سيستم انتقال قدرت در خودرو

كلاچ گيري در خودرو يكي از عمليات مكرر رانندگي است كه بويژه در شرايط ترافيكي سنگين شهري تنش هاي عصبي و خستگي هاي بسيار مزمن و شديدي را براي رانندگان ايجاد مي كند. بعلاوه استفاده از پدال كلاچ براي جانبازان و معلولين و كليۀ رانندگاني كه از دردهاي مزمن كمر، پا و ستون فقرات رنج مي برند، غير ممكن يا بسيار مشكل است. كاهش فعاليت هاي فيزيكي راننده با حذف عمل كلاچ گيري و عدم نياز به دقت و تمركز لازم براي سنكرونيزه كردن عمل كلاچ گيري با ديگر عمليات هدايت خودرو (مانند فرمان حركت و تعويض دنده و هدايت خودرو)، باعث عدم خستگي و تمركز بيشتر بر روي هدايت خودرو مي شود. كاهش تنش هاي ناشي از خستگي، علاوه بر افزايش ايمني رانندگي و بهبود مشكلات ترافيكي، برخوردهاي عصبي رانندگان خودرو را نيز كاهش مي دهد.

ديفرانسيل يكي از اعضاي سيستم انتقال قدرت مي باشد ديفرانسيل بعد از ميل گاردان قرار مي گيرد البته در صورتي كه خودرو داراي ميل گاردان باشد اگر خودرو داراي ميل گاردان نباشد ديفرانسيل بعد از گيربكس قرار خواهد گرفت و بعد از ديفرانسيل پلوس ها قرار دارند زماني كه يك اتومبيل دور ميزند بايد چرخي از ان كه در طرف خارج پيچ است با سرعت بيشتري نسبت به چرخ ديگر بچرخد اگر بخواهيم بدون ترمز گرفتن بچرخيم و همچنين هنگامي كه يك چرخ از روي يك برجستگي عبور مي كند بايد از چرخ ديگر تندتر بچرخد ديفرانسيل اين عمل را امكان پذيرمي كند ديفرانسيل دستگاهي است كه نيروي حاصله از موتور را موقعي كه وسيله نقليه به طور مستقيم و در سطح صاف حركت مي كند به طور مساوي بين چرخ هاي عقب تقسيم مي كند ولي موقع دور زدن و يا چپ و راست رفتن و هنگام گردش ها يا در دست انداز نيروي موتور را به نسبت احتياج بين چرخ هاي عقب تقسيم مي نمايد قطعات ديفرانسيل در داخل پوسته يا محفظه اي كه معمولا ان را كله گاوي مي گويند قرار دارند در داخل اين جعبه كه دنده كرانويل و دنده پينيون و چهار هرز گرد كوچك و شش عدد بلبرينگ و دو دنده سر پلوس چرخ ها قرار گرفته اند به طور خلاصه مي توان گفت كه نيروي موتور به وسيله كلاچ به جعبه دنده و از گيربكس توسط ميل گاردان به ديفرانسيل و از ديفرانسيل به پلوس چرخ ها منتقل و چرخ ها به حركت در مي ايند با گردش ميل گاردان دنده پينيون هم مي چرخد و چون دنده كرانويل با دنده پينيون درگير است كرانويل را به حركت در مي اورد و به همراه خود هرز گردها را هم مي چرخاند

وظيفه ميل گاردان انتقال گشتاور پيچشي گيربكس به ديفرانسيل بوده ميل گاردان در خودروهاي كه چرخ هاي محرك در جلو وجود دارد به كار نميرود ميل گاردان نيروي پيچشي زيادي تحمل ميكند بر طبق قرار داد اكثر اتومبيل هاي كه شامل دستگاه توليد نيرو و دستگاه انتقال قدرت و دستگاه كلاچ در جلو مي باشند ولي دستگاه محرك واقعي خودرو در عقب واقع است و براي انتقال نيرو به دستگاه محرك در عقب اجزاي مخصوصي لازم است كه اين كار را انجام مي دهند كه در مهندسي اتومبيل "محور حركت " ناميده مي شود

چون دستيابي به يك سيستم انتقال نرم و بدون صدا با استفاده از جعبه دنده هاي دستي مرسوم كه در بالا اشاره شد، امكان پذير نمي باشد، بنابراين در جعبه دنده هاي اتوماتيك نيز همانند آنچه قبلاً براي اوردرايو گفته شد از سيستم چرخدنده خورشيدي استفاده مي شود. علاوه بر آن، اين نوع سيستم جعبه دنده اي مزاياي زيادي دارد: 1 تمام اعضا مجموعه خورشيدي برروي يك محور اصلي قرار دارند و در نتيجه همه آنها در يك مجموعه قرار گرفته اند. 2- دنده هاي خورشيدي هميشه بطور ثابت با هم در گير مي باشند و امكان حذف دنده و يا شكستن و سرو صدا كمتر وجود دارد و هم چنين تعويض دنده، سريع و بطور خودكار و بدون افت قدرت انجام مي گردد. 3- دنده هاي خورشيدي نسبت به جعبه دنده هاي استاندارد مي توانند سخت تر و قويتر باشند و بارهاي گشتاوري را بطور سريع منتقل نمايند و داراي حجم كمتري باشند. به اين دليل كه گشتاور از ميان دنده هاي سياره اي عبور مي نمايند و نيرو بين چند دنده سياره اي تقسيم مي گردد، قدرت انتقال افزايش مي يابد. 4- موقعيت اعضا مجموعه سياره اي براي نگهداشتن يا درگيري و قفل نمودن آنها با يكديگر براي تعويض دنده ها نسبت به هم رابطه ساده اي دارند. در جعبه دنده هاي اتوماتيك حتماً بايد از كلاچ هيدروليكي و مبدل گشتاور بجاي كلاچ اصطكاكي استفاده كرد. ساختمان و نحوه عمل اين مبدلها در قسمت كلاچها توضيح داده شد. اغلب اين جعبه دنده هاي خودكار سه يا چهار دنده براي حركت رو به جلو دارند. اين جعبه دنده ها در وضعيتهاي پارك، خلاص و دنده عقب نيز قرار مي گيرند.

هنگام مطالعه اصول هيدروليك در بخش دوم چند نوع از سوپاپ‌هاي تنظيم فشار و سوپاپ‌هاي سويچينگ را بررسي كرديم. در اين بخش ياد خواهيم گرفت كه اين سوپاپ‌ها در درون گيربكس اتوماتيك چگونه عمل مي كنند. همچنين پمپ‌هايي كه با سه نوع فشار هيدروليكي مختلف گيربكس اتوماتيك را آماده كار مي‌كنند، بررسي مي كنيم. سپس اين فشارها را در درون مجراها و سوپاپ‌ها دنبال مي كنيم و ياد مي گيريم كه چگونه اين فشارها با هم براي كنترل تعويض مستقيم و معكوس دنده عمل مي‌كنند.

فشارهاي موجود در گيربكس اتوماتيك
قبل از شروع بررسي جزئيات پمپ ها و سوپاپ‌هاي گيربكس، لازم است بطور خلاصه نگاهي به سه فشار اصلي موجود در گيربكس اتوماتيك بياندازيم:
1ـ فشار خط اصلي Main Line Pressure
2ـ فشار گاز Throttle Pressure
3ـ فشار گاورنر Gorernor pressure

كارآيي سيستم هاي هيدروليك براي سهولت انتقال نيرو، موجب گسترش روز افزون اين سيستم ها شده است. مي توان پمپ هاي سيستم هاي هيدروليك را به مثابه قلب سيستم در نظر گرفت. پمپ هاي هيدروليك تنها يك وظيفه مهم را بدوش دارند و آن به جريان انداختن سيالات هيدروليك است. عامه مردم تصور مي كنند كه پمپ ها، فشار مورد نياز را ايجاد مي كنند، ليكن اين تصور نادرست است. فشار ناشي از عواملي مانند مقاومت خطوط لوله، گرانروي و بار روي محرك ها (Actuator) در مقابل جريان سيال، مقاومت مي كنند. در واقع شفت پمپ، انرژي مكانيكيِ موتور الكتريكي يا موتورهاي ديزلي و بنزيني را به انرژي سيال تبديل مي كند. پمپ هاي سيستم هاي هيدروليك از نوع پمپ هاي جابجايي مثبت هستند. در اين پمپ ها كه با آب بندهاي خاص و لقي هاي بسيار كم طراحي مي شوند، با هر جابجايي حجم معيني از سيال تحت فشارهاي نرمال پمپ مي گردد به طوري كه احتمال برگشت سيال تقريباً غيرممكن است. در نتيجه هنگامي كه فشار سيستم به دليل بار روي محرك (Actuator) افزايش مي يابد، موتور الكتريكي يا موتور ديزلي بايد شديدتر كار كند تا حجم مورد نياز را منتقل كند كه اين به معناي توان الكتريكي بيشتر و يا افزايش مصرف سوخت است. در واقع چون اين جريان به نواحي حساس سيستم پمپ مي شود (آب بندها، شلنگ ها و غيره ) هميشه سيستم به يك شير اطمينان مجهز مي شود.

امروزه در بسياري از فرآيندهاي صنعتي ، انتقال قدرت آن هم به صورت كم هزينه و با دقت زياد مورد نظر است در همين راستا بكارگيري سيال تحت فشار در انتقال و كنترل قدرت در تمام شاخه هاي صنعت رو به گسترش است. استفاده از قدرت سيال  به دو شاخه مهم هيدروليك و نيوماتيك ( كه جديدتر است ) تقسيم ميشود .

از نيوماتيك در مواردي كه نيروهاي نسبتا پايين (حدود يك تن) و سرعت هاي حركتي بالا مورد نياز باشد (مانند سيستمهايي كه در قسمتهاي محرك رباتها بكار مي روند) استفاده ميكنند در صورتيكه كاربردهاي سيستمهاي هيدروليك عمدتا در مواردي است كه قدرتهاي بالا و سرعت هاي كنترل شده دقيق مورد نظر باشد(مانند جك هاي هيدروليك ، ترمز و فرمان هيدروليك و...).