند. مونتاژ ساده و قابليت دمونتاژ در توليد، دوره‌هاي زمان سرويس پس از فروش و تلفات مواد را كاهش مي‌دهد.
ه- بازيافت
مهمترين فاكتور در گيربكس در جهت آلودگي محيط‌زيست قطعاً روغن داخل گيربكس مي‌باشد. امروزه روغن‌هايي به بازار ارائه مي‌شوند كه براي تمام عمر خودرو كفايت مي‌كنند. استفاده از اين روغن يك قدم مؤثر در راستاي حفظ محيط‌زيست خواهد بود. همچنين با كاهش حجم روغن لازم به ميزان يك ليتر قدم مؤثر ديگري در اين جهت برداشته مي شود. مواد ديگري كه در گيربكسها بكار مي‌رود، تقريباً همه آنها قابل بازيافت هستند و خطري براي محيط زيست ندارند (شكل 6).
1-3- سيستم انتقال قدرت دستي اتوماتيك شده (AMT)
اغلب مردم در مورد افزايش ترافيك، مقررات فزاينده و هزينه‌هاي فوق‌العاده بنزين شكوه و شكايت مي‌كنند. عوامل ذكر شده، لزوم افزايش اتوماتيك‌سازي زنجيره محرك خودرو را خاطر نشان مي‌سازند. راه كارهاي قابل قبول در اين خصوص به چگونگي در نظر گرفتن موضوعاتي همانند صرفه‌جويي و رضايت بخشي سيستمهاي جديد در اين فرايند بستگي دارند. اتوماتيك سازي گيربكسهاي دستي از يك طرف موجب رضايت و خرسندي مشتري شده و از طرف ديگر مصرف
سوخت را كاهش مي‌دهد. با استفاده از مديريت الكترونيكي كلاچ (ECM) در گيربكسهاي دستي، راننده، زمان و چگونگي تعويض دنده را تشخيص مي‌دهد. در اينجا رفتار خيلي شبيه به يك گيربكس دستي متعارف است. شركت LUK يكي از شركت‌هايي است كه در مقوله كلاچ اتوماتيك براي كليه كلاس‌هاي وسايل نقليه با ظرفيتهاي گشتاور متفاوت تسلط پيدا كرده است. ECM مي‌تواند در هر كلاس از گشتاور، براي رانندگاني كه دوست دارند دنده‌ها را بدون استفاده از پدال كلاچ جابجا كنند، ارائه مي شود.
در سيستم AMT شركت LUK علاوه‌بر استفاده از فعال‌كننده الكتريكي براي كلاچ از دو فعال‌كننده الكتريكي ديگر به منظور تعويض دنده استفاده نموده است. اين تحريك‌كننده‌ها مستقيماً برروي گيربكس مونتاژ شده‌اند. در اين سيستم از اهرم‌هاي تعويض دنده نيز اثري نمي‌باشد. اين تحريك‌كننده‌ها در حقيقت جايگزين اهرم‌هاي تعويض دنده نيز شده‌اند. در اين نوع از گيربكس،
دنده‌ها بطور اتوماتيك تعويض مي‌شوند. در مقايسه با گيربكس اتوماتيك (AT) پله‌اي، ASG بايد در زمان جابجايي نيروي كشش را قطع كند، اين قطع نيروي كشش در خودروهايي با گشتاور كم (خودروهاي سواري كلاس كوچك و متوسط) چندان اهميت ندارد، اما در خودروهاي با گشتاور بالا (مثل كاميون‌ها) با توجه به كاربرد آنها چندان مطلوب نمي‌باشد. بنابراين مي‌توان پيش‌بيني كرد كه ASG اساساً در خودروهاي كوچك و متوسط مورد پذيرش قرار گيرد.
انتقال قدرت پيوسته (CVT) كه لئوناردو داوينچي 500 سال پيش انديشه‌اش را در سر داشت، در حال حاضر جاي انتقال قدرت اتوماتيك را در برخي خودروها گرفته است.
از اولين CVT كه در 1886 ثبت شد تاكنون، تكنولوژي آن بهبود بسياري پيدا كرده و امروزه چندين خودروساز بزرگ از جمله جنرال‌موتورز، آئودي، هوندا و نيسان، در حال طراحي و توسعه CVTهاي خود هستند.
اگر درباره ساختار و طرز كار انتقال قدرت اتوماتيك اطلاعاتي داشته باشيد، مي‌دانيد كه وظيفه انتقال قدرت، تغيير دادن نسبت سرعت چرخ و موتور است. در واقع بدون يك جعبه دنده، خودرو فقط يك دنده خواهد داشت كه به آن اجازه دهد تا با سرعت مناسب حركت كند. لحظه‌اي تصور كنيد در حال رانندگي با خودرويي هستيد كه فقط دنده يك يا دنده سه دارد. در حالت اول، خودرو با شتاب خوبي از حالت سكون حركت مي‌كند و مي‌تواند از يك تپه با شيب تند بالا رود، اما بيشترين سرعت آن به چند كيلومتر در ساعت محدود مي‌شود. در حالت دوم، خودرو با سرعت 100 كيلومتر در ساعت در يك بزرگراه حركت خواهد كرد، اما هنگام شروع حركت تقريباً شتابي نداشته و نمي‌تواند از تپه بالا برود.
جعبه‌دنده، از تعدادي چرخ دنده استفاده مي‌كند تا با تغيير شرايط رانندگي، از گشتاور موتور استفاده‌اي مؤثر و مناسب شود. دنده‌ها مي‌توانند به‌طور دستي و يا اتوماتيك تغيير كنند.در جعبه‌دنده‌هاي اتوماتيك قديمي، چرخ دنده‌ها وظيفه انتقال و تغيير گشتاور و حركت دايره‌اي را برعهده داشتند. تركيبي از چرخ‌دنده‌هاي سياره‌اي، تمامي نسبت‌هاي دنده‌هاي مختلف مورد نياز را به وجود مي‌آورند. رايج‌ترين نوع گيربكس، داراي 4 دنده جلو و يك دنده، معكوس است
. وقتي اين نوع جعبه‌دنده اقدام به تعويض دنده مي‌كند، ضربه ناشي از درگيري دنده‌ها با هم، احساس مي‌شود.
اصول CVT :برخلاف سيستم انتقال قدرت اتوماتيك، در سيستم انتقال قدرت با قابليت تغيير پيوسته، جعبه‌دنده‌اي با تعداد مشخص چرخ دنده وجود ندارد. يعني در CVT، چرخ‌دنده‌هاي دندانه‌داري كه با هم درگير شوند وجود ندارد. متداولترين نوع CVT براساس سيستم «پولي» كار مي‌كند كه بي‌نهايت تغيير بين بالاترين و پايين‌ترين دنده را بدون گسستگي، ممكن مي‌سازد.
اگر از اين نكته كه هنوز هم درباره CVT از واژه دنده استفاده مي‌شود، تعجب كرده‌ايد، به خاطر بياوريد كه منظور از دنده، نسبت سرعت موتور به سرعت محور چرخ‌هاست. گرچه CVT اين نسبت را بدون استفاده از چرخ‌دنده‌هاي سياره‌اي انجام مي‌دهد، اما باز هم از واژه دنده براي آن استفاده مي‌شود.
CVTهاي مبتني‌بر پولي :اگر به جعبه‌دنده اتوماتيك توجه كنيد، دنيايي پيچيده از چرخ‌دنده‌ها، ترمزها، كلاچ‌ها و دستگاه‌هاي كنترل را در آن خواهيد ديد. اين در حالي است كه CVT به سادگي قابل مطالعه است. بيشتر CVTها فقط سه جزء اساسي دارند:
- يك تسمه محكم فلزي يا لاستيكي
- يك پولي متغير محرك (ورودي)
- يك پولي خروجي
گرچه CVTها شامل انواع مختلفي از ريزپردازنده‌ها و حسگرها هستند، اما سه جزئي كه در بالا نام برده شد، اجزاي اصلي هستند كه به اين سيستم اجازه كار مي‌دهند.
پولي‌هاي داراي شعاع متغير، قلب CVT تلقي مي‌شوند. هر پولي، از دو مخروط با زاويه رأس 20 درجه كه رو در روي يكديگر قرار دارند، تشكيل شده است. تسمه‌اي در شيار بين دو مخروط قرار دارد. در صورت لاستيكي بودن تسمه‌ها، از تسمه‌هاي V شكل استفاده مي‌شود. تسمه‌هاي V شكل، سطح مقطع V شكلي دارند كه باعث افزايش اصطكاك تسمه با پولي مي‌شود.
وقتي دو مخروط پولي از هم فاصله بگيرند، يعني ضخامت پولي بيشتر شود، تسمه به شكاف پايين‌تر مي‌رود و شعاع تسمه حلقه شده دور پولي كاهش مي‌يابد. وقتي دو مخروط پولي به هم نزديك مي‌شوند، يعني ضخامت پولي كاهش مي‌يابد، تسمه به شكاف بالاتر رفته و شعاع تسمه حلقه شده دور پولي افزايش مي‌يابد. CVT مي‌تواند از فشارهاي هيدروليكي، نيروي گريز از مركز و يا كشش فنر به منظور توليد نيروي مورد نياز براي تنظيم دو نيمه پولي استفاده كند.
پولي‌هاي داراي قطر متغير، هميشه به صورت زوجي به كار مي‌روند. يكي از پولي‌ها كه پولي محرك شناخته مي‌شود، به ميل‌لنگ موتور متصل است. پولي محرك، پولي ورودي هم ناميده مي‌شود زيرا جايي قرار دارد كه انرژي موتور وارد سيستم انتقال قدرت مي‌شود. پولي دوم، پولي گردنده يا متحرك ناميده مي‌شود زيرا پولي اول آن را مي‌چرخاند. پولي گردنده به مثابه پولي خروجي، انرژي را به محور چرخها منتقل مي‌كند.
وقتي يك پولي، در راستاي محوري ضخامت خود را افزايش مي‌دهد، دومي از ضخامت خود مي‌كاهد تا تسمه در حالت كشيده باقي بماند. زماني كه دو پولي ضخامت خود را نسبت به يكديگر تغيير مي‌دهند، بي‌نهايت نسبت دنده از كم به زياد و شامل همه نسبت‌هاي مابين به وجود مي‌آيد. مثلاً، وقتي شعاع تسمه در پولي محرك كم و در پولي خروجي زياد باشد، سرعت دوران پولي خروجي كاهش مي‌يابد و نسبت دنده پايين‌تري را ايجاد مي‌كند. وقتي شعاع تسمه در پولي محرك زياد و در پولي خروجي كم باشد، سرعت دوران پولي خروجي افزايش مي‌يابد و نسبت دنده بالاتري را ايجاد مي‌كند. بنابراين، يك CVT از لحاظ نظري شامل بي‌نهايت نسبت دنده مي‌شود و مي‌تواند در هر زماني و با هر دور موتوري كار كند.
طبيعت ساده و بدون گسستگي CVTها، آنها را به سيستم انتقال قدرت ايده‌آلي براي تمام ماشين‌ها و دستگاه‌ها- نه صرفاً خودروها- تبديل كرده است. CVTها سالهاي متمادي در ابزار قدرتي و مته‌ها به‌كار رفته‌اند. از آنها در وسايل نقليه مختلفي اعم از تراكتورها و ماشينهاي برف رو گرفته تا اسكوترهاي موتوري استفاده مي‌شود. در تمام اين كاربردها، از تسمه‌هايي با لاستيك فشرده در نوع سيستم انتقال قدرت استفاده مي‌شود كه ممكن است كشيده شده يا سر بخورد و در نتيجه، باعث هدر رفتن انرژي و كاهش كارايي شود.
توليد و ساخت ماده‌هاي جديد، CVTها را مطمئن‌تر و كارامدتر از قبل كرده است. يكي از مهمترين پيشرفت‌ها، طراحي و توسعه تسمه‌هاي فلزي براي متصل كردن دو پولي بوده است. اين تسمه‌ها انعطاف‌پذير از چندين (عموماً 9 يا 12) نوار نازك فولادي كه تكه‌هاي فلزي پاپيوني شكل بسيار مقاوم را كنار هم نگه مي‌دارد، ساخته شده‌اند. تسمه‌هاي فلزي به اين دليل كه سر نمي‌خورند و بسيار با دوامند اجازه انتقال گشتاور بيشتري را به CVT مي‌دهند. در ضمن، اين تسمه‌ها مناسب‌تر از تسمه‌هاي لاستيكي هستند.
ديگر انواع CVT
CVT مارپيچي
نوع ديگري از CVT است كه در آن، تسمه و پولي‌ها با ديسك‌ها و غلطك‌ها جايگزين شده است.
گرچه اين سيستم بسيار متفاوت به نظر مي‌رسد، اما تمامي اجزاي آن قابل مقايسه با تسمه و پولي بوده و نتيجه‌اي يكسان دارد. ترتيب طرز كار اين سيستم عبارت است از:
-ديسكي به موتور متصل شده كه معادل پولي محرك است.
- ديسك ديگري به ميل گاردان متصل شده كه معادل پولي مقاوم يا متحرك است.
- غلطك‌ها و يا چرخها، بين دو ديسك قرار داشته و همانند تسمه، نيرو را از ديسكي به ديسك ديگر منتقل مي‌كنند.
چرها مي‌توانند در دو جهت، حول محور افقي و به سمت بالا و پايين، حركت كنند. اين حالت، به چرخها اجازه مي‌دهد تا در وضعيت‌هاي مختلف، با ديسك تماس داشته باشند. وقتي چرخها با ديسك محرك در نزديكي مركز در تماس باشند، با ديسك مقاوم در نزديكي لبه آن در تماس هستند. اين امر باعث كاهش سرعت وافزايش گشتاور مي‌شود (دنده سنگين). وقتي چرخها با ديسك محرك در لبه آن تماس داشته باشند، بايد با ديسك مقاوم نزديك مركز در تماس باشند كه اين امر باعث افزايش سرعت و كاهش گشتاور مي‌شود (دنده سبك). به اين ترتيب، حركت ساده چرخها نسبت دنده را به صورت لحظه‌اي و ملايم تغيير مي‌دهد.
CVTهاي هيدرواستاتيكي:هر دو نوع CVT پولي- تسمه‌اي و مارپيچي، از گروه CVTهاي اصطكاكي هستند كه با تغيير دادن شعاع نقطه بين تماس دو بخش چرخنده يا دوار، كار مي‌كنند. نوع ديگر CVTها، هيدرواستاتيكي است كه در آن، از پمپ‌هاي جابه‌جايي متغير استفاده شده تا جريان مايع ورودي به موتور هيدرواستاتيكي را تغيير دهد. در اين نوع انتقال قدرت، حركت چرخشي موتور، يك پمپ هيدرواستاتيكي را در طرف محرك به كار مي‌اندازد. پمپ، حركت چرخشي را به جريان سيال تبديل مي‌كند. سپس، يك موتور هيدرواستاتيكي كه در طرف مقاوم قرار دارد، جريان سيال را دوباره به حركت چرخشي تبديل مي‌كند.
انتقال قدرت هيدرواستاتيكي معمولاً با يك دسته دنده سياره‌اي و كلاچ‌ها تركيب مي‌شود تا يك سيستم دوگانه به نام انتقال قدرت هيدرومكانيكي را تشكيل دهد. انتقال قدرت هيدرومكانيكي نيرو را به سه روش ذيل به چرخها منتقل مي‌كند:
1. در سرعت‌هاي پايين به صورت هيدروليكي
2. در سرعت‌هاي بالا به صورت مكانيكي
3. بين اين دو حد، به صورت هيدروليكي- مكانيكي
انتقال قدرت هيدروليكي، براي كارهاي سنگين مناسب است و به همين علت، معمولاً در تراكتورهاي كشاورزي و وسايل نقليه‌اي كه روي هر سطحي حركت مي‌كنند، به كار مي‌رود.
مزاياي استفاده از CVT
- كاهش ذرات آلاينده
- كاهش مصرف سوخت
- كاركرد موتور در دما و دور موتور پايين‌تر
- افت توان كمتر و برخورداري از شتاب بيشتر
- مطابقت با انواع مكانيزم‌هاي رايج كلاچ
- يكنواختي حركت و رانندگي آرام از توقف كامل تا سرعت‌هاي بالا
سيستم انتقال قدرت
جعبه دنده براي حفظ حركت نرم و
روان تمام چرخ دنده ها و محورها نياز به روانكاري دارد اين كار با پر كردن محفظه جعبه دنده به طور جزئي با روغن چرخ دنده غليظ انجام مي شود.چنانچه با نشتي روغن مواجه شديد تا پيش از برطرف كردن آن كلاج را عوض نكنيد زماني كه محفظه هاي كلاج با روغن كثيف شده اند چاره اي جز تميز كردن آن نيست اما تنها راه برگرداندن عملكرد مناسب كلاج تعويض ديسك است
سيستم انتقال قدرت دو وظيفه را در اتومبيل به عهده دارد: انتقال قدرت از موتور به چرخ هاي محرك و تغيير مقدار گشتاور. در تشريح سيستم انتقال قدرت به كرات از دو عبارت توان و گشتاور استفاده مي شود كه توضيح كوتاهي درباره هركدام ضروري به نظر مي رسد. عبارت «توان» نرخ يا سرعت
انجام كار است. «تورك» يا گشتاور به زبان ساده يعني گردش نيرو. با توجه به ارتباط بين دور موتور و توان، وجود جعبه دنده هاي چند نسبته ضروري است چرا كه موتور اتومبيل بيشينه توانش را در سرعت هاي معين تحويل مي دهد كه البته منظور از سرعت همان RPM يا دور در دقيقه است.
براي بهره گيري از همان دور موتورها در سرعت هاي مختلف حركت كه اينجا منظور از سرعت چيزي است كه در آمپر سرعت ديده مي شود، بايد نسبت چرخ دنده بين موتور و چرخ هاي محرك تغيير
يابد. اتومبيل درست مثل يك دوچرخه بايد براي حركت در محدوده اي از سرعت ها، چرخ دنده ها را تعويض كند. اما برخلاف دوچرخه سيستم انتقال توان اتومبيل امكان عقب رفتن را نيز براي شما فراهم مي كند. در واقع دو مجموعه از چرخ دنده ها در سيستم انتقال توان وجود دارد: گيربكس يا جعبه دنده و دفرنسيال. وظيفه جعبه دنده تنظيم نسبت چرخ دنده است و ديفرانسيل نيز اجازه مي دهد تا چرخ ها در سرعت هاي گوناگون بچرخند. جعبه دنده هاي دستي معمولاً داراي چهار يا پنج سرعت هستند و اغلب از اوردرايو يا بيش ران (وسيله اي در جعبه دنده كه نسبت چرخ دنده را
پايين مي آورد و مصرف سوخت را كاهش مي دهد) برخوردارند.
در واقع اور درايو به وضعيتي گفته مي شود كه در آن محور يا شفت ورودي مي تواند سريعتر از محور خروجي بچرخد كه در نتيجه ميزان مصرف سوخت در بزرگراه كاهش مي يابد. در برخي از جعبه دنده ها از كلاج الكتريكي و يك سوئيچ استفاده مي شود كه درگيري يا عدم درگيري اوردرايو را كنترل مي كند.
دستاورد جالبي كه در تعداد اندكي از اتومبيل ها ديده مي شود، جعبه دنده دستي بدون كلاج است. در اين نوع جعبه دنده يك دسته دنده و يك كلاج الكتريكي خودكار به كار مي رود. علاوه بر اين زماني كه راننده دنده ها را عوض مي كند، سنسورهاي سرعت و موقعيت، ميني كامپيوترها و تنظيم هاي گاز كاربراتور از افزايش بيش از حد دور موتور جلوگيري مي كند. در واقع مثل بسياري از نوآوري هاي دنياي اتومبيل اين هم يك ايده قديمي است كه امروز به بركت تحول كامپيوتر ميسر شده است.
جعبه دنده هاي خودكار براي تركيب سرعت و گشتاور عموماً از سه چرخ دنده رو به جلو استفاده مي كنند. در جعبه دنده هاي سه سرعته اولين چرخ دنده براي شروع حركت بيشترين گشتاور را در كمترين سرعت تحويل مي دهد. چرخ دنده دوم براي حالت هايي مثل افزايش سرعت و بالا رفتن از سربالايي ها مقدار گشتاور و سرعت متوسطي را ارائه مي كند. سرانجام سومين چرخ دنده بيشترين سرعت با كمترين گشتاور را براي حركت در بزرگراه فراهم مي كند. يك چرخ دنده معكوس نيز حركت رو به عقب را ميسر مي سازد.
جعبه دنده دستگاهي براي تغيير توان و سرعت است كه در جايي بين موتور و چرخ هاي متحرك وسيله اي نصب مي شود. به عبارت ديگر اين دستگاه راهي براي تغيير نسبت بين دور موتور و دور چرخ ها فراهم مي كند. به گونه اي كه در موقعيت هاي خاص حركت بهترين حالت ممكن را داشته باشد. در برخي از انواع سيستم انتقال توان از وسيله اي موسوم به محور انتقال استفاده مي شود. اين وسيله به زبان ساده تركيبي از جعبه دنده و دفرنسيال است كه معمولاً مي توان آن را در اتومبيل هاي چرخ جلو متحرك يافت، اما در اتومبيل هاي موتور وسط يا عقب نيز ديده مي شود. البته در برخي از اتومبيل هاي كم نظير موتور در جلو قرار دارد و در عين حال براي بالانس بهتر وزن از يك محور انتقال در عقب استفاده مي شود.
گشتاور از توان به دست مي آيد. مقدار گشتاور قابل حصول از يك منبع توان، با فاصله اي از مركز دوران كه گشتاور در آن نقطه به كار مي رود متناسب است. بنابراين منطقي است كه اگر محوري (در اين بحث ميل لنگ) داشته باشيم كه با هر سرعت اعمال شده اي مي چرخد، مي توانيم چرخ دنده هايي با اندازه هاي گوناگون روي آن قرار دهيم و نتايج مختلفي به دست آوريم. چنانچه چرخ دنده بزرگي روي محور نصب كنيم مي توانيم در لبه آن سرعت بيشتر و توان كمتري نسبت به يك
چرخ دنده كوچكتر به دست آوريم. حال اگر محور دوم را موازي با محور محرك مان قرار دهيم و مطابق چرخ دنده هاي روي شفت متحرك، چرخ دنده هايي روي آن نصب كنيم، مي توانيم تقريباً هر تركيبي از توان و سرعت را كه در محدوده توانايي موتور باشد به دست آوريم. اين دقيقاً همان چيزي است كه جعبه دنده اتومبيل به كمك چرخ دنده ها و ديگر اجزا انجام مي دهد.
در يك نگاه كلي دو نوع جعبه دنده وجود دارد: دستي و خودكار. در حالت اول مجبور هستيد براي تعويض دنده ها معمولاً از يك دسته دنده واقع در كنسول و پدال كلاج استفاده كنيد. چنانچه جعبه دنده خودكار باشد خود مكانيسم بدون دخالت شما دنده ها را عوض مي كند. اين عمل از طريق يك سيستم كه توسط فشار روغن تغذيه مي كند، انجام مي شود. تعويض هر يك از دنده ها توسط يك سوپاپ تعويض كنترل مي شود.
در واقع تعويض دنده ها به سرعت، جاده و شرايط بار بستگي دارد. قسمت اساسي ديگر تمامي سيستم هاي انتقال قدرت يكي از انواع كلاج است. اين وسيله به موتور اجازه مي دهد تا هنگامي كه چرخ دنده ها و چرخ ها ثابت هستند به حركتش ادامه دهد. در اتومبيل هاي مجهز به جعبه دنده خودكار به جاي كلاج از مبدل گشتاور استفاده مي شود. از پشت موتور گرفته تا محل تماس لاستيك با جاده همگي عضو يكي از پيچيده ترين سيستم هاي اتومبيل تان به حساب مي آيند. به اعتقاد برخي نگاه كردن به يك جعبه دنده مغزشان را آزرده خاطر مي سازد.
همانطور كه گفته شد جعبه دنده دستي امكاني را فراهم مي كند تا نسبت بين سرعت موتور و سرعت چرخ ها تغيير كند. تغيير اين نسبت دنده ها باعث مي شود تا مقدار صحيح توان موتور در بيشتر سرعت هاي مختلف به دست آيد. جعبه دنده دستي براي به كارگيري و جابه جايي گشتاور موتور به محل ورودي جعبه دنده، نيازمند استفاده از كلاج است. كلاج باعث مي شود تا اين عمل به طور تدريجي اتفاق بيفتد و به همين علت اتومبيل مي تواند از يك توقف كامل شروع به حركت كند. در جعبه دنده هاي دستي مدرن هيچ كدام از چرخ دنده هاي رو به جلو از درگيري خارج نمي شوند. در واقع آنها از طريق استفاده از هماهنگي كننده ها به محورهايشان متصل مي شوند. حركت عكس نيز به كمك چرخ دنده هرزگر معكوس كه به هنگام حركت رو به عقب اتومبيل درگير مي شود، به دست مي آيد.
برخي از جعبه دنده هاي دستي داراي اوردرايو هستند. اوردرايو بخشي مكانيكي است كه به پشت جعبه دنده پيچ مي شود عموماًَ اوردرايو را به اسم دنده پنجم مي شناسند.
زماني كه از آن استفاده مي كنيد سرعت يا همان دور موتور حدود يك سوم كاهش مي يابد در حاليكه آمپر سرعت اتومبيل تان همان سرعت حركت را نشان مي دهد. كمپاني كرايسلر در سال ۱۹۳۴ اولين جعبه دنده مجهز به اوردرايو را معرفي كرد.
بيشتر اتومبيل ها سه الي پنج دنده جلو و يك دنده عقب دارند، چنانچه در جعبه دنده اي يك چرخ دنده با ده دندانه چرخ دندانه ديگري با بيست دندانه را بگرداند گفته مي شود كه حركت داراي نسبت دو به يك است. در واقع نسبت حركت دوچرخ دندانه برابر است با نسبت تعداد دندانه هاي چرخ دنده دوم به اول. اولين دنده توان موتور را از طريق يك جفت مجموعه چرخ دنده كاهنده كه به هنگام آغاز حركت توان را افزايش و سرعت را كاهش مي دهد، به چرخ هاي محرك مي رساند. در اين حالت موتور بسيار سريعتر از محور خروجي مي چرخد، معمولاً با نسبت چهار به يك. سرعت
هاي متوسط با تغيير نسبت دنده تا نزديكي هاي يك به يك و سرانجام سرعت نمايي معمولاً با اتصال مستقيم محورهاي ورودي و خروجي با نسبت حركت دقيقاً يك به يك به دست مي آيد. به كارگيري يك مجموعه متحرك از چرخ دنده ها با ابعاد متفاوت، دستيابي به چندين مقدار از گشتاور خروجي را ممكن مي سازد. چرخ دنده محرك دفرنسيال اتومبيل كه توسط شفت متحرك به حركت
درمي آيد چرخ دنده حلقوي (چرخ دنده اي شبيه حلقه در دفرنسيال اتومبيل كه پينيون يا همان چرخ دنده كوچك متصل به ميل گاردان آن را مي چرخاند و نيروزا از طريق دفرنسيال به اكسل مي دهد) را مي چرخاند. در واقع اين دوچرخ دنده مثل يك جعبه دنده تك سرعته عمل مي كنند و باعث كاهش بيشتر دور موتور و افزايش گشتاور با يك نسبت ثابت مي شوند. چرخ دنده ها دقيقاً مشابه اهرم ها كار مي كنند. چرخ دنده كوچكتر درحالي همتاي بزرگترش را مي چرخاند كه ميزان گشتاور افزايش و سرعت كاهش يافته است.
جعبه دنده براي حفظ حركت نرم و روان تمام چرخ دنده ها و محورها نياز به روانكاري دارد. اين كار با پر كردن محفظه جعبه دنده به طور جزئي با روغن چرخ دنده غليظ انجام مي شود. زماني كه چرخ دنده ها مي چرخند روغن را به اطراف روانه و تمام قسمت ها را روانكاري مي كنند. درزبندي هاي روغن نيز در جلو و عقب از نشست جريان به بيرون از محفظه جلوگيري مي كنند. زماني كه مي خواهيد روغن را عوض كنيد يا اينكه هنگام تعويض دنده متوجه مشكلات يا تفاوت هايي زياد شديد،
بايد سطوح سيال را چك كنيد. در واقع اين حالات مي تواند نشانگر پايين بودن سطح سيال باشد.
در پاسخ به اين سؤال كه چه عاملي باعث تغيير دنده در جعبه دنده مي شود، بايد گفت دو شاخه ها يا ماهك هاي تعويض دنده كه به آنها يوغ هاي لغزان هم مي گويند. اين يوغ ها شبيه جاي پارويي در قايق هستند و در شياري واقع در غلاف كلاج سوار مي شوند. ماهك هاي تعويض دنده به يك بادامك و محور متصل شده اند. اين بادامك نيز توسط توپ هاي فولادي بارگذاري شده با فنر كه از ميان شكاف هاي موجود در بادامك بالا مي روند به حركت درمي آيد و در چرخ دنده انتخاب
شده حفظ مي شوند و ماهك هاي تعويض را در همان چرخ دنده نگه مي دارند. محورهاي بادامك و سيستم محورها وارد محفظه و به اهرم هاي تعويض بسته مي شوند. سپس ماهك هاي تعويض، هماهنگ كننده را با چرخ دنده ها و محورهايي كه روي آن ســـوار هستند درگير مي كند و به حركت درمي آورد. اهرم هاي تعويض نيز به نوبه خود به يك كنترل كننده روي لوله فرمان يا دسته دنده واقع در كف متصل هستند كه هر دوي آنها در اختيار راننده است.
آيا بايد سيال درون يك جعبه دنده دستي را عوض كرد؟
معمولاً احتياجي نيست. اما در برخي اتومبيل هاي قديمي مثل فولكس واگن بتيل تعويض دوره اي روغن جعبه دنده توصيه شده است. اما در مورد اتومبيل هاي غيرمدرن و وانت هاي سبك ضروري است. علت اين اجبار به علت تميز ماندن روغن و در نتيجه شرايط كار تقريباً خنك براي آن است. سيال موجود در جعبه دنده هاي دستي يا ميله هاي اتصال برخلاف جعبه دنده هاي خودكار كه به طور پيوسته در حال زير و رو شدن است و توسط ذراتي كه موجب فرسودن صفحه كلاج مي شود، آلوده شده است، وضعيت تميزتري دارد. در نتيجه عمر جعبه دنده را افزايش مي دهد. تنها نشانه اي كه مي تواند شما را مجاب به تعويض روغن جعبه دنده كند، تعويض دشوار دنده ها در هواي
سرد است. در بيشتر اتومبيل هاي قديمي چرخ عقب متحرك، جعبه دنده ها از روغن هاي سنگيني مثل ۹۰W ، ۷۵Wو ۸۰W پر شده اند كه در دماي زير صفر عمل تعويض دنده را تا حدي سخت و سفت مي كنند. در اين مورد استفاده از روغن سبكتر ممكن است منجر به نرمي تعويض دنده شود. در اغلب محورهاي انتقال دستي در اتومبيل هاي چرخ جلو متحرك امروزي براي حفظ روانكاري چرخ دنده ها از سيال جعبه دنده خودكار DexronII (ATF) استفاده مي شود. ATF در دماهاي پايين حالت سيالي خود را بيشتر حفظ مي كند. از اين رو كارايي بهتري دارد اما ATF نبايد جانشين روغن چرخ دنده ها شود.
در واقع تنها باري كه بايد به يك جعبه دنده دستي روغن بيفزاييد زماني است كه نشتي روغن رخ دهد. چنانچه نشانه هايي از گريس يا رطوبت در اطراف درزبندهاي محور محرك يا محور پيرو مشاهده كرديد، بايد سطح روغن در جعبه دنده را بررسي كنيد. چرا كه ممكن است پايين آمده باشد. مراقب باشيد ادامه فعاليت جعبه دنده با روغن كم مي تواند باعث خرابي كامل آن شود.
چنانچه كلاج اتومبيلي شروع به لرزيدن كرد آيا بايد تعويض شود؟
چنانچه ميزان كاركرد كلاج كم باشد، يعني در حدود ۶۰ هزار كيلومتر يا كمتر، علت لغزش را مي توان يكي از اين دو دانست: آلودگي روغن يا به هم خوردن تنظيم اتصال كلاج. اما چنانچه ميزان كاركرد در حدود ۹۰ هزار كيلومتر يا بيشتر باشد، علت فرسودگي است و بايد كلاج را تعويض كرد. براي جلوگيري از آلودگي روغن كه يكي از عوامل لغزش كلاج است، پشت موتور و پوسته فلايويل (چرخ طيار) را براي نشتي هاي روغن مورد بررسي قرار دهيد. چنانچه در پوسته فلايويل يا كارتل روغن نشانه هايي از نشتي باشد احتمالاً درزبند روغن دچار فرسودگي يا ترك شده است. نقاط ديگري كه احتمال نشتي در آنها مي رود عبارتند از منيفولد و واشرهاي محافظ سوپاپ در پشت موتور و درزبند محور ورودي جعبه دنده.
چنانچه با نشتي روغن مواجه شديد تا پيش از برطرف كردن آن، كلاج را عوض نكنيد. زماني كه محفظه هاي كلاج با روغن كثيف شده اند چاره اي جز تميز كردن آن نيست، اما تنها راه برگرداندن عملكرد مناسب كلاج تعويض ديسك است.
چنانچه در بازديد خود به هيچگونه نشتي برنخورديد تنظيم اتصال كلاج را بررسي كنيد. بيشتر اتومبيل ها با يك اتصال كابلي داراي مكانيسم تنظيم خودكار هستند كه فرض مي شود شرايط مطلوب را حفظ مي كنند. به هر حال اين كابل بيش از آنكه خيلي سفت باشد بسيار شل است. اما چنانچه شخصي قطعات نزديك به اين اتصال را دستكاري كند ممكن است موجب سفت شدن آن شود. همين اتفاق در مورد اتومبيل هايي با اتصال هيدروليكي نيز محتمل است. به خاطر بسپاريد كه در واقع هيچ راهي وجود ندارد تا اينگونه اتصالات موجب لغزش كلاج شوند مگر آنكه تنظيم آن توسط شخصي به هم خورده باشد
سيستم انتقال (transmission) اتوموبيل : مجموعه اي از چرخ دنده ها، شفت ها و قسمت هاي ديگري كه مقدار انتخاب شده از انرژي موتور را به چرخ هاي وسيله نقليه انتقال مي دهد. سيستم انتقال وسيله نقليه را براي شتاب گرفتن به سمت جلو و عقب و براي بالا نگه داشتن سرعت دائمي (در تمام مدتي كه موتور در سرعت موثر و در حدود امنيتش كار مي كند)، توانا مي سازد.
سيستم انتقال مستقيما در پشت موتور جاي مي گيرد. اين سيستم، نيروي موتور را به يك ميله
محرك رسانده كه محور چرخ عقب- يك محور فلزي كه اين هم به يك يا چند چرخ متصل شده است- را مي راند. بعضي از وسايل نقليه مدرن داراي محور انتقال مي باشند. در اين نوع، مشروط بر توزيع وزن بهتر، سيستم انتقال روي محور بين دو چرخ عقب قرار گرفته است. محورهاي انتقال عرفا در سيستم هاي محرك چرخ جلو استفاده مي شوند. دنده ها و قسمت هاي ديگري كه نيروي موتور را به چرخ ها منتقل مي كنند، در سيستم هاي انتقال مرسوم و محورهاي انتقال يكسان عمل مي كنند.
