دیفرانسیل خودرو چیست؟

دیفرانسیل خودرو چیست؟

یکی از مهمترین اجزای خودرو را دیفرانسیل (Car differential) تشکیل می‌دهد. این جز مهم وظیفه تغییر جهت انتقال نیرو را به‌ عهده دارد. در واقع دیفرانسیل نیروی موتور را به قسمت‌های مساوی تقسیم می‌کند تا هر قسمت چرخ را به گردش درآورند. اگر ماشین دیفرانسیل نداشته باشد چرخ‌ها قفل می‌شوند و هنگام پیچیدن یک چرخ روی زمین کشیده می‌شود. در واقع دیفرانسیل در خودرو مجموعه‌ای از چرخ دنده‌ها است که وظیفه تغییر ۹۰ درجه ای نیروی تولید شده توسط گیربکس و ایجاد اختلاف سرعت در چرخ های محرک را در شرایط متفاوت را برعهده دارد. یعنی ضمن انتقال و تقسیم متناسب نیرو، دور عمودی گشتاور را به افقی تبدیل می‌کند. نیاز به حضور دیفرانسیل و عملکرد خاص آن از زمانی احساس شد که گردش سریع چرخ‌های عقب در پیچ‌ها برای رانندگان ایجاد دردسر می‌کرد. چرا که با یکی بودن سرعت چرخ‌ها در پیچ‌ها خودرو معمولا واژگون می‌شد. به این ترتیب که در پیچ‌ها چرخی که سمت خارج پیچ بود نیاز به حرکت سریع‌تر داشت تا از این مشکل جلوگیری شود. برای حل این مشکل دیفرانسیل پا به عرصه‌ی ساز و کار خودروسازی گذاشت.

اجزای تشکیل دهنده دیفرانسیل خودرو

خودرو مجموعه‌ای سیستم‌های مختلف که در کنار هم فعالیت نموده و آن را به حرکت درمی‌آورند. این سیستم خود نیز از بخش‌ها و اجزای متعددی تشکیل شده‌اند. در ادامه اجزای تشکیل دهنده دیفرانسیل خودرو را معرفی می‌کنیم:

هوزینگ : وظیفه تنظیم دور چرخ‌ها در زمان حرکت یا دور زدن ماشین را برعهده دارد. هوزینگ دارای ۴ چرخ دنده است که دوتای آن هرزگرد و دوتای دیگر چرخ‌دنده‌های سرپلوس هستند. هرزگردها مهم‌ترین بخش در دیفرانسیل هستند.

 چرخ دنده پلوس : هنگام عبور از ناهمواری‌های و مسیرهای غیرمستقیم به کمک هرزگرد آمده و گشتاور و سرعت را میان چرخ‌ها تقسیم می‌کند.

چرخ دنده کرانویل : در ارتباط با پینیون و هرزگرد بوده و چرخش پینیون را به هرزگرد منتقل می‌کند. این چرخ دنده به هوزینگ پیچ شده و با چرخش آن به حرکت درمی‌آید. برخی کرانویل را رینگر یا چرخ دنده حلقه‌ای می‌نامند.

چرخ دنده پینیون : که با نام کله گاوی هم شناخته می‌شود، کار انتقال گشتاور از گیربکس به دیفرانسیل را برعهده دارد. این دنده معمولا کوچک‌تر از دنده رینگر است تا انتقال قدرت راحت‌تر صورت پذیرد.

چرخ دنده هرزگرد : وظیفه تنظیم حرکت چرخ‌ها و حفظ تعادل ماشین سر پیچ را برعهده دارد. این چرخ دنده شبیه به مخروط بوده و با شفت به هوزینگ متصل می‌شود. این قطعه توانایی دو نوع چرخش را دارد و با دو دنده کناری خود ترکیب می‌شود. هرزگرد می‌تواند در امتداد چرخ دنده‌ی کرانویل، چرخش حول محور خود حرکت کند.

 چرخ دنده‌های جانبی:کار چرخاندن رینگر را به عهده دارند. این چرخ‌دنده‌ها را سرپلوس هم می‌نامند.

 چرخ دنده‌های اسپایدر: حرکت چپ و راست را امکان‌پذیر می‌کنند.

انواع خودروها بر اساس تعداد دیفرانسیل

به طور کلی همه خودروهای دارای سه نوع دیفرانسیل جلو،‌ عقب و چهار هستند که در ادامه به انواع و کاربرد آن‌ها پرداخته شده است.

دیفرانسیل جلو یا FWD : این دیفرانسیل که در سال ۱۹۰۰ در فرانسه تولید شد وظیفه دارد قدرت موتور را به چرخ‌های جلو منتقل کند. این دیفرانسیل در ابتدای سال‌های تولید تنها در ماشین‌های مسابقه‌ای به استفاده می‌شد.

دیفرانسیل عقب یا RWD : یکی از قدیمی‌ترین دیفرانسیل‌ها، دیفرانسیل عقب می‌باشد. این دیفرانسیل وظیفه دارد که قدرت موتور را به محور عقب خودرو منتقل کند. اولین خودرو‌ها از این نوع دیفرانسیل استفاده می‌کردند.

دیفرانسیل چهار (تمام چرخ) یا AWD یا چهار چرخ محرک (4WD) : قدرت موتور در این دیفرانسیل به هر چهار چرخ منتقل می‌شود. در اصطلاح به این نوع دیفرانسیل «تمام چرخ دنده» نیز می‌گویند.

دیفرانسیل لغزش محدود با کنترل الکتریکی : نیروی خروجی از موتور در این دیفرانسیل هر ثانیه بین چر‌خ‌ها تنظیم می‌شود. این دیفرانسیل از نمونه‌های پیشرفته است. کنترل خودروهایی که این نوع دیفرانسیل را دارند آسانتر است. از مزایای این دیفرانسیل دقت و سرعت بالا و عملکرد بهتر است.

بررسی انواع سیستم‌های دیفرانسیل خودرو

دیفرانسیل خودرو در طول سال‌های حضورش در صنعت خودروسازی تغییرات زیادی به خود دیده است. به طور مثال برخی از قطعات مکانیکی آن حذف شده و با کلاچ‌های الکتریکی و شیرهای کنترل سیال برقی جایگزین شده است. امروزه سیستم‌های دیفرانسیل ماشین دارای مدل‌های مختلفی هستند. این مدل‌ها بر اساس نوع کارایی موتور خودرو و کلاس آن مورد استفاده قرار می‌گیرند.

آشنایی با ۵ مورد از کاربردی‌ترین سیستم‌های دیفرانسیل خودرو

دیفرانسیل خودرو باز

دیفرانسیل خودرو باز یکی از کاربردی‌ترین مدل‌ها در صنعت خودروسازی است. این مدل در معمولا در خودروهای آفرود و اسپرت مورد استفاده قرار می‌گیرد. دیفرانسیل‌های باز، گشتاور انتقالی از موتور را میان دو چرخ آن تقسیم می‌کنند. طوری که هر یک از چرخ‌ها توانایی چرخش با سرعت‌های مختلف را دارند، اما امکان کنترل گشتاور را ندارند. به عبارت دیگر در این مدل دیفرانسی‌ها، اگر یکی از چرخ‌ها روی زمین نباشد، تمام نیروی حاصل از گیربکس را دریافت می‌کند. در نتیجه چرخ روی زمین که می‌تواند ماشین را به حرکت درآورد، بدون هیچ‌گونه نیرویی از سوی گیربکس باقی خواهد ماند. البته امروزه این مشکل را به واسطه سیستم‌های کنترل پایداری تا حدودی برطرف نموده‌اند.

دیفرانسیل خودرو قفل شونده

دیفرانسیل قفل شونده یکی از مدل‌های کارآمد در عرصه آفرود و رانندگی در مسیرهای صعب‌العبور است. این سیستم در خودروهایی نظیر جیپ رانگلر یا بنز G کلاس به کار رفته است. مهم‌ترین ویژگی آن، قابلیت قفل شدن دیفرانسیل و ایجاد سرعت ثابت در چرخ‌هاست. این ویژگی همان‌قدر که در مسیرهای صعب‌العبور کارآمد است، در مسیرهای معمولی به خصوص در پیچ‌ها، مشکل‌ساز است. البته در چنین خودروهایی اغلب قفل شدن دیفرانسیل تحت اختیار راننده است. دکمه‌های مخصوص کنترل این ویژگی درون کابین و در دسترس راننده تعبیه می‌شود.

دیفرانسیل ماشین الکترونیکی 

سیستم‌های دیفرانسیل ماشین الکترونیکی در سال‌های اخیر بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته‌اند. این دیفرانسیل‌ها با سیستم‌های کنترل پایداری در ارتباط هستند. در نتیجه می‌توانند سرعت، زاویه فرمان، وضعیت دریچه گاز، شتاب، درصد انحراف از مسیر و شرایط ترمز را مورد بررسی و پایش قرار دهند. این بررسی‌ها به تنظیم زمان و میزان قفل شدن محور چرخ‌ها توسط دیفرانسیل، در زمانی کمتر از یک هزارم ثانیه می‌انجامد. طراحی این سیستم‌ها به گونه‌ایست که امنیت بیش از سرعت برایشان اهمیت دارد. در نتیجه نمی‌توان با آن‌ها، سرعت و شتاب زیاد را تجربه نمود.

دیفرانسیل خودرو LSD

دیفرانسیل خودرو LSD معمولا در ماشین‌های مسابقه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مدل، کلاچ به محور خودرو متصل بوده و محور نیز توسط یک رمپ که کلاچ را تحت فشار می‌گذارد، قفل می‌شود. به همین منظور کنترل قفل دیفرانسیل در پیچ‌ها در اختیار راننده امکان‌پذیر خواهد بود. البته عملکرد رمپ در این مدل دیفرانسیل، بستگی به موقعیت دریچه گاز دارد. برخی سیستم‌های LSD را با نام دیفرانسیل لغزش محدود نیز می‌شناسند.

دیفرانسیل‌ تقسیم‌کننده گشتاور

دیفرانسیل تقسیم‌کننده گشتاور یکی از جدیدترین و پیشرفته‌ترین مدل‌های دیفرانسیل در صنعت خودروسازی است. این مدل، علاوه بر انجام وظایف اصلی دیفرانسیل، در فرمان‌پذیری و هندلینگ ماشین نیز موثر است. بیشترین کاربرد این سیستم‌ها در خودروهای چهارچرخ محرک است. دیفرانسیل خودرو جهت‌دهنده گشتاور، اطلاعات سنسورهای سرعت و شتاب را به طور مداوم بررسی نموده و نسبت به شرایط ماشین آگاهی دارند. در نتیجه تقسیم نیرو میان چهارچرخ را به بهترین نحو انجام می‌دهند. این مدل معمولا در خودروهای لوکس و گران‌قیمت به کار می‌رود.

جمع بندی

دیفرانسیل خودرو نقش مهمی در ایجاد تجربه خوب رانندگی ایفا می‌کند. این سیستم علاوه بر کنترل سرعت و شتاب ماشین، ایمنی آن در حرکت را هم فراهم می‌آورد. از این رو بهتر است با مدل‌های آن آشنا بوده و به خوبی علائم خرابی‌اش را بشناسید. این دانش به حفظ و نگهداری بهتر از خودرو کمک زیادی خواهد نمود.