گیربکس کمکی چیست؟ و چطور عمل می کند؟

گیربکس کمکی چیست؟ و چطور عمل می کند؟


منبع: آرگا

1

1402/11/11

15:23


انتقال نیرو از موتور به چرخ ها در خودروهای چهار چرخ محرک از طریق گیربکس کمکی یا ترانسفر کیس صورت می گیرد. در این مطلب با انواع این گیربکس و نحوه عملکرد آن آشنا می شوید.

گیربکس کمکی که به اسم ترانسفر کیس در دنیا شناخته می شود وظیفه انتقال نیرو از دو دیفرانسیل را به عهده دارد. در خودروهای چهار چرخ محرک این سیستم طراحی تا بتواند نیروی تولیدی را به همه چرخ ها و محورها انتقال دهد. در ادامه با این نوع سیستم بیشتر آشنا می شوید.

آشنایی با گیربکس کمکی

انتقال نیرو از پیشرانه به چرخ ها یکی از اصلی ترین وظایف هر خودرویی می باشد. اگر وظیفه انتقال نیرو در خودرو به صورت درست انجام نشود، حتی اگر بهترین ماشین را نیز سوار شده باشید ولی نیروی تولیدی به چرخ ها درست انتقال پیدا نکند خودرو از حرکت باز می ماند.

در ماشین های چهار چرخ محرک از گیربکس کمکی یا ترانسفر کیس استفاده تا این نیرو به هر ۴ چرخ انتقال یابد. در واقع گیربکس کمکی با اسم ترانسفر کیس در دنیا معروف می باشد. این بخش وظیفه انتقال نیرو از دو دیفرانسیل را عهده دار است. در اکثر خودروها وظیفه انتقال نیرو به یک صورت و مطابق یک پلتفرم انجام می شود.

ولی در خودروهای چهار چرخ محرک سیستمی به اسم گیربکس یا جعبه دنده کمکی گشتاور و نیروی تولیدی را به تمام چرخ ها و محورها انتقال می دهد.

اتصال جعبه دنده کمکی  به گیربکس اصلی

قابل ذکر است در خودروهایی که از لحاظ ابعاد طویل نبوده و فاصله محوری کمی دارند، ترانسفر کیس بدون واسطه ای به گیربکس اصلی اتصال می یابد و خودروهایی مانند دیگنیتی که فاصله محوری زیادی دارد، ترانسفر کیس توسط یک گاردان به جعبه دنده اصلی اتصال یافته تا فضای کمتری از ماشین اشغال شده، استهلاک آن کاسته و تعمیر و دسترسی به ترانسفر کیس راحت تر شود.

وقتی خودروهای با دو دیفرانسیل راهی بازار شدند به سیستم کمکی جدید نیاز بود تا نیرو را به چرخ ها انتقال دهد. به این ترتیب توان تولیدی موتور به غیر از محور محرک اصلی به محور دوم هم منتقل شود. این قسمت به شکل جعبه دنده دوم طراحی شد تا بتواند به خوبی وظیفه اش را انجام دهد.

جعبه دنده کمکی دقیقا بعد از جعبه دنده اصلی قرار داشته و جدا از انتقال قدرت به هر ۴ چرخ، تغییر در دور خروجی ترانسفر کیس و افزایش بیشتر گشتاور خروجی و انتقالی به سوی چرخ ها می باشد. جعبه دنده کمکی خودرو معمولا در خودروها دو یا سه دیفرانسیل وجود دارد.

گیربکس در خودروهای مختلف تا حدود زیادی به یک شکل و اساس بوده و تنها در چندین نوع خلاصه می‌شود. ولی در خودروهایی که به صورت چهارچرخ محرک می باشند، جعبه دنده کمکی نیز وجود دارد تا بتواند گشتاور و توان تولید شده را به تمام  چرخ‌ها و محورها منتقل سازد.

به طور کلی با تولید خودروهای دو دیفرانسیل، به قطعه ای در بخش انتقال قدرت نیاز بود تا بتواند نیروی تولیدی از پیشرانه را به غیر از محور محرک اصلی، به محور دوم هم انتقال دهد. این قسمت به صورت یک گیربکس یا جعبه دنده دوم طراحی شد تا این هدف تحقق یابد.

این قطعه بعد از گیربکس اصلی قرار داشته و کارکرد آن، علیرغم انتقال نیرو به هر چهار چرخ، تغییر در دور خروجی گیربکس و افزایش بیشتر گشتاور خروجی و انتقالی به سمت چرخ ها می باشد.همانطور که اشاره شد جعبه دنده کمکی در خودروهایی که بیش از یک محور محرک داشته، مانند خودروهای ۲ دیفرانسیل یا ۳ دیفرانسیل و خودروهای چهارچرخ دائم تعبیه شده است.

انواع وضعیت جعبه دنده کمکی

جعبه دنده کمکی دارای ۴ وضعیت حرکتی می باشد که در ادامه به آن ها اشاره می شود.

وضعیت ۲H

این حالت به وضعیت عادی اختصاص داشته و به عنوان دو چرخ سبک شناخته می شود. از این حالت اکثرا در وضعیتی که جاده لغزنده نبوده و زمین خشک باشد، استفاده می شود. این جعبه دنده برای انتقال قدرت سبک به محور اصلی استفاده می شود و این وضعیت در خیابان ها و سطوح هموار مکمل گیربکس اصلی است و در جاده های بیرون شهری کارایی ندارد.

روش کارکرد جعبه دنده کمکی در این وضعیت به این شکل است که قدرت تولیدی توسط پیشرانه از شفت ورودی به شفت میانی و مجددا به شفت اولیه و بعد به خروجی اکسل انتقال می یابد.

وضعیت ۴H

این حالت به وضعیتی اختصاص دارد که جاده برفی، لغزنده یا گلی است و در این حالت تنها نیرو به محور دوم، بدون تغییر در دور و گشتاور انتقال می یابد. به این وضعیت حالت چهار چرخ سبک نیز اطلاق می شود. عملکرد این نوع جعبه دنده کمی به این صورت است که نیرو را از شفت ورودی دریافت و به شفت های خروجی که توسط دنده سبک به شفت میانی متصل می باشند، منتقل می سازد.

وضعیت N

این حالت از کلمه neutral به معنای خلاص برگرفته شده است. این نوع جعبه دنده کمکی هیچ انتقال قدرتی به چرخ ندارد. یعنی هیچ یک از شیفت های خروجی گیربکس کمکی با شیفت های میانی درگیر نبوده و این جعبه دنده بیشتر جنبه قدرتی دارد و با خلاص کردن آن و درگیر شدن اهرم و وینچ مکانیکی نیرو حرکت به وینچ منتقل می شود. به طور کلی در این وضعیت حتی با درگیری دنده های گیربکس اصلی بازهم ماشین حرکت نمی کند.

وضعیت L4

چهارمین وضعیت جعبه دنده کمکی نوع L4 است. این نوع برای حرکت با قدرت بالا و وضعیت دشوار جاده ای مانند سربالایی یا سرازیری با شیب تند یا جاده های سنگلاخ طراحی شده است. در این حالت محورهای خروجی با دنده سنگین به شفت میانی وصل شده و در سرعت های کمتر از ۵۰ کیلومتر بر ساعت کارایی دارند. در غیر این شرایط جعبه دنده کمکی آسیب دیده و باید خرید یک ترانسفر کیس جدید را مدنظر قرار دهید.

به طور کلی برای این که بیشترین راندمان را حین حرکت خودرو استفاده کنیم از وضعیت L4 استفاده می شود که با کاهش دور خروجی از جعبه دنده گشتاور را افزایش می دهد.

قابل ذکر است این وضعیت ها برای خودروهای دو دیفرانسیل با پارت تایم یا گاهی دو دیفرانسیل بوده که درگیری محور دوم مطابق با خواست و انتخاب راننده می باشد. در خودروهای فول تایم، معمولا تنها وضعیت ۴L و ۴H استفاده زیرا هر دو محور دائما درگیر می باشند.

در کراس اوورهای دائم ۴ چرخ از نوع AWD حالت ۴L وجود ندارد که نقطه تمایز خودروهای شاسی بلند حقیقی با کراس اوورها این عامل است. ضمنا در بعضی خودروهای شاسی بلند فول تایم، در وضعیت های ۴H و ۴L تقسیم گشتاور با نسبت خاصی میان دو محور صورت می گیرد و برای تقسیم گشتاور میان هر دو محور، وضعیت ۴L lock و ۴H lock  هم وجود دارد. ضمنا وضعیت N بین دو حالت ۴L و ۴H بوده تا نتوان به طور مستقیم میان این دو حالت تغییر وضعیت داد زیرا منجر به آسیب گیربکس و موتور می شود.

گفتنی است جعبه دنده کمکی معمولا در خودروهای سواری کاربردی ندارند. این سیستم به صورت دسته دنده دار یا دکمه ای بوده و به ۴ بخش تقسیم شده که به آن ها اشاره شد.

کارکرد جعبه دنده کمکی

جعبه دنده کمکی به دو روش عمل می کند. ارتباط دنده های داخل این سیستم یا به صورت دنده و چرخ دنده بوده یا توسط زنجیر صورت می گیرد. البته لازم به ذکر است انتقال قدرت در این روش خیلی دشوار بوده ولی استهلاک بسیار کمی دارد. به عبارتی هر چند روش انتقال دنده ای کمی خشن می باشد و درگیر سازی دنده ها در ماشین های قدیمی قلق خود را داشته ولی استهلاک این روش کم بوده و خرابی آن نیز خیلی کمتر است.

فرضا اگر خودرو دو دیفرانسیل باشد محور محرک اصلی آن محور عقب است. البته که در اکثر ماشین های SUV جدید، جعبه دنده کمکی پس از جعبه دنده اصلی قرار دارد. گشتاور خروجی از جعبه دنده اصلی به ترانسفر کیس وارد شده و چرخ دنده ورودی آن به چرخش در می آید. در حالت حرکت با دو چرخ یا وضعیت ۲H انتقال نیرو به خروجی محور دوم انجام نمی شود و تنها گشتاور ورودی به جعبه دنده اصلی بدون تغییر به سوی محور اصلی که عقب است از جعبه دنده کمکی خارج می شود.

با درگیر نمودن محور دوم به ۴H یا حرکت با ۴ چرخ سبک، دنده ای که ویژه انتقال قدرت به سمت محور جلو می باشد، درگیر شده و انتقال قدرت بدون تغییر در تعداد دور خروجی صورت می گیرد. هنگامی که اهرم حرکتی روی ۴L یا حرکت با ۴ چرخ به صورت سنگین واقع می شود، در ورودی جعبه دنده کمکی، دنده کوچک ورودی با دنده بزرگی که در خروجی قرار دارد ارتباط یافته در نتیجه شاهد کاهش دور و در نتیجه آن افزایش گشتاور خروجی خواهیم بود.

در خودروهای با طول و فاصله محوری کم جعبه دنده کمکی به صورت مستقیم و بدون واسطه به جعبه دنده اصلی متصل می شود به طوری که یک ساختار کاملا یکپارچه را ایجاد می کند. ولی در خودروهای دارای فاصله محوری بالا معمولا جعبه دنده با یک کاردان به جعبه دنده اصلی متصل می گردد.

گفتنی است در اتصال مستقیم شاهد اشغال فضای کمتری بوده ولی عیب یابی برای خودروهای با فاصله محوری زیاد خیلی راحت بوده و تعمیر این ماشین ها نیز به علت اتصال کاردان خیلی راحت تر می باشد. و همانطور که جلوتر اشاره شد اتصال با کاردان خیلی خاص بوده و در خودروهای سواری چندان مشاهده نمی شود.

روانکاوی جعبه دنده

در جعبه دنده های دستی برای روانکاری از واسکازین استفاده می شود و در برخی دیگر از روغن هیدرولیک کمک گرفته می شود. معمولا جعبه دنده هایی که شیوه انتقال نیرو داخلی آن ها به شکل زنجیری است روانکاری با روغن هیدرولیک انجام می شود. البته باید دقت داشت که برای روانکاری زنجیرها همیشه هم روغن هیدرولیک استفاده نمی شود و در مواقعی روغن واسکازین به کار می رود که عمر این قطعه را افزایش دهد.

چرا که معمولا نشتی و لقی در قطعات داخلی جعبه دنده کمکی افزایش یافته و حساسیت این بخش نسبت به قبل کاهش می یابد. جعبه دنده کمکی در بیشتر کراس اوورهای AWD با روغن هیدرولیک مورد روانکاری قرار می گیرد.

اتصال PTO

یکی از کاربردهای ماشین های دو دیفرانسیل استفاده در مزارع و دامداری ها می باشد زیرا امکان حرکت آسان در زمین های ناهموار را دارند. این خودرو ها کارایی راحت تری نسبت به تراکتورها دارند از این رو سریعا از سوی دامداران و کشاورزان با استقبال روبرو شدند.

یکی از قطعاتی که به جعبه دندنه کمکی در خودروهای دو دیفرانسیل متصل می گردد، قطعه ای به اسم بغل گیربکسی یا Power take-off می باشد که به اختصار PTO نام دارد. این قطعه در حقیقت خروجی گیربکس بوده تا بتوان از چرخش محور داخلی جعبه دنده کمکی، دستگاه های جانبی مانند باری کمپرسی، گاو آهن، جرثقیل، انواع پمپ هیدرولیک روغنی و آبی، وینچ های مکانیکی و… را راه انداخت.

انواع اهرم دسته دنده

همانطور که اشاره شد جعبه دنده کمکی هم مانند جعبه دنده اصلی خودرو، دارای وضعیت های مختلفی بوده و بایستی از طری یک دسته دنده آن ها را انتخاب نمود. دسته دنده این جعبه دنده ها در خودروهای قدیمی بیشتر به شکل اهرمی و مکانیکی می باشد که در کنار دسته دنده اصلی جای دارد.

ولی حدود دو دهه است که مدل های برقی هم تولید شده تا راحتی راننده در این بخش افزایش یابد. کار با دسته دنده های برقی راحت تر بوده و راننده تنها با چرخش یک کلید می تواند وضعیت های مختلف را انتخاب نماید ولی در مقابل این سیستم حساس تر می باشد و عدم کارکرد درست آن در بیشتر خودروها در برخی مواقع هم مشاهده شده است.

سیستم ۴WD

با افزایش تولید خودروهای برقی و هیبریدی، چهار چرخ محرک کردن آن ها هم ساده تر از ماشین های قدیمی بود. زیرا با قرارگیری موتور برقی در محور محرک دوم، می توان آن ها را به راحتی به صورت دو دیفرانسیل ارائه نمود. بعضی از خودروهای برقی، در هر محور دارای یک موتور الکتریکی بوده و این امر حتی تا نصب یک موتور برای هر چرخ هم صورت می گیرد.

در بعضی خودروهای هیبریدی چهارچرخ نیز، موتور درون سوز به یک محور متصل می باشد و موتور برقی هم به محور دیگر متصل است. اگرچه که ممکن است در این خودروها هم به همان روال قدیمی، وجود ترانسفر کیس را نیز شاهد باشیم.

معایب جعبه دنده کمکی

استفاده از جعبه دنده های کمکی به همان اندازه که مفید بوده، می تواند معایبی هم داشته باشند. یکی از رایج ترین معایب این نوع گیربکس ها تقسیم نیرو و سرعت به صورت مساوی بین اکسل عقب و جلو می باشد که لغزش کاردان و محورهای جلو و عقب خنثی شده و هنگام دور زدن مشکل ایجاد می شود. همچنین موجب خرد شدن گیربکس و دیفرانسیل ها و در مواردی هم سبب چپ شدن خودرو می گردد.

در صورت تمایل برای آشنایی با گیربکس اتومات و گیربکس های دو کلاچه روی لینک ها کلیک کنید.

نظرات


تصویری


ویدئو