مکانیک خودرو عمومی -بخش 12

ميل‌گاردان

در خودروهای عقب محرک یا RD، فاصله بين محور خروجي گيربكس و محور ورودی ديفرانسيل زیاد است و لذا برای انتقال قدرت از گيربكس به ديفرانسيل از ميل‌گاردان استفاده می‌شود. به منظور كاهش وزن و جلوگیری از خارج از محور شدن ميل‌گاردان به دلیل وزن زیاد (خيز) و همچنين افزايش استحكام پيچشی آن، معمولاً ميل‌گاردان را توخالی می‌سازند. شکل 1 میل‌گاردان را نشان می‌دهد.

1-میل‌گاردان 2-چهارشاخه‌گاردان
شکل 1-میل‌گاردان و چهارشاخه گاردان

لازم به ذكر است كه معمولاً شفت خروجی گيربكس و ميل‌گاردان به صورت هزارخاری به هم وصل می‌شوند و در صورت تغيير زاويه ميل‌گاردان، امكان تغيير طول آن نيز فراهم می‌شود.

گرداننده نهايی و ديفرانسيل

دلايل استفاده از ديفرانسيل به شرح زير است:

1. کاهش دور و افزايش گشتاور خروجی گيربكس، برای دستيابي به سرعت و نيروی محرك مورد نياز خودرو
2. تغيير 90 درجه‌ای صفحه دوران، درخودروهايي كه موتور در جهت طول خودرو نصب شده است.
3. ايجاد اختلاف دور مناسب بين چرخ داخل پيچ و چرخ بيرون پيچ، برای دستيابی به پايداري مطلوب حركت خودرو در پيچ جاده (مطابق شکل 2)

   شکل 2-تغییر دور مناسب بین چرخ‌های محرک داخل و بیرون پیچ

4. ايجاد اختلاف دور مناسب بين چرخ‌های عقب و جلو خودرو در خودروهای چهارچرخ محرك. اين وظيفه برعهده ديفرانسيل مركزی يا ديفرانسيل سوم است

برای دستيابی به اهداف يك و دو از يك جفت چرخ دنده مخروطی با پروفيل دنده هيپوئيد، مطابق شكل 3 استفاده می‌شود.

1-کرانویل 2-پینیون
شكل 3-مجموعه پينيون و كرانويل

چرخ‌دنده كوچك را پينيون و چرخ‌دنده بزرگ را كرانويل می‌نامند. این مجموعه در خودرو، نسبت‌دنده‌ای درحدود چهار ايجاد می‌كند، بنابراين دور ورودی از طريق پينيون يك چهارم شده و از كرانويل خارج می‌شود در حاليكه گشتاور ورودی به پينيون چهار برابر شده و از كرانويل خارج می‌شود.
برای دستيابی به هدف اصلی كه ايجاد اختلاف دور مورد نياز بين چرخ های داخل و بيرون پيچ (چرخ‌های محرك) و يا هر چهار چرخ (در خودروهای چهارچرخ محرك) مطابق شكل 4 از يك مجموعه هوزينگ كه عمل ديفرانسيلی یا تفاضلی را انجام می‌دهد، استفاده می‌گردد که به کرانویل متصل شده است.

1-مهره 2-فلانچ اتصال به میل کاردان 3-هزار خار محور ورودی دیفرانسیل 4-کاسه‌نمد 5-رولبرینگ بیرونی 6-واشرهای تنظیم(شیم) 7-محور پینیون 8-لوله فاصله انداز 9-رولبرینگ داخلی 10-جهت دوران
11-پینیون 12-چرخ‌دنده مخروطی هرزگرد 13-چرخ‌دنده مخروطی سر پلوس 14-واشر تنظیم (شیم)
15-رولبرینگ 16-پلوس 17-هزارخار پلوس 18-هوزینگ 19-محور چرخ‌دنده‌های هرزگرد
20-تکیه گاه رولبرینگ 21-خار تثبیت کننده محور چرخ‌دنده های هرزگرد 22-کرانویل
شكل4-مجموعه ديفرانسيل

با توجه به شكل 4 ملاحظه می‌گردد كه هوزينگ با پيچ به كرانويل وصل می‌شود و همواره با كرانويل دوران می‌كند. هوزينگ حامل چهار عدد چرخ دنده مخروطی است. دو عدد از اين چرخ‌دنده‌های مخروطی (12) كه به وسيله محور (19) به هوزينگ متصل شده‌اند را چرخ‌دنده‌های هرزگرد گويند. درحاليكه دو عدد چرخ‌دنده ديگر كه به پلوسها متصل هستند را چرخ‌دنده‌های سرپلوس (13) می‌نامند.
چرخ‌دنده‌های هرزگرد (12) دارای دو نوع دوران به شرح ذيل هستند:

1. دوران چرخ‌دنده‌های هر گرد با هوزينگ يا كرانويل كه به آن حركت انتقالی گفته می‌شود.
2. دوران چرخ‌دنده‌های هرزگرد حول محور خودشان كه به آن حركت وضعی گفته می‌شود.

با توجه به مطالب فوق و شكل 5، هنگامی كه نيروی مقاوم روی چرخ چپ و راست با يكديگر برابر باشد، چرخ‌دنده‌های هرزگرد فقط حركت انتقالی دارند و حركت وضعی آنها صفر است، از اين رو كرانويل، هوزينگ، چرخ‌‌دنده‌های هرزگرد و چرخ‌دنده‌های سرپلوس همگی هم دور هستند و با هم دوران می‌کنند و چرخ‌ها نيز با دوران یکسان، خودرو را در مسیر مستقیم به حركت در می‌آورند.

1-کرانویل 2-هوزینگ 3-محور چرخ‌دنده‌های هرزگرد 4-چرخ‌دنده هرزگرد 5-چرخ‌دنده سر پلوس 6-پلوس دور کرانویلN_C: دور چرخ چپ N_L: دور چرخ راست N_R:
شکل 5-عملکرد دیفرانسیل در حرکت مستقیم

چنانچه مطابق شكل 6 نيروی مقاوم روی يكی از چرخ‌ها از چرخ ديگر زيادتر شود، در این وضعیت حرکت انتقالی چرخ با نیروی مقاوم بیشتر کاهش یافته و به عنوان تکیه‌گاهی برای چرخ‌دنده‌های هرزگرد عمل می‌کند، از اینرو چرخ‌دنده‌های هرزگرد علاوه بر داشتن حرکت انتقالی، حرکت وضعی نیز پیدا می‌کنند، بنابراین حرکت انتقالی و وضعی خود را به چرخ با نیروی مقاوم کمتر منتقل کرده و باعث دوران بیشتر چرخ با نیروی مقاوم کمتر می‌شود. از اينرو، هرزگردها مقداری از دوران چرخ با نيروی مقاوم زيادتر را گرفته و به چرخ با نيروی مقاوم كمتر منتقل می‌كنند و باعث دوران بيشتر چرخ با نيروی مقاوم كمتر می‌شود و در نتیجه باعث اختلاف (دیفرانسیل) دور چرخ چپ و راست می‌شود.

1-کرانویل 2-هوزینگ 3-محور چرخ‌دنده‌های هرزگرد 4-چرخ‌دنده هرزگرد 5-چرخ‌دنده سر پلوس 6-پلوس دور کرانویلN_C: دور چرخ چپ N_L: دور چرخ راست N_R:

شکل 6-عملکرد دیفرانسیل، هنگامی که نیروی مقاوم روی چرخ راست بیشتر از چرخ چپ می‌شود

بنابراين اگر مطابق شكل 5 هركدام از چرخ‌ها با ده دور در دقيقه درحال حركت بوده‌اند، حال چنانچه مطابق شكل 6 اگر چرخ سمت راست ثابت شود، دوران چرخ سمت چپ 20 دور دردقيقه می‌شود. به عبارتی ديگر 10 دور از چرخ سمت راست كم شده و به چرخ سمت چپ اضافه شده است.
پلوس‌ها محورهای توپری هستند كه وظيفه انتقال گشتاور پيچشی از ديفرانسيل به چرخ‌ها را برعهده دارند. شکل 7 یک نوع پلوس بدون مفصل که در خودروهای عقب محرک (RD) مجهز به مکانیزم تعلیق یکپارچه را نشان می‌دهد.

1-هزارخار متصل به چرخ‌دنده سر پلوس در هوزینگ دیفرانسیل 2-پلوس 3-فلانچ اتصال پلوس به چرخ
شکل 7-پلوس بدون مفصل

شکل 8 یک نوع پلوس مفصل‌دار که در خودروهای جلومحرک(FD) یا عقب محرک با مکانیزم تعلیق مستقل 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 8-پلوس مفصل‌دار خودرو