انواع گیربکس در خودرو

گیربکس (Gearbox) یا جعبه دنده یکی از قسمتهای اصلی خودرو است که وظیفه انتقال قدرت موتور به چرخها را به عهده دارد و همچنین دور موتور توسط این سیستم تنظیم می شود. گیربکسها در خودرو به انواع مختلف تقسیم می گردند و تنوع آنها به حدی زیاد شده که امروزه هر خودروسازی از سیستم گیربکس و سیستم قوای محرکه به خصوصی استفاده می کند. نوع عملکرد گیربکسها تقریباً یکسان می باشد ولی نحوه عملکرد در آنها متنوع است.

در این مقاله به معرفی انواع گیربکسهایی که تاکنون در صنعت خودرو کاربرد داشته اند، مورد بررسی قرار می گیرند. گیربکسها براساس نوع عملکرد به پنج نوع مختلف تقسیم می گردند: 1. گیربکس دستی 2.گیربکس نیمه اتوماتیک 3. گیربکس اتوماتیک 4. گیربکس CVT 5. گیربکس DCT . البته گیربکسهای مورد استفاده در خودروهای الکتریکی نوع دیگری از گیربکسها می باشند که در این مقاله گنجانده نشده اند و از موضوع این بحث خارج می باشند، چرا که خودروهای الکتریکی برمبنای خروجی برق مستقیم(DC) دور موتور، قدرت و گشتاور مخصوص به خود را دارند و گیربکسهای منحصر به فردی را دارا می باشند.

گیربکس دستی(Manual Gearbox): 
    این نوع گیربکسها که به عنوان گیربکسهای استاندارد نیز شناخته می شوند، عملیات انتقال گشتاور خروجی موتور به چرخها را توسط مجموعه ای از چرخ دنده ها انجام می دهند که بر روی دو میله(Shaft) ورودی و خروجی قرار دارند. کلاچ مورد استفاده در این نوع گیربکس از نوع خشک می باشد و معمولاً عملیات انتقال قدرت توسط پدال کلاچ پایی و دسته دنده دستی انجام می گیرد. در خودروهای قدیمی تر، دسته دنده گاهی روی ستون فرمان قرار داشت ولی در خودروهای امروزی دسته دنده روی کنسول وسط قرار دارد. گیربکسهای دستی به سه نوع مختلف تقسیم می شوند: چهار دنده، پنج دنده و شش دنده. گیربکسهای چهار دنده دستی قبلاً در خودروهای دهه 50 تا 70 میلادی استفاده می شدند و در حال حاضر در صنعت خودروسازی منسوخ گردیده اند. گیربکسهای پنج دنده دستی در حال حاضر بیشترین کاربرد را در خودروهای روز دنیا دارند. گیربکسهای شش دنده دستی یا شش سرعته در موارد خاصی بر روی خودروها استفاده می گردد، برای مثال خودروهای دیزل با سوخت گازوئیل معمولاً از گیربکس شش دنده استفاده می کنند یا در خودروهای با حجم موتور بالاتر از 4000 سی سی این نوع گیربکس کاربرد زیادی دارد. همچنین در خودروهای دارای سیستم توربوشارژر و خودروهای با استاندارد آلایندگی ناچیز(در حد Euro5) نیز این نوع گیربکس استفاده می گردد.
 

گیربکس دستی خودکار یا نیمه اتوماتیک(Automated Manual or Semi-Automatic Transmission):
    این گیربکس در حقیقت نوع دیگری از دنده های دستی می باشد که به نام گیربکس نیمه دستی یا «گیربکس دستی ترتیبی»(Sequential Manual Gearbox) شناخته می شود. در این نوع گیربکس، تعویض دنده به صورت دستی صورت گرفته و کلاچ گیری توسط سیستمهای الکترونیکی- هیدرولیکی و یا الکترونیکی- مکانیکی انجام می گردد. این نوع گیربکسها همان گیربکسهای مرسوم هستند که به مکانیزم کنترل کامپیوتری کلاچ مجهز می باشند و فاقد پدال کلاچ برای تعویض دنده می باشند. در این نوع گیربکس سنسورهای الکترونیکی، تجهیزات پنوماتیکی، پردازنده های کامپیوتری و یا محرکهای هیدرولیکی به جای پدال کلاچ، وظیفه تعویض دنده را دارند. نوع هفت سرعته این گیربکس در سریعترین خودروی جهان یعنی «بوگاتی ویرون» استفاده شده است. در خودروهای سوپراسپرت یا فرمول یک نیز این سیستم به نحو بسیار جالبی مورد استفاده واقع شده که بر روی فرمان دو اهرم تعویض دنده قرار داده اند تا راننده بتواند بدون نیاز به کلاچ و تنها با فشردن اهرمها، عمل تعویض دنده را به صورت ترتیبی(Sequential) انجام دهد. نوع پنج سرعته آن در خودروهای سدان سبک و کوچک کاربرد فراوانی پیدا کرده است و نوع هفت سرعته آن تنها در خودروهای سوپراسپرت و مسابقه ای و همچنین خودروهای هیبریدی استفاده می گردد. در شکل زیر اهرمهای تعویض دنده را روی فرمان یک «فراری F430» جهت تعویض دنده AMT مشاهده می کنید.
 

گیربکس اتوماتیک(Automatic Gearbox):
    در گیربکس اتوماتیک عملیات تعویض دنده و انتقال گشتاور موتور به چرخها از طریق چرخ دنده خورشیدی یا سیاره ای و توسط مجموعه انتقال دهنده گشتاور(Torque Converter) انجام می گیرد. گیربکسهای اتوماتیک در سه شاخه تقسیم بندی می شوند: گیربکس اتوماتیک با عملکرد مکانیکی- هیدرولیکی، گیربکس اتوماتیک دارای برد الکترونیکی با عملکرد هیدرولیکی- الکترونیکی و گیربکس تیپ ترونیک(Tiptronic) با عملکرد هیدرولیکی- الکترونیکی. گیربکسهای اتوماتیک سه دنده سالهاست که در خودروسازی منسوخ گردیده است و در دهه هفتاد میلادی در خودروهای SUV آمریکایی مانند «شورلت بلیزر» و «چروکی چیف» استفاده می گردید. در حالی که گیربکس چهار دنده اتوماتیک در حال حاضر بیشترین کاربرد را در خودروهای سدان با دنده تیپ ترونیک دارد، روند استفاده از گیربکس پنج دنده اتوماتیک در صنعت خودرو رو به کاهش می باشد و به جای آن گیربکسهای شش سرعته اتوماتیک در خودروهای دیزل و با حجم موتور بالا در حال افزایش می باشد. این در حالی است که کاربرد گیربکسهای هفت سرعته اتوماتیک در خودروهای سوپراسپرت و موتورعقب روند افزایشی داشته است و همچنین این نوع گیربکسها با اعمال تغییراتی جزئی در خودروهای هیبریدی نیز مورد استفاده قرار می گیرند. حتی در برخی از خودروهای لوکس مانند «می باخ»(Maybach) و مدلهایی از خودروهای اسپرت موتور عقب مانند «پورشه» کاربرد نوعی از گیربکس اتوماتیک هشت سرعته نیز در حال افزایش است. متخصصان خودرو اعتقاد دارند که کاربرد گیربگسهای اتوماتیک 9 دنده در دستور کار خودروسازان قرار خواهد گرفت و تا سال 2020 در خودروهای سوپراسپرت لوکس با قدرت و سرعت بالا استفاده خواهد گردید.

گیربکس سی وی تی CVT) Continuously Variable Transmission):
    در این نوع گیربکس، روند انتقال قدرت و گشتاور موتور به چرخها توسط مجموعه ای از چرخ دنده های خورشیدی و سیاره ای همراه با تسمه های فولادی بر روی دو قرقره یا پولی(Pulley) انجام می گیرد. در این نوع گیربکس از کلاچ تر یا هیدرولیکی سانتریفیوژ(Centrifuge Hydraulic) استفاده می گردد و امکان دستیابی به نسبت دنده های نامحدود بین مقادیر حداقل و حداکثر وجود دارد. قابلیت انعطاف گیربکس CVT، میزان مصرف سوخت را نسبت به گیربکسهای دیگر کاهش می دهد و باعث می شود که در محدوده گسترده ای از سرعت خودرو، موتور دارای پر بازده ترین دور موتور باشد. این نوع گیربکس عملکرد موتور را افزایش می دهد، چرا که به موتور اجازه می دهد با دور موتوری بچرخد که در آن حداکثر قدرت را ایجاد می نماید و این دور موتور بیشتر از دور موتوری است که در آن، موتور خودرو دارای حداکثر بازدهی می باشد. گیربکسهای «لاینارترونیک»(Lineartronic) از این نوع گیربکسها هستند. کاربرد این گیربکس در خودروهای سدان متوسط و کوچک مخصوصاً در محصولات کمپانی «نیسان» می باشد که ماکزیمم گشتاور موتور آنها حداکثر 300 نیوتون متر بوده و وزنی کمتر از 2 تن دارند. اینگونه گیربکسها هم اکنون در خودروهای هیبریدی نیز کاربرد فراوانی دارند. 
 

گیربکس دو کلاچه DCT) Dual Clutch Transmission):
این گیربکس که نوعی از گیربکس نیمه اتوماتیک می باشد، مانند گیربکس دستی از مجموعه چند چرخ دنده تشکیل شده است، با این تفاوت که گیربکس CVT از دو کلاچ برای قطع و وصل نیرو جهت چرخ دنده های زوج یا فرد استفاده می کند و چرخ دنده های زوج و فرد بر روی دو میله مستقل از هم قرار می گیرند. در حقیقت این سیستم مانند دو گیربکس دستی مجزا با کلاچهای ترتیبی می باشد که در یک محفظه قرار گرفته اند و به عنوان یک واحد انجام وظیفه می کنند. هر دو کلاچ به صورت هم مرکز و در راستای میله اصلی گیربکس قرار گرفته اند. کلاچ بیرونی و بزرگتر، تعویض دنده های فرد را انجام می دهد و کلاچ درونی و کوچکتر، دنده های زوج را تعویض می کند. معمولاً این نوع گیربکسها در حالت تمام اتوماتیک کار می کنند که به راننده امکان تعویض دنده به صورت دستی را می دهد. عملکرد تعویض دنده ها توسط سنسورها و تجهیزان الکتریکی- هیدرولیکی انجام می گردد. در حال حاضر دو نوع پنج سرعته و شش سرعته آن در خودروهای «پورشه» تحت عنوان «PDK»(مخفف آلمانی عبارت) استفاده می گردد و کاربرد آنها روند رو به رشدی در صنعت خودروی دنیا دارد. همچنین نوع هفت سرعته آن جهت خودروهای مسابقه ای توسط برندهای مختلف خودروسازی مورد استفاده قرار گرفته است. سری گیربکسهای «دوال ترونیک»(DualTronic) که بر روی خودروی BMW M3 نصب گردیده اند، از این نوع گیربکسها هستند. همچنین سری گیربگسهای با دو کلاچ خشک(DDCT) در خودروی «آلفارومئو MiTo» استفاده گردیده است.