اساس کار گیربکس های اتوماتیک - گیریبکس اتوماتیک

 

  اگر شما یک ماشین با گیربکس اتوماتیک رانده باشید ، دو تفاوت بزرگ بین گیربکس های اتوماتیک و گیربکس های دستی را می شناسید :

• خودرو های دارای گیربکس اتوماتیک پدال کلاچ ندارند .

• خودرو های دارای گیربکس اتوماتیک نیازبه تعویض دنده دستی ندارند . یک بار شما دنده را در حالت drive قرار می دهید ، همه چیز ها دیگر خودکار عمل می کند .

گیربکس اتوماتیک ( بعلاوه مبدل گشتاور ) و گیربکس دستی ( با کلاچ ) دقیقاً مانند هم عمل می کنند ، اما از راه های کاملاً متفاوت. روش گیربکس اتوماتیک برای تعویض دنده کاملاً شگفت انگیز است .

 

گیریبکس اتوماتیک

محل قرار گرفتن گیربکس اتوماتیک

 ما در این مقاله طرز کار گیربکس اتوماتیک را خواهیم گفت . ابتدا با اساس کلی سیستم شروع می کنیم : دنده های سیاره ای .

سپس چگونگی درگیر کردن  دنده ها را خواهیم دید ، و چگونگی کنترل کار آنرا خواهیم آموخت و در مورد ریزه کاریهای پیچده مربوط به کنترل گیربکس بحث خواهیم کرد .

درست مثل جعبه دنده های دستی ، کار اصلی گیربکس های اتوماتیک این است که به موتور ( که دارای دامنه محدود سرعت است ) اجازه می دهد که سرعت خروجی با دامنه وسیعی داشته باشند .

 

گیربکس اتوماتیک

 نمونه برش خورده یک گیرکس اتوماتیک (Mercedes-Benz CLK)

خودرو ها بدون گیربکس محدود به یک نسبت انتقال دور می باشند ، این نسبت که قابل انتخاب است و به خودرو اجازه می دهد که با حداکثر سرعت مطلوب طی مسیر کند . اگر حداکثر سرعت 80 مایل می خواهید ، پس باید انتقال دور شما شبیه دنده سه گیربکس های دستی خودرو ها باشد .

شما احتمالاً در حین رانندگی با خودرو های دارای جعبه دنده دستی فقط از دنده سه استفاده نمی کنید و اگر هم این کار را بکنید شتاب مورد نظرتان را در هنگام شروع حرکت نخواهید داشت . و در سرعت های بالا نیز ، موتور زوزه ای شدید خواهد داشت ( اگر عقربه نشان دهنده دور موتور نزدیک خط قرمز شود ) در این حالت موتور خودرو به زودی فرسوده می شود و تقریباً غیر قابل رانندن است.

بنابراین دنده های گیربکس تاثیر بیشتر یر گشتاور موتور دارد و موتور کار خود را با سرعت مناسبی ادامه می دهد .

تفاوت اساسی بین گیربکس های اتوماتیک و دستی این است که گیربکس دستی با درگیر و آزاد کردن مجموعه دنده های مختلف به شفت خروجی نسبت انتقال دور های متفاوتی می دهد. در حالی که در گیربکس اتوماتیک با همان مجموعه از دنده ها همه نسبت انتقال دور های متفاوت را می دهد . مجموعه دنده های سیاره ای وسیله ای است که این کار ها را در گیربکس اتوماتیک مقدور می کند . اکنون چگونگی کار مجموعه دنده های سیاره ای را خواهیم دید .

مجموعه دنده های سیاره ای و نسبت انتقال دور:  

وقتی جعبه دنده اتوماتیک را باز کرده و به داخل آن نگاه می کنیم ، مجموعه ای عظیم از اجزای مختلف را در فضای نسبتاً کوچکی می بینیم . از جمله چیزهاى دیگرکه شما مىبینید:

• مجموعه مبتکرانه دنده های سیاره ای
• مجموعه ای از باند ها که اجزای مختلف مجموعه دنده ها را قفل می کند

• مجموعه ای متشکل از سه صفحه کلاچ تر که قسمت های دیگر از مجموعه دند ها را قفل می کند .

• یک سیستم هیدرولیک شگفت انگیز که کلاچ ها و باندها را کنترل می کند
• یک پمپ دنده ای بزرگ که روغن را در اطراف گیربکس به حرکت در می آورد .

مجموعه دنده های سیاره ای قلب گیربکس های اتوماتیک است . که اندازه ی آن به مانند یک طالبی است . این یک قسمت ، همه نسبت های انتقال دور را که در یک گیربکس اتوماتیک قابل تولید است به وجود می آورد . همه قسمت های دیگر که در آنجا هستند به مجموعه دنده های سیاره ای کمک می کنند که این کار ها را انجام بدهد .

 

طرز کار گیربوکس اتوماتیک

 از چپ به راست : دنده رینگی( کرانویل) ، حامل سیار ه ای و دو مجموعه دنده خورشیدی

 هر مجموعه دنده های سیاره ای متشکل از سه قسمت اصلی است :

• دنده خورشیدی
• دنده های سیاره ای و حامل دنده های سیاره ای

• دنده رینگی

هر یک از این سه قسمت می توانند ورودی ، خروجی یا می توانند ثابت نگه داشته شوند . انتخاب هر قطعه نقشی را بازی می کند که نسبت انتقال دور برای مجموعه دنده ها را تعیین می کند . اجازه دهید به یک مجموعه دنده های سیاره ای نگاه کنیم .

یکی از مجموعه دنده های سیاره ای گیربکس ما یک دنده رینگی با 72 دندان ه و یک دنده خورشیدی با 30 دندان ه دارد . ما می توانیم نسبت های انتقال دور خیلی متفاوتی را از این مجموعه دنده ها داشته باشیم .

	Input	Output	Stationary	Calculation	Gear Ratio
A	Sun (S)	Planet Carrier (C)	Ring (R)	1 + R/S	3.4:1
B	Planet Carrier (C)	Ring (R)	Sun (S)	1 / (1 + S/R)	0.71:1
C	Sun (S)	Ring (R)	Planet Carrier (C)	-R/S	-2.4:1

هم چنین با قفل شدن دو قسمت از سه قسمت ( دنده خورشیدی ، دنده رینگی و حامل سیاره ای) در یک دیگر ، تمام قسمت ها با کاهش دنده ای 1:1 قفل خواهد شد .

توجه کنید که اولین نسبت انتقال دور که در بالا لیست شده یک نسبت انتقال دور کاهشی است . یعنی سرعت شفت خروجی نسبت به سرعت شفت ورودی آرام تر است . دومی اوردرایو است یعنی سرعت شفت خروجی سریعتر از سرعت شفت ورودی است . آخری هم نسبت انتقال دور کاهشی است اما جهت شفت خروجی معکوس شده است . چندین نسبت دور دیگری نیز می تواند در این مجموعه دنده های سیاره ای تولید شود . نسبت انتقال دور های دیگری نیز وجود دارد که برای گیربکس اتوماتیک ما مناسب است .

 

انیمیشن نسبت انتقال دورهای متفاوت مربوط به گیربکس اوماتیک

روی دکمه سمت چپ شکل بالا کلیک کنید .

 بنابراین یک مجموعه می تواند همه این نسبت های انتقال دور را تولید کند بدون این که از هر دنده دیگر ، درگیر یا خلاص شود . با دو عدد از این مجموعه دنده ها در یک راستا ،ما می توانیم چهار دنده جلو و یک دنده عقب ( معکوس) از گیربکس مان را داشته باشیم . ما در قسمت بعدی دو مجموعه دنده را باهم درگیر می کنیم

اجزای مجموعه دنده های سیاره ای:  

 این گیربکس اتوماتیک از مجموعه دنده هایی استفاده می کند که ترکیب مجموعه دنده های سیاره ای نامیده می شود، آن شبیه یک مجموعه دنده سیاره ای منفرد است اما مانند دو مجموعه سیاره ای ترکیب شده(متحد) عمل می کند . آن یک دنده رینگی دارد که همیشه خروجی گیربکس است . اما آن دو دنده خورشیدی و دو مجموعه دنده سیاره ای دارد .

اجازه دهید به بعضی قسمت های آن نگاهی داشته باشیم :

گیربکس اتومات

 چگونگی قرار گرفتن دنده ها در داخل یک دیگر

از چپ به راست : دنده رینگی ، حامل سیاره ای و دو دنده خورشیدی

 شکل زیر نشان دهنده سیاره ای در حامل سیاره ای است . توجه کنید که سیاره ای سمت راست پایین تر از سیاره ای سمت چپ جای داده شده . سیاره ای سمت راست با دنده رینگی درگیر نیست ، آن با سیاره ای های دیگر درگیر است . تنها سیاره ای سمت چپ با دنده رینگی درگیر است .

 حامل سیاره ای : توجه کنید به دو مجموعه از سیاره ای

 در شکل بعدی شما داخل حامل سیاره ای را می توانید ببینید . دنده های کوچکتر ، تنها با دنده خورشیدی کوچکتر درگیر شده اند . سیاره ای های بزرگتر با دنده خورشیدی بزرگتر و سیاره ای کوچکتر درگیر شده است.

 

 

نمای درونی حامل سیاره ای : به دو مجموعه دنده سیاره ای توجه کنید . 

انیمیشن زیر نشان می دهد که چطور همه قسمت ها به هم وصل شده اند .

  

دسته دنده را حرکت دهید تا نحوه انتقال قدرت در داخل گیربکس ببینید .

دنده های گیربکس اتوماتیک: (ترجمه از شهروز ستاری  و  احمد همتی )

 دنده یک

در دنده یک ، دنده خورشیدی کوچک در جهت عقربه های ساعت توسط توربین تورک کونورتور چرخانده می شود. حامل سیاره ای سعی می کند در خلاف جهت عقربه های ساعت بچرخد ، اما آن توسط کلاچ یک طرفه( که تنها مجاز است در جهت عقربه های ساعت بچرخد ) نگه داشته می شود و دنده رینگی شفت خروجی را می چرخاند . دنده کوچک 30 دندان ه دارد و دنده رینگی 72 دندان ه دارد، بنابراین نسبت انتقال دو زیر را داریم :

 Ratio = -R/S = - 72/30 = -2.4:1

 بنابراین نسبت انتقال دور 2.4:1 یک انتقال دور منفی است ، یعنی این که جهت خروجی بر خلاف جهت ورودی است . اما در حقیقت جهت خروجی همان جهت ورودی است . مجموعه سیاره ای اول با مجموعه سیاره ای دوم درگیر می شوند و مجموعه دوم دنده رینگی را می چرخاند ؛این ترکیب جهت را عوض ( معکوس ) می کند . شما می توانید ببینید که هم چنین آن موجب چرخش دنده خورشیدی بزرگ می شود ؛ اما موجب آزاد شدن کلاچ می شود ، دنده خورشیدی بزرگ در خلاف جهت توربین آزادانه می چرخد (در خلاف جهت عقربه های ساعت ) .

با حرکت دسته دنده شما می توانید چگونگی انتقال قدرت را در گیربکس مشاهده کنید .

 دنده دو

این گیربکس بعضی قسمت ها را هماهنگ می کند تا این که نسبت مورد نیاز برای دنده دو را بدست بیاورد . آن شبیه دومجموعه دنده سیاره ای اند عمل می کند که با یک حامل سیاره ای مشترک به همدیگر وصل شده اند .

در مرحله اول حامل سیاره ای ، دنده خورشیدی بزرگ را به عنوان دنده رینگی به کار می گیرد . بنابراین مرحله اول شامل خورشیدی ( دنده خورشیدی کوچکتر ) حامل سیاره ای و دنده رینگی ( دنده خورشیدی بزرگتر ).

دنده خورشیدی کوچکتر ورودی ، دنده رینگی( دنده خورشیدی بزرگتر) ثابت ( توسط باندها نگه داشته شده ) و حامل سیاره ای خروجی است . در این مرحله دنده خورشیدی به عنوان ورودی ، حامل سیاره ای به عنوان خروجی و دنده رینگی ثابت ، این فرمول آن است :

 

1 + R/S = 1 + 36/30 = 2.2:1

 

برای هردور چرخش دنده خورشیدی کوچک ، حامل سیاره ای 2.2 بار می چرخد . در مرحله دوم حامل سیاره ای به عنوان ورودی برای مجموعه سیاره ای دوم عمل می کند . دنده خورشیدی بزرگ ( که ثابت نگه داشته شده ) به عنوان خورشیدی عمل می کند و دنده رینگی به عنوانخروجی عمل می کند ، بنابراین نسبت دور زیر به وجود می آید :

 

1 / (1 + S/R) = 1 / (1 + 36/72) = 0.67:1

 

برای کاهش دور دنده دوم ، ما مرحله اول را در مرحله دوم ضرب می کنیم 2.2 x 0.67 تا به نسبت دور کاهشی 1.47:1برسیم . آن ممکن است صدای ناراحت کننده ای ایجاد کند ،در حالی که کار می کند .

با حرکت دسته دنده شما می توانید چگونگی انتقال قدرت را در گیربکس مشاهده کنید .

دنده سه

بیشتر گیربکس های اتوماتیک در دنده سه نسبت انتقال دور 1:1 دارند . شما از بخش های قبلی به یاد دارید برای ایجاد نسبت دور خروجی 1:1 باید دو قسمت از سه قسمت مجموعه دنده های سیاره ای قفل شوند . این ترتیب قرار گرفتن دنده ها ساده تر است . با درگیرشدن کلاچ دنده خورشیدی با توربین قفل می شود .

اگر هر دو دنده خورشیدی در یک جهت بچرجند ،حامل سیار ه ای قفل می شود . زیرا آنها می توانند تنها در جهت مخالف بچرخند . این دنده رینگی را با سیاره ای قفل می کند و موجب می شود مانند یک چیز واحد بچرخد و نسبت 1:1 تولید کند .

 با حرکت دسته دنده شما می توانید چگونگی انتقال قدرت را در گیربکس مشاهده کنید .

اوردرایو

 با این تعریف ، اور درایو یعنی شفت خروجی سریع تر از شفت ورودی می چرخد . این یک افزایش سرعت است. در این گیر بکس به کاربردن اوردرایو دو چیز را در یک زمان انجام می دهد. اگر مقاله تورک کنورتور را خوانده باشید ، نحوه قفل شدن آن می آموزید . به منظور افزایش بازده ، بعضی خودرو ها مکانیزم قفل تورک کنورتور دارند برای این که خروجی موتور مستقیماً وارد گیربکس شود .

در این گیربکس موقعی که از اوردرایو استفاده می کنیم ، شفتی که به پوسته تورک کنورتور ( که به فلایویل موتور پیچ شده) متصل شده ، به وسیله کلاچ به حامل سیاره ای وصل می شود . دنده خورشیدی کوچک آزادانه می چرخد ( خلاص می چرخد  ) ، دنده خورشیدی بزرگ توسط باند های اوردرایو نگه داشته می شود . چیزی به توربین متصل نیست ، تنها ورودی از پوسته کنورتور است . دوباره به جدول قبلی بر می گردیم . این بار حامل سیاره ای ورودی ، دنده خورشیدی ثابت و دنده رینگی خروجی است .  

Ratio = 1 / (1 + S/R) = 1 / ( 1 + 36/72) = 0.67:1

 بنابراین شفت خروجی گیربکس برای هر دو سوم چرخش میل لنگ ، یک دور می چرخد . اگر موتور 2000 دور در دقیقه بچرخد ، خروجی گیربکس با سرعت 3000 دور در دقیقه می چرخد . این به راننده خودرو اجازه می دهد که با سرعت بزرگ راه ( زیاد ) حرکت کند در حالیکه موتور با دور آرام تری کار می کند .

با حرکت دسته دنده شما می توانید چگونگی انتقال قدرت را در گیربکس مشاهده کنید .

 دنده عقب

دندهد عقب خیلی شبیه به دنده یک است ، با این تفاوت که به جای دنده خورشیدی کوچک که توسط توربین تورک کنورتور رانده می شود ، دنده خورشیدی بزرگ رانده می شود و دنده خورشیدی کوچک در جهت مخالف ، خلاص می چرخد . حامل سیاره ای توسط باند های دنده عقب نگه داشته می شود . بنابراین طبق تساوی ، ما از صفحه قبل داریم :  

Ratio = -R/S = 72/36 = 2.0:1 

بنابراین نسبت انتقال دور در دنده عقب اندکی کمتر از حالت دنده یک در این گیربکس است .

 نسبت انتقال دور(نسبت دنده) : 

این گیربکس چهار دنده جلو و یک دنده، عقب دارد . خلاصه ای از نسبت انتقال دور ها ، ورودی ها و خروجی ها :

Gear	Input	Output	Fixed	Gear Ratio
1st	30-tooth sun	72-tooth ring	Planet carrier	2.4:1
2nd	30-tooth sun	Planet carrier	36-tooth ring	2.2:1
Planet carrier	72-tooth ring	36-tooth sun	0.67:1
		Total 2nd	1.47:1
3rd	30- and 36-tooth suns	72-tooth ring		1.0:1
OD	Planet carrier	72-tooth ring	36-tooth sun	0.67:1
Reverse	36-tooth sun	72-tooth ring	Planet carrier	-2.0

 

باندها و کلاچ ها:

شیر دستی ، سوپاپ دستی ،سوپاپ تعویض دنده دستی (Manual valve):شیر ماسوره ای در سیلندر پمپ یک جعبه دنده خودکار که راننده از طریق میله بندی ، با دست آن را به کار می اندازد

سوپاپ راه دهنده ، شیر راه دهنده (Shift valve) : در جعبه دنده خودکار ، شیری که امکان تعویض دنده و تغییر نسبت چرخ دنده را فراهم می آورد

سیلندر پمپ گیربکس ، محفظه سوپاپ ،جعبه سوپاپ (Valve body) : قطعه ریخته گری نصب شده در سینی زیر گیربکس که بیشتر شیر های جعبه دنده خودکار هیدرولیکی در آن قرار دارد .

  موقعی که گیربکس را در حالت اوردرایو قرار می دهیم ، بسیاری از قسمت ها باید وصل و قطع شود.  حامل سیاره ای به وسیله کلاچ به پوسته تورک کنورتور وصل می شود . دنده خورشیدی کوچک به وسیله یک کلاچ از توربین جدا می شود ( قطع می شود ) بنابراین آن می تواند خلاص بچرخد ، دنده خورشیدی بزرگ توسط باند نگه داشته می شود ( ثابت ) . بنابراین آن نمی تواند بچرخد. هر بار که دسته دنده را فشار می دهیم یک سری از اتفاقات با درگیر شدن و آزاد شدن کلاچ ها و باندها ی مختلف رخ می دهد .

بیاید نگاهی به باندها داشته باشیم .

باند ها :

در این گیربکس دو باند وجود دارد . باندها در یک گیربکس معمولاً فولادی هستند ، که به دور بخشی از دستگاه چرخ دنده های انتقال توان (دارم کلاچ ) پیچده می شوند ، و به پوسته متصل شده اند . آنها توسط سیلندر های هیدرولیک در داخل گیربکس به کار انداخته می شوند .  

نمونه ای از باند

 در شکل بالا ، شما می توانید یکی از باندها را در داخل پوسته گیربکس ببینید . دنده خارج شده اند . میله فلزی ( کار انداز ، تیغه فشاری) به پیستون وصل شده ، که باند ها را کار می اندازد .

۳۰ مهر ۱۳۹۱ مقالات مکانیک اساس کار گیربکس اتوماتیک   اگر شما گیربکس نسبت پایین شیر نشان دهنده دور موتور نزدیک خط قرمز گیربکس انتخاب سیاره خودرو گیربکس گیربکس   حامل دهد
,