یکی از اصلیترین خصوصیات فنی خودروها نوع دیفرانسیل آنها است. معمولا پس از بیان حجم موتور، نوع گیربکس و تعداد دندههای آن، توان و گشتاور خروجی موتور، درباره نوع دیفرانسیل آن صحبت میشود. اما این خصیصه که از مهمترین ویژگیهای خودرو است مربوط به کدام بخش خودرو میشود. در کدام قابلیتهای خودرو تاثیر مستقیم دارد و آیا نوع آن به نوع خودرو و کلاس خودرو نیز مربوط است؟ میخواهیم با بررسی دقیقتر دیفرانسیل این سوالات را پاسخ داده ضمن اینکه دربارهی عملکرد، اهمیت و انواع دیفرانسیل نیز بیشتر بدانیم.
دیفرانسیل ماشین چیست و چه وظایفی دارد؟
دیفرانسیل یا محور متحرک خودرو وسیلهای در زیر خودرو است که نیروی گیربکس را به چرخهای محرک خودرو منتقل میکند. در واقع در خودروهای مختلف ممکن است که تنها دو چرخ حرکت کنند و دو چرخ دیگر به واسطهی حرکت آنها به حرکت در آیند. گاهی نیز ممکن است هر چهار چرخ در حال حرکت باشند. اما در هر حال حرکت آنها وابسته به حرکت دیفرانسیلها است. دیفرانسیل همچنین ضمن ارسال نیروی گشتاور موتور و قوای محرکهی گیربکس به چرخها، این نیرو را به تناسب نیاز هر یک بینشان تقسیم میکند. بنابراین به کمک دیفرانسیل چرخها با سرعت متفاوت اما با نیروی برابر میچرخند. 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.
به بیان دقیقتر قطعات موجود در مسیر انتقال قدرت از موتور به چرخها به ترتیب شامل فلایویل ،کلاچ، گیربکس، دیفرانسیل، پلوس و چرخ میشود. بنابراین حرکت چرخها روی محور میل پلوس منتقل شده و وظیفهی اصلی دیفرانسیل تقسیم قدرت موتور متناسب با نیاز چرخها، بین آنها است. به این ترتیب به کمک دیفرانسیل در پیچها چرخی که سمت بیرون است قدرت بیشتری دریافت کرده و در عوض نیروی کمتری نیز به چرخ داخلی ارسال میشود. در نهایت وظایف دیفرانسیل را میتوان اینگونه لیست کرد:
– تنظیم دور و گشتاور خروجی گیربکس با کاهش یا افزایش آن، به منظور رساندن خودرو به سرعت موردنیاز
– تغییر ۹۰ درجهای گشتاور
– تنظیم گشتاور و نیرو بین چرخها به منظور دستیابی به پایداری مطلوب در حرکت
– تنظیم گشتاور و نیرو و بین چرخ های عقب و جلو در خودروهای چهارچرخ محرک.
بنابراین به طور کلی میتوان گفت هر جفت چرخ دارایی یک محور است. محور جفت چرخ های جلو را محور جلو وچرخهای عقب را محور عقب میگویند. دیفرانسیل، نیرو را از میل گاردان یا گیربکس گرفته و آن را به محور متحرک منتقل میکند.
اجزای دیفرانسیل ماشین
معمولا هر بخش از سیستمهای مختلف فنی خودرو خود دارای اجزای جداگانه است و به نوعی سیستمی مجزا محسوب میشود. برای مثال در سیستم انتقال قدرت، گیربکس خود یک سیستم پیچیده با قطعات متعدد است. دیفرانسیل نیز برای انجام وظایف خود اجزا و قطعاتی دارد که در قالب یک قطعه فعالیت میکنند. این اجزا شامل موارد زیر میشود:
۱. هوزینگ: به تنظیم دور چرخ ها هنگام حرکت و یا دور زدن میپردازد. شمال ۴ چرخ دنده است. دو چرخ دنده آن هرزگردها هستند و دو چرخ دندهی دیگر را چرخ دندههای سرپلوس مینامند. این چرخ دندهها در پوستهی هوزینگ قرار دارند.
۲. چرخ دنده پلوس: در عبور از ناهمواریها و مسیرهای غیر مستقیم به هرزگرد کمک میکند تا گشتاور و سرعت را بین چرخها تقسیم کند.
۳. چرخ دنده کرانویل: با پینیون و هرزگرد در ارتباط است و چرخش پینیون را به هرزگرد منتقل میکند. این قطعه به هوزینگ پیچ شده و با چرخش آن میچرخد. به آن رینگر یا چرخ دنده حلقهای نیز میگویند.
۴. چرخ دنده پینیون یا کله گاوی: وظیفه انتقال گشتاور از گیربکس به دیفرانسیل را بر عهده دارد .
۵. چرخ دنده هرزگرد: وظیفهی تنظیم حرکت چرخ ها و حفظ تعادل خودرو در پیچها را بر عهده دارد. این چرخ دندههای مخروطی با شفت به هوزینگ متصل میشوند.
۶. چرخ دندههای جانبی: این قطعات رینگر را با دوران می چرخانند.آنها را چرخ دندههای سر پلوس نیز مینامند.
۷. چرخ دنده های اسپایدر: حرکت چرخهای چپ و راست توسط آنها صورت میگیرد.
به طور کلی، دیفرانسیل مجوعهای از چرخدندهها است که در کنار هم ضمن انتقال نیرو، جهت گشتاور را نیز تغییر میدهند. در بین این قطعات دنده هرزگرد که از اجزای هوزینگ است به عنوان مهمترین جزء مجموعهی دیفرانسیل شناخته میشود. هریک از اجزای دیفرانسیل ممکن است بنا به نیاز و نوع سیستم در تعداد متفاوت به کار روند. برای مثال گاهی ۴ دندهی هرزگرد و ۶ بلبرینگ در دیفرانسیلها وجود دارد. نکتهی آخر اینکه چرخ دنده پینیون کوچکتر از چرخ دنده رینگر است که در نوع انتقال قدرت تاثیر دارد.
نحوه عملکرد دیفرانسیل خودرو
پیش از بیان نحوهی کار دیفرانسیل باید دربارهی قطعهی مهم هرزگرد و عملکرد آن توضیحاتی را داد. به این ترتیب که هرزگرد توانایی دو نوع چرخش دارد. این دنده که با دو دندهی کناری خود ترکیب میشود قادر است در امتداد چرخ دندهی کرانویل، چرخش حول محور خودش داشته باشد. در ادامه برای توضیح نحوهی کار دیفرانسیل باید گفت نیروی تولید شده در گیربکس به وسیلهی دنده پینیون به چرخ دنده کرانویل دیفرانسیل منتقل میشود. چرخ دنده کرانویل نیز که در مرکز دیفرانسیل قرار دارد به هوزینگ وصل است. بنابراین نیروی منتقل شده توسط پینیون به واسطهی کرانویل به هوزینگ و هرزگرد که بخشی از هوزینگ است ارسال شده و انتقال قدرت انجام میشود. اما این فرآیند در جهتهای مختلف حرکت خودرو تفاوتهایی دارد که به این شرح است:
– حرکت مستقیم خودرو
در این حالت دنده هرزگرد در امتداد چرخ دنده کرانویل که تحت تاثیر پینیون است می چرخد. این دنده با دوران خود دندههای کناری یا دندههای سرپلوس را چرخانده و چرخها را با سرعت برابر به حرکت در میآورد. بنابراین دنده هرزگرد در مسیر مستقیم خودرو حول محور خود چرخشی ندارد و برخورد آن با دندههای کناری مانند یک میله مستقیم است در نتیجه سرعت هر دو چرخ برابر خواهد شد.
– حرکت در پیچها و هنگام دور زدن خودرو
فرض بر این است که خودرو به سمت راست تغییر مسیر داده است. در این زمان هرزگرد وارد مرحلهی حساس عملکرد خود میشود. چرا که با چرخش دنده کرانویل در این زمانها، دنده هرزگرد حول محور خود نیز شروع به گردش میکند. یعنی حرکت چرخشی آن ترکیبی از چرخش در راستای کرانویل و حول محور خود میشود. بنابراین تاثیر متفاوتی روی دندههای جانبی دارد. به این ترتیب که سرعت حرکت دنده سر پلوس با سرعت چرخش دنده هرزگرد حول خودش تنظیم میشود. دنده هرزگرد در زمان دور زدن خودرو به سمت راست یا چپ، به آن سمت حول محور خود میچرخد. بنابراین وقتی دنده هرزگرد به سمت راست میچرخد، سرعت دنده جانبی سمت چپ بیشتر میشود. و در زمان چرخیدن به چپ نیز دنده هرزگرد به سمت مخالف خواهد چرخید و این فرآیند به صورت عکس تکرار میشود. معمولا برای تحمل گشتاور و قدرت بیشتر از ۲ دنده هرزگرد استفاده می شود. گاهی حتی در بعضی خودروهای سنگین دنده هرزگرد ۴ تایی هم به کار میرود.
