مجموعه دنده های سیاره ای (مجموعه خورشیدی)
قلب یک گیربکس اتوماتیک مجموعه دنده های سیاره ای می باشد. بنابراین لازم می باشد تا قبل از بررسی چگونگی کارکرد یک گیربکس اتوماتیک با مجموعه دنده های سیاره ای آشنا شویم.
مجموعه دنده های سیاره ای شامل اجزای به شرح ذیل می باشد:
دنده خورشیدی
دنده خورشیدی یا دنده مرکزی که شامل یک استوانه ای توپر بوده و محیط آن دندانه دار می باشد دنه خورشیدی توسط قفسه احاطه می گردد.
حامل سیاره ای یا قفسه
قفسه شامل دنده های پینیون (هرزگرد) می باشد که به صورت انفرادی و مجزا روی محور نگه دارنده خود حرکت دورانی می کنند.
چرخدنده رینگی
به صورت دایره ای تو خالی بوده و محیط داخلی این دایره دندانه دار می باشد.
دنده خورشیدی با دنده های هرزگرد قفسه در تماس میباشد و دندههای هرزگرد قفسه نیز با دندانه های چرخ دنده رینگی در تماس است . به عبارتی دیگر دنده خورشیدی درون قفسه و قفسه درون دنده رینگی می باشد و ارتباط دنده خورشیدی و دنده رینگی از طریق دندههای هرزگرد قفسه برقرار می شود.
دنده های سیاره ای
اصطلاحات
چون در این سیستم تعدادی چرخ دنده با هم در حال گردش می باشند لازم است تا به توضیح مختصری در ارتباط با برخی از اصطلاحات پرداخته شود.
نسبت دنده
با چرخش چرخ دنده ورودی می توان دورهای مختلفی در چرخ دنده خروجی به دست آورد. به طور مثال اگر تعداد دوران در چرخ دنده ورودی سه دور و تعداد دوران در چرخ دنده خروجی یک دور باشد . نسبت دنده 1 : 3 است.
نسبت کاهش دنده باعث میشود که گشتاور افزایش یابد و دور کاهش یابد . به طور مثال در مورد نسبت دنده 1 : 3 اگر گشتاور ورودی 180 فوت پوند باشد و دور ورودی 2700 دور در دقیقه باشد آنگاه گشتاور خروجی 540 فوت پوند و دور خروجی 900 دور در دقیقه می باشد.
کاهش دنده
اوردرایو(فوق سرعت)
این حالت بر عکس اثر نسبت کاهش دنده عمل می کند. نسبت دنده باعث می شود که گشتاور کاهش و دور افزایش یابد. به عنوان مثال اگر در یک نسبت دنده 3 : 1 باشد و اگر گشتاور ورودی 180 فوت پوند باشد و دور ورودی نیز 2700 دور در دقیقه باشد گشتاور خروجی به 60 فوت پوند و دور خروجی به 8100 دور در دقیقه تغییر می کند.
حرکت مستقیم : نسبت دنده 1 : 1 است یعنی بدون تغییر در گشتاور ورودی و خروجی می باشد.
حرکت مستقیم
خلاص یا آزاد گردی
در این حالت قدرت ورودی وجود دارد اما قدرتی از گیربکس خارج نمی شود.
عضو عکس العملی : در مجموعه سیاره ای اساس حالت انتقال یا ثابت بودن یکی از اجزا مجموعه می باشد که این عمل توسط وسایل اصطکاکی مانند نوار ترمز یا باندترمز ، کلاچ دیسکی چند صفحه ای و کلاچ یک طرفه انجام می گیرد .
عضو عکس العملی
عملکرد چرخ دنده های سیاره ای
در ساده ترین گیربکس اتوماتیک ، یک مجموعه چرخدنده سیاره ای وجود دارد ولی در گیربکس اتوماتیک پیشرفته تر ممکن است از ترکیب دو یا چند مجموعه چرخدنده سیاره ای استفاده شده باشد.
در هر حال چرخ دنده خورشیدی به یک شفت متصل شده و قفسه متصل به چرخ دنده های سیاره ای نیز به یک محور دیگر متصل می گردد. یک پوسته گردنده نیز به چرخ دنده رینگی متصل می شود. برای یک هر یک از این محور ها ، یک کلاچ و یک ترمز تعبیه شده است ، که ترمزها می توانند باعث تثبیت عضوها شده و از حرکت آنها جلوگیری نمایند و کلاچ ها نیز وظیفه برقراری ارتباط یک عضو را با محور ورودی گیربکس و یا با محور خروجی گیربکس برعهده دارند.
اگر هر یک از این سه عضو را توسط ترمز ثابت نگه داریم و یک عضو دیگر را توسط کلاچ به محور ورودی متصل نماییم و عضو سوم را به وسیله کلاچ به محور خروجی گیربکس وصل کنیم ، یک نسبت تبدیل جدید به وجود میآید .
قوانین چرخ دنده های سیاره ای
قانون خلاص دنده
وقتی قدرت ورودی وجود داشته باشد اما عضوهای عکس العملی عمل نکند وضعیت خلاص می باشد. به عنوان مثال اگر دنده خورشیدی محرک و ورودی باشد ، دنده رینگی آزاد و قفسه خروجی باشد در این حالت قفسه توسط چرخ های محرک خودرو ثابت می شود. ( براثر نیروی وزن خودرو ثابت می شود) بنابراین دنده هرزگردهای قفسه دور محورشان میچرخند و دنده رینگی بر عکس دنده خورشیدی هرز می چرخد.
قانون کاهش دنده
وقتی یک عضو عکس العملی وجود داشته باشد و قفسه خروجی باشد مجموعه در وضعیت کاهش دنده می باشد.
حالت اول کاهش دنده
حالت اول: اگر دنده رینگی ثابت شود و دنده خورشیدی ورودی باشد چون دندههای هرزگرد از یک طرف با دنده رینگی ثابت شده است بر اثر نیروی عکس العملی آن سبب میشود تا محور دندههای هرزگرد اطراف دنده رینگی حرکت کرده در نتیجه قفسه در جهت گردش دنده خورشیدی با دور کمتر به گردش در آید در این حالت اگر گشتاور ورودی 100 فوت پوند باشد و نسبت کاهش دنده 1 : 1.5 باشد گشتاور خروجی 150 فوت پوند افزایش می یابد .
حالت دوم کاهش دنده
حالت دوم : اگر دنده خورشیدی ثابت شود و قدرت ورودی به دنده رینگی داده شود در این حالت هرزگردها دور محورشان میچرخند و چون دنده خورشیدی ثابت است ، قفسه اطراف آن به گردش در میآید و چون قفسه خروجی است بنابراین کاهش دنده خواهیم داشت
قانون اوردرایو
حالت اول اوردرایوهنگامی که یک عضو عکس العملی وجود داشته باشد و قفسه ورودی باشد ، وضعیت اوردرایو می باشد. این حالت بر عکس وضعیت کاهش دنده است.
حالت اول اوردرایو
حالت اول: در این حالت دنده خورشیدی ثابت شده و قفسه ورودی می شود بنابراین دنده رینگی خروجی و حالت اوردرایو اتفاق می افتد.
حالت دوم اور درایو
حالت دوم : در این حالت دنده رینگی ثابت شده و قفسه ورودی میشود بنابراین دنده خورشیدی خروجی و حالت اوردرایو اتفاق میافتد.
قانون حرکت مستقیم
: قانون حرکت مستقیم یا دنده مستقیم توسط درگیر نمودن یا قفل کردن دو عضو مجموعه دندهها با یکدیگر صورت میگیرد بنابراین با قفل شدن دو عضو مجموعه هر سه عضو مجموعه نسبت به یکدیگر قفل میشوند و باهم با سرعتی یکسان دوران میکنند بدیهی است که در این حالت نسبت دنده 1:1 است یعنی دور ورودی و خروجی برابر و هم جهت می باشد.
قانون دنده عقب
وقتی فقط قفسه ثابت شود و دندههای هرز گرد دور محورشان بچرخند دنده عقب شکل می گیرد اگر قفسه ثابت شده و دنده خورشیدی ورودی باشد توسط دنده های هرز گرد دور معکوس شده و به دنده رینگی منتقل می شود و دنده رینگی با دور کمتری نسبت به ورودی و برعکس می چرخد. در این حالت وضعیت کاهش دنده می باشد و اگر جای ورودی و خروجی جا به جا شود یعنی دنده رینگی محرک شود ؛ دنده خورشیدی به صورت معکوس ولی اوردرایو خواهد چرخید.
نسبت دنده
نسبت دنده مساوی است با تعداد دوران عضو محرک به تعداد دوران عضو متحرک و یا تعداد دندههای عضو متحرک تقسیم بر تعداد دندههای عضو متحرک
نسبت دنده های خورشیدی
تعریف و محاسبه نسبت دنده را می توان برای هر مجموعه دنده اعم از ساده ، مختلط یا خورشیدی به کار برد . در یک مجموعه دنده ساده یا مختلط محاسبات نسبت دنده به صورت معین و ساده می باشد. با به کار بردن مقایسه مستقیم بین دندانه های چرخ دنده ها و فرمول آن و نسبت دنده به دست می آید ولی برای محاسبه نسبت دنده های سیاره ای یک فرمول اصلاح شده باید به کار برده شود زیرا هرزگرد های قفسه هنگام کاهش دنده یا اوردرایو علاوه بر این که دور محورشان حرکت دورانی دارند یک حرکت دورانی دیگر حول محور دنده های خورشیدی و رینگی دارند.
مثال
با فرض Ns تعداد دنده های خورشیدی و مساوی 20 باشد و Ni نیز تعداد دنده های رینگی و مساوی 50 باشد نسبت دنده برای مجموعه خورشیدی محاسبه می گردد.
کاهش دنده
می توان برای کاهش دنده با دنده خورشیدی محرک و دنده رینگی ثابت با قفسه محرک :
اور درایو
برای اور درایو با دنده رینگی متحرک و دنده خورشیدی ثابت و قفسه متحرک :
دنده عقب
برای دنده عقب با قفسه ثابت ، دنده خورشیدی محرک و دنده رینگی متحرک :
منابع
خرزان ،مهدی،انتقال قدرت خودرو ،مشهد ،جهان فردا ،1389
با تشکر از توجه شما