بررسی اجمالی جعبه دنده کمکی (Transfer Case)
جعبه دنده کمکی یا Transfer Case یکی از اجزای حیاتی در سیستمهای انتقال نیرو خودروهای چهارچرخ متحرک (4WD) و تمامچرخ متحرک (AWD) است. این قطعه نقش کلیدی در توزیع مناسب گشتاور و قدرت میان محورهای جلو و عقب ایفا میکند، که در نهایت باعث بهبود توانایی خودرو در مسیرهای ناهموار و شرایط لغزنده میشود.
تعریف و عملکرد جعبه دنده کمکی
جعبه دنده کمکی نوعی دستگاه مکانیکی است که قدرت خروجی از گیربکس اصلی را دریافت کرده و آن را میان دو مجموعه محور (عموماً محور جلو و عقب) تقسیم میکند. عملکرد اصلی آن، هدایت نیروی موتور به چرخهای جلو و عقب یا تنها چرخهای عقب یا جلو بستگی به نوع سیستم چهارچرخ متحرک است.
در بسیاری از خودروهای 4WD، جعبه دنده کمکی امکان انتخاب حالتهای مختلف حرکت مانند دوچرخ متحرک (2WD)، چهارچرخ متحرک تماموقت (AWD) یا چهارچرخ متحرک دستی (4WD High و 4WD Low) را فراهم میآورد. این قابلیتها با استفاده از مکانیزمهای داخلی به نام «کلاچ»ها، دیفرانسیل مرکزی یا دندههای مخصوص انجام میشود.
نحوه کار در حالتهای مختلف
- حالت 2WD: نیرو تنها به یکی از محورهای جلو یا عقب منتقل میشود؛ معمولاً محور عقب برای خودروهای سنتی.
- حالت 4WD High: قدرت به هر دو محور جلو و عقب منتقل میشود ولی با نسبت دنده مشابه به حالت حرکت عادی، برای شرایط جادهای با چسبندگی متوسط.
- حالت 4WD Low: نسبت دنده کاهش یافته و در نتیجه گشتاور افزایش مییابد؛ مناسب برای مسیرهای کوهستانی، گلآلود و شرایط سخت قابلیت عبور بالا.
ساختار و اجزای جعبه دنده کمکی
جعبه دنده کمکی معمولاً شامل اجزای زیر است:
- ورودی قدرت (Input Shaft): محور ورودی قدرت که نیروی موتور و گیربکس را دریافت میکند.
- دندهها (Gears): مجموعه دندههای بزرگ برای تقسیم قدرت و تنظیم نسبتهای انتقال.
- دیفرانسیل مرکزی (Center Differential): در جعبههای دنده کمکی تماموقت برای تقسیم نیروی چرخش بین محورهای جلو و عقب، به گونهای که بتوانند با سرعتهای متفاوت بچرخند.
- کلاچها و صفحه کلاچ: برای اتصال یا قطع قدرت به محورهای مختلف در حالتهای گوناگون.
- مکانیزم انتخاب حالت (Shift Mechanism): دنده یا اهرمی که راننده با آن حالتهای انتقال نیرو را تنظیم میکند.
- محفظه و روانکار (Housing and Lubricant): محفظهای فلزی که تمام اجزا در آن قرار داشته و با روغن مخصوص روانکاری میشود.
نمونه ساختار داخلی جعبه دنده کمکی
در شکلهای ساختاری معمول، جعبه دنده کمکی مکانیزم دیفرانسیل مرکزی کروی یا با دندههای کرانویل دارد که همزمان نیرو را به دو محور مستقل انتقال میدهد. این مکانیزم پیچیده اجازه میدهد محورهای جلو و عقب سرعت متفاوت داشته باشند، بدون ایجاد فشار یا سایش روی سیستم انتقال نیرو.
انواع جعبه دنده کمکی از نظر طراحی و کاربرد
1. جعبه دنده کمکی با قابلیت دو حالت (Part-Time Transfer Case)
این نوع جعبه دنده کمکی معمولاً در خودروهای آفرود و 4WD با کاربرد بالا استفاده میشود. این دستگاه دارای دو حالت اصلی است: حالت 2WD و حالت 4WD، که راننده با اهرم یا دکمه قادر به تغییر آنها است. در این مدلها، دیفرانسیل مرکزی وجود ندارد و به همین دلیل استفاده دائمی از حالت 4WD در شرایط جادهای معمولی توصیه نمیشود زیرا باعث سایش بیش از حد و مشکلات هدایت خودرو میگردد.
2. جعبه دنده کمکی تماموقت (Full-Time or AWD Transfer Case)
این نوع در خودروهای AWD دیده میشود که نیرو به صورت دائمی به هر دو محور ارسال میشود. مکانیزم دیفرانسیل مرکزی در این نوع تعبیه شده تا اختلاف سرعت چرخ ها در دو محور جلو و عقب را جبران کند بدون فشار اضافی به سیستم انتقال نیرو. از مزایای این نوع میتوان به راندمان بهتر در شرایط متنوع جادهای و راحتی بیشتر در هدایت اشاره کرد.
3. جعبه دنده کمکی با قابلیت کاهش دور (Low Range Transfer Case)
این نوع جعبه دنده کمکی علاوه بر توزیع نیرو، نسبتهای دنده کاهنده دارد که برای عبور از مسیرهای سخت، شیبهای تند، یا جابهجایی با سرعت پایین و گشتاور بالا استفاده میشود. استفاده از 4WD Low باعث افزایش راندمان گشتاور به چرخها و کاهش استهلاک موتور یا گیربکس در شرایط پرتنش میگردد.
کاربردهای جعبه دنده کمکی در خودروها
جعبه دنده کمکی به طور عمده در خودروهای زیر استفاده میشود:
- خودروهای آفرود و شاسی بلند (SUV) که نیاز به سیستم چهارچرخ متحرک دارند.
- خودروهای بارکش یا وانتها برای افزایش کشش در شرایط مسیر ناهموار.
- خودروهای نظامی و امداد و نجات که در شرایط دشوار مجبور به حرکت هستند.
- بعضی خودروهای شهری AWD برای افزایش ایمنی در شرایط برفی و لغزنده.
به عنوان مثال، در خودروهایی مانند Toyota Land Cruiser یا Jeep Wrangler به طور گسترده از جعبه دنده کمکی با قابلیت 4WD Low استفاده میشود که شرایط سخت آفرود را تسهیل میکند.
نکات فنی و نگهداری جعبه دنده کمکی
روانکاری و تعویض روغن
جعبه دنده کمکی بستگی زیادی به روانکاری دارد و باید روغن مخصوص با گرانروی و مشخصات تعریف شده توسط سازنده در آن استفاده شود. پایین بودن کیفیت روغن یا عدم تعویض به موقع میتواند باعث ساییدگی دندهها و خرابی قطعات داخلی گردد.
کالیبراسیون و تنظیمات
در برخی سیستمها، تنظیم دیفرانسیل مرکزی یا کلاچها نیاز به تنظیم دورهای دارد تا فشار و عملکرد مناسب حفظ شود. خرابی این قسمتها میتواند باعث لغزش نیرو، به هم خوردن توزیع گشتاور و صداهای غیرمعمول شود.
علائم خرابی جعبه دنده کمکی
- صدای غیرمعمول مثل غرش یا زوزه در هنگام فعال شدن 4WD
- لرزش یا سختی در شیفت حالتهای انتقال نیرو
- نشت روغن از محفظه جعبه دنده کمکی
- کاهش توانایی خودرو در شرایط آفرود یا لغزنده
مزایا و محدودیتهای جعبه دنده کمکی
مزایا
- افزایش کشش و کنترل خودرو در مسیرهای سخت و شرایط لغزنده
- قابلیت تقسیم توان به صورت متوازن میان محورهای جلو و عقب
- امکان کاهش سرعت و افزایش گشتاور برای عبور از مناطق دشوار با مدلهای Low Range
- افزایش ایمنی و پایداری خودرو در شرایط جادهای نامناسب
محدودیتها
- افزایش وزن و پیچیدگی سیستم انتقال نیرو
- نیاز به نگهداری و مراقبت دورهای برای جلوگیری از خرابی
- در صورت استفاده نادرست ممکن است سیستم آسیب ببیند
- افزایش هزینه تولید و تعمیرات نسبت به خودروهای دوچرخ متحرک
نتیجهگیری
جعبه دنده کمکی یکی از قطعات حیاتی جهت بهرهبرداری بهینه از خودروهای چهارچرخ محرک است که با تقسیم بهینه نیرو بین چرخها، توانایی مانور و کشش خودرو را در شرایط سخت به طرز قابل توجهی افزایش میدهد. آشنایی با ساختار، انواع، نکات فنی و نگهداری این قطعه موجب افزایش طول عمر و عملکرد بهتر خودرو در شرایط متنوع میشود.
انتخاب جعبه دنده کمکی مناسب و مراقبت صحیح از آن ضرورت دارد تا ضمن افزایش ایمنی، از هزینههای اضافی تعمیرات جلوگیری شود.