خودروها به دلیل فیزیک موتور بنزینی به گیربکس نیاز دارند . اول، هر موتوری دارای یک خط قرمز است - حداکثر مقدار دور در دقیقه که موتور نمی تواند بدون انفجار از آن عبور کند. دوم، اگر نحوه عملکرد اسب بخار را خوانده باشید ، می دانید که موتورها محدوده دور در دقیقه باریکی دارند که در آن اسب بخار قدرت و گشتاور حداکثر است. به عنوان مثال، یک موتور ممکن است حداکثر اسب بخار خود را در 5500 دور در دقیقه تولید کند. گیربکس اجازه می دهد تا با افزایش سرعت و کاهش سرعت خودرو، نسبت دنده بین موتور و چرخ های محرک تغییر کند. شما دنده ها را عوض می کنید تا موتور بتواند زیر خط قرمز و نزدیک به باند دور در دقیقه بهترین عملکرد خود باقی بماند.
در حالت ایدهآل، گیربکس آنقدر در نسبتهای خود انعطافپذیر خواهد بود که موتور همیشه میتواند در یک مقدار دور در دقیقه با بهترین عملکرد کار کند. این ایده پشت گیربکس متغیر پیوسته (CVT) است. در ادامه در مورد آن صحبت خواهیم کرد.
یک گیربکس متغیر پیوسته (CVT) دارای محدوده نسبت دنده تقریبا بی نهایت است. در گذشته، CVT ها از نظر هزینه، اندازه و قابلیت اطمینان نمی توانستند با جعبه دنده های چهار سرعته و پنج سرعته رقابت کنند، بنابراین شما آنها را در خودروهای تولیدی نمی دیدید. این روزها، پیشرفتهایی در طراحی باعث رایجتر شدن CVT شده است.
گیربکس از طریق کلاچ به موتور متصل می شود . بنابراین شفت ورودی گیربکس در همان دور در دقیقه موتور می چرخد که هم قدرت خروجی و هم مصرف سوخت را بهبود می بخشد. CVTها در خودروهای هیبریدی رایج شدند زیرا به طور قابل توجهی کارآمدتر از گیربکس های دستی و اتوماتیک سنتی هستند و محبوبیت آنها از آنجا افزایش یافت زیرا خودروسازان برای بهترین رتبه بندی مصرف سوخت رقابت می کردند. در اواخر سال 2016 ، از هر چهار خودروی فروخته شده در ایالات متحده، یک دستگاه مجهز به CVT بود.
برای اطلاعات بیشتر در مورد نحوه عملکرد گیربکس های متغیر پیوسته، می توانید نحوه کار CVT ها را بخوانید. حالا بیایید به یک انتقال ساده نگاه کنیم.
برای درک ایده اصلی پشت یک گیربکس استاندارد، نمودار سمت چپ یک گیربکس دو سرعته بسیار ساده را در حالت خنثی نشان می دهد. بیایید به هر یک از بخشهای این نمودار نگاهی بیندازیم تا بفهمیم چگونه آنها با هم مطابقت دارند:
حالا بیایید ببینیم وقتی دنده اول را میگیرید چه اتفاقی میافتد.
تصویر سمت چپ نشان می دهد که چگونه وقتی یقه بنفش به دنده اول تغییر می کند، دنده آبی را در سمت راست خود درگیر می کند. همانطور که گرافیک نشان می دهد، شفت سبز رنگ موتور، میل پایه را می چرخاند، که دنده آبی را به سمت راست می چرخاند. این چرخ دنده انرژی خود را از طریق یقه منتقل می کند تا محور محرک زرد را به حرکت درآورد. در همین حین دنده آبی سمت چپ در حال چرخش است، اما روی بلبرینگ خود چرخیده است بنابراین روی شفت زرد اثری ندارد.
از این بحث می توانید به چند سوال پاسخ دهید:
انتقال واقعی
گیربکس های چهار سرعته دستی تا حد زیادی منسوخ شده اند و گیربکس های پنج و شش سرعته جای خود را به عنوان گزینه های رایج تر می گیرند. برخی از خودروهای پرفورمنس ممکن است حتی دنده های بیشتری ارائه دهند. با این حال، همه آنها بدون توجه به تعداد دنده ها، کم و بیش یکسان کار می کنند. در داخل، چیزی شبیه به این است:
سه شاخک وجود دارد که توسط سه میله کنترل می شود که توسط اهرم تعویض دنده درگیر می شوند. با نگاه کردن به میله های دنده از بالا، آنها در دنده عقب، اول و دوم به این شکل هستند:
به خاطر داشته باشید که اهرم تعویض دنده یک نقطه چرخش در وسط دارد. هنگامی که دستگیره را به جلو فشار می دهید تا دنده اول را درگیر کنید، در واقع میله و چنگال را برای دنده اول به عقب می کشید.
می بینید که با حرکت دادن شیفتر به چپ و راست ، چنگال های مختلف (و در نتیجه یقه های متفاوت) را درگیر می کنید. حرکت دستگیره به جلو و عقب ، یقه را حرکت می دهد تا یکی از چرخ دنده ها را درگیر کند.
دنده معکوس توسط یک دنده کوچک بیکار (بنفش) کنترل می شود. همیشه دنده عقب آبی رنگ در این نمودار بالا در جهتی بر خلاف سایر دنده های آبی می چرخد. بنابراین، پرتاب گیربکس به عقب در حالی که خودرو به جلو می رود غیرممکن است. دندان های سگ هرگز درگیر نمی شوند. با این حال، آنها سر و صدای زیادی ایجاد خواهند کرد.
گیربکس های دستی در خودروهای سواری مدرن از سنکرونایزر یا سنکرو استفاده می کنند تا نیازی به کلاچ دوبل را از بین ببرند. هدف سینکرو این است که به قلاده و چرخ دنده اجازه دهد قبل از تماس دندان های سگ، تماس اصطکاکی برقرار کنند. این به یقه و چرخ دنده اجازه می دهد تا قبل از اینکه دندان ها درگیر شوند، سرعت خود را هماهنگ کنند، مانند این:
مخروط روی دنده آبی در ناحیه مخروطی شکل یقه قرار می گیرد و اصطکاک بین مخروط و یقه یقه و دنده را همگام می کند. سپس قسمت بیرونی قلاده می لغزد تا دندان های سگ بتوانند با چرخ دنده درگیر شوند. هر سازنده ای انتقال و همگام را به روش های مختلف پیاده سازی می کند، اما این ایده کلی است.