گیربکس اتوماتیک چیست و چگونه کار میکند؟

امروزه با گسترش استفاده از گیربکس های اتوماتیک شاید برای شما هم جالب باشد تا با نحوه عملکرد این نوع جعبه دنده های خودکار اشنا شوید؛ ما در این مقاله از کیان باتری سعی داریم تا به گونه ای مختصر و غیرتخصصی به بررسی طرز کار انواع گیربکس های اتوماتیک بپردازیم.

نقش گیربکس اتوماتیک در خودرو

نحوه کار گیربکس اتوماتیک به این صورت است که از موتور خودرو نیرو دریافت می کند و آن نیرو را به صورت افزایش قدرت (دنده یک) و یا افزایش سرعت (دنده پنج) به دیفرانسیل و چرخ ها انتقال می دهد. ظاهر اغلب گیربکس های اتوماتیک تقریبا مشابه است.

مقاله پیشنهادی: عملکرد و نقش کلاچ خودرو چیست؟

تفاوت جعبه دنده اتوماتیک و دستی

اما این سوال مطرح می شود که چه تفاوتی بین گیربکس اتوماتیک و گیربکس دستی وجود دارد؟

• خودرویی که گیربکس اتوماتیک دارد، فاقد کلاچ است.
•  در خودرویی که گیربکس اتوماتیک دارد، احتیاجی نیست دستی دنده عوض کرد. شما در ابتدا یک بار دنده ی خودرو را روی حالت drive قرار می دهید و سپس همه چیز به صورت خودکار و اتوماتیک پیش می رود.
•  عملکرد گیربکس اتوماتیک و گیربکس دستی هر دو شبیه به هم است اما روش های متفاوتی دارند. راهی که گیربکس اتوماتیک برای تغییر و تعویض دنده دارد کاملا جالب و متفاوت است. کاملا شبیه به جعبه دنده های دستی، کار اصلی ای که گیربکس اتوماتیک انجام می دهد این است که به موتور که دامنه ی سرعت محدودی دارد این امکان را می دهد که سرعت خروجی با دامنه ی گسترده تری داشته باشد.

اجزای گیربکس اتوماتیک

گیربکس اتوماتیک از چهار بخش تشکیل شده:

1- مبدل گشتاور (توربین، روغن گیربکس و. . . )

2- کامپیوتر مرکزی (ECU)، شیرهای برقی یا سنولوئید

3- کلاچ گیربکس اتوماتیک یا تورک کانورتز

هنگامی که ماشین را روشن می کنیم ماشین به جلو حرکت نمی کند. چرا ؟ چون ارتباط میان نیروی موتور و گیربکس و درنتیجه چرخ ها قطع است. انجام این وظیفه را تورک کانورتر به عهده دارد و می توان گفت این بخش مانند کلاچ در گیربکس های دنده ای است.

4- چرخدنده های گیربکس اتوماتیک

هنگامی که ماشین شما به سرعت های بالاتر می رسد به گشتاور (تورکی) کم تری احتیاج دارد و دنده ها هستند که می توانند میزان گشتاور منتقل شده را کم یا زیاد کنند. هرچه، اصطلاحاً دنده سنگین تر باشد، گشتاور بیش تری انتقال پیدا می کند و هر چه دنده سبکتر، گشتاور کم تری منتقل می شود در ماشین هایی با گیربکس دستی شما با جابه جا کردن دسته دنده این عمل را انجام می دهید ؛

اما در گیربکس های اتوماتیک این کار به نوع گیربکس اتوماتیک شما وابسته است که ادامه انواع گیربکس های اتوماتیک را بیش تر بشناسید.

 گیربکس نیمه اتوماتیک چگونه کار میکند؟

1. نیروی مکانیکی از موتور دریافت می شود و به وسیله ی مبدل گشتاور به گیربکس انتقال پیدا می کند.

برای روشن تر شدن نحوه منتقل شدن نیروی موتور به گیربکس به وسیله مبدل گشتاور، پنکه ای که در سمت چپ قرار دارد به برق وصل است و هوا را رو به بیرون پرتاب می کند.

پنکه ای که در سمت راست قرار دارد خاموش است اما پروانه های آن تحت تاثیرهوایی که پنکه چپ پرتاب می کند می چرخد. به این ترتیب فرایند انتقال گشتاور موتور به گیربکس، یعنی موتور ماشین پروانه های مبدل گشتاور را یا به عبارتی پنکه سمت چپ را می چرخاند و سپس با به حرکت در آوردن روغن گیربکس، پروانه های توربین یا همان پنکه سمت راست می چرخند و به این صورت محور گیربکس به چرخش در می آید.

در حقیقت نحوه عملکردی که گشتاور گیربکس دارد مشابه پنکه است فقط از تفاوت هایی که دارند می توان به این موارد اشاره کرد : چیزی که به جای هوا دمیده میشود روغن گیربکس است و مسیری که روغن گیربکس می چرخد یک چرخه و سیکل بسته است.

2. نیرویی که از طرف مبدل گشتاور دریافت می شود محور ورودی گیربکس را به چرخش در می آورد.

از عواملی که سرعت و جهت چرخش محور خروجی گیربکس را تعیین می کنند می توان به موارد زیر اشاره کرد :

•  تعیین وضعیت لیور (دسته دنده گیربکس اتوماتیک) به وسیله راننده.
•  میزان و کیفیت فشار دادن پدال گاز.
•  دور موتور و سرعت حرکت ماشین.

طرز کار گیربکس اتوماتیک در حالت های مختلف

وقتی راننده لیور را در وضعیت P قرار می دهد:

ECU فرمانی را به گیربکس ارسال می کند و در نتیجه آن: چرخدنده های گیربکس و محور خروجی آن قفل می شوند و هیچ نیرویی به شفت خروجی منتقل نمی شود.

وقتی راننده لیور را در وضعیت D قرار می دهد:

کلاچ گیربکس گشتاور دریافتی را به چرخدنده ها منتقل می کند. ECU با توجه به سرعت خودرو و میزان و کیفیت گاز دادن، دنده ها را تعیین می کند.

وقتی راننده لیور را در وضعیت N قرار می دهد:

کلاچ آزاد شده و مانع از انتقال گشتاور به چرخدنده ها می شود.

وقتی راننده لیور را در وضعیت R قرار می دهد:

ECU تنظیمات چرخدنده ها را بگونه ای انجام می دهد که جهت چرخش معکوس شود. نسبت افزایش قدرت و سرعت در دنده عقب نزدیک به دنده 1 است.

وقتی راننده لیور را در وضعیت M + – (شیفت ترونیک یا تیپ ترونیک) قرار می دهد:

ECU فرمان تعویض دنده ها را با اشاره راننده صادر می کند. به همین دلیل در حالت تعویض دنده دستی، کمی تاخیر در تعویض دنده ها احساس می شود.

انواع گیربکس اتوماتیک

1- گیربکس‌ سیاره ای AT

گیربکس‌های اتوماتیک سیاره‌ای متداولترین نوع گیربکس‌های اتومات در خودروها می‌باشند. در این گیربکس‌ها انتقال قدرت از طریق مجموعه چرخ دنده‌های خورشیدی سیاره‌ای صورت می‌گیرد.

سیستم کلاچ اتوماتیک (TORQUE CONVERTOR) آن هیدرولیکی و دارای سیستم کنترلی است. گیربکس AL4 مورد استفاده در خودروهای ۲۰۶، ۲۰۷ و اس‌دی وی ۹ و پارس اتوماتیک، همچنین گیربکس خودروهای سوزوکی ویتارا، اچ‌سی کراس و هایما S7 از این نوع محسوب می‌شوند.

مجموعه دنده سیاره ای

یک مجموعه دنده سیاره ای از ۴ بخش زیر تشکیل شده :

1.  دنده خورشیدی
2.  حمل کننده سیاره
3.  چرخ دنده سیاره ای
4.  حلقه دنده

2- گیربکس‌ نیمه اتوماتیک AMT

AMT مخفف شده عبارت Automated Manual Transmission به معنای سیستم انتقال قدرت دستی اتوماتیک شده است. این نوع از گیربکس‌ها درواقع راحتی استفاده از گیربکس‌های اتوماتیک را به‌ویژه در ترافیک‌های شهری برای راننده به ارمغان می‌آورند درحالی‌که پیچیدگی و هزینه بالای گیربکس‌های اتوماتیک را ندارند.

در واقع این نوع از سیستم‌های انتقال قدرت همان گیربکس‌های دستی هستند که عمل کلاچ‌گیری و تعویض دنده در آن‌ها به‌وسیله یک مجموعه الکترونیکی و مکانیکی صورت می‌پذیرد.

AMT ها از اجزای اصلی شامل واحد انتخاب حالت دنده، واحد کنترل‌کننده الکترونیکی ECU، دریچه گاز برقی (مبدل دریچه گاز برقی)، عملگرهای برقی تعویض دنده و کلاچ گیری تشکیل‌شده‌اند.

در این نوع از سیستم‌های انتقال قدرت راننده می‌تواند با قرار دادن اهرم تعویض دنده در حالت مخصوص به تعویض دستی، شخصاً اقدام به تعویض دنده‌ها کند و همچنین می‌تواند با قرار دادن در حالت اتوماتیک این کار را به مجموعه الکترونیکی و مکانیکی تعبیه‌شده بسپارد.

3- گیربکس‌ CVT

این نوع گیربکس‌ها اولین‌بار بوسیله شرکت نیسان استفاده گردید و بتدریج مورد استقبال بقیه خودروسازان نیز قرار گرفته است. در این نوع گیربکس انتقال نیرو توسط ۲ مخروط و یک تسمه فلزی یا پلیمری که مخروط ها را به هم متصل می‌نماید، صورت می‌گیرد.

حرکت نسبی مخروط ها در راستای محورشان سبب تغییر نسبت دنده می‌گردد. مهمترین مزیت این نوع گیربکس‌ها، پیوستگی تعویض دنده می‌باشد لذا در لحظه تعویض دنده، خودرو تکان و افت دور کنتری دارد. سوزوکی کیزاشی و نیسان تیانا به این نوع گیربکس مجهز هستند.

4- گیربکس‌ دوکلاچه DCT

جدیدترین نوع گیربکس‌های استفاده شده در خودروها که ابتدا به وسیله شرکت پورشه در خودروهای اسپرت استفاده گردید و بتدریج مورد استقبال خودروسازان قرار گرفته است. ساختار این نوع گیربکس شباهت بسیاری با گیربکس‌های معمولی دستی دارد با این تفاوت که این نوع گیربکس شامل ۲ گیرکبس مستقل (برای دنده های زوج و فرد) می‌باشد که هر کدام بطور مستقل به یک مجموعه کلاج متصل هستند.

عمل تعویض دنده و کلاج‌گیری توسط عملگرهای الکترومکانیکی انجام میگیرد و کنترل و کنترل آنها به وسیله واحد پردازنده مخصوص گیربکس صورت می‌گیرد.

مهمترین مزیت این گیربکس‌ها افت انرژی کم و راندمان انتقال قدرت بالا می‌باشد. پیش بینی می‌شود در آینده استفاده از این نوع گیربکس در خودروها رشد بیش از پیش داشته باشد. گیربکس رنو کپچر از این نوع می‌باشد.

5- گیربکس اتوماتیک TipTronic

تیپ ترونیک یکی از چندین گیربکس‌های توسعه‌یافته توسط پورشه و مورداستفاده در مدل‌های مختلف این کمپانی و همچنین خودروهای گروه فولکس‌واگن و زیرمجموعه آن همچون آئودی، اشکودا، سئات و یا حتی در مدل‌های بالاتر برگرفته از این نوع گیربکس در خودروهای بوگاتی و لامبورگینی است که به‌طور عمده در دو گروه پنج سرعته و شش سرعته با اساس کار اتوماتیک و دستی تولید می‌شود.

این نوع جعبه‌دنده همچنین به‌طور استاندارد به یک کامپیوتر برای درک بهتر شرایط موتور مجهز شده که در حالت تعویض دنده دستی برای جلوگیری از آسیب رسیدن به موتور و گیربکس در محدوده قرمز دور موتور به‌صورت خودکار اقدام به سبک کردن دنده می‌کند

مقاله پیشنهادی: آموزش رانندگی با ماشین های دنده اتوماتیک

نگهداری از گیربکس های خودکار ماشین

در صورت استفاده صحیح و رعایت چند نکته مهم، میتوان از هزینه های سرسام آور پیشگیری کرد و عمر طولانی گیربکس را تا دو برابر تضمین نمود: 

1- از تعویض حالت گیربکس (P, R, N, D) در زمان حرکت خودداری کنید.

عمل مکانیکی تعویض حالتهای مختلف گیربکس اتوماتیک، با کمک تعدادی کلاچ و نوار قرارگرفته درون گیربکس صورت میگیرد. این کلاچ‌ها و نوارها دارای موادی هستند که با ایجاد اصطکاک، عمل تعویض حالت دنده را میسر میسازند. درصورتیکه همواره پیش از تعویض حالت دنده، کاملاً به حالت سکون درآمده و ترمز را فشار دهید؛ بدون تردید با این مکانیسم، اتومبیل شما بیشتر عمر خواهد کرد.

2- در حالت خلاص (Neutral) رانندگی نکنید.

خلاص کردن گیربکس اتوماتیک روی سراشیبی باعث کاهش مصرف سوخت خودروی شما نخواهد شد. خودروهای دنده اتوماتیک پیشرفته تر بهاندازهای هوشمند هستند که در سرازیری سوخت‌رسانی را به موتور کم کرده و موجب کاهش در مصرف سوخت میشوند.

3- هرگز به بهانه شتاب اولیه بیشتر، در زمان گاز دادن حالت (Drive) را انتخاب نکنید.

نگه داشتن پدال گاز در وضعیت خلاص و سپس انتخاب D برای راه افتادن میتواند خسارت و آسیب جبران ناپذیری به گیربکس اتوماتیک خودروی شما وارد نماید.

4- قبل از توقف کامل خودرو، حالت P (پارک) را درگیر نکنید.

اکثر خودروهای گیربکس اتوماتیک جدید به شما اجازه انتخاب وضعیت پارک را در حال حرکت نمیدهند.

5- عدم توجه به سرویس های دوره ای گیربکس اتوماتیک.

عملکرد دنده های خورشیدی و تورک کانورتر در گیربکس اتوماتیک با وجود روغن ارتباطی مستقیم دارند. اجزا و متعلقات داخلی گیربکس اتوماتیک در زمان استفاده به دمای بسیار بالایی می رسند و در صورت کافی نبودن روغن، عدم تعویض و ریختن روغن اشتباه؛ احتمال وارد شدن آسیب جدی به مکانیزم آن وجود دارد.

در حالت ایده آل بهتر است پس از هر 5000 کیلومتر کارکرد، میزان سطح روغن گیربکس اتوماتیک به وسیله گیج یا نشانه روغن تعبیه شده بررسی شود و توصیه میشود برای خودروهای عام مورد استفاده شهری روغن گیربکس اتوماتیک پس از هر 24 ماه یا 50 هزار کیلومتر (هرکدام زودتر اتفاق افتاد) تعویض شود.

مقاله پیشنهادی: علت سخت یا بد جا رفتن دنده ماشین