تصور كنيد مي‌خواهيد نسبت دنده‌ي ۶:۱ را در شفت خروجي توليد كنيد و اين شفت هم جهت با شفت ورودي دوران كند. يك راه‌حل استفاده از مجموعه‌ي چرخ‌دنده‌اي سه‌تايي است كه تصوير آن در زير نشان داده شده است. در اين تصوير قطر چرخدندهي آبي ۶ برابر قطر چرخدندهي زرد رنگ است و در نتيجه نسبت دنده‌ي ۶:۱ را ايجاد مي‌كند. اندازه‌ي چرخدندهي قرمز اهميتي ندارد چراكه اين قطعه تنها وظيفه‌ي معكوس كردن جهت دوران را بر عهده دارد و در نتيجه چرخ‌دنده‌هاي آبي و زرد در يك جهت چرخش مي‌كنند. با اينكه تمام نيازهاي مسئله رفع شده است، اما همان‌طور كه در تصوير مشخص است، شفت‌هاي چرخ‌دنده‌هاي آبي و زرد هم‌محور نيستند و در عوض موازي يكديگرند. حال سؤال اين است كه اگر لازم باشد شفت ورودي و خروجي هم‌محور باشند، در اين حالت از چه سيستمي براي پاسخ‌گويي به شرايط مسئله استفاده كنيم؟ پاسخ استفاده از چرخ‌دنده‌هاي سياره‌اي است.
در تصوير بالا، چرخدندهي زرد رنگ (چرخدندهي خورشيدي) به‌طور هم‌زمان با سه چرخدندهي قرمز رنگ (چرخ‌دنده‌هاي سياره) درگير است و اين چرخ‌دنده‌ها به يك صفحه به نام حامل چسبيده‌اند. چرخ‌دنده‌هاي سياره به بخش داخلي قسمت آبي رنگ (چرخدندهي داخلي يا رينگي) تماس دارند. به دليل وجود اين حالت خاص از چيدمان چرخ‌دنده‌ها، اين مجموعه به‌شدت سفت است. شفت خروجي به چرخدندهي داخلي آبي رنگ (رينگي) متصل است و صفحه‌ي حامل در حال سكون باقي مي‌ماند و در نهايت نسبت دنده‌ي ۶:۱ در اين حالت نيز به‌دست مي‌آيد.
نكته‌ي جالب توجه ديگر درباره‌ي مجموعه‌ي چرخدندهي سياره‌اي اين است كه اين مجموعه با تغيير چرخدندهي ورودي و خروجي و ساكن مي‌تواند نسبت دنده‌هاي متفاوتي ايجاد كند. براي مثال، اگر چرخدندهي خورشيدي به‌عنوان ورودي و شفت خروجي به حامل متصل شود و چرخدندهي رينگي ساكن بماند، نسبت دنده‌ي متفاوتي ايجاد مي‌شود. در يك جعبه‌دنده‌ي خودكار براي درگير كردن و ساكن نگه‌داشتن چرخ‌دنده‌هاي مختلف در مجموعه‌ي سياره‌اي از كلاچ‌ها و تسمه‌هاي مهار اصطكاكي استفاده مي‌شود.
كاربرد مجموعه‌ي چرخ‌دنده‌هاي سياره‌اي در جعبه‌دنده‌ي خودكار
هنگامي‌كه اجزاي يك جعبه‌دنده‌ي خودكار را جدا كنيد، مجموعه‌اي عظيم از اجزاي مختلف را مي‌بينيد كه در فضايي تقريبا كوچك جاسازي شده‌اند. اصلي‌ترين اجزايي كه خواهيد ديد عبارت‌اند از:
- مجموعه‌اي از چرخ‌دنده‌هاي سياره‌اي كه به‌صورتي مبتكرانه طراحي شده‌اند
- يك جفت تسمه‌ي مهار كه اجزاي چرخدندهي سياره‌اي را قفل مي‌كند
- كلاچ‌هاي تر براي قفل كردن ساير اجزاي چرخدندهي سياره‌اي
- يك سيستم هيدروليك شگفت‌انگيز كه كلاچ‌ها و تسمه مهارها را كنترل مي‌كند
- يك پمپ روغن بزرگ براي به حركت درآوردن روغن درون سيستم انتقال قدرت
كانون توجه ما به سيستم چرخدندهي سياره‌اي معطوف مي‌شود. اين قطعه كه تقريبا به اندازه‌ي يك طالبي است، تمام نسبت دنده‌هاي متفاوت را توليد مي‌كند. ساير اجزاي موجود در سيستم انتقال قدرت خودكار براي كمك به چرخ‌دنده‌هاي سياره‌اي است تا آن را قادر سازد وظيفه‌اش را به بهترين شكل به انجام برساند. يك سيستم انتقال قدرت خودكار از دو مجموعه‌ي چرخدندهي سياره‌اي تشكيل شده است كه با يكديگر يك قطعه را تشكيل مي‌دهند.
هر چرخدندهي سياره‌اي از سه جز اصلي تشكيل شده است:
۱. چرخدندهي خورشيدي
۲. چرخ‌دنده‌هاي سياره‌اي و صفحه‌ي حامل آن‌ها
۳. چرخدندهي داخلي (رينگي)
هر يك از اين چرخ‌دنده‌ها مي‌تواند به‌عنوان محرك، متحرك يا ثابت عمل كند. اينكه كدام چرخ‌دنده چه نقشي را بر عهده بگيرد اساس توليد نسبت دنده‌هاي متفاوت است. براي درك بهتر به يك مجموعه‌ي چرخدندهي سياره‌اي نگاه مي‌اندازيم.
نسبت دنده در چرخدندهي سياره‌اي
چرخدندهي رينگي يك مجموعه‌ي سياره‌اي ۷۲ دندانه و چرخدندهي خورشيدي آن ۳۰ دندانه دارد. مي‌توانيم از اين مجموعه نسبت دنده‌هاي متفاوتي توليد كنيم.
| محاسبه | ثابت | خروجي | ورودي | ||
| 3.4:1 | 1 R/S | Ring (R) | Planet Carrier (C) | Sun (S) | A |
| 0.71:1 | 1/(1 S/R) | Sun (S) | Ring (R) | Planet Carrier (C) | B |
| 2.4:1- | -R/S | Planet Carrier (C) | Ring (R) | Sun (S) | C |
همچنين، قفل كردن هم‌زمان هر يك از دو چرخ‌دنده باعث توليد نسبت دنده‌ي ۱:۱ مي‌شود. توجه داشته باشيد كه اولين نسبت دنده در جدول بالا يك نسبت كاهنده است، به اين معني كه سرعت خروجي از سرعت ورودي كم‌تر است. نسبت دوم نسبت فزاينده است به اين معني كه سرعت خروجي از سرعت ورودي بيشتر است. آخرين نسبت يك نسبت كاهنده در خلاف جهت چرخش شفت ورودي است. چندين نسبت دنده‌ي ديگر نيز مي‌توان با استفاده از اين چرخدندهي سياره‌اي نمونه به دست آورد، اما اين نسبت‌ها براي جعبه‌دنده‌ي خودكار ما كافي است.
با كنار هم قرار دادن دو مجموعه‌ي چرخدندهي سياره‌اي مي‌توان چهار دنده‌ي جلو و يك دنده‌ي عقب مورد نياز براي يك جعبه‌دنده‌ي معمول را ايجاد كرد.
چرخدندهي سياره‌اي مركب
در يك جعبه‌دنده‌ي خودكار استاندارد به‌طور معمول دو مجموعه‌ي چرخدندهي سياره‌اي تعبيه شده است كه به كل اين مجموعه، چرخدندهي سياره‌اي مركب مي‌گويند. نحوه‌ي عملكرد چرخدندهي سياره‌اي مركب درست شبيه چرخدندهي سياره‌اي ساده است و تنها تفاوت در تعداد چرخ‌دنده‌هاي تعبيه شده است. چرخدندهي سياره‌اي مركب از يك چرخدندهي داخلي (رينگي) كه هميشه به‌عنوان خروجي عمل مي‌كند، دو چرخدندهي خورشيدي و دو سري چرخ‌دنده‌هاي سياره‌اي تشكيل شده است.
تصوير زير مجموعه‌اي از چرخ‌دنده‌هاي سياره‌اي درون حامل را نشان مي‌دهد. توجه داشته باشيد كه چرخدندهي سياره‌اي سمت راست پايين‌تر از چرخدندهي سياره‌اي سمت چپ قرار مي‌گيرد. چرخدندهي سمت راست با چرخدندهي داخلي درگير نمي‌شود و تنها با چرخدندهي سياره‌اي ديگر درگير است. چرخدندهي سياره‌اي سمت چپ با چرخدندهي داخلي درگير است.
در تصوير بعد مي‌توانيد درون حامل را مشاهده كنيد. چرخ‌دنده‌هاي كوچك‌تر تنها با چرخدندهي خورشيدي كوچك درگيرند. چرخ‌دنده‌هاي سياره‌اي بزرگ با چرخدندهي خورشيدي بزرگ‌تر و سياره‌هاي كوچك‌تر درگيرند.
تصور كنيد مي‌خواهيد نسبت دنده‌ي ۶:۱ را در شفت خروجي توليد كنيد و اين شفت هم جهت با شفت ورودي دوران كند. يك راه‌حل استفاده از مجموعه‌ي چرخ‌دنده‌اي سه‌تايي است كه تصوير آن در زير نشان داده شده است. در اين تصوير قطر چرخدندهي آبي ۶ برابر قطر چرخدندهي زرد رنگ است و در نتيجه نسبت دنده‌ي ۶:۱ را ايجاد مي‌كند. اندازه‌ي چرخدندهي قرمز اهميتي ندارد چراكه اين قطعه تنها وظيفه‌ي معكوس كردن جهت دوران را بر عهده دارد و در نتيجه چرخ‌دنده‌هاي آبي و زرد در يك جهت چرخش مي‌كنند. با اينكه تمام نيازهاي مسئله رفع شده است، اما همان‌طور كه در تصوير مشخص است، شفت‌هاي چرخ‌دنده‌هاي آبي و زرد هم‌محور نيستند و در عوض موازي يكديگرند. حال سؤال اين است كه اگر لازم باشد شفت ورودي و خروجي هم‌محور باشند، در اين حالت از چه سيستمي براي پاسخ‌گويي به شرايط مسئله استفاده كنيم؟ پاسخ استفاده از چرخ‌دنده‌هاي سياره‌اي است.
در تصوير بالا، چرخدندهي زرد رنگ (چرخدندهي خورشيدي) به‌طور هم‌زمان با سه چرخدندهي قرمز رنگ (چرخ‌دنده‌هاي سياره) درگير است و اين چرخ‌دنده‌ها به يك صفحه به نام حامل چسبيده‌اند. چرخ‌دنده‌هاي سياره به بخش داخلي قسمت آبي رنگ (چرخدندهي داخلي يا رينگي) تماس دارند. به دليل وجود اين حالت خاص از چيدمان چرخ‌دنده‌ها، اين مجموعه به‌شدت سفت است. شفت خروجي به چرخدندهي داخلي آبي رنگ (رينگي) متصل است و صفحه‌ي حامل در حال سكون باقي مي‌ماند و در نهايت نسبت دنده‌ي ۶:۱ در اين حالت نيز به‌دست مي‌آيد.
نكته‌ي جالب توجه ديگر درباره‌ي مجموعه‌ي چرخدندهي سياره‌اي اين است كه اين مجموعه با تغيير چرخدندهي ورودي و خروجي و ساكن مي‌تواند نسبت دنده‌هاي متفاوتي ايجاد كند. براي مثال، اگر چرخدندهي خورشيدي به‌عنوان ورودي و شفت خروجي به حامل متصل شود و چرخدندهي رينگي ساكن بماند، نسبت دنده‌ي متفاوتي ايجاد مي‌شود. در يك جعبه‌دنده‌ي خودكار براي درگير كردن و ساكن نگه‌داشتن چرخ‌دنده‌هاي مختلف در مجموعه‌ي سياره‌اي از كلاچ‌ها و تسمه‌هاي مهار اصطكاكي استفاده مي‌شود.
كاربرد مجموعه‌ي چرخ‌دنده‌هاي سياره‌اي در جعبه‌دنده‌ي خودكار
هنگامي‌كه اجزاي يك جعبه‌دنده‌ي خودكار را جدا كنيد، مجموعه‌اي عظيم از اجزاي مختلف را مي‌بينيد كه در فضايي تقريبا كوچك جاسازي شده‌اند. اصلي‌ترين اجزايي كه خواهيد ديد عبارت‌اند از:
- مجموعه‌اي از چرخ‌دنده‌هاي سياره‌اي كه به‌صورتي مبتكرانه طراحي شده‌اند
- يك جفت تسمه‌ي مهار كه اجزاي چرخدندهي سياره‌اي را قفل مي‌كند
- كلاچ‌هاي تر براي قفل كردن ساير اجزاي چرخدندهي سياره‌اي
- يك سيستم هيدروليك شگفت‌انگيز كه كلاچ‌ها و تسمه مهارها را كنترل مي‌كند
- يك پمپ روغن بزرگ براي به حركت درآوردن روغن درون سيستم انتقال قدرت
كانون توجه ما به سيستم چرخدندهي سياره‌اي معطوف مي‌شود. اين قطعه كه تقريبا به اندازه‌ي يك طالبي است، تمام نسبت دنده‌هاي متفاوت را توليد مي‌كند. ساير اجزاي موجود در سيستم انتقال قدرت خودكار براي كمك به چرخ‌دنده‌هاي سياره‌اي است تا آن را قادر سازد وظيفه‌اش را به بهترين شكل به انجام برساند. يك سيستم انتقال قدرت خودكار از دو مجموعه‌ي چرخدندهي سياره‌اي تشكيل شده است كه با يكديگر يك قطعه را تشكيل مي‌دهند.
هر چرخدندهي سياره‌اي از سه جز اصلي تشكيل شده است:
۱. چرخدندهي خورشيدي
۲. چرخ‌دنده‌هاي سياره‌اي و صفحه‌ي حامل آن‌ها
۳. چرخدندهي داخلي (رينگي)
هر يك از اين چرخ‌دنده‌ها مي‌تواند به‌عنوان محرك، متحرك يا ثابت عمل كند. اينكه كدام چرخ‌دنده چه نقشي را بر عهده بگيرد اساس توليد نسبت دنده‌هاي متفاوت است. براي درك بهتر به يك مجموعه‌ي چرخدندهي سياره‌اي نگاه مي‌اندازيم.
نسبت دنده در چرخدندهي سياره‌اي
چرخدندهي رينگي يك مجموعه‌ي سياره‌اي ۷۲ دندانه و چرخدندهي خورشيدي آن ۳۰ دندانه دارد. مي‌توانيم از اين مجموعه نسبت دنده‌هاي متفاوتي توليد كنيم.
| محاسبه | ثابت | خروجي | ورودي | ||
| 3.4:1 | 1 R/S | Ring (R) | Planet Carrier (C) | Sun (S) | A |
| 0.71:1 | 1/(1 S/R) | Sun (S) | Ring (R) | Planet Carrier (C) | B |
| 2.4:1- | -R/S | Planet Carrier (C) | Ring (R) | Sun (S) | C |
همچنين، قفل كردن هم‌زمان هر يك از دو چرخ‌دنده باعث توليد نسبت دنده‌ي ۱:۱ مي‌شود. توجه داشته باشيد كه اولين نسبت دنده در جدول بالا يك نسبت كاهنده است، به اين معني كه سرعت خروجي از سرعت ورودي كم‌تر است. نسبت دوم نسبت فزاينده است به اين معني كه سرعت خروجي از سرعت ورودي بيشتر است. آخرين نسبت يك نسبت كاهنده در خلاف جهت چرخش شفت ورودي است. چندين نسبت دنده‌ي ديگر نيز مي‌توان با استفاده از اين چرخدندهي سياره‌اي نمونه به دست آورد، اما اين نسبت‌ها براي جعبه‌دنده‌ي خودكار ما كافي است.
با كنار هم قرار دادن دو مجموعه‌ي چرخدندهي سياره‌اي مي‌توان چهار دنده‌ي جلو و يك دنده‌ي عقب مورد نياز براي يك جعبه‌دنده‌ي معمول را ايجاد كرد.
چرخدندهي سياره‌اي مركب
در يك جعبه‌دنده‌ي خودكار استاندارد به‌طور معمول دو مجموعه‌ي چرخدندهي سياره‌اي تعبيه شده است كه به كل اين مجموعه، چرخدندهي سياره‌اي مركب مي‌گويند. نحوه‌ي عملكرد چرخدندهي سياره‌اي مركب درست شبيه چرخدندهي سياره‌اي ساده است و تنها تفاوت در تعداد چرخ‌دنده‌هاي تعبيه شده است. چرخدندهي سياره‌اي مركب از يك چرخدندهي داخلي (رينگي) كه هميشه به‌عنوان خروجي عمل مي‌كند، دو چرخدندهي خورشيدي و دو سري چرخ‌دنده‌هاي سياره‌اي تشكيل شده است.
تصوير زير مجموعه‌اي از چرخ‌دنده‌هاي سياره‌اي درون حامل را نشان مي‌دهد. توجه داشته باشيد كه چرخدندهي سياره‌اي سمت راست پايين‌تر از چرخدندهي سياره‌اي سمت چپ قرار مي‌گيرد. چرخدندهي سمت راست با چرخدندهي داخلي درگير نمي‌شود و تنها با چرخدندهي سياره‌اي ديگر درگير است. چرخدندهي سياره‌اي سمت چپ با چرخدندهي داخلي درگير است.
در تصوير بعد مي‌توانيد درون حامل را مشاهده كنيد. چرخ‌دنده‌هاي كوچك‌تر تنها با چرخدندهي خورشيدي كوچك درگيرند. چرخ‌دنده‌هاي سياره‌اي بزرگ با چرخدندهي خورشيدي بزرگ‌تر و سياره‌هاي كوچك‌تر درگيرند.
نکات مهم هنگام اجاره خانه برای اینکه سرتان کلاه نرود