دنده برنجی در گیربکس خودرو چیست و چه کاری انجام می‌دهد؟

نویسنده: علیرضا کرامتیان، مدیر مرکز فنی(آموزش و پشتیبانی فنی، گارانتی) و شبکه نمایندگی های خدمات پس از فروش شرکت رنو ایران

دنده برنجی از معدود قطعاتی است که در قدیمی‌ترین تا جدیدترین گیربکس‌های دستی مورد استفاده قرار گرفته و دچار کمترین تغییرات شده‌اند و حتی امروزه در جدیدترین گیربکس‌های اتوماتیک مانند گیربکس‌های دوکلاچه (Dual Clutch) که بر روی خودروهائی مانند کپچر و تالیسمان نصب می باشند نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این قطعه علی‌رغم ساختار ساده و قیمت پائین، وظیفه مهمی به عهده دارد.

برای اینکه متوجه شویم که دنده برنجی چه کاری انجام می‌دهد، باید بدانیم که هنگامیکه راننده دنده را تعویض می‌کند، چه اتفاقی می‌افتد لذا لازم است مراحل تعویض دنده را با دقت بیشتری بررسی نماییم و متوجه شویم تا در این فرایند چه کارهائی انجام می‌شود. تصور کنید که خودرو در دنده یک در حال حرکت است و سرعت خودرو به حدی رسیده است که لازم است تا دنده تعویض گردد. در این زمان راننده پدال گاز را رها می‌کند، این کار موجب می‌شود تا بنزین کمتری وارد اتاقک احتراق شود که به دنبال آن گشتاور تولید شده توسط موتور کاهش می‌یابد. سپس راننده پدال کلاچ را تا انتها فشار می‌دهد، این عمل موجب می‌شود تا ارتباط بین مجموعه موتور و مجموعه گیربکس قطع شود، در این وضعیت با توجه به اینکه راننده پدال گاز را رها کرده و ارتباط بین موتور و گیربکس قطع شده است، دور موتور تا حدود دور آرام (Idle) کاهش می یابد و کاهش دور موتور، هم به جهت صدای موتور و هم به دلیل پائین آمدن عقربه دور موتور بر روی صفحه نمایشگرها، توسط راننده کاملا حس می شود.

حال راننده دسته‌ دنده را از وضعیت دنده یک، خارج کرده تا در حالت خلاص قرار گیرد، سپس آن را به سمت دنده دو هدایت می‌کند، اگر مشکلی وجود نداشته باشد، دنده جا رفته، سپس راننده کلاچ را رها کرده و پدال گاز را فشار می‌دهد.

در فرایند بالا تعداد زیادی از سیستم‌ها، قطعات و مکانیزم‌های خودرو مانند سیستم کلاچ، سیستم تولید گشتاور (موتور)، سیستم انتقال قدرت (گیربکس) و غیره دخالت دارند. در میان این قطعات و سیستم‌ها، دنده برنجی تنها هنگامی‌که دسته‌ دنده از حالت خلاص به دنده دو جا می‌رود، نقش خود را ایفا می‌کند.

حال فرآیند فوق را از زاویه ای دیگر و بصورت دقیق تر بررسی می نمائیم، تصور کنید خودرو با دنده یک، شروع به حرکت کرده و به سرعتی رسیده است که لازم است دنده را به دو تغییر دهد، وقتی راننده پدال گاز را به طور کامل رها و پدال کلاچ را فشار می‌دهد، ارتباط بین موتور و گیربکس قطع شده و دور موتور کاهش می‌یابد و اگر راننده تعویض دنده را به‌ آرامی انجام دهد، دور موتور می‌تواند تا دور آرام (Idle) کاهش یابد و سرعت چرخش میل لنگ به حدود 15 دور در ثانیه برسد، اگر در این وضعیت خودرو در سربالائی باشد، ممکن است در فاصله زمانی مابین تعویض دنده، سرعت چرخش شفتی که دنده دو بر روی آن در حال چرخش است، به حدود 10 دور در ثانیه کاهش یابد و اگر خودرو در یک سرپائینی در حال حرکت باشد، ممکن است سرعت چرخش شفت مذکور(شفتی که دنده دو بر روی آن در حال چرخش است) به حدود 20 دور در ثانیه افزایش یابد، حال اگر راننده دسته‌ دنده را از وضعیت خلاص به دنده دو تغییر دهد، دو شفت ورودی و خروجی که اختلاف سرعتی در حدود 5 دور در ثانیه دارند، باید با هم درگیر شوند که این کار انجام نخواهد شد و به اصطلاح دنده جا نخواهد رفت و اگر راننده در جازدن دنده اصرار نماید و با فشار زیاد قصد داشته باشد که دنده را جا بزند، دنده‌ها آسیب خواهند دید و این کار با ایجاد صدا و ضربه اتفاق خواهد افتاد.

آنچه در خصوص آسیب دیدن دنده‌ها عنوان شد، در صورتی اتفاق می‌افتد و موجب ایجاد صدا و ضربه از سمت گیربکس خواهد شد که قطعه‌ای بنام دنده برنجی وجود نداشته باشد و یا قطعه مذکور به علت آسیب‌دیدگی نتواند وظیفه خود را به‌ درستی انجام دهد.

دنده برنجی چه کاری انجام می‌دهد؟

همان‌طور که گفته شد، عدم برابری سرعت دنده‌های شفت‌های ورودی و خروجی در هنگام تعویض دنده، موجب آسیب دیدن دنده‌ها و نیز ایجاد صدا و ضربه در گیربکس خواهد شد. وظیفه دنده برنجی این است که در زمان درگیرشدن دنده‌ها، شرایط را طوری مهیا نماید که سرعت دنده‌ها با هم برابر شده و آسیبی به دنده‌ها وارد نشود، همچنین در گیربکس صدا و ضربه تولید نشود.

عمل برابر کردن سرعت دنده‌های گیربکس در هنگام تعویض دنده یا Synchronize کردن، بوسیله پدیده اصطکاک انجام می‌گیرد. وقتی راننده گاز را رها و پدال کلاچ را فشرده است و در حال تغییر دسته‌ دنده از دنده یک‌ به‌ دو می باشد، در زمانی که دنده از یک‌ به‌ وضعیت خلاص تغییر می‌کند، دنده برنجی هنوز کاری انجام نداده است ولی وقتی از دسته دنده از وضعیت خلاص به سمت دنده دو حرکت می‌کند، دقیقاً قبل از اینکه دنده از خلاص به دو جا برود، دنده برنجی در یک‌ زمان کوتاه، نقش خود را ایفا می‌کند.

در این حالت قسمت مخروطی دنده برنجی به قسمت مخروطی دنده مربوط به شفت دنده دو، برخورد کرده و بواسطه اصطکاکی که بین این دو قطعه بوجود می‌آید، چنانچه سرعت چرخش دنده‌های روی کشوئی که مربوط به دنده دو هستند، با سرعت گردش دنده‌های روی دنده دو برابر نباشد، در اثر اصطکاک بوجود آمده بین این دو، سرعت چرخیدن آنها با هم برابر شده و شرایط برای جا رفتن دنده مربوط به دنده دو و دنده روی کشوئی آماده شده و دنده‌ها بدون ایجاد ضربه و صدا و نیز بدون آسیب رساندن به یکدیگر درگیر می‌شوند. 

در بعضی از گیربکس‌ها مانند گیربکس نصب شده بر روی خودرو پژو 405 و پژو پارس، دنده برنجی بصورت یک قطعه جدا وجود ندارد بلکه این قطعه به شکلی دیگر بر روی دنده‌ها متصل است، ولی نحوه عملکرد و هم دور کردن آن مانند دنده‌های برنجی است.

علائم خرابی دنده برنجی چیست؟

چنانچه دنده برنجی نتواند اصطکاک لازم را ایجاد نماید، اختلاف سرعت دنده‌هایی که می‌خواهند با هم درگیر شوند، به حداقل نرسیده و عمل هم دورکردن به‌درستی انجام نمی گیرد و هنگام تعویض دنده، صدای غیرعادی به همراه ضربه از گیربکس شنیده می‌شود.

استفاده از دنده برنجی در گیربکس‌های دوکلاچه(Dual Clutch)

ساختار گیربکس‌های دوکلاچه شباهت بسیار زیادی به گیربکس‌های دستی دارد و در آنها نیز دنده برنجی بکار رفته است.

تصویر فوق مربوط به گیربکس اتوماتیک خودرو کپچر است، در این گیربکس نیز از دنده برنجی استفاده شده است.

در بالا تصویر تصویر انفجاری قطعات مربوط به دنده‌ پنج گیربکس دو کلاچه(Dual Clutch) مربوط به خودرو کپچر نمایش داده شده است که می‌توانید دنده برنجی را در میان آنها مشاهده نمایید.

چرا جازدن دنده‌عقب در بیشتر خودروها با صدا و ضربه همراه است؟

بیشتر صاحبان خودرو از صدا و ضربه ایجاد شده، هنگام جازدن دنده‌ عقب رضایت کافی ندارند، علت این است که علاوه بر اینکه ساختار دنده‌ عقب این گیربکس‌ها متفاوت است، فاقد دنده برنجی نیز می باشند. در این گیربکس‌ها، وقتی راننده دسته‌دنده را به وضعیت دنده‌ عقب تغییر می‌دهد، یک دنده هرزگرد که تغییردهنده جهت گردش گشتاور ورودی به گیربکس است، مابین شفت ورودی گیربکس و شفت خروجی گیربکس قرار می‌گیرد. علت اینکه دنده برنجی برای دنده‌ عقب در نظر گرفته نشده است، این است که کاربرد دنده‌ عقب نسبت به دنده‌های دیگر خیلی کمتر است و صرفا هنگام پارک کردن خورو، خارج شدن از پارک و یا موارد خاص بکار می رود لذا با توجه به اینکه طراحی و ساخت یک دنده برنجی برای دنده‌ عقب خودرو، موجب پیچیده‌ تر شدن گیربکس می‌شود لذا بیشتر طراحان و کمپانی های سازنده گیربکس، برای دنده‌ عقب گیربکس، دنده برنجی در نظر نگرفته‌اند.

برای رفع صدا و ضربه هنگام جازدن دنده‌عقب، چه کاری انجام دهیم؟

در خودروهایی که دنده‌ عقب آنها فاقد دنده برنجی می باشند، بیشتر رانندگان حتی آنهایی که فاقد اطلاعاتی در خصوص چگونگی عملکرد گیربکس هستند، به این نتیجه رسیده‌اند و یا از دیگران یاد گرفته اند که قبل از جازدن دنده‌ عقب، ابتدا دسته‌ دنده را در دنده چهار و یا دنده دو قرار داده و بلافاصله، دسته‌ دنده را در دنده‌ عقب جا بزنند. این کار موجب می‌شود که علاوه بر اینکه دنده بهتر جا رود، مقدار صدا و ضربه از گیربکس به میزان قابل‌ ملاحظه‌ای کاهش یابد. حال ببینیم که علت این امر چیست.

وقتی خودرو ثابت است و سرعت چرخ‌های خودرو صفر است و راننده قصد دارد که دسته‌ دنده را در دنده‌ عقب قرار دهد، سرعت چرخش دنده مربوط به دنده‌ عقب که بر روی شفت خروجی گیربکس قرار دارد نیز صفر است ولی ممکن است سرعت گردش دنده مربوط به دنده‌ عقب که بر روی شفت ورودی قرار دارد صفر نباشد زیرا ممکن است بعد از اینکه راننده پدال کلاچ را فشرده باشد، شفت ورودی گیربکس که به صفحه کلاچ متصل است، همچنان در حال چرخش باشد. حال اگر راننده قبل از اینکه دسته‌ دنده را به دنده‌ عقب جا بزند، ابتدا آن را در دنده دو و یا چهار قرار دهد، دنده برنجی مربوط به دنده دو و یا چهار با مخروط مجموعه دنده متعلق به آن تماس پیدا کند و در اثر اصطکاک، سرعت گردش شفت ورودی نیز صفر شود و بدین ترتیب سرعت چرخش هر دو دنده مربوط به دنده‌ عقب که بر روی شفت ورودی و شفت خروجی قرار دارند، صفر شده و شرایط برای قرار گرفتن دنده هرزگرد مابین دنده‌های مذکور مهیا شود و دنده‌ عقب با کمترین صدا و ضربه جا برود.

What is the blocker ring in the vehicle gearbox and what does it do?

Writer: Alireza Keramatian/ Renault IRAN Technical Hub and Network Manager