جعبه دنده اتوماتیکخودروهای امروزی دیگر مجهز به جعبه دنده دستی نیستند. مشکلات تعویض دنده و استهلاکات ناشی از خطای انسانی در تعویض دنده از دلایلی بود تا جعبه دنده اتوماتیک روی کار بیایند. در جعبه دنده اوتوماتیک سیستم با توجه به سرعت و گشتاور موتور می تواند دنده را جابجا کند. درواقع هرچه بیشتر پدال گاز را فشار دهید دنده ماشین بالاتر رفته و سرعت زیاد می شود.

بیشتر گیربکس های مدرن اتوماتیک دارای مجموعه ای از چرخ دنده ها به نام “Epicyclic” هستند. یک مجموعه ای از دنده های سیاره ای که از یک دنده مرکزی به نام sun gear یا دنده خورشید، یک حلقه بیرونی با دنده دندانه ای داخلی  و دو یا سه چرخ دنده معروف به چرخ دنده های سیاره ای تشکیل شده است که بین چرخ دنده خورشید و حلقه می چرخند.

در واقع سیستم انتقال گشتاور با مکانیزم معروف به مبدل گشتاور متصل است که به عنوان یک رابط سیال بین موتور و سیستم انتقال قدرت عمل می کند. اگر چرخ دنده خورشیدی یا مرکزی قفل شده و دنده های سیاره ای توسط حمل کننده دنده به بیرون منتقل شوند ، خروج از حلقه چرخ دنده صورت می گیرد و افزایش سرعتی به دنبال خواهد داشت.

اگر حلقه دنده قفل شده باشد و دنده خورشید به بیرون هدایت شود، چرخ دنده های سیاره ای قابلیت درایو را از طریق حمل کننده دنده سیاره ای انتقال داده و سرعت کاهش پیدا می کند. با رفتن نیرو به دنده خورشید یا مرکزی و قفل حمل کننده دنده های سیاره ای ، حلقه چرخ دنده به بیرون هدایت شده، اما درایو بالعکس عمل خواهد کرد.

برای دستیابی به درایو مستقیم بدون تغییر، سرعت یا جهت چرخش دنده مرکزی به حلقه چرخ دنده قفل می شود و کل واحد به صورت یک جانبه عمل می کنند. در ادامه به نحوه کار یک جعبه دنده اتوماتیک خواهیم پرداخت.

نحوه عملکرد مبدل گشتاور در جعبه دنده اتوماتیک

۱-در دورهای بالا ، رآکتور شروع به چرخش می کند. هنگامی که توربین ، پروانه و راکتور با همان سرعت در حال گردش هستند ، روغن از بین نمی رود.

۲-در دورهای پایین ، راکتور ثابت است و روغن را به طرف پروانه دفع می کند. این باعث افزایش گشتاور اعمال شده بر روی توربین می شود.

در واقع مبدل گشتاور یک اتصال سیال وار بوده که همانند کلاچ عمل می کند اما این تفاوت هم در آن وجود دارد که درایو با فشار هیدرولیکی نیز همراست. مبدل دارای چند مؤلفه اصلی است که باید به پروانه پیچیده شده فلزی. توربین متصل به شافت ورودی گیربکس؛ و راکتور مرکزی بین این دو اشاره کرد که دارای یک کلاچ یک طرفه به نام freewheel یا چرخ آزاد است.

با افزایش سرعت موتور ، نیروی گریز از مرکز که بر روی سیال هیدرولیک تعبیه شده که بوسیله ون های پروانه کار می کند ، گشتاور به توربین منتقل می کند. رآکتور مرکزی با تغییر مسیر جریان سیال به پروانه، این تلاش چرخش را تبدیل می کند تا گشتاور بیشتری در سرعت های کم ایجاد کند.

هنگامی که موتور سرعت بیشتری پیدا می کند و قدرت بالاتری ایجاد می کند ، نیاز به تقویت این گشتاور کاهش پیدا کرده و چرخ های آزاد راکتور باز می شوند. مبدل گشتاور به عنوان یک چرخ دنده سیال عمل می کند و موتور را به گیربکس وصل می کند.

اجزای اصلی مبدل گشتاور در نمودار نشان داده شده است که شامل پروانه ، راکتور (یا استاتور) و توربین می شود. نمودارهای کوچکتر جهت گرفته شده توسط سیال هیدرولیک تحت نیروهای گریز از مرکز نشان داده می شوند. همین کار را می توان با قفل چرخ دنده های سیاره ای با حمل کننده چرخ دنده نیز مشاهده کرد. بیشتر گیربکس های اتوماتیک دارای دنده سه سرعته رو به جلو دارند و از دو مجموعه چرخ دنده های اپیسایکلیک استفاده می کنند.

توالی قفل شدن سیستم دنده اپیسایکلیک توسط نوارهای ترمز عامل فشار هیدرولیک یا کلاچ های چند صفحه ای حاصل می شود. باند ها به دور حلقه چرخ دنده محکم می شوند تا از چرخش آن جلوگیری کنند و از بندها برای قفل دنده های خورشیدی و سیاره ای استفاده می شود.
ترتیب صحیح ساخت فشار و رهاسازی توسط یک مجموعه پیچیده از شیرهای هیدرولیک در رابطه با سنسورهایی که به بار موتور ، سرعت جاده و باز شدن دریچه گاز پاسخ می دهند، کنترل می شود.

مکانیسم مرتبط با دریچه گاز – که به عنوان لگد زدن شناخته می شود – برای ایجاد تغییر جهت شتاب سریع استفاده می شود. وقتی شتاب دهنده را به طور ناگهانی فشار می دهید تا سایز کامل آن با یک دنده پایین فورا انتخاب شود. بیشتر جعبه دندهای اتوماتیک دارای سیستم فراتر هستند به طوری که راننده می تواند در صورت نیاز دنده را پایین نگه دارد.

مکانیزم ساده چرخ دنده های اپیسایکلیک “Epicyclic”

۱-چرخ دنده سیاره ای با قفل شدن قسمت مرکزی خورشید ، به دور آن می چرخند. حمل کننده  و حلقه بیرونی به همین صورت چرخانده می شوند.

۲-اگر چرخ دنده خورشید در چرخ دنده بیرونی قفل شود ، چرخ دنده سیاره ای نمی تواند چرخانده شود ، بنابراین کاملا با مشکل رو به رو می شود.

۳-با قفل شدن حمل کننده چرخ دنده سیاره ای ، چرخ دنده های خورشیدی را چرخانده تا حلقه دنده را بالعکس حرکت دهد.

۴-درایو اول (دنده اول): کلاچ پیشرانه جلو درگیر شده و موتور اولین حلقه دنده را می چرخاند. این باعث می شود دنده های سیاره ای چرخ دنده های متداول خورشیدی را در جهت مخالف هدایت کنند. دومین حامل چرخ دنده سیاره ای توسط یک باند ترمز نگه داشته می شود ، بنابراین ساختار حلقه دنده دوم و شافت خروجی را هدایت می کنند و در نتیجه دو کاهش در سرعت موتور ایجاد می کند.

۵-درایو دوم (دنده دوم): درایو دو نسبت متوسط ایجاد می کند. کلاچ جلو راننده درگیر شده و بنابراین موتور اولین حلقه دنده را هدایت می کند. ترمزهای خورشیدی عمل کرده و چرخ دنده های سیاره ای در اطراف آن می چرخند. این باعث می شود که حمل کننده در همان راستا هدایت شود. شافت حمل کننده شافت خروجی است ، بنابراین دچار کاهش می شود. دومین چرخ دنده سیاره ای و فری ویل حمل کننده آنهاست.

۶-درایو(دنده بالا): کلاچ جلو راننده درگیر شده و موتور اولین حلقه دنده را هدایت می کند. کلاچ معکوس نیز درگیر شده که حلقه دنده را به دنده خورشیدی قفل می کند و هر دو با سرعت یکسان چرخانده می شوند. چرخ دنده های سیاره ای نمی توانند چرخانده شوند ، بنابراین چرخ دنده نیز با سرعت موتور چرخانده می شود. خروجی از شافت حمل کننده گرفته می شود که با سرعت موتور (درایو مستقیم) چرخانده می شود.

جعبه دنده اتوماتیک

۷-معکوس: چرخ دنده معکوس معمولاً روی “انتخاب” “R” مشخص می شود. کلاچ جلو راننده از کار افتاده است و اولین فری ویل حلقه دنده هستند. کلاچ معکوس درگیر شده و موتور دنده خورشیدی را هدایت می کند. دومین حمل کننده دنده سیاره ای با ترمز فعال شده و دنده های خورشیدی باعث می شود چرخ دنده های این حلقه دوم چرخ دنده سیاره ای را در جهت مخالف به حرکت درآورده و معکوس می شود.

در این مقاله سعی شد تا بصورت فنی اما ساده نحوه عملکرد کلی یک جعبه دنده اتوماتیک را توضیح دهیم، امیدواریم این مطلب برای شما مفید واقع شده باشد.

 

منبع: howacarworks.com