گیربکس اتوماتیک{auto gearbox}

**bigbang** · #1 06-06-2014

اگر شما درباره گیربکسهای اتوماتیک مطالبی را خوانده باشید می دانید که کار این گیربکس ها تغییر سرعت بین موتور و چرخ ها می باشد .دنده ها برای حرکت اتوموبیل لازم هستند تصور کنید که اتوموبیلی تنها دارای یک دنده بود در این صورت این اتوموبیل هیچ شتابی نداشت و قادر نبود از تپه ها بالا رود .اما ماشین های با دنده خیلی خوب شتاب می گیرند و قادرند به راحتی از تپه ها بالا روند . بنابراین گیربکس ها از گستره ای از دنده ها ( از کم به زیاد ) ساخته شده اند ، برای استفاده هرچه بهتر از گشتاور ، در هنگامی که موقعیت رانندگی و حرکت تغییر کند .

دنده ها دو نوع دستی و اتوماتیک دارند .در نوع دستی تعدادی از دنده ها درگیر می شوند و آزاد می شوند تا دور بر دقیقه های لازم را تولید کنند و راننده در حین عوض کردن دنده احساس شوک و تکان خوردن می کند .این دنده ها انواع مختلفی دارند که 3 نوع آن را معرفی می کنیم. Cvt (continuously variable transmission) به معنی انتقال قدرت متغیر بصورت پیوسته .
این دنده ها انواع مختلفی دارند که 3 نوع آن را معرفی می کنیم.

Pulley-based CVTs
بر خلاف دنده اتوماتیک های قدیمی این نوع گیربکس ها دارای چرخ دنده یا دندانه نیستند بلکه تنها از یک سیستم هوشمند مرکب از چند پولی استفاده می کنند.( پولی = قرقره یا چرخک) که اجازه می دهد از پایین ترین تا بالا ترین دنده بدون تکان خوردن و شوک تغییر دنده داشته باشیم .دلیل اینکه باز هم از لفظ دنده در cvt ها استفاده می کنیم اینست که در واقع منظور از دنده ، نسبت سرعت گردش شافت موتور به شافت چرخ هاست و معنای چرخ دنده و یا چرخ دندانه دار نمی دهد .در این سیتم انتقال قدرت برخلاف مجموعه های خورشیدی و دنده های اتوماتیک قدیمی از چرخ دنده استفاده نمی شود .

در برابر جعبه دنده های قدیمی که شامل چرخ دنده ها و کلاچ ها و باند و ... زیادی بود اما cvt ها تنها دارای 3 بخش کلی هستند
1- یک تسمه فلزی یا پلاستیکی
2- یک پولی یا چرخک متصل به شافت موتور
3- یک پولی یا چرخک متصل به شافت چرخها
Cvt ها همچنین دارای میکروپردازشگر ها و سنسورهایی نیز هستند اما قسمت های اصلی آنها همین 3 قسمت بود .این پولی ها که دارای ضخامت متفاوت هستند از دو مخروط 20 درجه که مقابل هم قرار گرفته اند تشکیل شده اند . و یک تسمه در شیار بین این 2 مخروط حرکت می کند . تسمه های v شکل اگر از لاستیک درست شده باشند ترجیح داده می شوند .این تسمه ها بدلیل شکلشان که برای بیشتر کردن اصطکاک با پولی ساخته می شوند به این اسم نامیده می شوند .وقتی دو مخروط از هم دورند یعنی ضخامت پولی زیاد است ، تسمه در شیار پایین تری حرکت می کند و شعاع حلقه ای که آن تسمه ایجاد می کند کمتر می شود .( منظور از شعاع حلقه قسمتی از تسمه است که با مخروط ها تماس دارند ) برعکس وقتی 2 مخروط به هم نزدیکند یعنی ضخامت آنها کم است تسمه در شیار بالاتری حرکت می کند و شعاع آن حلقه ای که تسمه ایجاد می کند بیشتر می شود (یعنی سطح تماس بیشتر می شود) این پولی ها برای تنظیم فاصله مخروط ها از هم از فشار هیدرولیکی یا کشش فنر و یا نیروی گریز از مرکز استفاده می کنند. این پولی ها یصورت جفتی قرار می گیرند .

هنگامی که سطح تماس با پولی موتور(نیروی گرداننده) کم است و این سطح تماس با پولی متصل به چرخ ها زیاد است ، چون مقدار کمتری از تسمه در ابتدا مورد حرکت قرار می گیرد در نتیجه سرعت چرخش تسمه و متعاقبا سرعت پولی متصل به چرخ ها کم می شود اما دارای گشتاور بیشتری خواهند بود دقیقا مانند دنده 1 در جعبه دنده های قدیمی اما چون این تغییر ضخامت به آرامی انجام می شود در نتیجه علاوه بر اینکه گستره زیادی از دنده ها را خواهیم داشت همچنین شوک و تکان شدید در نتیجه تعویض دنده را نخوهیم داشت .این نوع انتقال قدرت تنها در اتوموبیل ها کاربرد ندارند بلکه در همه ماشین ها و وسائل نقلیه مثل تراکتور و برف روبها و موتور سیکلت های کوچک استفاده می شوند .
عملکرد این جعبه دنده ها بستگی به تسمه ی پلاستیکی دارد که اگر کش بیاید یا سر بخورد باعث کاهش بازدهی و کارایی می شود .
یکی از پیشرفت های مهم در طراحی این تسمه ها استفاده از فلز در این تسمه ها است . تسمه های فلزی با دوام تر هستند و هرگز سر نمی خورند همچنین سرو صدای کمتری نسبت به تسمه لاستیکی دارند .

**bigbang** · #2 06-06-2014

Toroidal CVTs :
در این انتقال قدرت بجای پولی و تسمه از دیسک ها و چرخنده ها استفاده می شود گرچه این سیستم می تواند متفاوت از حالت قبل باشد اما در واقع قطعات آن خیلی شبیه به پولی و تسمه هاست .
قطعات آن شامل موارد زیر است:
1- یک دیسک بر شافت موتور متصل می شود همانند پولی گرداننده
2- یک دیسک دیگر به شافت چرخ ها متصل می شود همانند پولی که به چرخ متصل می شد .
3- دو چرخنده که بین دیسکها قرار می گیرند و همانند تسمه انتقال قدرت را از یک دیسک به دیسک دیگر انجام می دهند .
این چرخنده ها حول 2 محور متفاوت می توانند گردش کنند 1- حرکت گردشی به دور خود است . 2- کله شدن به پایین و بالا وقتی چرخنده ها به به دیسک گرداننده یا متصل به موتور در نزدیکی مرکز آن وصل می شود در این صورت از طرف دیگر باید به سطح مرزی دیسک دیگر متصل شودکه منجر به کاهش سرعت و افزایش گشتاور می شود همانند دنده 1 یا حالت اول تسمه و پولی

وقتی چرخنده به دیسک گرداننده در لبه مرزی آن وصل می شود در این صورت باید به نزدیکی مرکز دیسک دیگر متصل شود که منجر به افزایش سرعت و کم شدن گشتاور می شود ، همانند دنده های بالاتر و یا حالت 2 تسمه و پولی .
در بین این 2 حالت حرکت چرخنده ها گستره وسیعی از دنده های مختلف را به ما می دهد که حرکت آن مثل حالت قبل نرم و بدون شوک است.

Hydrostatic CVTs
هر دوی cvt های پولی و دیسکی از اصطکاک برای انتقال قدرت استفاده می کنند که با تغییر سطح تماس بین 2 سطح گردشی ایجاد می شود .
اما این نوع cvt ها از پمپ های جابجایی متغیر برای انتقال سیال استفاده می کنند .
در این نوع cvt حرکت چرخشی موتور به پمپی که به آن متصل است منتقل شده و پمپ انرژی مکانیکی یا حرکت چرخشی را به سیالی که با آن تماس دارد منتقل می کند و پمپ هیدروستاتیکی که در طرف دیگر قرار دارد آن انرژی سیال را دوباره به حرکت گردشی تبدیل می کند .

این نوع انتقال نیرو برای ماشین های سنگین مثل تراکتور و ماشین های سنگینی که در همه ی زمینها حرکت می کنند پرکاربرد تر است .
مزایای cvt :
Cvt ها مزایایی دارند که هم برای رانندگان و هم برای طرفداران محیط زیست مورد توجه و مفید است .
1- تغییر دنده بصورت نرم و یکنواخت باعث می شود شوکی به اتوموبیل وارد نشود .
2- نگاه داشتن اتوموبیل در بیشترین مقدار قدرت صرف نظر از اینکه در چه سرعتی باشند . که باعث بهینه مصرف شدن سوخت می شود .
3- حساس به تغییر در شرایط با تغییر در سرعت و تغییر در مصرف بنزین که باعث می شود هنگام بالا رفتن از تپه سرعت ناگهانی کم نشود .
4- قدرت کمتری در cvt به هدر می رود که باعث افزایش شتاب می شود .
5- کنترل بهتر سرعت موتور بنزینی که باعث کنترل بهتر گازهای خروجی می شود .
6- توانایی ادغام کلاچ ها ی اتوماتیک به هم، بجای مبدل گشتاورهای نا کارآمد و بدون بازده تست کیفیت cvt
اتوموبیل مجهز به cvt ها سالهاست در اروپا استفاده می شود ولی برای جا افتادن در اروپا نیاز به زمان دارد.اولین اتوموبیل مجهز به cvt در آمریکا Subaru jasty بود .
اغلب اوقات cvt های هیدروستاتیکی با مجموعه خورشیدی و کلاچ ها ترکیب می شود و یک مجموعه موسوم به انتقال هیدرومکانیکال را تشکیل می دهند . این ترکیب هیدرومکانیکال نیرو را به 3 روش منتقل می کند . در سرعت های پایین بصورت هیدرولیکی ( دنده پایین ) و در سرعت بالا بصورت مکانیکی (دنده بالاتر) نیرو منتقل می شود و در اغلب اوقات چیزی بین این دو.در سالهای بین 1989-1993 این اتوموبیل هرگز توجه عموم را به خودشان جلب نکردند اما خودروهای دیگری به cvt های جدید مجهز شده اند مثل (Saturn Vue, the Audi A4 and A6, the Nissan Murano and the Honda)اما برای یافتن تفاوت های آن با ماشین های معمولی این انیمیشن را ببینید.این انیمیشن یک خودرو مجهز شده به cvt و 1 خودرو فاقد cvt را نشان می دهد .ماشین مجهز به cvt به طور ناگهانی تغییر سرعت نمی دهد و شتابگیری آن به آهستگی رخ می دهد .یک نظر وجود دارد که اتوموبیل های مجهز به cvt 25% سریع تر از ماشین با گیربکس عادی حرکت می کند . این به این خاطر است که نقاط روی منحنی عملکرد موتور بر نقاط منحنی عملکرد اتوموبیل منطبق است .
اگر بر دور بر دقیقه های اتوموبیل بدون cvt توجه کنیم در می یابیم دور بر دقیقه ها با تغییر دنده زیاد و کم می شود.که این زیاد و کم شدن ها نقاط تیزی را در نمودار عملکرد اتوموبیل ایجاد می کند و به راننده در هنگام تعویض دنده شوک وارد می کند .Cvt ها به طور هوشمند دنده مورد نظر را انتخاب می کنند و از آن استفاده می کنند و برای بالا رفتن از تپه ها بسیار کار آمد هستند برخلاف دنده اتوماتیک های قبلی که دنده بالاتر یا پایین تر را برای حرکت انتخاب می کردند که در آن صورت بازدهی پایین تری را شاهد بودیم .اما با cvt ها انتخاب دنده پایین تر به آرامی و نرمی با حداکثر بازدهی انجام می شود اما با همه این مزایا در آمریکا مورد توجه قرار نمی گیرند . مثلا در آمریکا خودروی Subaru Justy را خودروی ترسوی کوچک (gutless micro-car) می نامند همچنین این اتوموبیل ها سنگین تر از اتوموبیل های با دنده معمولی و اتوماتیک قدیمی هستند .