گیربکس چیست؟ مقایسه انواع گیربکس + دلایل خرابی

آیا تا به حال به این فکر کرده اید که ماشین شما چگونه دنده عوض می کند و تغییر سرعت میدهد؟ پاسخ این سوال قطعه ای است به نام گیربکس، که بخشی ضروری از یک خودرو است و تنظیم و ایجاد تعادل نیرو در خودرو را به عهده دارد. در این مقاله، پاسخ سوال گیربکس خودرو چیست، گیربکس چگونه کار می‌کند و انواع مختلف گیربکس‌هایی که معمولا در خودروها یافت می‌شوند را بررسی می‌کنیم.

گیربکس چیست ؟

جعبه دنده یا گیربکس (Gearbox) قطعه‌ای است که انتقال قدرت، تنظیم و ایجاد تعادل نیرو در خودرو را انجام میدهد. خودرو برای حرکت نیاز به سیستم تولیدکننده‌ی نیرو و سیستم انتقال نیرو یا سرعت دارد. سیستم انتقال سرعت تشکیل شده است از بخش‌های مختلف که وظیفه‌ی انتقال نیروی تولید شده به چرخ ها را به عهده دارد  و همه‌ی این بخش‌ها به صورت پیوسته کار می‌کنند. سه بخش اصلی سیستم انتقال نیرو یا سرعت عبارتند از : کلاچ، گیربکس یا جعبه دنده و دیفرانسیل. این سه بخش به صورت هماهنگ با هم کار کرده و نقص در هر بخش باعث اختلال در کل سیستم انتقال نیرو یا سرعت میشود. گیربکس مجموعه‌ای از قطعات است که شامل دنده‌های تغییر سرعت و میل‌ کاردان‌هایی است که توسط آن‌ها توان از موتور به یک محور در حرکت منتقل می‌شود. گیربکس دارای ۴ یا ۵ دنده برای حرکت رو به جلو و معمولاً یک دنده برای حرکت به عقب است. محل قرارگیری گیربکس در خودرو معمولا در پایین موتور و هم سطح با سینی روغن موتور است و در یک طرف موتور خودرو قرار میگیرد.

تاریخچه ساخت گیربکس

گیربکس یکی از بزرگترین اختراعات بشر است چرا که با پیوستن گیربکس ها به صنعت خودرو تحولی شگرف در آن ایجاد شد و می توانیم این تحول بزرگ را مدیون مخترع گیربکس یعنی اسکار اچ بانکر باشیم. بانکر در تاریخ ۳۰ مه ۱۸۹۵ متولد شد و در ژانویه ۱۹۷۹ برای همیشه به خاطرات پیوست. او متولد آساتور سارافیان بود و بسیاری او را پدر گیربکس می دانند چرا که اسکار اولین مخترع گیربکس شناخته می شود.

هرچند که لازم است که بدانیم پیش از آن که اسکار اختراع خود را ثبت نماید در حدود ۱۴ سال قبل تر فردی از کانادا با نام هورنر مونرو جعبه دنده ایی را ثبت اختراع نموده بود. آلفرد هورنر مونرو را یک مهندس بخار می دانند او گیربکس خود را توسط فشار هوا و بدون مایع هیدرولیک طراحی نموده بود. هرچند که کمبود توانایی آن باعث شد که هیچ وقت به فروشی جهانی نرسد و همین موضوع باعث آن گردید که در آینده از او به عنوان اولین مخترع گیربکس یاد نشود.

 Hydra Matic اولین گیربکس اتوماتیک مایع هیدرولیک بوده است که توسط شرکت جنرال موتورز تولید شد. Hydra Matic در حدود دهه های ۱۹۳۰ تولید شد و در سال ۱۹۴۰ به دنیا معرفی گردید.

گیربکس چگونه کار می‌کند و چه وظایفی دارد؟

نیروی تولیدی توسط موتور باید با توجه به نیاز خودرو به چرخ‌ها به صورت مساوی منتقل شود. وظیفه‌ کنترل و تنظیم این قدرت با گیربکس یا جعبه دنده‌‌ی خودرو است. گیربکس به راننده این امکان را می‌دهد که خودرو را با سرعت‌های مختلف در شرایط متفاوت کنترل کند. اهمیت گیربکس از این جهت است که هر موتور خودرویی قادر به تولید میزان مشخصی از توان و نیرو است، اما خودرو از طریق گیربکس می‌تواند بدون بالا بردن دور موتور و نیرو، به سرعت دلخواه برسد.

 گیربکس علاوه بر تنظیم نیروی تولیدی موتور خودرو وظایف مهم دیگری هم به عهده دارد. به عنوان مثال می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• کنترل سرعت خودرو:  به کمک گیربکس می‌توان سرعت خودرو را در سراشیبی‌ها و شرایط بد جاده‌ای که  احتمال انحراف از جاده وجود دارد، اتومبیل را به صورت کامل در اختیار راننده قرار می‌دهد.
• کنترل جهت حرکت خودرو: به کمک گیربکس می‌توان جهت حرکت خودرو را به جلو و عقب کنترل کرد و به خودرو توانایی حرکت معکوس را میدهد.
• کار کردن موتور بدون حرکت خودرو: گاهی لازم است که موتور خودرو فعال باشد اما خودرو حرکتی نکند. به کمک گیربکس می‌توان انتقال نیروی موتور به چرخ‌ها را متوقف کرد.

قطعات تشکیل دهنده‌ی گیربکس و چگونگی عملکرد آنها

گیربکس‌ از قطعات متعددی تشکیل می‌شود. مهم‌ترین بخش یک گیربکس چرخ‌دنده‌های آن است که بسته به نوع گیربکس در اشکال و جنس‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. چرخ دنده‌ها ضروری ترین قطعه در گیربکس خودرو هستند و بدون آن‌ها جعبه دنده کاربرد خود را از دست می‌دهد. در ساختمان گیربکس تعداد زیادی چرخ دنده روی هم سوار می‌شوند و بسته به فعالیت هر یک، میزان قدرت و نیروی انتقالی از موتور به چرخ‌ها مشخص می‌شود. هریک از چرخ دنده‌ها نشانگر یکی از دنده‌های روی دسته دنده‌‌ی داخل کابین خودرو هستند. وجود این چرخ دنده‌ها در تمامی گیربکس‌ها ثابت است اما نوع و تعداد چرخ‌دنده‌ها تغییر می‌کند.

در واقع اگر خودرو جعبه دنده‌ ۶ سرعته داشته باشد، ۶ جفت چرخ دنده مربوط به این سرعت‌ها در گیربکس وجود دارد. چرخ دنده‌ها، حلقه‌هایی فلزی با دیواره‌ بیرونی دندانه‌دار و در قطرهای متفاوت هستند که روی محورهای خود سوار می‌شوند. ارتباط بین محورها از طریق درگیری دندانه‌های این چرخ دنده‌ها برقرار می‌شود.

قطر چرخ دنده ها با نیرویی که از موتور به چرخ ها منتقل می کنند رابطه عکس دارد، به عنوان مثال چرخ دنده‌ قطورتر به دلیل وزن بیشتر سرعت کمتری دارد و بالعکس. این چرخ دنده‌ها دلیل تفاوت بین دنده‌ سنگین و سبک هستند. بنابراین چرخ‌دنده‌های قطورتر مربوط به دنده‌های کمتر و برای شروع حرکت هستند و چرخ‌دنده‌های باریک‌تر مربوط به دنده‌های بالاتر هستند که در سرعت‌ بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند.

اما برای درگیر شدن چرخ‌دنده‌ها با هم باید اندازه‌ دنده‌های آن‌ها دو به دو برابر باشد. چرخ دنده‌ها دارای دو نوع فرم دندانه‌ ساده و مارپیچ هستند. چرخ دنده ها براساس جهت انتقال نیرو و سرعت به سه دسته‌ عمود محور، موازی محور و افقی محور تقسیم می‌شوند.

• جنس چرخ دنده ها

موادی که چرخ دنده ها از آن ساخته می شوند و طراحی آنها برای هزینه کم و استحکام بالا مهم است.

برای ساخت چرخ دنده ای از مواد اولیه متفاوتی استفاده می شود. هر ماده دارای مزایایی است که عملکرد بهتری دارد.

موادی که بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند، آلیاژ مس، آلیاژ آلومینیوم و آلیاژ آهن هستند.

آلیاژهای مس – این آلیاژها زمانی استفاده می شوند که آکارها در معرض یک محیط خورنده باشند و باید غیر مغناطیسی باشند. آلیاژهای مختلف مس به دلیل خاصیت شکل پذیری در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. بسته به آلیاژها می توان به مقاومت های متفاوتی دست یافت.

آلیاژهای آهن- این آلیاژها زمانی استفاده می شوند که به استحکام برتر نیاز باشد. از آلیاژهای آهن در کاربردهایی استفاده می‌شود که آلیاژهای مس مناسب هستند، اما خواص مغناطیسی آن عاملی نیست.

آلیاژهای آلومینیوم – آلومینیوم استحکام بالا و وزن کم دارد. آلیاژهای آلومینیوم در برابر خوردگی و اکسیداسیون مقاوم هستند. اگرچه آلیاژهای آلومینیوم گرانتر از آلیاژهای آهن هستند، اما تبدیل آنها به چرخ دنده آسان تر است که هزینه های دیگر را جبران می کند.

 اجزای دیگر گیربکس خودرو عبارتند از:

• پوسته‌ی گیربکس (Valve Body)

جنس این بخش از چدن ریخته‌گری است و چرخ دنده‌ها، یاتاقان‌های گیربکس و محورها را در خود جای می‌دهد.

• شفت ورودی یا محور کلاچ (Driving Shaft/ Clutch Shaft)

محور کلاچ که به شفت کلاچ نیز معروف است محور محرک گیربکس محسوب می‌شود. این محور به صورت یک سره به چرخ‌ دنده‌ای در بخش ورودی پوسته‌ گیربکس متصل است و از طریق کلاچ با موتور خودرو در ارتباط است.

• شفت واسط یا محور زیر (Input shaft)

این محور وظیفه‌ انتقال نیرو از محور محرک به محور متحرک را بر عهده دارد. روی آن تعدادی چرخ ‌دنده تعبیه شده است که با محور یکی شدند. چرخ دنده‌ ابتدایی این محور با چرخ‌دنده‌ی محور محرک درگیر است و سرعت ورودی را که توسط موتور تولید شده است، به همان صورت و بدون تغییر در میزان آن به سمت شفت خروجی هدایت می‌کند. چرخ دنده‌های روی این شفت اندازه‌های متفاوتی دارند.

• شفت خروجی یا محور اصلی (Main Shaft)

این محور که به واسطه‌ چرخ‌دنده‌ها و یاتاقان‌ها با محور زیر در ارتباط است، نیروی تبدیل شده در جعبه دنده را به سمت دیفرانسیل می فرستد. روی این محور نیز چرخ‌ دنده‌های وجود دارد. در واقع چرخ دنده‌های روی این محور که قطرهای متفاوتی هم دارند، به کمک یاتاقان‌ها روی آن حرکت دورانی دارند. حرکت این چرخ‌ دنده‌ها به واسطه‌ درگیر شدن آن‌ها با چرخ‌دنده‌های شفت واسط امکان‌پذیر می‌شود.

• یاتاقان یا بیرینگ گیربکس (Bearings)

این قطعه در لایه‌ داخلی دندانه‌دار ساخته شده و با حرکت کشویی به سمت چرخ دنده‌ مورد نظر رفته با آن چفت شده و موجب حرکت آن می‌شود.

• دسته دنده (Stick Shift)

دسته دنده ، بیرونی‌ترین بخش سیستم گیربکس است. دسته دنده که در برخی از خودروهای با گیربکس اتوماتیک به طور کامل حذف شده است، عموما مسیری اچ (H) شکل را برای تغییر دنده‌های مختلف در جعبه دنده یا گیربکس طی می‌کند. کنترل این دسته‌‌ی اهرمی شکل، ممکن است به صورت خودکار صورت بگیرد یا توسط راننده انجام شود.

• میل ماهک (Shift rod)

میل ماهک رابط بین دسته دنده و ماهک است و راننده با حرکت دسته دنده در واقع میل ماهک را حرکت می‌دهد. عملکرد این میله‌ فلزی براساس نوع گیربکس متفاوت است. مکانیزم آن می‌تواند دستی، اتومات و هیدرولیکی باشد. امروزه بیشتر شاهد مکانیزم دستی و اتومات آن هستیم. در حالت دستی، با حرکت دست راننده حرکت می‌کند. در این حالت همچنین تعداد میل ماهک با تعداد دنده‌ها تغییر می‌کند. برای مثال در یک جعبه دنده‌ ۴سرعته ۳ میل ماهک داریم.

• ماهک ( Shift Fork)

قطعه‌ای خمیده و فلزی متصل به انتهای میل ماهک است. نیروی وارده بر میل ماهک توسط دسته دنده به آن منتقل شده و موجب حرکتش می‌شود. حرکت ماهک نیز کشویی دنده را درگیر کرده و در نتیجه چرخ دنده‌ مورد نظر فعال شده و سرعت خودرو تنظیم می‌شود. به تعداد هر میل ماهک یک ماهک در گیربکس وجود دارد.

• کشویی دنده (Gear Slider)

قطعه‌ای است که از دو جهت شیار دارد و در یکی از این شیارها ماهک قرار گرفته و موجب حرکت آن می‌شود و از جهت دیگر در جعبه دنده برنجی و یاتاقان در شیار دیگر آن قرار می‌گیرد و دنده انتخاب شده وارد مدار می‌شود. کشویی روی قطعه‌ای با نام توپی حرکت رفت و برگشت را انجام می‌دهد.

• دنده برنجی (Gear Shift )

برای حرکت دنده‌های کشویی و یاتاقان‌های گیربکس و انجام هرچه سریعتر و دقیق‌تر حرکت دنده‌های کشویی، از دنده برنجی که بین این دو قطعه قرار می‌گیرد استفاده می‌شود. دنده برنجی جسمی فلزی و حلقه‌ای است که در اطراف خود فرم دندانه‌دار دارد و به دلیل اصطکاک بیشتر با یاتاقان با سرعت بیشتری با این قطعه چفت می‌شود. همچنین در کنار یاتاقان‌ها، نیروهای دورانی و طولی وارد آمده به آن‌ها را کاهش می‌دهد.

• کاسه نمد (Crankshaft)

از ورود و نفوذ ذرات گرد و غبار به یاتاقان‌ها و روغن درون آن، جلوگیری می‌کند.

مطالعه بیشتر: دیسک و صفحه کلاچ چیست و چگونه کار می‌کند؟

انواع گیربکس خودروها

گیربکس از ساده‌ترین شکل در اولین خودروی بنز، تنها دو سرعته مورد استفاده قرار گرفت و با پیشرفت علم مکانیک جعبه دنده نیز پیشرفت‌های فراوانی کرد و به مرور به انواع آن اضافه شد. اکنون سه دسته جعبه دنده وجود دارد:

• گیربکس‌ MT یا گیربکس دستی (Manual Transmission)
• گیربکس‌ AT یا گیربکس اتومات (Automatic Transmission)
• گیربکس‌ SAT یا گیربکس نیمه اتومات (Semi-automatic Transmission)

امروزه خودرو ها دو نوع اتومات و دستی دارند. درخودروی با گیربکس دستی برای درگیر کردن دنده‌ها برای حرکت و تغییر آن‌ها نیاز به دخالت راننده و حرکت دسته دنده توسط راننده دارد، ولی در خودرو های اتومات تغییر دنده‌ها به صورت خودکار، توسط خودرو و بدون نیاز به دخالت نیرویی بیرونی انجام می‌شود.

گیربکس‌های دستی یا MT

گیربکس‌های دستی نیاز به درگیری کلاچ با موتور که با فشار پدال آن توسط راننده صورت می‌گیرد دارند. همچنین تعویض دنده‌ها توسط راننده به وسیله‌ دسته دنده انجام می‌شود. شاید استفاده‌ مداوم از دسته دنده آزاردهنده باشد یا فشردن و رها کردن کلاچ برای ساعت‌ها رانندگی منجر به خستگی راننده شود، اما بسیاری همچنان گیربکس‌های دستی را به خودکار ترجیح می‌دهند، به دلیل اینکه کنترل خودرو کاملا در دست خود راننده است و به تمایل خود سرعت اتومبیل را افزایش یا کاهش می‌دهد.

مزایا و معایب گیربکس دستی یا MT

مزایا

• گیربکس دستی ارزان تر است : گیربکس دستی در مقایسه با گیربکس اتومات دارای قیمت بسیار کمتری است. علت این امر استفاده از قطعات کمتر برای تولید گیربکس دستی است. براساس یک بررسی انجام شده در آمریکا میانگین قیمت جعبه دنده های دستی و اتوماتیک دارای 1000 دلار تفاوت با یکدیگر بوده‌اند.
• هزینه های نگهداری گیربکس دستی کمتر است : از آنجا که گیربکس دستی دارای قطعات کمتری است در صورت بروز آسیب هزینه های کمتری به مصرف کنندگان تحمیل می شود. جعبه دنده های دستی سرویس های کمتری در مقایسه با جعبه دنده های خودکار دارند. همچنین در صورت نیاز به تعویض روغن هزینه کمتری دارند.
• آسیب دیدگی و خرابی در گیربکس دستی کمتر است : برخلاف انتظار گیربکس های اتومات احتمال خرابی بالاتری دارند. بیشترین احتمال خرابی در قطعات موجود در گیربکس دستی مربوط به کلاچ است که با تعویض آن مشکل به راحتی رفع می شود. حتی در صورت بروز مشکل برای جعبه دنده خودرو همچنان قابلیت عملیاتی دارد، در صورتیکه اگر گیربکس اتومات شما دچار آسیب دیدگی شود دیگر قابلیت حرکتی ندارد.
• گیربکس دستی مصرف سوخت کمتری دارد : خودروهایی که گیربکس دستی دارندبصورت میانگین مصرف سوخت کمتری دارند. گیربکس دستی هدر رفت نیروی کمتری دارد و به همین دلیل مصرف سوخت در گیربکس دستی کمتر است.

معایب

• گیربکس دستی بین رانندگان تازه کار کمتر طرفدار دارد: استفاده کردن از گیربکس های دستی و گرفتن نیم کلاچ در ترافیک ها می تواند یکی از دلایلی باشد که بسیاری از افراد تازه کار گیربکس‌های اتومات را ترجیح می‌دهند.
• استفاده از گیرکس دستی در جاده های ناهموار و کوهستانی سخت است: جاده های ناهموار و کوهستانی معمولا جاده های بسیار باریک و لغزنده ای هستند. این موضوع زمانی که هیچ گارد ریلی در اطراف جاده نباشد، سخت تر نیز خواهد شد. در چنین شرایطی اگر قرار باشد با خودرویی که دارای گیربکس دستی است، از این جاده عبور کنید نیاز به افزایش و کاهش دنده دارید و مسلما برایتان کار بسیار سختی خواهد بود.
• رانندگی با گیربکس دستی نیاز به آموزش و مهارت بیشتر دارد : همان طور که در موارد قبلی نیز بیان شد یکی از معایب گیربکس دستی مربوط به میزان آموزش و مهارتی است که گیربکس های دستی نیاز دارند. همین موضوع سبب هزینه بر بودن دوره های آموزشی و همچنین وقت گیر بودن و دیر یادگیری است.
• استهلاک خودرو در گیربکس دستی بیشتر است: استهلاکی که خودروهای دارای گیربکس دستی تجربه می کنند، نسبت به خودروهایی که دارای گیربکس های اتوماتیک هستند بسیار بیشتر است و همین موضوع نیز یکی دیگر از معایب گیربکس دستی به شمار می رود.

گیربکس‌های اتومات

استفاده از گیربکس‌های اتومات راحت‌تر است و نیاز به مهارت در رانندگی برای تعویض دنده‌های به موقع و درگیر کردن کلاچ ندارند. برای استفاده از گیربکس اتومات قرار دادن دنده در حالت رانندگی و فشردن پدال گاز کافی است تا خودرو به حرکت درآید. در این سیستم که از پیچیدگی‌های فراوانی برخوردار است، پدال کلاچ حذف می‌شود و دنده‌ صحیح و مناسب توسط گیربکس خودرو برای راننده بصورت خودکار انتخاب می‌شود. انواع مختلفی از گیربکس‌های اتومات در صنعت خودروسازی توسط کمپانی‌های متفاوت مورد استفاده قرار می‌گیرند.

عمده ترین‌ انواع گیربکس اتومات عبارتند از:

• گیربکس اتومات AT

متداول‌ترین گیربکس‌های اتومات در صنعت خودروسازی گیربکس AT یا Automatic Transmission هستند و از چرخ‌ دنده‌های خورشیدی و سیاره ای برای انتقال نیرو استفاده می‌کنند. در این گیربکس ها عمل تعویض دنده به صورت اتومات انجام می شود و دیگر نیازی به پدال کلاچ در خودرو نیست. در گیربکس اتوماتیک 5 حالت اصلی دنده (پارک / حرکت /خلاص /عقب / دنده سنگین) وجود دارد که با فشردن پدال ترمز می توان میان آن ها جابجا شد. این حالات عبارتند از:

معرفی اجزای گیربکس اتومات AT

گیربکس اتومات AT از 3 بخش تشکیل شده که در کنار سایر اجزا باعث فعالیت گیربکس می شوند. این بخش ها عبارتند از:

• مبدل نیرو یا تورک کانورتر (Torque Converter)

مبدل نیرو در گیربکس اتومات در واقع نقش دیسک و صفحه در یک گیربکس دنده دستی را به عهده دارند، انتقال سرعت  کنترل شده از موتور به گیربکس.
به طور کلی و ساده می توان گفت که مبدل نیرو از 3 جز تشکیل شده؛ پمپ ، استاتور و توربین.
پمپ نیرو را به طور مستقیم از موتور دریافت می کند و شروع به چرخش می کند. با چرخش پمپ، روغن داخل مبدل نیرو نیز شروع به حرکت کرده و از طریق کانال های روغن داخل پمپ به سمت استاتور می رود. استاتور با تغییر جهت دادن به روغن آن را با فشار و سرعت بیشتری به سمت توربین می فرستد و توربین را حرکت می دهد. حرکت توربین که خود به شفت ورودی گیربکس متصل است باعث ایجاد حرکت در گیربکس می شود. گفتنی است که سرعت توربین همواره از سرعت پمپ کمتر است و تنها زمانی که گیربکس در آخرین دنده باشد و راننده در حال گاز دادن به خودرو نباشد، صفحه کلاچی که در پشت توربین قرار دارد درگیر می شود و سرعت توربین را با پمپ یکسان سازی می کند. این عمل باعث می شود تا خودرو در هنگام حرکت با دنده نهایی اندکی افت دور موتور را احساس کند که به رانندگی نرم و کاهش مصرف سوخت کمک می کند.

• دنده خورشیدی (Planetary Gear Set )

دنده سیاره ای در گیربکس اتومات نقش دنده های مختلف در گیربکس دستی را دارد.
این مجموعه دنده شکلی مشابه به منظومه شمسی دارد در واقع دارای یک دنده خورشیدی در مرکز است که به شفت میانی گیربکس و شفت خروجی متصل شده و چند چرخ دنده دیگر که در اینجا به آن ها دنده سیاره می گویند به دور آن در حال حرکت اند. دور دنده سیاره ها خود توسط یک چرخ دنده بزرگ رینگی احاطه شده که خود آن نیز به شفت خروجی گیربکس متصل است. دنده های سیاره ای در واقع رابط میان دنده خورشیدی و دنده رینگی هستند.

• سیستم کنترل کننده هیدرولیکی (Hydraulic control system)

گیربکس اتومات AT یک سیستم کنترل کننده هیدرولیکی دارد که در تمام گیربکس های مدرن به صورت الکترونیکی مدیریت می شود. این سیستم کنترل کننده هیدرولیکی خود چند عضو دارد که شامل اویل پمپ، کانال های روغن و شیر برقی است.
اویل پمپ روغن را داخل کانال روغن گیربکس به چرخش در می آورد و سپس شیر برقی با فعالیت خود جهت حرکت روغن را در کانال روغن تعیین می کنند. روغن گیربکس که پس از طی مسیر در کانال روغن به نقطه مورد نظر رسیده از طریق یک کانال وارد گیربکس شده و با ایجاد فشار روی صفحه کلاچ های داخل گیربکس آن ها را درگیر می کند تا سرعت چرخش مجموعه دنده سیاره ای را تغییر دهند و عمل تعویض دنده به صورت خودکار انجام شود.

مزایا و معایب گیربکس اتومات یا AT

مزایا

• یکی از بهترین مزایای استفاده از گیربکس اتوماتیک رانندگی راحت بدون نیاز به تعویض دنده و استفاده از کلاچ است.
• تعویض دنده و سرعت در یک جعبه‌دنده اتوماتیک بسیار نرم و بدون دردسر انجام می‌گیرد.
• میزان استهلاک و خرابی در گیربکس‌های اتومات به‌مراتب کمتر از مدل دنده‌دستی است.بهترین سرعت موتور توسط خود گیربکس اتومات انتخاب میشه و در نتیجه استهلاک کم می‌شود و عمر مفید موتور زیاد می‌شود.
• گیربکس های اتومات اغلب به‌صورتی طراحی می‌شود که فاکتور ایمنی و احتیاط در سرعت در اولویت رانندگی قرار می‌گیرد.

معایب

• تاخیر در تعویض دنده : یکی از دردسرهای گیربکس اتومات به ویژه در سفرهای درون شهری، تاخیر در تعویض دنده است. هر چند این زمان بسیار بهبود یافته است ولی در موارد جزیی حتی رانندگان مبتدی نیز آن را حس می کنند. البته این تاخیر زمانی از نظر بیشتر کارشناسان امری طبیعی است، زیرا در گیربکس اتوماتیک، سنسورهای هوشمند وظیفه تشخیص زمان تعویض دنده را برعهده دارند و این کار را هم باید سیستم تنظیم شده روی گیربکس انجام دهد.
• عمر کمتر گیربکس اتومات : در گیربکس اتومات تاخیر در تعویض دنده، ضربه‌های ناگهانی ناشی از دنده معکوس، از کار افتادن سنسورها، درگیری بیش از حد گیربکس در تغییر سرعت و دلایل فنی دیگر عمر و سلامتی گیربکس‌های اتومات را پایین می‌آورد و احتمال خرابی را بالا می‌برد.
• هزینه بالای تعمیر گیربکس : از دو مشکلی که در بالا به آن اشاره شد تا حدودی می توان به هزینه بالای تعمیر گیربکس اتومات پی‌برد. البته قیمت بالای قطعات موجود در گیربکس اتومات، تعداد کم تعمیرکاران و اجرت بالای تعمیر دنده اتومات در شهرها و در کل کشور از دیگر دلایل هزینه ی بالای تعمیر گیربکس اتومات است.
• تعوض دنده در دور موتور بالا : یکی از ایرادات گیربکس اتومات، تعویض دنده در دور موتور بالاست. ممکن است به دلیل ماندن بیش از حد در ترافیک، تغییر بیش از حد سرعت، مسافرت‌های طولانی، عمر گیربکس یا بالا نبودن ساخت با این مشکل روبرو شوید. این ایراد علاوه بر استهلاک گبریکس، به موتور نیز فشار می‌آورد.
• مصرف بالای سوخت : گیربکس‌های اتومات می‌توانند تا ۲۰ درصد افزایش مصرف سوخت را بالا ببرند. به دلیل اینکه کلاچ همیشه درگیر بوده و دور موتور همیشه در نوسان است سبب می‌شود موتور همیشه کار کند. از طرفی به دلیل شتاب پایین، راننده مجبور می‌شود بیشتر پدال گاز را درگیر کند و بدین صورت مصرف سوخت خودرو بیشتر می‌شود.

گیربکس‌های AMT

کلمه AMT مخفف Automated Manual Transmission به معنی گیربکس دستی اتومات است. درست همانطور که از اسمش پیداست، گیربکس AMT یک گیربکس دنده دستی است که اتومات شده و دنده ها را به صورت خودکار تعویض می کند. ساختار گیربکس AMT مشابه با گیربکس دنده دستی معمولی است، با این تفاوت که در اینجا یک ربات به گیربکس اضافه شده تا عمل کلاچ گرفتن و تعویض دنده را به طور خودکار انجام دهد. گیربکس AMT همانند گیربکس دنده دستی از سیستم دیسک و صفحه استفاده می کند و دیگر خبری از تورک کانورتور یا کلاچ پک ها در این نوع گیربکس نیست.

مزایا و معایب گیربکس AMT

مزایا

مزیت اصلی گیربکس AMT در مقایسه با گیربکس دستی آرامش و راحتی بیشتر راننده است. از آنجایی که دیگر خبری از کلاچ گرفتن توسط راننده نیست بنابراین خستگی او کاهش می‌یابد. AMT در مقایسه با گیربکس‌های اتومات عادی راندمان بالاتری دارد و باعث می‌شود نیروی بیشتری از موتور به چرخ ها برود زیرا ساختار کلی مشابه با گیربکس‌های دستی دارد. از دیگر مزیت‌های این نوع گیربکس‌ها می‌توان به وزن و ابعاد کمتر نسبت به گیربکس‌های اتومات دیگر اشاره کرد که چنین موضوعی باعث کاهش هزینه‌های تعمیراتی نیز خواهد شد. کاهش مصرف سوخت و افزایش طول عمر کلاچ هم جزو دیگر مزایای گیربکس‌های AMT است.

معایب

گیربکس‌های AMT مزایای زیادی نسبت به گیربکس‌های دستی دارند اما دارای معایبی نیز هستند. از آنجایی که گیربکس هایAMT به دور موتور تکیه ‌دارند بنابراین شاید در زمان سبقت گرفتن باعث سبک شدن ناگهانی دنده شوند که این موضوعی ناخوشایند خواهد بود. همچنین رانندگی با خودروهای مجهز به این نوع گیربکس‌ها در سربالایی‌ها و سرازیری‌ها مشکلاتی را ایجاد خواهد کرد. نکته دیگر به دقت عمل پایین‌تر گیربکس AMT نسبت به نمونه‌های اتومات مدرن مربوط می‌شود.

گیربکس‌های پیوسته‌ متغیر یا CVT

گیربکس (CVT (Continuously Variable Transmission به معنی سيستم انتقال نیروی متغير است. از به بازار آمدن این گیربکس‌ها چندان نمی‌گذرد اما همین زمان تقریبا کوتاه کافی بوده تا به یکی از محبوب‌ترین گیربکس‌های اتومات در صنعت خودروسازی تبدیل شود. در این نوع جعبه دنده، تعویض دنده‌ها به صورت پیوسته انجام می‌شود و فاصله‌ای که منجر به افت قدرت و شتاب شود در بین تعویض دنده‌ها احساس نمی‌شود.

در گیربکس CVT به جای چرخ دنده های مختلف، از دو فولی  مخروطی استفاده شده که توسط یک تسمه یا زنجیر به یکدیگر متصل شده اند، یکی از این فولی های مخروطی نیروی موتور را دریافت کرده و از طریق تسمه به فولی خروجی گیربکس منتقل میکند، در واقع در داخل این نوع گیربکس ها یک فولی نقش محرک را دارد و نیروی موتور به آن منتقل می شود و فولی دیگر متحرک است که نیرو را به چرخ ها منتقل کند، ضرایب این مدل گیربکس ها اما با تغییر موقعیت این دو فولی مخروطی نسبت به یکدیگر مدام در حال تغییر است به صورتی که با نزدیک شدن بخش مخروطی فولی ها به یکدیگر یا دور شدن آنها از یکدیگر محل چرخش تسمه بر روی چرخ دنده بزرگ یا کوچکتر می شود تا بجای تعدادی ضریب محدود، بی نهایت ضریب دنده داشته باشیم تا گیربکس بتواند برای هر موقعیتی ضریب مناسب را بوجود آورد.

مزایا و معایب گیربکس متغیر یا CVT

مزایا

• تعویض نرم‎تر دنده‎ ها گیربکس CVT

برخلاف گیربکس‌های دستی و اتوماتیک متعارف، به دلیل آنکه سی وی تی‎ها هیچ چرخ دنده‎ای ندارند، بنابراین تعویض ضرایب دنده از صفر تا صد به صورت کاملا یکنواخت و به نرمی انجام می‎گیرد.

• وزن کمتر گیربکس CVT : به دلیل ساده‎تر بودن اجزای جعبه دنده، معمولا گیربکس CVT سبک‎تر و جمع و جورتر از گیربکس‎های اتوماتیک متعارف است. حداقل مزیت این امر کاهش مصرف سوخت خودرو به دلیل وزن خالص کمتر آن است.
• ساختمان ساده‎ تر گیربکس CVT : تعداد اجزای به کار رفته در گیربکس CVT نسبت به جعبه دنده‎های معمولی کمتر است. بجای استفاده از یک سری از چرخ دنده‎های مختلف، دو پولی و یک تسمه در این نوع جعبه دنده وظیفه اصلی انتقال نیرو را انجام می‎دهند.بدین ترتیب با جابجایی پولی‎ها ضرایب دنده هم تغییر می‎کنند. ساده‎تر بودن ساختمان مکانیکی به معنای تمایل کمتر به خراب شدن نیز هست.
• مزایای اقتصادی گیربکس CVT : از نظر مصرف سوخت می‎توان گیربکس‎های CVT را نسبت به انواع رایج جعبه ‎دنده‎ها مقرون به صرفه‎تر دانست . حین حرکت در بزرگراه‎ها و جاده‎های بین شهری، عقربه دور موتور در خودروهای مجهز به گیربکس ضریب متغیر پیوسته معمولا در پایین‎ترین سطح ممکن نگه داشته می‌شود که این مورد از منظر مصرف سوخت بسیار سودمند است.
• انتقال بهینه نیرو : با گیربکس CVT خودروی شما همواره در دنده صحیح قرار دارد؛ برخلاف جعبه دنده‎های اتوماتیک معمولی و یا حتی گیربکس‎های دستی، سی وی تی‎ها برنامه ریزی شده‎اند تا سرعت و قدرت پیشرانه را درست متناسب با همدیگر نگاه دارند.دیگر هنگام شتاب‎گیری مجبور نیستید عقربه دور موتور را به ته بچسبانید. این حالت احتمالا حین گذر از خودروهای دیگر می‎تواند کمک‎کننده شما باشد.

– گیربکس‌های دو کلاچه DCT/ DSG

جدیدترین فناوری‌ مکانیک در این نوع جعبه دنده‌ها به کار گرفته شده است. ساختار آن‌ها شبیه به گیربکس‌های دستی معمولی است اما با استفاده از دو جعبه دنده‌ مستقل که هر یک به سیستم کلاچ جداگانه‌ مستقل خود مرتبط هستند. دنده‌های زوج و فرد به صورت جداگانه بر روی این دو گیربکس‌ اتومات .قرار دارند.

گیربکس دنده مستقیم یا گیربکس دو کلاچه از دو کلاچ برای تعویض خودکار دنده ها استفاده می کند. دنده هایی که در گروه های زوج و فرد (1 3 5 و 2 4 6) قرار می گیرند توسط دو کلاچ مجزا کار می کنند. این آرایش دنده برخلاف AMT و گیربکس دستی از اتلاف نیرو جلوگیری می کند زیرا دنده ها از قبل درگیر هستند و به محض رسیدن به یک دور دنده آماده استقرار هستند. گیربکس DSG/DCT عملکرد روان و کارآمدی را ارائه می دهد و در خودروهای سطح بالا قابل مشاهده است.

مزایا و معایب گیربکس دوکلاچه DCT/DSG

مزایای گیربکس دوکلاچه DCT/DSG

• کاهش مصرف سوخت

انتقال قدرت در جعبه دنده دوکلاچه به مبدل گشتاور نیازی ندارد. به همین دلیل یکی از قطعاتی که در اتلاف انرژی سهم داشتند، از جعبه دنده‌های DCT حذف شده است. این امز باعث میشود تا مصرف سوخت در خودروهایی که از گیربکس دوکلاچه استفاده می‌کنند، نسبت به انواع دیگر خودروهای اتومات دیگر کاهش یابد.

• افزایش سرعت تعویض دنده

گیربکس‌ های دوکلاچه به طور معمول در خودروهای اسپرت و سوپراسپرت مورد استفاده قرار می‌گیرند که علت آن سرعت تعویض دنده بالای این جعبه دنده‌ها است. گیربکس‌ های دو کلاچه به دلیل بهره‌مندی از دو کلاچ مجزا، نسبت به انواع دیگر جعبه دنده‌های اتوماتیک سریع‌تر هستند.

• لذت رانندگی بیشتر

استفاده از دو کلاچ و افزایش سرعت تعویض دنده در خودروهای مجهز به گیربکس DCT، موجب می‌شود تا راننده لذت بیشتری را از سواری با این خودروها تجربه کند. عملکرد دقیق و انتخاب به موقع دنده‌ها در کنار انتقال سریع قدرت و نیرو از مزایای بزرگ گیربکس‌ های دوکلاچه هستند .

معایب گیربکس دوکلاچه DCT/DSG

• پیچیدگی فنی

بزرگترین نقطه ضعف گیربکس‌ های دو کلاچه ، پیچیدگی فنی بالای این جعبه‌دنده‌ها است که در مواردی با استهلاک بالا همراه می‌شود. رانندگی طولانی مدت با خودروهای مجهز به جعبه دنده دوکلاچه در ترافیک، موجب افزایش بیش از حد دما در این گیربکس‌ها می‌شود که باعث از بین رفتن صفحات جعبه دنده است. برخی تولیدکنندگان برای حل این مشکل اقدام به تولید گیربکس‌ های دوکلاچه با صفحات خیس کرده‌اند.برای مرطوب نگه داشتن صفحات در این مدل، از پمپ روغن استفاده می‌شود که عملکردی همانند سیستم هیدرولیک فرمان خودرو دارد، اما استفاده از پمپ هیدرولیک و روغن موجب کاهش راندمان گیربکس می‌شود و بزرگترین مزیت جعبه‌دنده‌های DCT که سرعت بالا در تعویض دنده هست را از بین خواهد برد.

• قیمت بالا

شاید بزرگترین عیب گیربکس‌های DCT قیمت بالای آن‌ها است. این گیربکس‌ها کمتر در خودروهای شهری و اقتصادی مورد استفاده قرار می‌گیرند و تکنولوژی‌های بسیار پیشرفته‌ای نیز در ساختار آن‌ها بکار برده می‌شود.همین موضوع در نهایت سبب قیمت بالا برای گیربکس‌های دو کلاچه می‌شود. به علاوه هزینه تعمیر و نگه‌داری آن‌ها نیز قابل‌توجه است.

• وزن بالای گیربکس های دو کلاچه

استفاده از دو کلاچ مجزا و صفحات متعدد سبب شده تا وزن گیربکس‌ های دوکلاچه در مقایسه با جعبه دنده‌های اتوماتیک معمولی بیشتر باشد. به همین دلیل خودروهایی که از این نوع جعبه دنده استفاده می‌کنند، نسبت به سایر اتومبیل‌های هم‌رده سنگین‌تر هستند. توازن وزن و برقراری تعادل بین وزن جلو و عقب خودرو یکی از مهم‌ترین اصول تولید خودرو است که در صورت استفاده از گیربکس‌ های DCT، برقراری این تعادل برای طراحان سخت‌تر می‌شود.

نکات مهم برای نگهداری از گیربکس های اتومات

• به سرویس خودرو اهمیت دهید و به موقع نسبت به انجام سرویس دوره ای اقدام کنید.
• حواستان به روغن گیربکس باشد و آن را به موقع به همراه فیلتر آن تعویض کنید.
• سیستم خنک کننده خودرو را بررسی کنید.
• این قسمت بسیار بر روی گیربکس تاثیر گذار است و مانع از داغ شدن روغن گیربکس می شود.
• هرگز بطور ناگهانی شتاب نگیرید.
• شتاب ناگهانی باعث می شود تا به گیربکس آسیب جدی وارد شود.
• اگر ترافیک روان است دنده را در حالت دستی قرار دهید.
• در صورتی که در ترافیک دنده خودرو را از حالت اتومات خارج نکنید استهلاک گیربکس افزایش می یابد.
• از خودرو اتومات به عنوان یدک کش به هیچ عنوان استفاده نکیند.
• هرگز از لاستیک های بزرگتر و یا کوچکتر استفاده نکنید تا گیربکس طول عمر مناسبی داشته باشید.
• روغن مناسب گیربکس خودروی خود را بشناسید و فقط از آن استفاده کنید.

گیربکس های دستی هوشمند یا IMT

گیربکس دستی هوشمند جدیدترین پیشنهاد هیوندای در گیربکس اتومات است. iMT برخلاف سایر گیربکس ها، شامل تعویض دستی دنده ها، البته بدون کلاچ است. هنگامی که میله دنده حرکت می کند، یک محرک، کلاچ را بر اساس بازخورد سنسورها درگیر می کند. دقیقاً مانند گیربکس دستی، راننده کنترل تعویض دنده و مصرف سوخت را در دست دارد.

گیربکس‌های نیمه اتوماتیک یا SAT

این نوع گیربکس عمل تعویض دنده را برای راننده ساده‌تر از نوع دستی و کارآمدتر از نوع اتوماتیک میکند. تفاوت نیمه اتوماتیک با گیربکس‌های اتوماتیک و دستی در این است که عمل تعویض دنده به صورت اتوماتیک انجام می‌شود اما به راننده امکان کم و زیاد کردن دنده‌ها به صورت دلخواه را می‌دهد.

گیربکس‌های اتوماتیک معمولی در دسته دنده‌ تنها چهار حالت حرکت، خلاص، دنده عقب و پارک را دارد، اما گیربکس‌های نیمه اتوماتیک که اهرم تعویض دنده‌ آنها به صورت شیفترهای مخصوص در پشت غربیلک فرمان تعبیه شده است امکان کنترل سرعت دنده‌ها را با کم و زیاد کردن آن‌ها توسط راننده را ممکت می سازد. این گیربکس‌ها انواع و اسامی مختلفی دارند که رایج‌ترین آن‌ها عبارتند از:

• گیربکس‌های تیپ ترونیک

این جعبه دنده که از ابداعات شرکت پورشه است عملکردی شبیه به گیربکس‌های اتوماتیک دارد. در این سیستم امکان تعویض دنده توسط راننده پیش از فعالیت سیستم اتوماتیک وجود دارد. بنابراین اگر فاصله‌ تعویض دنده‌ توسط سیستم اتوماتیک زیاد باشد و ضرایب آن‌ها با اختلاف زیاد انتخاب شوند راننده می‌تواند به صورت دستی اقدام به تعویض دنده نماید. این نوع جعبه دنده امکان دنده معکوس را نیز به راننده می‌دهد.

• گیربکس‌های تیپ ترونیک S

در گیربکس‌های تیپ ترونیک راننده برای دخالت در تعویض دنده باید حالت کنترل دستی را فعال کند، اما در این سیستم که مکانیزم پیشرفته‌تری دارد، راننده بدون فعال‌سازی حالت دستی می‌تواند در عمل تعویض دنده دخالت کند و در صورت عدم دخالت مجدد او سیستم گیربکس به حالت اتوماتیک باز می‌گردد.

• گیربکس‌های شیفت‌ترونیک

عملکردی شبیه به گیربکس‌های تیپ‌ترونیک S دارند. این جعبه دنده که توسط شرکت هیوندای ساخته شده و عموما در خودروهای این کمپانی به کار می‌رود تنها در آن‌ها اهرم تعویض دنده در میانه‌ کنسول به شکل دسته دنده تعبیه شده و شاهد شیفتر فرمان در آن‌ها نیستیم.

جمع بندی

موتورهای احتراق داخلی با مقادیر مختلف قدرت و گشتاور کار می کنند. محدوده گشتاور قابل استفاده در بخشی از دور موتور قرار می گیرد که گیربکس برای استفاده بهینه از آن طراحی شده است. اگر گیربکس وجود نداشت، خودرو هنگام حرکت از حالت سکون یا زمانی که مقدار معینی مقاومت به وسیله نقلیه داده می شد، متوقف می شد. موتور در واقع در مقایسه با چرخ ها با سرعت بالایی کار می کند. گیربکس برای کاهش این سرعت در دنده و انتقال مقدار قابل استفاده نیرو به چرخ های محرک استفاده می شود.
هر موتور دارای یک دور کامل در دقیقه است که به عنوان حداکثر دور در دقیقه که موتور می تواند از نظر فیزیکی به آن برسد تعریف می شود. با تعویض دنده، از بالا رفتن بیش از حد موتور تا دور کامل جلوگیری می کنیم و قدرت و نیرو را در سطح بهینه نگه می داریم. در بهترین حالت، موتور باید با دور تنظیم شده در دقیقه کار کند تا بهترین عملکرد را بدست آورد. این را می توان با انتقال VT به دست آورد. در گیربکس های دستی، تعویض دنده در دور مناسب به عهده راننده است. در نهایت، در گیربکس‌های اتوماتیک، ECU تصمیم می‌گیرد که دنده‌ها را در چه دور در دقیقه تعویض کنند تا نیرو و توزیع نیرو بهینه باشد.