تاریخچه ی گیربکس اتوماتیک

به گزارش پایگاه خبری پدال نیوز، در سال ۱۹۳۸ کرایسلر کلاچ هیدرولیکی را تولید نمود که با وجود آن در حالی که جعبه دنده می توانست در وضعیت درگیری باشد موتور با دور آرام به کار خود ادامه می داد و با این طرح گام موفقیت آمیزی در ابداع جعبه دنده های نیمه اتوماتیک برداشته شد و بدین لحاظ کرایسلر مشهور گردید. جعبه دنده های نیمه اتوماتیکی که طراحی های بعد به جای کلاچ هیدرولیکی مبدل گشتاور هیدرولیکی جایگزین شد و به نام های کرایسلر تورک ـ درایو و پلی موث هیدرایو نامیده شد. مشاهده می شود که در آنها به منظور تعویض دنده ها هنوز از یک کلاچ پایی استفاده شده است. در سال ۱۹۴۰ کارخانه جنرال موتور جعبه دنده هیدراماتیک را برای اولین بار در اتومبیل اولدزموبیل به کار برد. طراحی این طراحی اولین کاربرد کلاچ های هیدرولیکی را در ترکیب جعبه دنده ۴ دنده ای مشخص کرد و جعبه دنده اتوماتیک نامیده شد که در آن مجموعه خورشیدی جلو و عقب برای وضعیت خلاص و دنده های جلو به کار برده شد و در دنده عقب مجموعه خورشیدی جلو نسبت دور کاهنده ای ( افزایش گشتاور ) دارد و مجموعه خورشید عقب مسیر قدرت را عکس نمود و همچنین نسبت دور دنده عقب را بیشتر کاهش می دهد. ( افزایش گشتاور را بیشتر افزایش می دهد. ) در سال ۱۹۴۸ بیوک جعبه دنده داینافلو را ارائه داد و اولین اتومبیلی بود که در آن موفق شده بودند جعبه دنده اتوماتیک را با مبدل گشتاور هیدرولیکی به کار برند که با استفاده از مجموعه خورشیدی حرکت مستقیم دنده یک و دنده عقب را شامل می شد و اهرم تعویض دنده جعبه دنده را به محور خروجی مبدل گشتاور بدون دنده های اضافی مربوط می سازد. ضریب ماکزیمم در مبدل گشتاور ۱ : ۲.۲۵و نسبت دنده در دنده یک ۱ : ۱.۸۲ می باشد که دارای کشش عالی در سر بالایی ها بوده و حالت ترمز موتوری در سرازیری ها را نیز دارا می باشد کاربرد عمومی جعبه دنده های اتوماتیک که ناشی از رشد صنعتی بوده است. جعبه دنده های اتوماتیک فورد ترکیبی است از یک مبدل گشتاور ۳ عنصری و یک سیستم مجموعه خورشیدی که شامل ۳ دنده جلو ( ۳ سرعته ) و یک دنده عقب می باشد. ضریب ماکزیمم مبدل گشتاور آن برابر ۱ : ۲.۱ می باشد. مسیر حرکت از مبدل گشتاور شروع می شود و دارای نسبت دنده متوسط ( دنده دو ) ۱ : ۱.۴۸ ( افزایش گشتاور کم ) با تعویض دنده به طور خودکار بوده و همچنین دارای نسبت دنده یک ۱ : ۲.۴۴ ( افزایش گشتاور زیاد ) که برای عبور در سربالایی ها و حالت ترمز موتوری در سرازیری ها می باشد طراحی شده است. کرایسلر دارای جعبه دنده اتوماتیک دو سرعته به نام پاور فلایت می باشد که دارای یک مبدل گشتاور۳ عنصری ( توربین پمپ استاتور ) و دو مجموعه خورشیدی با نسبت دنده هایی به منظور درگیری دنده یک دنده عقب و دنده مستقیم می باشد. هنگام حرکت مسیر قدرت از مبدل گشتاور که دارای ضریب ماکزیمم گشتاوری ۱ : ۲.۷ است شروع می شود و در دنده یک نسبت دنده ۱ : ۱.۲۷ می باشد که به طور خودکار در دنده مستقیم نسبت دنده ۱ : ۱ است و در صورت لزوم نسبت مبدل گشتاور اعمال می گردد. ) این جعبه دنده نیز توسط اهرم تعویض دنده به طور دستی در دنده یک ( برای حرکت در سربالایی و سرازیری ) قرار می گیرد. طرح جدید جعبه دنده اتوماتیک اولتراماتیک مربوط به اتومبیل پاکارد نشان می دهد که دارای مبدل گشتاور ۴ عنصری و یک مجموعه دنده های خورشیدی که مشابه جعبه دنده های داینافلوی بیوک می باشد و قادر است تا وضعیت های دنده مستقیم دنده یک و دنده عقب را درگیرنماید. مسیر قدرت مانند جعبه دنده داینافلو در حرکت به جلو از مبدل گشتاور شروع شده و بدون کمک دنده های اضافی به محور خروجی منتقل میگردد. مبدل گشتاور آن دارای یک کلاچ اصطکاکی برای وضعیت دنده مستقیم می باشد که به طور خودکار عمل می کند و در سایر وضعیت ها کلاچ اصطکاکی مبدل گشتاور قطع می باشد که مبدل می تواند حداکثر نسبت گشتاوری ۱ : ۲.۴ را منتقل نماید. نسبت در دنده یک ۱ : ۱.۲۸ میباشد که جعبه دنده به وسیله اهرم تعویض دنده می تواند در این وضعیت برای عبور در سربالایی و سرازیری قرار گیرد. جعبه دنده های اتوماتیک استودبکر که بوسیله بورگ ـ وارنر ارائه گردید دارای مبدل گشتاور ۳ عنصری با یک کلاچ حرکت مستقیم و دو مجموعه خورشیدی که ۳ دنده جلو و یک دنده عقب می باشد طراحی گردیده است. حداکثر ضریب افزایشی مبدل گشتاور ۱ : ۲.۱۵ است که دارای وضعیت دنده متوسط دنده مستقیم دنده یک و دنده عقب می باشد و نسبت دنده ها عبارتند از دنده یک : ۱ : ۲.۳۱ دنده دو ۱ : ۱.۴۳ و دنده سه ۱ : ۱ برای حرکت در سربالایی و سرازیری با دنده یک متوسط توضیحات بعدا گفته خواهد شد. تا سال ۱۹۵۵ طراحی جعبه دنده ها اتوماتیک کامل گردید و از آن تاریخ به بعد با اتخاذ تصمیم مشترک و استاندارد اکثر کارخانجات آن را به کار بردند به طوری که امروزه بیش از ۹۰ درصد اتومبیل های امروزی آمریکایی مجهز به جعبه دنده های اتوماتیک میباشند. جعبه دنده اتوماتیک اولتراماتیک مربوط به اتومبیل پارکارد مسیر قدرت در آن و در جعبه دنده اتوماتیک پاورگلاید و سایر جعبه دنده های اتوماتیک ۲ سرعته یکسان میباشد. شرح این که چگونه یک جعبه دنده اتوماتیک کار می کند باید گفت که یک داستان هیجان انگیزی است به وسیله مختصر نگاهی به اصول مقدماتی و اساسی طرز کار آنها می توان فهمید که جعبه دنده های اتوماتیک چه طور کار می کنند و این بسیار ساده است زیرا تمام تعویض های خودکار با استفاده از اصول اولیه طراحی شده اند و به طور کلی دارای یک مبدل گشتاور هیدرولیکی و یک مجموعه خورشیدی با نسبت دنده های مختلف می باشند که به وسیله یک سیستم کنترل هبدرولیکی به طور خودکار تعویض دنده ها را انجام می دهد. ترکیب مبدل گشتاور هیدرولیکی و مجموعه دنده های خورشیدی رایج در تعدادی از جعبه دنده های اتوماتیک هم خانواده مانند جعبه دنده های تورک فلایت ( کرایسلر ) کروئیز ماتیک (فورد) و هیدراماتیک (جنرال موتور) به کار برده شده است. یکی از بزرگترین مزیت های جعبه دنده های اتوماتیک این است که به طور خودکار دنده ها را تعویض می نمایند و وظایف راننده را کاهش می دهد و در نتیجه او مجبور نخواهد بود که در تعویض دنده ها مهارت خاص رانندگی را دارا باشد و متناسب با مقاومت مسیر که بستگی به وزن سرعت و موقعیت اتومبیل دارد به طور خودکار در مواقع لزوم تعویض دنده ها انجام می گردد. در جعبه دنده های معمولی بر اثر سرعت بیش از حد معمول و یا عدم هماهنگی بین سرعت چرخ دنده ها هنگام درگیر شدن توسط یک راننده غیر ماهر باعث استهلاک سریع قطعات خواهد گردید. در صورتی که در جعبه دنده های اتوماتیک راننده به یک اهرم تغییر وضعیت دنده ها و پدال گاز احتیاج دارد.
 
سیستم های کنترل کننده
 
جعبه دنده های اتوماتیک دارای سیستم های کنترل کننده ای می باشد که اولا جعبه دنده را با موتور مربوط می سازد بدین ترتیب که هرگونه تغییرات موتور را عینا به جعبه دنده منتقل می نمایند و باعث تعویض دنده ها می گردند . ثانیا ارتباط راننده با جعبه دنده را بوسیله اهرم تغییر وضعیت به طور دستی برقرار می سازد که هر کدام به نوبه خود دارای وظایفی می باشد :
 
سیستم کنترل دریچه گاز
 
ارتباط راننده به جعبه دنده را برقرار می سازد و تغییر وضعیت اهرم تعویض دنده ها را به وسیله اتصالات آن به سوپاپ دستی واقع در بدنه سوپاپ سیستم کنترل هیدرولیکی منتقل می نماید.
 
سیستم کنترل دریچه گاز
 
این سیستم گشتاور موتور را حساس می کند و شامل مجموعه سوپاپ تعدیل فشار در بدنه سوپاپ سیستم کنترل هیدرولیکی می باشد و این سیستم اثر گشتاور ورودی را یا به وسیله اهرم های اتصال به طور مکانیکی از پدال گاز به جعبه دنده و یا بوسیله یک اثر خلایی از زیر دریچه گاز کاربراتور به یک واحد کنترل کننده خلایی در بدنه جعبه دنده دریافت می کند.
 
اگر در تعویض خودکار دنده ها اشکالی پیش بیاید علاوه بر موارد فوق یک ارتباط دهنده دیگری برای جعبه دنده ضروری است و بدین منظور یک سیستم گاورنر پیش بینی شده است تا تغییرات سرعت جاده ای اتومبیل را به جعبه دنده منتقل نماید.
 
سیستم کنترل گاورنر
 
این سیستم تغییرات سرعت اتومبیل را از دور خروجی جعبه دنده احساس می کند و مانند سیستم کنترل دریچه گاز اثر فشار هیدرولیکی را به بدنه سوپاپ سیستم کنترل هیدرولیکی می فرستد این سیستم مجهز به مجموعه سوپاپ تنظیم فشار با وزنه های گریز از مرکز می باشد. سیستم کنترل دستی کنترل دریچه گاز و کنترل گاورنر قسمت هایی از سیستم کنترل هیدرولیکی می باشند.
 
سیستم کنترل هیدرولیکی
 
این سیستم شامل یک پمپ هیدرولیک جتو و سوپاپ تعدیل فشار برای تکمیل و پر کردن روغن مورد نیاز مبدل گشتاور با تجهیزات مربوطه و ارسال روغن به بدنه سوپاپ جهت تقسیم نمودن به مدارات راه انداز کلاچ و باند ( نوار ترمز ) می باشد. بدنه سوپاپ مغز سیستم هیدرولیکی و به طور معمول جایگاه سوپاپ دستی سوپاپ کنترل دریچه گاز و یک سوپاپ کنترل دستی برای ایجاد درگیری دنده یک توسط دنده و مجموعه سوپاپ تعویض دنده به طور خودکار می باشد.
 
سیر تکاملی جعبه دنده
 
جعبه دنده های اتوماتیک از سالها قبل تا کنون تغییرات چندانی نداشته است و توسعه آنها با تکامل تدریجی اتومبیل ها انجام پذیرفته است و باوجود این که وظیفه آن تغییر و تبدیل دور و گشتاور می باشد لذا وضعیت دنده عقب حالت خلاص و همچنین حالت ترمز موتوری در آن پیش بینی گردیده است. اتومبیل های آمریکایی در طول ۳۰ تا ۴۰ سال اول اختراعشان با استفاده از جعبه دنده های نسبتا ساده و خوب طراحی گردیدند و در آن جعبه دنده های معمولی لغزشی ۳ یا ۴ سرعته به کار برده می شد که مجهز به کلاچ اصطکاکی می باشد و عمل قطع و وصل آن هنگام تعویض دنده ها به صورت مکانیکی انجام می گردد. در همان زمان طرح جعبه دنده های معمولی با استفاده از دنده های سیاره ای ( مجموعه خورشیدی ) مد نظر قرار گرفته بود که یک نمونه آن در اتومبیل کادیلاک مدل ۱۹۰۴ به کار برده شد و همچنین بیشتر در مدل های قدیمی اتومبیل فورد از جعبه دنده های معمولی دو سرعته با مجموعه خورشیدی استفاده می شد که سال های متمادی شهرت داشت و بالاخره در سال ۱۹۲۸ از رده خارج گردید.
 
علی رغم آن مهندسین موفق شدند که درباره جعبه دنده های ایده آل تحقیق کنند. به طوری که وظیفه راننده را تسهیل نماید و یک جابجایی یا تعویض دنده آرام و بدون سرو صدا با نسبت دنده های متغیر صورت پذیرد و بازده موتور را افزایش دهد. تکامل جعبه دنده های اتوماتیک مراحلی را گذرانده است تا به صورت مدرن امروزی در آمده است و ذیلا به شرح سیر تکاملی آنها می پردازیم :
 
ـ در سال ۱۹۲۸ کادیلاک جعبه دنده های سنکرونیزه را تولید نمود.
 
ـ در سال ۱۹۳۳ جعبه دنده های نیمه اتوماتیک را عرضه نمود که در آن دنده های سیاره ای با وزنه های گریز از مرکز جهت کنترل آنها استفاده شده بود و اجازه می داد که تعویض دنده ها به طور خودکار از سرعت پایین به سرعت بالا انجام پذیرد و حرکت اتومبیل را عملی می ساخت. با وجود این در آن از یک کلاچ اصطکاکی نیز هنوز استفاده می شد.
 
ـ در سال ۱۹۳۴ کرایسلر جعبه دنده های فوق سرعت ( اور درایو ) را تولید نمود.
 
ـ در سال ۱۹۳۷ اولد زموبیل یک نوع دیگر جعبه دنده نیمه اتوماتیک را طراحی نمود که در آن از دنده های سیاره ای و کنترل کننده هایی که به طور هیدرولیکی و مکانیکی عمل می کردند استفاده شده بود و به منظور درگیری دنده عقب آن از دنده های معمولی استفاده می گردید و همچنین در آن یک کلاچ اصطکاکی به کار گرفته شده بود.