گشتاور تولیدی توسط موتور پس از انتقال توسط کلاچ به جعبه دنده می رسد. وظیفه جعبه دنده انتقال دور موتور با نسبتهای گوناگون و رساندن آن به خطوط انتقال و میل گاردان در خودروهای دیفرانسیل عقب یا مستقیماً به دیفرانسیل در خودروهای دیفرانسیل جلو است.
سیستم جعبه دنده ای انتقال قدرت را می توان به دو گروه جعبه دنده ای دستی و جعبه دنده ای اتوماتیک تقسیم بندی کرد. سیستم انتقال قدرت دستی در حالت انتقال مستقیم بازدهی در حدود 98% ولی در دنده های با نسبت انتقال پایین تر بازده به حدود 90% می رسد. چون بیشترین زمان استفاده از اتومبیل، جعبه دنده در حالت انتقال مستقیم قدرت است، بنابراین با توجه به این مورد و هزینه اولیه به نسبت کمتر این سیستم جعبه دنده ای، هنوز استفاده از آنها در اکثر اتومبیلها مورد توجه است. از سیستم انتقال اتوماتیک بیشتر در اتومبیلهای گرانقیمت تر و کلاسهای بالاتر استفاده می شود چرا که با توجه به عملکرد ساده تر آن برای راننده، هزینه ساخت آن نیز بیشتر است. علاوه بر دو نوع فوق، امروزه استفاده از نسل جدیدی از سیستم انتقال قدرت بنام سیستم انتقال قدرت پیوسته متغیر (CVT) نیز مورد توجه طراحان خودروها قرار گرفته است.
سیستم انتقال قدرت دستی
در دسته بندی کلی از لحاظ نحوه کارکرد، جعبه دنده های دستی به سه گروه کلی تقسیم می شوند:
- Sliding mesh type Gearbox
- Constant mesh type Gearbox
- Synchromesh type Gearbox
Sliding Mesh Type Gearbox
این جعبه دنده ها از قدیمیترین و ساده ترین انواع جعبه دنده ها هستند که درگیری دنده ها در آنها توسط جابجا کردن دنده ها ایجاد می شود. این جعبه دنده ها در واقع شامل دو ردیف شفت می باشند : شفتی که از طرف کلاچ می آید و خود شامل دو قسمت است؛ یکی که کاملاً ثابت می باشد و در واقع محور ورودی است بنام محور اصلی ( primary shaft ) و شفت دیگری که در امتداد آن اما بصورت جداگانه و متحرک قرار دارد و بنام splined mainshaft خوانده می شود و عمل تعویض دنده نیز با جابجایی این شفت صورت می گیرد. شفتی پایینی که بنام محور ثانویه ( lay shaft ) خوانده می شود و بسته به نوع جعبه دنده، تعدادی دنده بر روی آن قرار می گیرد. این شفت توسط درگیری بین دو دنده به طور دائم در ارتباط با محور اصلی است
هنگامی که گشتاور از طریق درگیری یک جفت دنده از محور اصلی به محور ثانویه منتقل می شود، با توجه به نسبت تعداد دنده ها یک کاهش دور در آن ایجاد می شود. حاصلضرب این کاهش دور در کاهش دور ناشی از درگیری دو چرخ دنده نهایی، نسبت کاهش دور اصلی ناشی از یک دنده خاص را به ما می دهد.
نحوه درگیری دنده ها و همچنین محاسبه کاهش نسبت دور را برای دنده های مختلف در شکلهای2-2 مشاهده می کنید.
(تصاویر در فایل اصلی موجود است)
Constant Mesh Type Gearbox
در این نوع از جعبه دنده ها بر خلاف حالت قبل همه دنده ها با هم درگیر هستند، این عمل باعث عملکرد آرام و بدون صدای این دنده ها می شود، چرا که عمده صدا در سیستم جعبه دنده ای قبلی ناشی از جازدن دنده ها بود. علاوه بر آن، در این سیستم چون دنده ها همیشه با هم درگیر هستند می توان از دنده های مارپیچی (هلیکالی) استفاده نمود که این خود نیز در کاهش صدا و عملکرد
نرمتر جعبه دنده موثر است. در این نوع از جعبه دنده ها محل و نحوه قرارگیری دنده ها بر روی محورهای اصلی و ثانویه همانند حالت قبلی است، ولی در اینجا هر دنده روی محور اصلی با دنده متناظر روی محور ثانویه درگیر است. بنابراین در این حالت بدون توجه به اینکه اتومبیل در چه دنده ای قرار دارد، در هر حال تمام دنده ها در حال چرخش هستند، اما تنها یکی از این دنده های در حال چرخش است که می تواند به تناسب شماره دنده مورد نیاز با محور اصلی کوپل شود و آنرا به حرکت درآورد. اولین دنده روی primary shaft و نیز تمامی دنده های روی lay shaft با محور خود کاملاً فیکس هستند و امکان جابجایی نسبت به محور را ندارند. اما دنده های روی splined main
shaft بر روی بلبرینگ هایی سوار هستند و نسبت به محور خود در حال چرخشند و تنها یک دنده است که توسط مکانیزمی به محور کوپل می شود. این مکانیزم sliding dog clutch نام دارد که روی محور ثانویه هزارخار شده است. با انتخاب دنده مورد نظر زبانه های روی dog clutch مربوط به آن دنده خود را با دنده درگیر می کند و با این عمل، دنده مورد نظر با محور خود قفل می شود و در واقع نسبت انتقال دلخواه را برای ما فراهم می گرداند
شکل2-3
Constant mesh type Gearbox
در این نوع از جعبه دنده ها برای درگیری بهتر زبانه dog clutchو دنده لازم است که سرعت آنها با هم برابر باشند. برای تحقق نسبی این امر در این نوع سیستم جعبه دنده ای از double declutching استفاده می شود. بدینگونه که بار اول که کلاچ گرفته می شود، ارتباط موتور با جعبه دنده قطع می شود. پس فشار از روی زبانه های dog clutch برداشته می شود تا بتوان آن را به حالت خلاص منتقل کرد. بعد با رها کردن کلاچ، موتور را به سرعت مناسب می رسانیم. منظور از سرعت مناسب، دور موتوری است که با دنده بعدی تناسب دارد. یعنی کاری می کنیم که زبانه های dog clutch و چرخ دنده ای که مربوط به دنده بعدی است با سرعت یکسانی بچرخند تا زبانه ها بتوانند در چرخ دنده جفت شود. حالا مجبوریم یک بار دیگر کلاچ را فشار دهیم تا این زبانه ها و دنده جدید با هم درگیر شوند.
بنابراین در این حالت برای تعویض دنده راننده ابتدا باید دنده را خلاص کند و سپس با کلاچ گیری دوباره دنده بعدی را انتخاب نماید.