گیربکس خودرو یا همان جعبه دنده خودرو، یکی از قطعات مهمی که حرکت خودرو بدون آن غیرممکن به نظر می‌رسد است. گیربکس میزان معینی از گشتاور تولیدی توسط قوای محرکه را از طریق کلاچ به چرخ‌ها منتقل کرده و جزئی از سیستم انتقال قدرت محسوب می‌شود.از آنجایی که هر موتور می‌تواند به میزان محدودی دور بگیرد وجود گیربکس این تضمین را فراهم می‌کند که راننده بتواند بدون بالا بردن بیش از حد دور موتور نیروی تولیدی آن را کنترل و سرعت وسایل نقلیه را افزایش دهد.
وظیفه گیربکس خودرو یا همان جعبه دنده
اصلی‌ترین وظیفه گیربکس را باید ایجاد تعادل میان سرعت و نیرو دانست. این موضوع بدین معنی است که یک جعبه دنده باید بتواند در سربالایی‌ها نیروی کافی و مناسب خودرو را فراهم کند و در مسیرهای صاف و هموار همچون اتوبان‌ها و بزرگراه‌ها سرعت بالا مورد نیاز را تامین کند. چنین فرآیندی بدون انتخاب دنده مناسب در گیربکس میسر نمی‌شود.
انواع گیربکس خودرو
۱- انواع گیربکس‌های دستی : گیربکس‌های دستی نیاز به درگیری کلاچ با موتور که با فشار پدال آن توسط راننده صورت می‌گیرد دارند. همچنین تعویض دنده‌ها توسط راننده به وسیله دسته دنده انجام می‌شود. شاید استفاده مداوم از دسته دنده آزاردهنده باشد یا فشردن و رها کردن کلاچ برای ساعت‌ها رانندگی آن هم گاهی در ترافیک منجر به خستگی فراوان راننده شود، اما بسیاری همچنان گیربکس‌های دستی را به خودکار ترجیح می‌دهند. از آن جهت که کنترل خودرو کاملا در دست خود راننده است و به تمایل خود سرعت اتومبیل را افزایش یا کاهش می‌دهد. گیربکس‌های دستی به ۲ دسته تقسیم می‌شوند که دسته قدیمی‌تر اکنون تنها در موتورسیکلت‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد و استفاده از آنها در انواع خودروها منسوخ شده است. گیربکس‌های دستی عموما ۴ یا ۵ سرعته طراحی می‌شوند، اما به ندرت نمونه‌های ۶ سرعته آن نیز تولید می‌گردد.
- گیربکس‌های ترتیبی(غیر سنکرونیزه) : در این نوع گیربکس دستی باید تعویض دنده‌ها به صورت پشت هم و به ترتیب صورت می‌گرفت و امکان تغییر دنده مثلا از دنده ۲ به دنده ۴ وجود نداشت. این معضل، رانندگی و کاهش یا افزایش سرعت را سخت و زمان‌بر می‌کرد.
گیربکس‌های غیر ترتیبی(سنکرونیزه) :این نوع جعبه دنده دستی که امروزه به عنوان گیربکس‌های دستی در انواع سواری مورد استفاده است قابلیت جا گذاشتن برخی سرعت‌ها و جهش به سرعت بالاتر دنده را دارد. برای مثال می‌توان دسته دنده را از سرعت ۲ به ۴ منتقل کرد و نیاز به رعایت ترتیب نیست.
۲. انواع گیربکس‌های اتوماتیک : استفاده از این نوع گیربکس‌ها راحت‌تر و ساده‌تر است و نیاز به مهارت بالایی در رانندگی برای تعویض دنده‌های به موقع و درگیر کردن کلاچ خودرو ندارند. برای استفاده از آنها قرار دادن دنده در حالت رانندگی و فشردن پدال گاز کافی است تا خودرو به حرکت درآید. در این سیستم که از پیچیدگی‌های فراوانی برخوردار است، پدال کلاچ حذف می‌شود و دنده صحیح و مناسب توسط خودرو برای راننده انتخاب می‌شود. امروزه انواع مختلفی از گیربکس‌های خودکار در صنعت خودروسازی توسط کمپانی‌های متفاوت مورد استفاده قرار می‌گیرد. عمده آنها عبارتند از:
- گیربکس‌های خودکار سیاره‌ای (AT) : متداول‌ترین گیربکس‌های خودکار در صنعت خودروسازی هستند و از چرخ دنده‌های خورشیدی سیاره‌ای برای انتقال قدرت استفاده می‌کنند. کلاچ خودکار آنها هیدرولیکی است با یک سیستم کنترلی مجزا. پیشتر این گیربکس‌ها ۳ یا نهایتا ۴ سرعته ساخته می‌شدند، ولی با پیشرفت صنعت مکانیک، اکنون گیربکس‌های AT با ۹ سرعت نیز تولید می‌شوند. البته که از آنها در خودروهای پیشرفته و لوکس یا اسپرت استفاده می‌شود.
- گیربکس‌های AMT : این گیربکس‌ها براساس جعبه دنده‌های دستی طراحی شده‌اند و عمل کلاچ‌گیری و تعویض دنده در آنها از طریق قطعات الکترومکانیکی که روی آنها نصب شده است انجام می‌شود. این نوع گیربکس‌ها که سیستم ساده‌تری دارن در قطعات و اجزا با گیربکس‌های دستی مشترک هستند، به همین دلیل هزینه ساخت و نگهداری آنها کمتر است. برای تغییر گیربکس خودرو از نوع دستی به نوع اتوماتیک از جعبه دنده‌های AMT استفاده می‌شود.
- گیربکس‌های پیوسته متغیر یا CVT : از عمر استفاده این گیربکس‌ها چندان نمی‌گذرد اما همین زمان تقریبا کوتاه کافی بوده تا به یکی از محبوب‌ترین گیربکس‌های خودکار در صنعت خودروسازی تبدیل شود. در این نوع جعبه دنده، تعویض دنده‌ها به صورت پیوسته انجام می‌شود و فاصله‌ای که منجر به افت توان و شتاب شود در بین تعویض دنده‌ها احساس نمی‌شود. قطعات آنها متفاوت از قطعات معمول مورد استفاده در دیگر گیربکس‌ها است و انتقال قدرت در آنها توسط دو قطعه مخروطی شکل به نام پولی و تسمه‌ای پلیمری یا فلزی که این دو مخروط را به هم متصل می‌کند صورت می‌گیرد. این دو مخروط هر یک دارای محورهای مجزایی هستند که حول آنها حرکت دورانی دارند. تغییر سرعت حرکت نسبی آنها سبب تغییر سرعت گشتاور و در نتیجه تغییر دنده می‌شود.
- گیربکس‌های DCT یا دو کلاچه : جدیدترین فناوری‌های مکانیکی در این نوع جعبه دنده‌ها به کار گرفته شده است. ساختار آنها شبیه به گیربکس‌های دستی معمولی است اما با استفاده از دو جعبه دنده مستقل که هر یک به سیستم کلاچ جداگانه مستقل خود مرتبط هستند. دنده‌های زوج و فرد به صورت جداگانه بر روی این دو گیربکس مجزا تعبیه شده‌اند. هر دو جعبه دنده در این سیستم با یک واحد پردازنده گیربکس در ارتباط هستند و کنترل سیستم کلاچ‌گیری توسط این واحد صورت می‌گیرد. تغییر دنده و سرعت نیز با قطعات الکترومکانیکی متصل به محورهای جعبه دنده‌ها انجام می‌شود. این جعبه دنده‌ها که به صورت تمام اتوماتیک فعالیت دارند امکان تعویض دنده دستی را نیز به راننده می‌دهند. این نوع گیربکس‌ها که معمولا به صورت پنج و شش سرعته تولید می‌شوند در خودروهای لوکس به کار می‌روند و استفاده از مدل هفت سرعته آنها نیز به تازگی در خودروها اسپرت و مسابقه‌ای رواج یافته است.
۳. گیربکس‌های نیمه خودکار :این نوع گیربکس که منوتیک نیز نامیده می‌شود عمل تعویض دنده را برای راننده ساده‌تر از نوع دستی و کارآمدتر از نوع اتوماتیک می‌سازد. تفاوت آنها با گیربکس‌های خودکار و دستی در این است که عمل تعویض دنده به صورت خودکار انجام می‌شود اما به راننده امکان کم و زیاد کردن دنده‌ها به صورت دلخواه را می‌دهد.
گیربکس‌های خودکار معمولی در دسته دنده میان کنسولی خود تنها چهار حالت حرکت، خلاص، عقب و پارک را در اختیار راننده می‌گذاشتند، اما این گیربکس‌ها که اهرم تعویض دنده آنها به صورت شیفترهای مخصوص در پشت غربیلک فرمان تعبیه می‌شود امکان کنترل سرعت دنده‌ها را با کم و زیاد کردن آنها به راننده می‌دهند. این گیربکس‌ها انواع و اسامی مختلفی دارند که توسط خودروسازان ابداع شده‌اند. رایج‌ترین آنها عبارتند از:
- گیربکس‌های تیپ ترونیک : این جعبه دنده که از ابداعات ش رکت پورشه است و تکنولوژی انحصاری این کمپانی محسوب می‌شود عملکردی شبیه به گیربکس‌های خودکار معمولی دارد. پورشه امتیاز استفاده از این سیستم را به برخی خودروسازان مانند فولکس واگن و آئودی فروخته است. در این سیستم امکان تعویض دنده توسط راننده پیش از فعالیت سیستم خودکار وجود دارد. بنابراین اگر فاصله تعویض دنده‌ها توسط سیستم خودکار زیاد باشد و ضرایب آنها با اختلاف زیاد انتخاب شوند راننده می‌تواند به صورت دستی اقدام به تعویض دنده نماید. این نوع جعبه دنده امکان دنده معکوس را نیز به راننده می‌دهد.
- گیربکس‌های تیپ ترونیک S : در گیربکس‌های تیپ ترونیک راننده برای دخالت در تعویض دنده باید حالت کنترل دستی را فعال کند، اما در این سیستم که مکانیزم پیشرفته‌تری دارد، راننده بدون فعال‌سازی حالت دستی می‌تواند در عمل تعویض دنده دخالت کند و در صورت عدم دخالت مجدد او سیستم گیربکس به حالت خودکار باز می‌گردد.
- گیربکس‌های شیفت‌ترونیک : عملکردی شبیه به گیربکس‌های تیپ‌ترونیک S دارند. این جعبه دنده که توسط شرکت هیوندای ساخته شده و عموما در خودروهای این کمپانی به کار می‌رود تفاوت چندانی با تیپ ترونیک‌های S ندارد و تنها ممکن است در آنها اهرم تعویض دنده در میانه کنسول به شکل دسته دنده تعبیه شود و شاهد شیفتر فرمان در آنها نباشیم.
اجزا و قطعات گیربکس خودرو
گیربکس‌ها به همان اندازه که مهم هستند از قطعات متعددی نیز تشکیل می‌شوند. مهم‌ترین بخش یک گیربکس چرخ‌دنده‌های آن هستند که بسته به نوع گیربکس در اشکال و جنس‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ساختمان گیربکس تعداد زیادی چرخ دنده روی هم سوار می‌شوند و بسته به فعالیت هر یک، میزان قدرت و گشتاور انتقالی از موتور به چرخ‌ها مشخص می‌شود
۱-پوسته گیربکس
۲-شافت ورودی یا محور کلاچ
۳-شافت واسط یا محور زیر
۴-شافت خروجی یا محور اصلی
۵- یاتاقان یا بیرینگ گیربکس
۶-دسته دنده
۷-میل ماهک
۸-ماهک
۹- کشویی دنده
۱۰- دنده برنجی
۱۱- کاسه نمد یا عایق نشت
