آشنایی با گیربکسهای دستی (Transaxles)
گیربکسهای دستی یا ترانزَکسلها (Transaxles) جزو اجزای کلیدی در سیستم انتقال قدرت خودرو هستند که نقش اصلی آنها انتقال قدرت از موتور به چرخها با کنترل گشتاور و سرعت است. در این مقاله به بررسی جامع و فنی گیربکسهای دستی، ساختار، عملکرد، انواع، مزایا، معایب و کاربردهای آنها خواهیم پرداخت و با جزئیات دقیق مهندسی، زمینه علمی و عملی این قطعه مهم خودرو را معرفی خواهیم کرد.
گیربکس دستی چیست؟
گیربکس دستی (Manual Transmission) نوعی سیستم انتقال قدرت است که راننده با استفاده از دسته دنده و کلاچ کنترل میکند که چه نسبتی از دندهها برای انتقال قدرت استفاده شود. گیربکسهای دستی سنتی، معمولا به صورت جعبه دندههای ساده با چند دنده مستقیم و معکوس ساخته میشوند اما در بعضی خودروهای دیفرانسیل جلو، گیربکس و دیفرانسیل در یک مجموعه واحد قرار میگیرند که به آن ترانزکسل (Transaxle) گفته میشود.
تعریف Transaxle
Transaxle ترکیبی از دو عبارت Transmission و Axle است و نشان میدهد که این قطعه به صورت یکپارچه شامل سیستم انتقال (گیربکس) و دیفرانسیل است. در خودروهایی که موتور و محور محرک در یک انتها قرار دارند، مانند بسیاری از خودروهای دیفرانسیل جلو، به جای استفاده از گیربکس مجزا و یک دیفرانسیل جداگانه، از ترانزکسل استفاده میکنند تا ساختار فشردهتر و وزن کمتری داشته باشند.
ساختار و اجزای گیربکسهای دستی Transaxle
یک گیربکس دستی ترانزکسل شامل بخشهای زیر است:
1. شافت ورودی (Input Shaft)
این شافت به موتور متصل بوده و قدرت چرخان موتور را به داخل گیربکس منتقل میکند.
2. دندههای اصلی (Gear Sets)
مجموعهای از چرخ دندهها با نسبتهای مختلف که امکان تغییر سرعت و گشتاور خروجی را فراهم میکنند. معمولاً دندههای مستقیم (Spur Gear) یا مارپیچی (Helical Gear) برای کاهش نویز و افزایش عمر به کار میروند.
3. شافت خروجی (Output Shaft)
قدرت تغییر یافته توسط دندهها به این شافت منتقل میشود و از آنجا به دیفرانسیل و سپس به چرخها رسید.
4. دیفرانسیل (Differential)
در ترانزکسلها، دیفرانسیل به صورت یکپارچه با گیربکس قرار دارد و وظیفه توزیع گشتاور به چرخهای محرک را بر عهده دارد، به خصوص زمانی که خودرو در پیچها حرکت میکند.
5. جعبه دنده (Gearbox Housing)
قاب محافظ بخشهای داخلی گیربکس که همچنین وظیفه نگهداری روغن و کمک به خنکسازی قطعات را دارد.
6. مکانیزم تعویض دنده (Shift Mechanism)
مکانیزم شامل میله تعویض دنده و دسته دنده است که توسط راننده کنترل میشود تا دنده مورد نظر درگیر شود.
عملکرد گیربکسهای دستی ترانزکسل
عملکرد گیربکس دستی بر اساس تغییر نسبت دندهها است. یک دنده کوچک روی شافت ورودی با دنده بزرگتری روی شافت خروجی جفت شده که میتواند سرعت و گشتاور را کاهش یا افزایش دهد. در زمان رانندگی، راننده کلاچ را فشار میدهد تا اتصال موتور به گیربکس قطع شود، سپس دسته دنده را جابهجا میکند تا دنده مناسب درگیر شود و کلاچ را رها میکند تا قدرت انتقال یابد.
در ترانزکسلها، گشتاور دریافت شده از موتور ابتدا توسط دندهها تغییر یافته و سپس مستقیماً به دیفرانسیل منتقل میشود. دیفرانسیل امکان چرخش مجزا چرخها در پیچ را فراهم میکند که برای ثبات و ایمنی خودرو ضروری است.
مثال فنی از عملکرد نسبت دندهها
فرض کنید نسبت دنده اول 3.5:1 است به این معنا که شافت ورودی 3.5 بار بیش از شافت خروجی میچرخد. این باعث افزایش گشتاور ولی کاهش سرعت میشود که مناسب شروع حرکت است. در حالی که دنده پنجم معمولاً نسبت 0.8:1 دارد که سرعت نهایی بیشتر و مصرف سوخت کمتر در بزرگراهها را فراهم میکند.
انواع گیربکسهای دستی Transaxle
برخی از انواع متداول گیربکسهای دستی ترانزکسل عبارتند از:
1. گیربکس دستی 4، 5 یا 6 دنده
معمولترین نوع، گیربکسهایی با تعداد دندههای مختلف که مطابق با طراحی خودرو دستهبندی میشوند. خودروهای اسپرت و بعضی خودروهای سنگینتر معمولاً 6 دنده دارند تا گستره بیشتری از سرعتها را پوشش دهند.
2. گیربکس دستی با دنده مارپیچی (Helical Gear Transaxles)
دندههای مارپیچی صدای کمتری تولید میکنند و انتقال قدرت نرمتری دارند اما هزینه تولید بالاتری دارند. این نوع در خودروهای مدرن و با کیفیت بالا استفاده میشود.
3. گیربکس دستی با دنده مستقیم (Straight-cut Gear Transaxles)
این دندهها صدای بیشتری دارند اما بازدهی انتقال قدرت بالایی ارائه میدهند. معمولا در خودروهای مسابقهای و اسپرت استفاده میشوند.
4. گیربکس مخصوص خودروهای الکتریکی هیبریدی (Hybrid Manual Transaxle)
در برخی از خودروهای هیبریدی که ترکیب موتور برقی و بنزینی دارند، گیربکس دستی ترانزکسل مجهز به مکانیزمهای اضافی برای هماهنگی با موتور الکتریکی است.
مزایا و معایب گیربکسهای دستی Transaxle
مزایا
- سبک و کم حجم: به دلیل ترکیب گیربکس و دیفرانسیل در یک مجموعه، وزن و حجم سیستم کاهش مییابد.
- هزینه کمتر تولید: یکپارچگی قطعات موجب کاهش هزینههای تولید و نصب میشود.
- افزایش بازدهی انتقال قدرت: به دلیل کاهش تعداد قطعات متحرک رابط بین گیربکس و دیفرانسیل، تلفات انرژی کمتر است.
- نصب آسانتر در خودروهای دیفرانسیل جلو: طراحی فشرده امکان جاسازی بهتر در زیر کاپوت را میدهد.
معایب
- پیچیدگی تعمیرات: تعمیر و بازکردن ترانزکسل به دلیل یکپارچگی گیربکس و دیفرانسیل سختتر است.
- محدودیت در کاربرد: عمدتاً مناسب خودروهای دیفرانسیل جلو است و در خودروهای دیفرانسیل عقب کاربرد ندارد.
- انتقال حرارت بیشتر: ترکیب قطعات باعث افزایش دمای کارکرد گیربکس میشود که نیاز به خنککاری مناسب دارد.
کاربردهای گیربکسهای دستی Transaxle
ترانزکسلها به طور گسترده در خودروهای دیفرانسیل جلو استفاده میشوند، به ویژه در خودروهای کوچک و متوسط شهری. خودروهایی مانند پژو 206، رنو مگان، تویوتا کورولا و بسیاری از خودروهای آسیایی و اروپایی سیستم گیربکس ترانزکسل دارند.
به علت ساختار فشرده، ترانزکسل در خودروهای مسابقهای دیفرانسیل جلو، خودروهای اسپرت جمعوجور و همچنین در خودروهای تعادلی و هیبریدی نیز استفاده میشود.
نکات مهم در نگهداری گیربکس دستی ترانزکسل
- تعویض منظم روغن گیربکس با نوع و ویسکوزیته مناسب طبق دستور سازنده.
- بررسی و تنظیم صحیح کلاچ برای جلوگیری از لیز خوردن و ساییدگی دندهها.
- مراقبت از سیستم تعویض دنده و روانکاری مکانیزم تعویض.
- اجتناب از اعمال نیروهای شدید یا تعویض دنده نادرست برای افزایش طول عمر قطعات داخلی.
جمعبندی
گیربکسهای دستی ترانزکسل از اجزای حیاتی در ساختار خودروهای دیفرانسیل جلو هستند که با ترکیب گیربکس و دیفرانسیل در یک واحد، وزن، حجم و هزینه تولید را کاهش داده و بازده انتقال قدرت را افزایش میدهند. شناخت دقیق ساختار، عملکرد و نکات فنی این نوع گیربکسها برای مهندسین خودرو و تعمیرکاران به منظور نگهداری صحیح و بهینه آنها ضروری است. با رشد فناوری خودرو، ترانزکسلها نیز به سمت طراحیهای پیچیدهتر و یکپارچهسازی بیشتر سوق یافتهاند، ولی اصول پایه همچنان ثابت باقی میماند.