مکانیک خودرو تخصصی -بخش 20

گیربکس یا جعبه دنده(Gear Box)

جعبه دنده از تعدادی چرخ دنده تشكيل شده است، به طوريكه با ثابت بودن توان ورودي به آن، مي‌توان دور و گشتاور خروجي را تغيير داد به نحوي كه توان خروجي نيز ثابت و برابر با توان ورودی به جعبه دنده باشد.

نسبت دنده یا نسبت تبدیل:

مطابق شکل 1 چنانچه دو چرخ‌دنده با یکدیگر درگیر شوند و تعداد دندانه‌هاي چرخ‌دنده‌هاي متحرك را به تعداد دندانه هاي چرخ‌دنده‌هاي محرك موجود در مسیر انتقال قدرت، یا تعداد دوران چرخ‌دنده‌های محرک را به تعداد دوران چرخ‌دنده‌های متحرک تقسيم شود، با توجه به رابطه 1، عددي بدست مي‌آيد كه به آن نسبت دنده یا نسبت انتقال گفته مي‌شود.

شکل1-حالات مختلف درگیری دو چرخ‌دنده با یکدیگر

چنانچه i بزرگتر از یک باشد، دور خروجي كمتر از دور ورودي و گشتاور خروجي بيشتر از گشتاور ورودي خواهد بود. به اين حالت، وضعيت کم دورانی (Under Drive)گفته مي‌شود و معمولاً در دنده هاي عقب، یک، دو و بعضاً سه مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
چنانچه i مساوی با یک باشد، دور و گشتاور ورودي با دور و گشتاور خروجي برابر می‌شود و به اين حالت، وضعيت مستقیم (Direct Drive)گفته مي‌شود كه معمولا در دنده های سه یا چهار مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
اگر i کوچکتر از یک باشد، دور خروجي بيشتر از دور ورودي و گشتاور خروجي كمتر از گشتاور ورودي خواهد بود. به اين حالت، وضعيت بیش دورانی (Over Drive)گفته مي‌شود كه در دندة پنج، شش و بعضاً چهار مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

زنجیره انتقال قدرت:

باید توجه داشت که در مجموعه زنجیره انتقال قدرت ساده مطابق شکل 2 نسبت تبدیل از رابطه 2 استخراج می‌شود.

Z: تعداد دندانه
شکل 2-زنجیره انتقال قدرت ساده

همانگونه که ملاحظه می‌شود، چرخ‌دنده‌های واسطه در مقدار نسبت تبدیل نقش نداشته و صرفا به عنوان پر کننده فاصله بین چرخ‌دنده‌های ورودی و خروجی نقش ایفا می‌کنند در حالیکه در تغییر جهت دوران تاثیرگذار هستند.
در حالیکه نسبت تبدیل در زنجیره انتقال قدرت مرکب مطابق شکل 3 از رابطه 3 استخراج می‌شود.

Z: تعداد دندانه
شکل 3-زنجیره انتقال قدرت مرکب

همانگونه که ملاحظه می‌شود در زنجیره انتقال قدرت مرکب، تمامی چرخ‌دنده‌ها در نسبت تبدیل و تغییر یا عدم تغییر جهت دوران نقش دارند.

تغییر جهت دوران:

باید توجه داشت که اگر مطابق شکل 4 تعداد چرخ‌دنده‌های درگیر با یکدیگر زوج باشند، جهت دوران ورودی با جهت دوران خروجی مخالف است.

شکل 4-تغییر جهت دوران ورودی و خروجی با تعداد چرخ‌دنده‌های زوج

از طرفی اگر با توجه به شکل 5 تعداد چرخ‌دنده‌های درگیر با یکدیگر فرد باشند، جهت دوران ورودی با جهت دوران خروجی موافق است.

شکل 5-عدم تغییر جهت دوران ورودی و خروجی با تعداد چرخ‌دنده‌های فرد

انواع چرخ‌دنده:

در جعبه‌دنده یا گیربکس خودرو معمولا از دو نوع چرخ‌دنده ساده(Spur Gear) یا چرخ‌دنده مورب(Helical Gear) استفاده می‌شود.
شکل 6 چرخ‌دنده ساده را نشان می‌دهد.

شکل 6-چرخ‌دنده‌های ساده

مزایای چرخ‌دنده‌های ساده به شرح زیر است:

• دندانه‌های چرخ‌دنده‌های ساده در راستای محور چرخ‌دنده‌ها قرار دارد و از اینرو نیروی محوری ایجاد نمی‌شود بنابراین راندمان این نوع چرخ‌دنده به دلیل اینکه فقط نیروی مماسی تولید کرده و فاقد نیروی محوری هستند بالاتر است.
• برای درگیر کردن و آزاد کردن این نوع چرخ‌دنده‌ها با یکدیگر نیاز به مکانیزم خاصی نیست و صرفا با حرکت کشویی، چرخ‌دنده‌ها آزاد و درگیر می‌شوند.

معایب چرخ‌دنده‌های ساده به شرح زیر است:

• به دلیل آنکه در هر لحظه فقط یک دندانه درگیر است بنابراین هنگام آزاد شدن یک دندانه و درگیر شدن دندانه بعدی، صدا تولید می‌شود و بنابراین در دورهای بالا تولید صدایی می‌شود که برای راننده و سرنشین خودرو آزاردهنده است لذا فقط در دنده عقب خودروها از این نوع چرخ دنده استفاده می‌شود.
• به دلیل درگیر بودن فقط یک دندانه در هر لحظه، ظرفیت انتقال بار این نوع چرخ‌دنده‌ها کم است.
  شکل 7 چرخ‌دنده مورب را نشان می‌دهد.

شکل 7-چرخ‌دنده‌های مورب

مزایای چرخ‌دنده‌های مورب به شرح زیر است:

• به دلیل آنکه در هر لحظه بیش از یک دندانه درگیر است بنابراین هنگام آزاد شدن یک دندانه، یک دندانه کامل درگیر بوده و دندانه دیگری در حال درگیر شدن است و بنابراین تولید صدای این نوع چرخ‌دنده‌های نسبت به چرخ‌دنده‌های ساده بسیار کمتر است.
• به دلیل درگیر بودن چند دندانه در هر لحظه، ظرفیت انتقال بار این نوع چرخ‌دنده‌ها بیشتر است.
  معایب چرخ‌دنده‌های مورب به شرح زیر است:
• دندانه‌های چرخ‌دنده‌های مورب در راستای محور چرخ‌دنده‌ها قرار ندارد و از اینرو علاوه بر تولید نیروی مماسی، مقداری نیروی محوری نیز تولید می‌شود و بنابراین بلبرینگ یا رولبرینگ‌های مورد استفاده باید قابلیت تحمل نیروی محوری را داشته باشند.
• در زمان مونتاژ این چرخ دنده‌ها با یکدیگر درگیر می‌شوند و حین درگیری نمی‌توان آنها را از یکدیگر جدا کرد لذا برای درگیر و آزاد کردن آنها به محور نیاز به مکانیزم خاصی به نام مکانیزم سنکرونیزه(Synchronization Mechanism) است.

شماتیک گیربکس خودروی عقب محرک:

شكل 8 ساختمان کلی يك جعبه‌دندة چهار سرعته خودروی عقب محرک را نشان مي‌دهد. در گیربکس خودروهای عقب محرک به دلیل اینکه هدف این است که قدرت به صورت راست‌گرد وارد شود و راست‌گرد نیز خارج شود ناچارا باید مطابق شکل 8 از سه محور ورودی(6)، زیر یا همیشه گرد(14) و خروجی(1) استفاده کرد. بدین ترتیب محور ورودی راست‌گرد، محور زیر چپ‌گرد و مجددا محور خروجی راست‌گرد خواهد بود.

1-محور خروجی گیربکس 2-چرخ‌دنده دنده یک و عقب محور خروجی 3-چرخ‌دنده دنده دو محور خروجی 4-چرخ‌دنده دنده سه محور خروجی 5-چرخ‌دنده دنده چهار محور ورودی 6-محور ورودی 7-صفحه‌کلاچ 8-چرخ‌دنده دنده چهار محور زیر 9-چرخ‌دنده دنده سه محور زیر 10-چرخ‌دنده دنده دو محور زیر 11-چرخ‌دنده دنده عقب محور زیر 12-چرخ‌دنده هرزگرد دنده عقب 13-چرخ‌دنده دنده یک محور زیر 14-محور زير
شكل8-اجزاي يك گيربكس چهارسرعته مربوط به خودرو RD

وضعيت دنده يك:

شکل 9 وضعیت دنده یک را نشان می‌دهد.

شكل 9-وضعيت دنده يك

با توجه به درگیر شدن چرخ‌دنده دنده یک محور خروجی با چرخ‌دنده دنده یک محور زیر، دور و گشتاور به ترتيب زير منتقل مي‌شود و نسبت دنده 3/07 بدست می‌آید:
محور ورودی – چرخ دنده دنده چهار روی محور ورودی – چرخ دنده دنده چهار روی محور زير – چرخ دنده دنده يك روی محور زير – چرخ دنده دنده يك روی محور خروجی محور خروجی گيربكس
در اين حالت دور خروجی جعبه دنده كاهش يافته(یک سوم شده است) در حالیکه گشتاور خروجی جعبه دنده افزايش مي‌يابد(سه برابر شده است) و باید توجه نمود که توان ورودی به جعبه دنده با توان خروجی از جعبه دنده برابر خواهد بود.

وضعيت دنده دو:

شکل 10 وضعیت دنده دو را نشان می‌دهد.

شكل 10-وضعيت دنده دو

با توجه به درگیر شدن چرخ‌دنده دنده دو محور خروجی با چرخ‌دنده دنده دو محور زیر، دور و گشتاور به ترتيب زير منتقل مي‌شود و نسبت دنده 2/1 بدست می‌آید:
محور ورودی – چرخ دنده مربوط به دنده چهار روي محور ورودی – چرخ دنده دنده چهار روی محور زير – چرخ دنده دنده دو روی محور زير – چرخ دنده دنده دو روی محور خروجی –محور خروجی گيربكس
در اين حالت دور خروجی نصف و گشتاور خروجی دو برابر شده است و نسبت به دنده يك، دور خروجي بيشتر و گشتاور خروجي كمتر می شود و باز هم باید به یکسان بودن توان ورودی و خروجی جعبه دنده توجه نمود.

وضعيت دنده سه:

شکل 11 وضعیت دنده سه را نشان می‌دهد.

شكل 11-وضعيت دنده سه

با توجه به درگیر شدن چرخ‌دنده دنده سه محور خروجی با چرخ‌دنده دنده سه محور زیر، دور و گشتاور به ترتيب زير منتقل مي‌شود و نسبت دنده 46/1 بدست می‌آید:
محور ورودی – چرخ دندة دنده چهار روي محور ورودی- چرخ دنده دنده چهار روی محور زير – چرخ دندة دنده سه روی محور زير – چرخ دنده دنده سه روی محور خروجی –محور خروجی گيربكس
در این حالت گشتاور خروجی یک و نیم برابر شده درحالیکه دور خروجی به نسبت یک و نیم تقلیل می‌یابد و نسبت به دنده دو، دور خروجي بيشتر و گشتاور خروجی كمتر مي‌شود، در حالیکه توان ورودی به گیربکس برابر با توان خروجی از گیربکس است.

وضعيت دنده چهار :

شکل 12 وضعیت دنده چهار را نشان می‌دهد.

شكل 12-وضعيت دنده چهار

در این حالت محور ورودی به محور خروجی گیربکس متصل می‌شود و نسبت دنده یک را ایجاد می‌کند بدین منظور که دور و گشتاور محور ورودی با دور و گشتاور محور خروجی برابر است.

مسير انتقال قدرت به شرح ذيل مي باشد :
محور ورودی – چرخ‌دنده مربوط به دنده چهار روی محور ورودی – چرخ‌دنده دنده سه روی محور خروجی – محور خروجی
در اين حالت، نسبت به دنده سه، دور خروجی زيادتر و گشتاور خروجی كمتر می‌شود.

وضعيت دنده عقب:

شکل 13 وضعیت دنده چهار را نشان می‌دهد.

شكل 13-وضعيت دنده عقب

در این حالت، چر‌ خ دنده هرزگرد دنده عقب بین چرخ‌دنده‌های دنده عقب روی محورهای زیر و خروجی قرار می‌گیرد و جهت دوران محور زیر را عکس کرده(راست‌گرد) و سپس چرخ‌دنده دنده عقب روی محور خروجی این دور را چپ‌گرد کرده و به محور خروجی منتقل می‌کند و لذا شرایط دنده معکوس یا دنده عقب ایجاد می‌شود. در این شرایط نسبت دنده 4/08 ایجاد می‌شود بدین معنی که دور خروجی گیربکس یک چهارم دور ورودی می‌شود درحالیکه گشتاور خروجی گیربکس چهار برابر می‌شود. نحوه

انتقال قدرت در دنده عقب به شرح ذیل است:
محور ورودی – چرخ‌دنده دنده چهار روی محور ورودی – چرخ‌دنده دنده چهار روی محور زير – چرخ‌دنده دنده عقب روی محور زير – چرخ‌دنده هرزگرد دنده عقب –چرخ‌دنده دنده عقب روي محور خروجی– محور خروجی

در دنده عقب، دور و گشتاور خروجي به دور و گشتاور خروجي در وضعيت دنده يك نزديك است.

مکانیزم سنکرونیزه(Synchronization Mechanism):

چرخ‌دنده‌های با دندانه‌های مستقیم با حرکت محوری روی محور با هم درگیر شده و یا خلاص می‌شوند در حالیکه چرخ‌دنده‌های با دندانه‌های مورب را نمی‌توان با حرکت محوری به یکدیگر وصل نمود و یا خلاص کرد، بلکه چرخ‌دنده‌های با دندانه‌های مورب همواره با هم درگیر هستند، فقط باید در صورت نیاز به انتقال قدرت توسط چرخ‌دندة موردنظر، بوسیلة مکانیزم هماهنگ‌کنندة دور یا سنکرونیزه، چرخ‌دندة مذکور را با محور یا شفت درگیر نمود یا خلاص کرد.
بدین منظور هر چرخ دنده مورب مطابق شکل 14 از سه بخش، چرخ‌دنده، کلاچ مخروطی و کلاچ چنگکی تشکیل شده است.

1-کلاچ مخروطی 2-کلاچ چنگکی 3-چرخ‌دنده

شکل 14-اجزای چرخ‌دنده مورب

بدین ترتیب چرخ‌دنده مورب به محور متصل نیست و فقط روی محور مستقر شده است ولی با توجه به شکل …… توپی به صورت هزارخار به محور متصل است. بر روی توپی کشویی قرار می‌گیرد که هنگام تعویض دنده بخش داخلی کشویی از سویی با کلاچ چنگکی چرخ‌دنده متصل است و از سویی به توپی اتصال دارد و بدین ترتیب این چرخ‌دنده از طریق کشویی و توپی به محور متصل می‌شود و در این راستا در فرآیند تعویض دنده، دنده برنجی و کلاچ مخروطی چرخ‌دنده، عملیات هم دور کردن کشویی و چرخ‌دنده را انجام می‌دهد تا درگیری کشویی با کلاچ چنگکی چرخ‌دنده بدون صدا و آسیب ایجاد شود.

کلاچ مخروطی(Cone Clutch):

شکل 15 عملکرد کلاچ مخروطی را نشان می‌دهد.

1-محور خروجی 2-فنر 3-مخروط داخلی 4-بخش اصطکاکی 5-مخروط بیرونی 6-محور ورودی
شکل 15-کلاچ مخروطی

همانگونه که ملاحظه می‌شود با اعمال نیروی محوری ناشی از فشردگی فنر به مخروط داخلی(3) که قابلیت حرکت محوری بر روی محور خروجی(1)دارد، نیروی اصطکاک بین بخش اصطکاکی(4) مخروط‌های داخلی و خارجی باعث انتقال قدرت از محور ورودی(6) به محور خروجی(1) می‌شود و به عبارتی محورهای ورودی و خروجی هم‌دور می‌شوند. در مکانیزم سنکرونیزه نیز با استفاده از برنجی که یک نوع کلاچ مخروطی است، عملیات هم‌دور کردن چرخ‌دنده با کشویی و محور توپی انجام می‌شود.
کلاچ چنگکی(Dog Clutch):
شکل 16 دو نوع متداول کلاچ چنگکی را نشان می‌دهد.

A:کلاچ چنگکی صفحه‌ای B:کلاچ چنگکی کشویی
شکل 16-دو نوع کلاچ چنگکی

همانگونه که ملاحظه می‌شود از کلاچ مخروطی برای هم‌دور کردن چرخ‌دنده‌ای که هرزگرد است و اتصالی با محور ندارد با کشویی استفاده می‌شود و پس از آن کلاچ چنگکی تحت عنوان کشویی اتصال نهایی بین چرخ‌دنده و محور را ایجاد کرده و از این مرحله به بعد انتقال قدرت از چرخ‌دنده به محور توسط کلاچ چنگکی انجام می‌شود.
نحوه عملکرد مکانیزم سنکرونیزه یا هماهنگ‌کننده دور:
شکل 17 اجزای مختلف یک مجموعه هماهنگ‌کننده دور یا سنکرونیزه را نشان می‌دهد.

1-چرخ‌دنده مورب 2-دنده برنجی(کلاچ مخروطی) 3-خار حلقوی نگهدارنده خار موشکی 4-خار موشکی 5-توپي 6-کشویی(کلاچ چنگکی)
شكل 17-اجزای مجموعه سنكرونيزه

در شرایط واقعي با توجه به شكل 18 يك مجموعه سنكرونيزه بين دو چرخ‌دنده از دو دندة مختلف قرار مي‌گيرد. مثلاً دنده‌هاي يك و دو، داراي يك مجموعة سنكرونيزه و دنده‌هاي سه و چهار نيز داراي يك مجموعة سنكرونيزه ديگر هستند.
در شكل 18 برای بررسي نحوه عملكرد مجموعه سنكرونيزه، از مجموعة سنكرونيزه دنده‌هاي يك و دو استفاده شده است. همانگونه كه ملاحظه مي‌شود هرچرخ‌دنده از سه قسمت تشكيل شده است:

•  قسمت مخروطي چرخ‌دنده كه به همراه قسمت مخروطي دنده برنجي، يك كلاچ مخروطي (5) را تشكيل مي‌دهند، به عبارتي اگر سطح مخروطي دنده برنجي به سطح مخروطي چرخ‌دنده بچسبد، دور دنده برنجي و چرخ‌دنده که روی محور هرزگرد است يكسان مي‌شود.
• قسمت چنگكی چرخ‌دنده (2) كه به همراه چنگك‌های دنده برنجی و دنده‌هاي داخلی كشويی (11)، تشكيل كلاچ چنگكی میدهند. يعني چنانچه دور چرخ‌دنده، دنده برنجي و كشويي با يكديگر برابر شود، با حركت كشويي به سمت چرخ‌دنده، دنده‌هاي داخلي كشويی با چنگك‌هاي چرخ‌دنده، درگير شده و چرخ دنده به كشويي متصل می‌شود.
• كشويي نيز كه از سمت ديگر به توپي وصل بوده و توپي نيز به محور خروجي متصل است. بنابراين توان از چرخ‌دنده به كشويي، از كشويي به توپي و از توپي به محور خروجي گيربكس منتقل ميشود.
• قسمت دنده‌هاي خارجي چرخ‌دنده كه با دنده‌هاي محور زير درگير شده و وظيفه انتقال توان را برعهده دارند.
• در هنگام تعويض‌دنده، راننده با اعمال نيرو به اهرم تعويض دنده، حركت دست راننده به كشويی منتقل مي‌شود.

1-چرخ‌دنده مربوط به دنده يك 2-كلاچ چنگکی 3-دنده برنجي(کلاچ مخروطی) 4-خارحلقوي نگهدارنده خار موشکی 5-كلاچ مخروطي يا سطح مخروطي چرخ‌دنده و برنجي 6-ياتاقان سوزني 7-خارتثبيت كنندة توپي 8-توپي 9-محور خروجي گيربكس 10-خارموشكي 11-كشويي 12-محل قرارگيري ماهك 13-چرخ‌دنده مربوط به دنده يك
شكل 18-مجموعه سنكرونيزه در حالت خلاص

از آنجايي كه درون كشويي شياري حلقوي وجود دارد و در قسمت پشت خارموشكي نيز مطابق شکل 19 برآمدگي منطبق بر شيار درون كشويي ايجاد شده است، با حركت كشويي، ابتدا كشويي خارموشكي را در راستای محوری حركت مي‌دهد و از آنجايي كه لبه خارموشكي نيز در شيار دنده برنجي قرار گرفته است، دنده برنجي نیز حرکت محوری انجام داده و به سمت چرخ‌دنده حركت مي‌كند. با رسيدن دنده برنجي به قسمت مخروطي چرخ‌دنده و اعمال نيروي بیشتری از طريق دست راننده، اهرم تعويض دنده، ميل ماهك، ماهك، كشويي، خارموشكي و دنده برنجي، قسمت مخروطي دنده برنجي و چرخ دنده بر هم منطبق شده و نيروي اصطكاك بين دو سطح مخروطي باعث هم دور شدن چرخ دنده (كه قبلا به صورت هرز برروي محور خروجي در حال دوران بوده است) با دنده برنجي، خارموشكي، كشويی، توپي و نهايتاً محور خروجي مي‌شود.

شكل 19-مجموعه سنكرونيزه در حال هم دور كردن اجزا

شکل 20 خار موشکی و رینگ‌های فنری محل استقرار خارهای موشکی را نشان می‌دهد.

1-خار موشکی 2-خار حلقوی محل استقرار خار موشکی
شکل 20-خار موشکی و خارهای حلقوی آن

هنگامي كه كشويي و چرخ‌دنده هم دور شدند، با اعمال نيروي بيشتري، چون دنده برنجي و خارموشكي امكان حركت خطي بيشتر ندارند، دندانه‌هاي داخل كشويي به برآمدگي خارموشكي نيرو اعمال كرده و خارموشكی ها كه برروي خار حلقوي (4) مستقر شده‌اند، خارحلقوي را كمي جمع كرده و خارهاي موشكي به سمت داخل توپي حركت مي‌كنند و امكان حركت خطي بیشتر کشویی، مطابق شكل 21 فراهم مي‌شود.

شكل 21-مجموعه سنكرونيزه بعد از انجام تعويض دنده

در اين صورت كشويي تا انتها حركت كرده و دندانه‌هاي داخلي كشويي با چنگك‌هاي چرخ‌دنده درگير مي‌شوند. از اين رو قدرت از چرخ‌دنده و چنگك‌ها به كشويي، از كشويي به توپي و از توپي به محور خروجي منتقل شده و عمل تعويض دنده به نرمي و بدون سر و صدا و سایش ناشی از درگیری دنده‌های کلاچ چنگکی انجام مي‌شود.
شکل 22 یک نوع مجموعه سنکرونیزه را نشان می‌دهد.

1-کشویی 2-توپی 3-خار موشکی 4-خار حلقوی محل استقرار خارهای موشکی
شکل 22-یک نوع مجموعه سنکرونیزه

با توجه به شکل 23 که یک نوع برنجی یا کلاچ مخروطی را نشان می‌دهد، قابل ملاحظه است که داخل بخش اصطکاکی برنجی خطوط مختلفی را ایجاد کرده‌اند تا از تشکیل فیلم روغن بین برنجی و بخش مخروطی چرخ‌دنده پیشگیری کرده و اصطکاک کافی برای هم‌دور کردن چرخ دنده را تولید کند.

شکل 23-یک نوع برنجی

گیربکس عقب محرک پنج سرعته:

شکل 24 یک گیربکس پنج سرعته عقب محرک را در وضعیت خلاص نشان می‌دهد.

1-محور خروجی 2-چرخ‌دنده خروجی دنده پنج 3-چرخ‌دنده خروجی دنده یک 4-چرخ‌دنده خروجی دنده عقب و مجموعه سنکرونیزه یک و دو 5-چرخ‌دنده خروجی دو 6-چرخ‌دنده خروجی دنده سه 7-مجموعه سنکرونیزه سه و چهار 8-چرخ‌دنده خروجی دنده چهار(ورودی محور زیر) 9-محور ورودی 10-مجموعه سنکرونیزه دنده پنج 11-چرخ‌دنده ورودی دنده پنج 12-چرخ‌دنده ورودی دنده یک 13-چرخ‌دنده ورودی دنده عقب 14-چرخ‌دنده ورودی دنده دو 15-چرخ‌دنده ورودی دنده سه 16-محور زیر 17-چرخ‌دنده متحرک محور زیر 18-محور چرخ‌دنده هرزگرد دنده عقب 19-چرخ‌دنده هرزگرد دنده عقب
شکل 24-وضعیت خلاص گیربکس پنج سرعته عقب محرک

شکل 25 نحوه کارکرد گیربکس پنج سرعته عقب محرک در دنده‌های مختلف را نشان می‌دهد.

شکل 25-عملکرد گیربکس پنج سرعته عقب محرک در دنده‌های مختلف

شکل 26 ساختمان گیربکس پنج سرعته را نشان می‌دهد.

1-محور ورودی 2-ماهک تعویض دنده‌های سه و چهار 3-ماهک تعویض دنده‌های یک و دو 4-زوج چرخ دنده مربوط به دنده پنج 5-زوج چرخ دنده مربوط به دنده چهار 6-زوج چرخ دنده مربوط به دنده سه 7-زوج چرخ دنده مربوط به دنده دو 8-زوج چرخ دنده مربوط به دنده عقب 9-زوج چرخ دنده مربوط به دنده یک 10-ماهک تعویض دنده پنج 11-محور خروجی
شکل 26-ساختمان گیربکس پنج سرعته عقب محرک

شکل 27 ساختمان یک گیربکس شش سرعته عقب محرک را نشان می‌دهد.

1-محور خروجی 2-زوج دنده یک 3-زوج دنده عقب و مجموعه سنکرونیزه دنده‌های یک و دو 4-زوج دنده دو 5-زوج دنده سه 6-مجموعه سنکرونیزه دنده‌های سه و چهار 7-زوج دنده چهار 8-زوج دنده شش 9-مکانیزم سنکرونیزه دنده‌های پنج و شش 10-زوج دنده پنج 11-زیر 12-محور ورودی
شکل 27-ساختمان گیربکس شش سرعته عقب محرک

گیربکس جلو محرک پنج سرعته:

شکل 28 یک نوع گیربکس پنج سرعته جلو محرک را در وضعیت خلاص نشان می‌دهد.

1-فلایویل 2-دیسک کلاچ 3-صفحه کلاچ 4-محور ورودی(اولیه) 5-زوج دنده چهار 6-مجموعه سنکرونیزه دنده‌های سه و چهار 7-زوج دنده سه 8-زوج دنده دو 9-زوج دنده عقب 10-هرزگرد دنده عقب 11-زوج دنده یک 12-مجموعه سنکرونیزه دنده پنچ 13-زوج دنده پنج 14-محور خروجی(ثانویه) 15-مجموعه سنکرونیزه دنده‌های یک و دو 16-پینیون 17-هوزینگ دیفرانسیل 18-کرانویل 19-پلوس
شکل 28-گیربکس پنج سرعته جلو محرک را در وضعیت خلاص

شکل 29 نحوه کارکرد گیربکس پنج سرعته جلو محرک در دنده‌های مختلف را نشان می‌دهد.

شکل 29-عملکرد گیربکس پنج سرعته جلو محرک در دنده‌های مختلف

شکل 30 ساختمان یک نوع گیربکس جلو محرک پنج سرعته را نشان می‌دهد.

1-پوسته دیفرانسیل 2-کرانویل و هوزینگ دیفرانسیل 3-پینیون 4-محور ورودی 5-زوج دنده یک 6-زوج دنده عقب 7-زوج دنده دو 8-پوسته گیربکس 9-زوج دنده پنج 10-زوج دنده چهار 11-زوج دنده سه 12-پوسته دیفرانسیل
شکل 30-ساختمان یک نوع گیربکس جلو محرک پنج سرعته

شکل 31 ساختمان اجزای داخلی یک گیربکس جلو محرک پنج سرعته را نشان می‌دهد.

1-بلبرینگ انتهای محور ورودی 2-بلبرینگ انتهای موحور خروجی 3-کشویی دنده پنج 4-زوج دنده پنج 5-زوج دنده چهار 6-کشویی دنده‌های سه و چهار 7-زوج دنده سه 8-زوج دنده دو 9-زوج دنده عقب 10-کشویی دنده‌های یک و دو 11-زوج دنده یک 12-بلبرینگ ابتدای محور ورودی 13-محور ورودی 14-بلبرینگ ابتدای محور خروجی 15-بلبرینگ دیفرانسیل 16-کرانویل 17-هوزینگ دیفرانسیل 18-بلبرینگ دیفرانسیل 19-پینیون
شکل 31-ساختمان اجزای داخلی یک گیربکس جلو محرک پنج سرعته

شکل 32 ساختمان کامل یک گیربکس جلو محرک پنج سرعته را نشان می‌دهد.

شکل 32-ساختمان کامل یک گیربکس جلو محرک پنج سرعته

مکانیزم تعویض دنده:

برای تعویض دنده، باید مکانیزمی را طراحی کرد تا حرکت دست راننده را به کشویی مدنظر انتقال دهد و باعث درگیری دنده‌ها مختلف شود. مکانیزم تعویض دنده با توجه به فاصله محل نصب گیربکس تا محل استقرار راننده و نحوه نصب گیربکس به صورت طولی یا عرض متفاوت است. شکل 33 یک نوع مکانیزم تعویض دنده در خودروی محرک عقب که گیربکس آن به صورت طولی نصب شده است را نشان می‌دهد.

1-دسته‌دنده 2-میل‌ماهک 3-ساچمه تثبیت میل‌ماهک 4-فنر 5-شیارهای تثبیت موقعیت میل‌ماهک 6-ماهک
شکل 33-یک نوع مکانیزم تعویض دنده در گیربکس خودرو محرک عقب

در خودروهای محرک جلو که گیربکس به صورت عرضی نصب می‌شود به دلیل فاصله زیاد بین گیربکس و صندلی راننده، از اهرم‌بندی طولانی و پیچیده‌تری مطابق شکل 34 برای انتقال نیروی دست راننده به به بازوی تعویض دنده روی گیربکس استفاده می‌شود.

1- مفصل 2-پیچ‌های اتصال دسته‌دنده 3-میل‌ رابط 4-مفصل دورانی خطی 5-پیچ اتصال
شکل 34-اهرم‌بندی تعویض دنده در خودروهای محرک جلو

شکل 35 نحوه استقرار ماهک‌ها و میل‌ماهک‌ها در گیربکس جلو محرک را نشان می‌دهد.

1-محور ورودی(اولیه) 2-محور خروجی(ثانویه) 3-کرانویل دیفرانسیل 4-ماهک تعویض دنده سه و چهار 5-ماهک تعویض دنده یک و دو 6-میل‌ماهک 7-کشویی تعویض دنده سه و چهار 8-کشویی تعویض دنده یک و دو
شکل 35-مکانیزم تعویض دنده گیربکس خودروی جلو محرک

شکل 36 نحوه قرارگیری ماهک‌ها و میل‌ماهک‌ها را در کنار یکدیگر نشان می‌دهد.

شکل 36-نحوه استقرار ماهک‌ها و میل‌ماهک‌ها در کنار یکدیگر

شکل 37 یک نوع ماهک و میل‌ماهک را نشان می‌دهد.

1-میل‌ماهک 2-ماهک 3-بازوی انتقال نیرو از مکانیزم تعویض دنده به میل‌ماهک 4-پین اتصال ماهک به میل ماهک 5-پین اتصال میل‌ماهک به بازوی انتقال نیرو 6-شیارهای تثبیت موقعیت میل‌ماهک
شکل 37-ماهک و میل‌ماهک

مکانیزم مقسم و قفل میل‌ماهک:

چنانچه در گیربکس دو دنده به صورت همزمان درگیر شوند، محورهای گیربکس قفل می‌شوند و باعث آسیب دیدن جدی گیربکس می‌شود لذا استفاده از مکانیزم مقسم و قفل میل‌ماهک به منظور پیشگیری از درگیر شدن دو دنده به صورت همزمان، امری ضروری و اجتناب‌ناپذیر است. شکل 38 یک نوع مکانیزم مقسم دنده را نشان می‌دهد.

1-ماهک 2-ضامن دنده عقب 3-صفحه مقسم دنده 4-محرک مقسم دنده
شکل 38-یک نوع مکانیزم مقسم دنده

مطابق شکل 39 محرک مقسم دنده دارای سه بخش به شرح زیر است:

• بخش 1 که به اهرم تعویض دنده متصل می‌شود و باعث حرکت محوری و دروانی محرک مقسم دنده می‌شود.
• بخش 2 که به اهرم میل‌ماهک‌ها متصل می‌شود و حرکت دسته دنده را به میل‌ماهک‌ها منتقل می‌کند.
• بخش 3 که پین مقسم دنده است که در هر لحظه فقط در یک شیار قرار می‌گیرد و باعث می‌شود که بخش 2 همزمان به دو میل‌ماهک نیرو منتقل نکند.

1-محل اتصال به اهرم تعویض دنده 2-محل اعمال نیرو به میل ماهک‌ها 3-پین مقسم دنده 4-محور محرک مقسم دنده
شکل 39-محرک مقسم دنده

شکل 40 صفحه مقسم دنده را نشان می‌دهد.

1 تا 5-موقعیت دنده‌های یک تا پنج R-موقعیت دنده عقب L-زبانه ضامن دنده عقب
شکل 40-صفحه مقسم دنده

همانگونه که ملاحظه می‌شود پین مقسم دنده در هر لحظه فقط می‌تواند در یکی از شیارهای صفحه مقسم دنده حرکت کند و بنابراین از حرکت همزمان دو میل‌ماهک و درگیری همزمان دو دنده پیشگیری می‌شود. زبانه ضامن دنده عقب نیز وظیفه دارد که هنگام خلاص شدن دنده پنج، این زبانه در بخش زیرین پین مقسم دنده قرار گیرد و از درگیر شدن دنده عقب پیشگیری کند ولی اگه گیربکس در دنده عقب قرار گیرد و راننده قصد درگیر کردن دنده 5 را داشته باشد، این زبانه از این حرکت پیشگیری نمی‌کند.
هنگام حرکت یک میل‌ماهک، سایر میل‌ماهک‌ها باید به به طور کامل و قطعی قفل شوند تا از درگیر شدن دو دنده به صورت همزمان پیشگیری شود از اینرو برای اطمینان از قفل‌شدن قطعی سایر میل‌ماهک‌ها، مطابق شکل 41 از دو عدد ساچمه(4) و یک پلانجر(3) استفاده می‌شود. با حرکت هر کدام از دو میل‌ماهک طرفین، یک ساچمه در شیار میل‌ماهک وسط قرار گرفته و آن را قفل می‌کند و همچنین نیرویی به پلانجر اعمال می‌کند و نیروی پلانجر به ساچمه دیگر منتقل شده و آن ساچمه نیز میل‌ماهک سمت مقابل را قفل کرده و از درگیری همزمان دو دنده پیشگیری می‌شود. با جابجایی میل‌ماهک وسط، دو ساچمه در شیارهای دو میل‌ماهک طرفین قرار گرفته و باعث تثبیت و قفل دو میل ماهک می‌شود.

1-میل‌ماهک دنده‌های یک و دو 2-میل‌ماهک دنده‌های سه و چهار 3-میل‌ماهک دنده‌ پنج 4-ساچمه قفل‌کن میل‌ماه
5-پلانجر
شکل 41-مکانیزم قفل میل‌ماهک