مجله تخصصی خودرو اخبار خودرو , قیمت خودرو , خرید و فروش خودرو , قیمت ماشین , قیمت اتومبیل
دیفرانسیل خودرو چیست + کاربرد و وظیفه آن در خودرو
دیفرانسیل خودرو وسیله ای است که گشتاور انتقالی از موتور را دو قسمت می کند تا هر قسمت جداگانه چرخی را به گردش درآورد . چرخ های اتومبیل با سرعت های متفاوت می چرخند . به ویژه هنگام پیچیدن اتومبیل . با استفاده از انیمیشن زیر می توانید دریابید که هنگام پیچیدن اتومبیل چرخ ها فواصل متفاوتی را طی می کنند . چرخ داخلی نسبت به چرخ خارجی مسافت کمتری را طی می کند . از آنجایی که سرعت برابر است با جابجایی تقسیم بر زمان جابجایی ، چرخی که مسافت کمتری را طی می کند سرعتش هم کمتر است . توجه کنید که چرخ های جلو هم نسبت به چرخ های عقب مسیر متفاوتی را طی می کنند .
برای چرخ هایی که پیشران نیستند و نیروی موتور به آن ها منتقل نمی شود مشکلی پیش نمی آید . مانند چرخهای جلو در یک اتومبیل که چرخ های عقب پیشران هستند و یا چرخ های عقب در اتومبیلی که چرخ های جلو پیشران هستند . اما چرخهای پیشران به هم متصل اند به طوری که یک موتور واحد و یک سیستم انتقال قدرت واحد آنها را به گردش درمی آورد . اگر ماشین شما دیفرانسیل نداشته باشد ، چرخ ها به همدیگر قفل خواهند شد پس می بایست همیشه با سرعت های برابر گردش کنند . با این شرایط پیچیدن اتومبیل با مشکل مواجه می شود و یکی از چرخ ها باید روی زمین بلغزد . با وجود چرخ های مدرن امروزی و خیابان های بتنی ، نیروی زیادی برای لغزاندن یک چرخ لازم است و این نیرو باید از طریق محور چرخ ها از یک چرخ به چرخ دیگر منتقل شود که این کار کشش زیادی را بر محور چرخ ها وارد خواهد کرد .
دیفرانسیل چیست ؟
دیفرانسیل روی تمام اتومبیل ها و کامیون های جدید یافت می شود . همچنین روی بسیاری از اتومبیل هایی که قدرت به چهار چرخ منتقل می شود . در اتومبیل هایی که نیرو به طور مداوم به چهار چرخ منتقل می شود ، بین هر دو چرخ به یک دیفرانسیل نیاز است و همچنین باید یک دیفرانسیل بین چرخ های عقب و جلو وجود داشته باشد . چرا که چرخ های جلو ضمن پیچیدن اتومبیل مسیر متفاوتی را نسبت به چرخ های عقب طی می کنند .
در اتومبیل هایی که می توان نیرو را به یکی از محورها به دلخواه منتقل و یا قطع کرد به دیفرانسیل بین چرخ های عقب و جلو نیازی نیست . در عوض هنگام استفاده از هر دو محور برای انتقال قدرت چرخ های عقب و جلو به هم قفل می شوند . بنابراین چرخ های عقب و جلو باید با سرعت های متوسط برابر طی مسیر کنند .
وظایف دیفرانسیل چیست ؟
دیفرانسیل وسیله ای است که گشتاور موتور را به دو قسمت تقسیم کرده و به هر قسمت ( خروجی ) اجازه می دهد که با سرعت متفاوتی بچرخد .
امروزه دیفرانسیل بر روی تمام خودروها و کامیون ها و همچنین برروی خودرو های چهارچرخ متحرک یافت می شود . اتومبیل های چهار چرخ تحرک علاوه بر وجود دیفرانسیل بین هر دو چرخ متحرک ، به یک دیفرانسیل بین دو جفت چرخ های جلو و عقب نیاز دارند . زیرا چرخ های جلو وعقب طی چرخش اتومبیل با سرعت های متفاوتی می چرخند .
در اتومبیل هایی که انتخاب بین دو حالت دو چرخ متحرک و چهار چرخ متحرک میسر است ، دیفرانسیل مرکزی وجود ندارد . به همین دلیل این اتومبیل ها هنگامی که چهار چرخ متحرک هستند نمی توانند به راحتی بر روی سطوح سخت بپیچند .
مقدار گشتاور که به وسیله دیفرانسیل آزاد به دو چرخ منتقل می شود همیشه یکسان است . دو فاکتور مشخص می کند که چه مقدار گشتاور به هر چرخ اعمال شود : تجهیزات ( موتور و دنده ها ) و نیروی کشش ( اصطکاک بین چرخ و سطح جاده . )
زمانی که چرخ بر روی سطح خشک قرار گرفته ، اصطکاک به مقدار کافی وجود دارد و مقدار گشتاور منتقل شده به هر چرخ تنها بستگی به موتور و دنده‌ها دارد .
زمانی که اصطکاک بین چرخ ها و جاده کم باشد ، مانند زمانی که بر بروی سطح یخی رانندگی می کنیم ، مقدار گشتاور منتقل شده به هر چرخ برابرست با بیشترین مقداری که سبب لغزش چرخ بر روی یخ نشود .
هرچند ممکن است موتور بتواند گشتاور بیشتری تولید کند اما باید به مقدار کافی اصطکاک وجود داشته باشد تا بتوان این گشتاور را به زمین منتقل کرد .
اگر پس از لغزش چرخ‌ها گاز بیشتری بدهیم ، تنها سرعت لغزش بیشتر خواهد شد ( و اصطکاک بیشتر نمی‌شود بلکه کمتر می شود زیرا ضریب اصطکاک لغزشی از ضریب اصطکاک ایستایی کمتر است . )
اگر بر روی سطوح یخ زده رانندگی کرده باشید حتما می دانید که حقه ای ساده به شما کمک خواهد کرد ، به جای شروع حرکت با دنده یک ، حرکت را با دنده دو یا حتی سه شروع کنید . زیرا دنده های بالاتر گشتاور کمتری به چرخ ها منتقل می کنند و باعث می شوند بدون اینکه چرخ ها بلغزند بتوانید سرعت بگیرید .
حال چه اتفاقی می‌افتد اگر یک از چرخ ها بر روی سطح یخی قرار گرفته و دیگری بر روی سطح خشک ( اصطکاک بیشتر ) قرار گیرد ؟ در اینجا ایراد اصلی دیفرانسیل‌های آزاد مشخص می شود .
مورد دیگری که دیفرانسیل‌های آزاد ما را با مشکل مواجه می کنند زمانی است که خارج از جاده رانندگی می کنیم . هنگام رانندگی در مسیرهای ناهموار اگر یکی از چرخ های متحرک اتصال خود را با جاده از دست بدهد ، بی فایده در هوا می چرخد و اتومبیل نمی تواند حرکت کند ( زیرا تمام نیرو به چرخ لغزنده منتقل می شود . ) راه حل این مشکل استفاده از دیفرانسیل های ضد لغزش است که گاهی پوزیترکشن نامیده می شوند .
دیفرانسیل های ضد لغزش از مکانیزم های مختلفی استفاده می کنند تا قابلیت چرخش آسان سر پیچ ها را به اتومبیل داده و نیز زمانی که یک چرخ می لغزد ، گشتاور بیشتری را به چرخی که نمی لغزد منتقل کنند .
برخی از انواع دیفرانسیل های ضد لغزش :
1- دیفرانسیل ضد لغزش کلاچ دار :
دیفرانسیل های ضد لغزش کلاچ دار معمول ترین نوع دیفرانسیل های ضد لغزش هستند . آنها علاوه بر تمام اجزای دیفرانسیل های آزاد ، یک مجموعه فنر و کلاچ هم دارند . بعضی از آنها به کلاچ مخروطی مجهزند که درست مانند سنکرونیزه در گیربکس عمل می کند .
مجموعه فنرها ، چرخنده های سر پلوس را به کلاچ ها فشار می دهند که این کلاچ ها هم به محفظه بسته شده اند . چرخنده های سر پلوس زمانی که چرخ ها با سرعت های مساوی حرکت می کنند با محفظه می چرخند و کلاچ ها در این زمان تأثیری ندارند . آنها تنها زمانی وارد عمل می شوند که چیزی باعث شود یک چرخ از چرخ دیگر سریع تر بچرخد ( مثلا سر پیچ ها ) .
در این هنگام کلاچ ها از این عمل جلوگیری می کنند و سعی می کنند که هر دو چرخ را هم دور کند .
اگر چرخی بخواهد با سرعت بیشتری نسبت به چرخ دیگر بچرخد ، ابتدا باید بر نیروی اصطکاک کلاچ غلبه کند . نیروی کلاچ را عواملی مانند سختی فنر ها و اصطکاک بین کلاچ تعیین می کند .
حال نظر به شرایطی می اندازیم که یک چرخ بر روی یخ قرار گرفته وچرخ دیگر اصطکاک خوبی دارد . در این حالت حتی اگر چرخی که بر روی یخ قرار گرفته نتواند نیروی زیادی به زمین وارد کند ، چرخ دیگر هنوز نیروی لازم برای حرکت را در اختیار دارد .
نیرویی که به چرخی که اصطکاک خوبی دارد اعمال می شود برابرست با مقدار نیرویی که برای غلبه بر نیروی کلاچ ها لازم است . نتیجه این می شود که اتومبیل می تواند حرکت کند هر چند نه با تمام قدرت .
2- اتصال هیدرولیکی :
این نوع اتصال معمولا بر روی اتومبیل های چهارچرخ متحرک یافت می شوند و معمولا چرخ های جلو و عقب را به هم متصل می کنند تا وقتی هرکدام از آنها ( جلو یا عقب ) شروع به لغزش کرد ، گشتاور به دیگری منتقل شود .
اتصال هیدرولیکی تشکیل شده است از دو سری از صفحات که داخل یک محفظه مهر و موم شده و پر از یک روغن غلیظ قرار دارند . هر سری از صفحات به یک شفت خروجی متصل شده اند .
در حالت عادی هر دو سری صفحات و روغن داخل محفظه با سرعت یکسانی می چرخند . زمانی که یک ست از چرخ ها سریع تر از ست دیگر چرخید ( مثلا به علت لغزش ) ، آن سری از صفحات که به چرخ لغزنده متصل اند سریع تر از سری دیگر صفحات می چرخند . روغن چسبناک ( غلیظ ) که بین صفحات چسبندگی ( اصطکاک ) ایجاد کرده سعی می کند که صفحات را همدور کند . به این ترتیب گشتاور بیشتری به چرخ هایی که نمی لغزند منتقل می شود .
هرقدر صفحات داخل محفظه سریع تر بچرخند نیروی بیشتری را منتقل می کنند . و نیز هنگامی که اتومبیل می پیچد ، تفاوت سرعت میان چرخ های جلو و عقب به اندازه زمانی که یک ست از چرخ ها می لغزد نیست . به همین دلیل هنگام چرخش اتومبیل عملا نیرویی توسط این سیستم رد و بدل نمی شود . این موضوع یکی از ایرادات اتصال هیدرولیکی را مشخص می کند ، نیرو تنها زمانی منتقل می شود که یک سری از چرخ ها شروع به لغزش کند .
آزمایش ساده ای به وسیله یک تخم مرغ خام رفتار اتصال هیدرولیکی را مشخص می کند . یک عدد تخم مرغ را روی میز می گذاریم ، پوسته تخم مرغ و محتویات درون آن هر دو ثابت هستند . اگر ناگهان تخم مرغ را بچرخانیم در یک لحظه پوسته سریع تر از زرده می چرخد و پس از مدت کوتاهی همدور می شوند . حال ناگهان تخم مرغ را نگه می داریم و آن را رها می کنیم . مشاهده می شود تخم مرغ دوباره شروع به حرکت می کند .
به این دلیل که پس از ثابت شدن پوسته ، زرده در یک آن هنوز در حال چرخش است و نیرو دارد و با این نیرو پوسته را دوباره به حرکت وادار می کند . در این آزمایش ما از اصطکاک بین پوسته تخم مرغ و محتویات درون آن استفاده کردیم تا نیرو را به زرده منتقل کنیم .
در یک سیستم اتصال هیدرولیکی نیروی اعمال شده بین صفحات و روغن غلیظ درست مانند نیروی بین زرده و پوسته تخم مرغ است .
3- دیفرانسیل های قفل شونده
دیفرانسیل های قفل شونده برای اتومبیل هایی که اصولا برای حرکت در مناطق ناهموار و خارج از جاده طراحی شده اند مفید است . این نوع دیفرانسیل تمام اجزای یک دیفرانسیل آزاد را دارد و علاوه بر آن از یک مکانیزم الکتریکی ، پنوماتیکی یا هیدرولیکی برای قفل کردن دو چرخ دنده خروجی پینیون ( سر پلوس ) به یکدیگر بهره می برد . این مکانیسم معمولا به وسیله یک سویچ فعال می شود و باعث می شود هر دو چرخ با سرعت یکسانی بچرخند . اگر یکی از چرخ ها اتصالش با زمین ناقص باشد ( و بلغزد ) ، چرخ دیگر بدون هیچ مشکلی به چرخیدن ادامه می دهد .
4- دیفرانسیل های تورسن :
دیفرانسیل تورسن یک وسیله کاملا مکانیکی است و هیچگونه قسمت الکتریکی یا کلاچ یا اتصال روغنی ندارد .
زمانی که نیروی انتقال یافته به هر چرخ برابر باشد دیفرانسیل تورسن درست مانند یک دیفرانسیل آزاد عمل می کند . به محض اینکه یکی از چرخ ها اصطکاک خود را با زمین از دست داد ، تفاوت بین نیروی دو چرخ باعث می شود چرخ دنده های داخل دیفرانسیل به یکدیگر قفل شوند . طراحی چرخ دنده های این دیفرانسیل تعیین کننده نسبت تمایل نیرو است . به عنوان مثال اگر یک دیفرانسیل تورسن با نسبت تمایل 5:1 طراحی شده باشد ، قابلیت این را دارد که 5 برابر نیروی بیشتری به چرخی که اصطکاک بهتری دارد اعمال نماید .
این وسیله در اتومبیل های چهار چرخ متحرک قدرتمند یافت می شود و مثل اتصال هیدرولیکی معمولا برای انتقال نیرو بین چرخ های جلو و عقب مورد استفاده قرار می گیرد . در این صورت بر اتصال هیدرولیکی ارجحیت دارد . زیرا نیرو را قبل از اینکه سبب لغزش چرخی شود به چرخ های دیگر منتقل می کند .
هرچند اگر یک ست از چرخ ها ( جلو یا عقب ) کاملا اصطکاکش را از دست بدهد ، دیفرانسیل تورسن نمی‌تواند نیرو را به سمت دیگر چرخ ها برساند . زیرا نسبت تمایل آن معین می کند که چه میزان نیرو منتقل شود و صفر ضرب در پنج می شود صفر .
بیشتر بخوانید:
