مکانیک خودرو تخصصی -بخش 23

پلوس(Drive Shaft):

برای انتقال قدرت از چرخ‌دنده‌های سرپلوس به چرخ‌ها از پلوس استفاده می‌شود که محوری توپر است و وظيفه انتقال گشتاور پيچشي از ديفرانسيل به چرخ‌ها را برعهده دارد.

پلوس در اکسل یا تعلیق یکپارچه

چنانچه مطابق شکل 1 از اکسل یکپارچه برای چرخ‌های محرک استفاده شود باید با توجه به شکل 1 از پلوس بدون مفصل استفاده شود.

1-اکسل یا پوسته دیفرانسیل 2-بازوی طولی 3-بوش لاستیکی 4-بازوی عرضی یا میله پانارد(Panhard Arm) 5-میله ضدغلتش
شکل 1-استفاده از اکسل یکپارچه برای چرخ‌های محرک

شکل 2 پلوس یکپارچه خودرو را نشان می‌دهد.

1-هزارخار متصل به چرخ‌دنده سر پلوس در هوزینگ دیفرانسیل 2-پلوس 3-فلانچ اتصال پلوس به چرخ
شکل 2-پلوس بدون مفصل

پلوس در اکسل یا تعلیق مستقل

در مکانیزم تعلیق مستقل، چرخ‌های محرک چپ و راست خودرو به طور مستقل بر روی ناهمواری‌های جاده نوسان می‌کنند لذا باید از پلوس مفصل‌دار استفاده کرد تا حرکت عمودی چرخ یا فرمان‌پذیری چرخ‌های جلو دچار اختلال نشود. شکل 3 یک خودروی چهار چرخ محرک با مکانیزم تعلیق مستقل در جلو و عقب خودرو را نشان می‌دهد که از پلوس‌های مفصل‌دار استفاده می‌کند.

1-پلوس‌های جلو 2-گیربکس 3-میل‌کاردان 4-پلوس‌های عقب 5-دیفرانسل عقب
شکل 3-استفاده از پلوس مفصل‌دار در تعلیق مستقل عقب و جلوی خودرو 4WD

با توجه به شکل 4 اگر دیفرانسیل بر روی محور طولی خودرو قرار گیرد، طول پلوس سمت چپ و راست با یکدیگر برابر است ولی در بسیاری از خودروها، دیفرانسیل بر روی محور طولی خودرو واقع نمی‌شود، لذا با توجه به شکل 4 طول یکی از پلوس‌ها بلندتر از دیگری در نظر گرفته می‌شود و برای پیشگیری از مشکلات ارتعاشی پلوس بلند، بر روی آن نیز یک دیسک فلزی یا لاستیکی بالانسر نصب می‌شود.

1-مفصل پلوس 2-گیربکس 3-میل‌فرمان 4-پلوس‌های کوتاه و بلند 5-دیفرانسیل 6-کلاچ 7-موتور 8-بالانسر پلوس بلند
شکل 4-استفاده از پلوس کوتاه و بلند در خودروی جلوی محرک با تعلیق مستقل

شکل 5 پلوس بلند به همراه بالانسر را نشان می‌دهد.

1- مفصل سرعت ثابت سمت چرخ 2-گردگیر پلوس 3-پلوس 4-بالانسر 5- مشعلی یا مفصل سمت دیفرانسیل
شکل 5-پلوس بلند مجهز به بالانسر

شکل 6 پلوس کوتاه را نشان می‌دهد.

1-مهره سرچرخ 2-هزارخار اتصال پلوس به توپی چرخ 3-رینگ دندانه‌دار سنسور سرعت چرخ 4-مفصل سرعت ثابت سمت چرخ 5-گردگیر پلوس 6-پلوس 7-مشعلی یا مفصل سمت دیفرانسیل 8-هزارخار متصل به چرخ‌دنده سر پلوس در هوزینگ دیفرانسیل
شکل 6-پلوس کوتاه

در خودروهایی که از موتورهای با گشتاور بالا استفاده می‌کنند و سطح پایداری بیشتری برای خودرو مورد انتظار است، در صورتی‌که دیفرانسیل روی محور طولی خودرو واقع نشود، طول هر دو پلوس چپ و راست را یکسان در نظر می‌گیرند و مطابق شکل 7 از پلوس واسطه نیز منظور جبران خارج از محور بودن محل استقرار دیفرانسیل نسبت به محور طولی خودرو استفاده می‌شود.

1-پلوس سمت راست 2-بلبرینگ پلوس وسط 3-پلوس وسط 4-دیفرانسیل 5-پلوس سمت چپ
شکل 7-استفاده از پلوس وسط

با یکسان شدن طول پلوس سمت راست و سمت چپ، هنگام حرکت چرخ به سمت بالا یا پایین و همچنین فرمان‌پذیری چرخ‌ها، پلوس همانند شعاع دوران چرخ عمل کرده و با یکسان شدن دینامیک چرخ‌ها، پایداری خودرو ارتقا یافته و از بروز اختلال در کارکرد سیستم‌های فرمان و تعلیق پیشگیری می‌شود.
شکل 8 پلوس بلند متشکل از پلوس وسط را نشان می‌دهد.

-پلوس وسط 2-مشعلی پلوس 3-گردگیر 4-پلوس کوتاه 5-مفصل سرعت ثابت پلوس
شکل 8-پلوس بلند متشکل از پلوس وسط

مفصل پلوس(سرپلوس یا مشعلی پلوس):

مفصل پلوس نوعی مفصل سرعت ثابت(Constant Velocity Joint) است که اصطلاحا به آن CV Joint نیز گفته می‌شود بدین معنا که برخلاف مفصل چهارشاخه کاردان که سرعت محور ورودی با سرعت محور خروجی برابر نیست و باعث تولید ارتعاش می‌شود، در این نوع مفصل سرعت محور ورودی با سرعت محور خروجی در زوایای مختلف با یکدیگر برابر است و بنابراین ارتعاشی تولید نمی‌کند و از اینرو از این نوع مفصل به وفور در پلوس خودروها استفاده می‌شود. این مفصل در دو نوع کروی و سه‌شاخه‌ای تولید و عرضه می‌شود.

مفصل کروی پلوس:

شکل 9 مفصل کروی پلوس را نشان می‌دهد.

1-محور خروجی مفصل که به توپی چرخ متصل می‌شود 2-رینگ دندانه‌دار ABS 3-مشعلی 4-کاسه ساچمه‌ 5-گوی 6-ساچمه
شکل 9-مفصل کروی پلوس

شکل 10 نمای برش خورده مفصل کروی پلوس را نشان می‌دهد.

1- محور خروجی مفصل که به توپی چرخ متصل می‌شود 2-مشعلی 3-ساچمه 4-کاسه ساچمه‌ 5-گوی
شکل 10-نمای برش خورده مفصل پلوس کروی

شکل 11 شماتیک مفصل کروی پلوس را نشان می‌دهد.

1-زاویه فشار 45 درجه 2-ساچمه 3-کاسه ساچمه 4 و 12-گوی 5-گردگیر 6-سطح کروی داخلی مشعلی 7 و 10-بخش بیرونی مشعلی 8-خار حلقوی 9-محور مشعلی متصل به توپی چرخ 10-مشعلی 11-پلوس 13-صفحه میانی
شکل 11-شماتیک مفصل کروی پلوس

با توجه به شکل 11 ملاحظه می‌شود که بین سطح بیرونی گوی و سطح داخلی مشعلی از 6 عدد ساچمه استفاده شده است به نحوی که با تغییر زاویه پلوس نسبت به محور مشعلی، ساچمه‌ها رو سطوح کروی حرکت می‌کنند و از اینرو صفحه میانی(13) در تمامی حالات، دایره بودن خود را حفظ می‌کند و بنابراین سرعت پلوس و سرعت محور مشعلی در تمامی زوایای پلوس با هم برابر است و تغییر سرعتی همانند چهارشاخه کاردان ایجاد نمی‌کند. از طرفی سطح بیرونی گوی و سطح داخلی مشعلی دارای شیارهایی هستند که ساچمه‌ها با زاویه فشار 45 درجه در آن شیارها قرار گرفته و گشتاور پیچشی پلوس را از طریق مشعلی به توپی چرخ و نهایتا تایر منتقل می‌کنند. این نوع مفصل پلوس، فقط قادر به تغییر زوایه بین پلوس و مشعلی است و لذا مفصل پلوس سمت تایر همواره از نوع کروی در نظر گرفته می‌شود. ولی هنگامی که چرخ از سطح صاف خارج می‌شود و بر روی برآمدگی یا داخل گودی جاده قرار می‌گیرد علاوه بر تغییر زاویه پلوس نسبت به محور مشعلی، فاصله بین مرکز چرخ و دیفرانسیل هم افزایش می‌یابد لذا برای ایجاد قابلیت تغییر طول به همراه تغییر زاویه، از مفصل سه شاخه‌ای در سمت دیفرانسیل استفاده می‌شود.

مفصل سه شاخه‌ای(Spider CV Joint):

با توجه به شکل 12 که مفصل سه شاخه‌ای پلوس را نشان می‌دهد، ملاحظه می‌شود که سه شاخه (4) که بوسیله هزارخار و خارحلقوی به پلوس(1) متصل شده است، قادر به حرکت محوری داخل مشعلی است. بنابراین هنگام حرکت چرخ بر روی ناهمواری جاده که باعث تغییر فاصله بین مرکز چرخ و دیفرانسیل می‌شود، این حرکت محوری سه شاخه و پلوس داخل مشعلی، تغییر طول مورد نیاز را پوشش داده و از آسیب دیدن پلوس و یا خارج شدن پلوس از داخل مشعلی پیشگیری می‌شود ضمن اینکه گشتاور و دور چرخ دنده سر پلوس هوزینگ دیفرانسیل از طریق محور مشعلی(6)، مشعلی(5)، غلتک کروی(3)، غلتک‌های سوزنی(2) و سه شاخه(4) به پلوس(1) منتقل می‌شود.

1-پلوس 2-غلتک‌های سوزنی 3-غلتک کروی 4-سه شاخه 5-مشعلی 6-محور مشعلی متصل به چرخ دنده سرپلوس دیفرانسیل
شکل 12-مفصل سه شاخه‌ای پلوس

شکل 13 نمای برش خورده مفصل سه شاخه‌ای پلوس را نشان می‌دهد.

1-پلوس 2-گردگیر 3-مشعلی 4-سه شاخه 5-غلتک کروی و غلتک‌های سوزنی 6-محور مشعلی 7-محل استقرار خار حلقوی اتصال هزار خار مشعلی به چرخ دنده سر پلوس
شکل 13-نمای برش خورده مفصل سه شاخه‌ای پلوس

شکل 14 یک پلوس کامل را نشان می‌دهد.

1-پلوس وسط 2-بلبرینگ پلوس وسط 3-مفصل سه شاخه‌ای 4-گردگیر 5-پلوس 6-مفصل کروی 7-محور مفصل کروی متصل به توپی چرخ 8-مهره اتصال مفصل کروی به توپی چرخ
شکل 14-پلوس کامل

شکل 15 آرایش پلوس و مفاصل آن در خودرو را نشان می‌دهد.

1-مفصل کروی پلوس 2-مفصل سه شاخه‌ای پلوس 3-پلوس جلو 4-پلوس عقب 5-گیربکس 6-میل‌کاردان 7-دیفرانسیل عقب
شکل 15-چیدمان پلوس و مفاصل آن