دیفرانسیل خودرو و کاربرد آن
یکی از اجزا مهم در مسیر انتقال قدرت موتور تا چرخها که اصطلاحاً مجموعه powertrain نیز نامیده میشود، واحد دیفرانسیل است. در مجموعه مقالات چرخهای محرک خودرو ابتدا به معرفی سیستمهای مختلف خودروها از نظر اتصال به موتور و سپس در مقالههای بعدی به معرفی وظیفه، انواع و اجزا دیفرانسیل پرداخته میشود ودر نهایت به عیوب مربوطه و روش تشخیص و رفع آن میپردازیم.
یکی از نکات مهم و ساده در مورد دیفرانسیل، محل نصب دیفرانسیل و تعداد آن در خودروها است. مفاهیمی مانند FWD – RWD- 4WD – AWD از اینقبیل هستند بنابراین قبل از اینکه به بحث دیفرانسیل و عملکرد آن در خودرو پرداخته شود که باید دید چرخهای محرک خودرو به چه معنی است.
دستهبندی خودروها از نظر چرخهای محرک خودرو
یکی از روشهای دستهبندی خودروها، دستهبندی خودروها از نظر چرخهای محرک خودرو است که کدام چرخها به موتور متصل هستند. از این دیدگاه خودروهای سواری به سه دسته کلی تقسیمبندی میشود. نمودار شکل 1 این دستهبندی را نشان میدهد.
شکل 1- دستهبندی خودروها از نظر چرخهای محرک خودرو
عقب محرک – RDW
بیشتر خودروهای سواری قدیمی از نظر چرخهای محرک خودرو در این دسته طبقهبندی قرار میگیرند. شکل 2 بهصورت بسیار ساده فرم کلی این خودرو را نشان میدهد.
شکل 2- خودرو عقب محرک
همانطور که در شکل 2 ملاحظه میشود خودروهای عقب محرک، خودروهایی هستند که چرخهای عقب به سیستم موتور متصل هستند در این خودروها مسیر انتقال قدرت بهصورت شکل 3 است
شکل 3- مسیر انتقال قدرت در خودرو عقب محرک (موتور جلو)
نکته: در خودروهای سواری معمولاً موتور در قسمت جلو قرار میگیرد، البته برخی خودروهای هم وجود دارند که موتور در قسمت عقب قرار دارند. شکل 4 مقایسه این دو نوع خودرو محرک عقب را نشان میدهد
B- موتور عقب – چرخهای محرک عقب
شکل 4- دو نمونه خودرو محرک عقب
همانطور که ذکر شد خودروهای موتور جلو – محرک عقب یکی از متداولترین طرحها برای ترتیب قرارگرفتن نیروده و چرخهای محرک خودرو است. در این نوع مدلها چرخهای فرمانده معمولاً چرخهای جلو هستند و وزن موتور روی این چرخها قرار ندارد بنابراین هدایت خودرو آسانتر خواهد بود. این نوع ترتیب قرارگرفتن در خودروهای روز کلاس متوسط کمتر مشاهده میشود.
چیدمان موتور عقب – محرک عقب عموماً در خودروهای اسپورت یا مسابقهای استفاده میشود. در این مدلها به دلیل اینکه وزن موتور روی چرخهای محرک عقب است، چسبندگی چرخهای عقب به سطح جاده بیشتر شده و میتواند در صورت فراهم بودن شرایط نیروی ترکشن (Traction)و شتاب بیشتر در خودرو ایجاد کند. اما به دلیل کاهش وزن جلو خودرو احتمال کم فرمانی (Understeering) در ورود به پیچها مشاهده میشود.
محرک جلو – FDW
همانطور که از اسم این نوع خودروها بر میاید، چرخهای جلو نیروی موتور را بر سطح جاده منتقل میکنند. شکل 5 فرم بسیار ساده این نوع خودروها را نشان میدهد.
شکل 5- خودرو محرک جلو
این نوع خودروها امروزه تقریباً متداولترین طرح برای خودروهای کلاس متوسط با توان و گشتاور متوسط موتور هستند. بیشتر خودروها در این کلاس از این طرح تبعیت میکنند. باتوجهبه اینکه موتور و جعبهدنده در محفظه موتور قرار میگیرند (عرضی) فضای بیشتری در بخش جلویی کابین خودرو ایجاد میشود. باتوجهبه قرارگرفتن نیروی وزن موتور و جعبهدنده روی چرخهای محرک خودرو میزان چسبندگی این چرخها روی جاده بیشتر میشود. اما فرمان دادن به آنها کمی دشوار میشود (ضروری است از سیستمهای کمکی برای فرمان دادن استفاده شود). در پیچها احتمال بیش فرمانی در این نوع چیدمانها بیشتر است. شکل 6 نمای جانبی این نوع خودروها را نشان میدهد.
شکل 6- خودرو محرک جلو نمای جانبی
چهارچرخ محرک 4WD-AWD
اگر چهارچرخ خودرو محرک باشد این خودرو بهصورت کلی چهارچرخ محرک نامیده میشود. این نوع خودروها نسبت به خودروهای محرک جلو و محرک عقب عملکرد بهتری در شتاب و فرمانپذیری در حالتهای مختلف رانندگی دارند. شکل 7 فرم کلی این نوع خودروها را نشان میدهد.
شکل 7- خودرو چهارچرخ محرک
خودروهای چهارچرخ محرک خود میتواند به روشهای مختلف دستهبندی شود. شکل 8 نمونهای از این روش دستهبندی را بر اساس محل قرارگرفتن موتور نشان میدهد.
شکل 8- انواع خودرو چهارچرخ محرک از نظر محل موتور
روشی که در شکل 8 نشاندادهشده است شاید خیلی دیدگاه رایجی نباشد عموماً خودروهای چهارچرخ محرک را تحت عنوان 4WD و AWD میشناسند. در ادامه به تشریح این مدلها پرداخته میشود.
سادهترین مدل چهارچرخ محرک در چرخهای محرک خودرو مدل 4WD شناخته میشود. شکل 9 این مدل را نشان میدهد
شکل 9- خودرو 4WD
در خودروهای 4WD معمولاً دارای دیفرانسیل مرکزی نیستند بنابراین بهصورت ساده گشتاور بهصورت 50-50 بین محور چرخهای جلو و عقب تقسیم میشود. انتقال گشتاور و اضافهشدن محور دوم در این نوع خودروها معمولاً بهصورت دستی (و به گاهی اتوماتیک) امکانپذیر است. عموماً استفاده از قفل روی چرخ در خودروهای قدیمیتر روی چرخهای جلو (جهت درگیرکردن آنها) و یا کلید در داخل کابین برای قفلکردن دیفرانسیل دوم (در خودروهای جدیدتر) متداول است. برای استفاده بهتر معمولاً یک کلید یا اهرم (دسته دنده) برای تعیین گشتاور اعمالی به محور دوم نیز در نظر گرفته میشود که در بازار ایران به دنده کمکی شناخته میشود. شکل 10 دو نمونه از این قفلهای روی چرخ که به قفل پلوس نیز معروف هستند را نشان میدهد.
نکته: خودروهای 4WD به نوع 4*4 شناخته میشوند
شکل 10- دو نمونه قفل پلوس
نوعی دیگری از خودروهای چهارچرخ محرک مدل AWD است در این مدل خودروها که نسبت به خودروهای 4WD از تکنولوژی بالاتری برخوردار هستند. تفاوت مهم بین سیستمهای AWD و 4WD در میزان کنترل تغییرات گشتاور ارسالی به چرخها است. سیستمهای چهارچرخ محرک از نوع AWD میتواند بهصورت اتوماتیک باتوجهبه دریافت اطلاعات مختلف از سنسورها گشتاور را بین چرخها تقسیم کند. در اینگونه خودروها معمولاً یک محور بهعنوان محور اصلی (معمولاً محور جلو) در نظر گرفته میشود سپس باتوجهبه شرایط جاده مانند (خیس بودن – یخزدگی جاده – لغزنده بودن – ناهموار بودن – شیب و . …) و متناسب با شرایط هر چرخ گشتاور را به محور دوم (معمولاً محور عقب) ارسال میکند.
خود سیستمهای AWD نیز معمولاً به سه دسته تقسیمبندی میشوند. نمودار شکل 11 دستهبندی خودروهای AWD را نشان میدهد.
شکل 11- دستهبندی خودروهای AWD در چرخهای محرک خودرو
در برخی از خودروهایی AWD برای اینکه به راننده انتخاب بیشتری داده شود کلید/سوئیچ یا پنلی برای انتخاب وضعیت موجود نیز در نظر گرفته میشود. شکل 11 چند نمونه از این کلیدهای تعیین وضعیت را نشان میدهد.
شکل 12- دو نمونه کلید تعیین وضعیت در خودرو AWD
انیمیشن کوتاه خودروهای FWD و RWD و AWD مورد مقایسه قرار داده است.
آنچه در این مقاله آمد مرور مختصری بر سیستمهای مختلف از نظر چرخهای محرک خودرو و تعداد دیفرانسیلهای مورداستفاده در این خودروها است. در مقالههای بعدی به بررسی وظیفه، اجرا و عملکرد و عیبیابی سیستم دیفرانسیل میپردازیم.
نویسنده : مهندس بهروز خطیبی