به گزارش خبرنگار پرشین خودرو، قلب تپنده خودرو که تمام انرژی لازم برای حرکت آن را فراهم می‌کند، موتور یا همان پیشرانه است. اما نیروی جنبشی تولید شده در پیشرانه، باید به شکلی درست به چرخ‌های اتومبیل انتقال یابد تا شاهد حرکت صحیح خودرو باشیم.
بیشتر بخوانید: علائم خرابی دیفرانسیل ماشین چیست؟
برای این کار، یک فرایند نسبتا پیچیده طی می‌شود. نیروی موتور به جعبه‌دنده (گیربکس) انتقال پیدا می‌کند و از آنجا به سمت دیفرانسیل هدایت می‌شود. در دیفرانسیل است که تنظیمات لازم جهت حرکت هماهنگ چرخ‌ها صورت می‌گیرد و آنها به گردش درمی‌آیند. بنابراین دیفرانسل خودرو یکی از مهمترین بخش‌های آن است که انواع مختلفی هم دارد. ما در این مقاله قصد داریم درباره نحوه کار دیفرانسیل ماشین صحبت کنیم و انواع مختلف آن را معرفی نماییم. تا پایان با «پرشین خودرو» همراه باشید.
دیفرانسیل خودرو چیست؟
به زبان ساده، دیفرانسیل یکی از قطعات در زیر بدنه خودرو است که بین دو چرخ عقب یا دو چرخ جلو قرار می‌گیرد و قدرت موتور را بین دو چرخ تقسیم می‌کند. دیفرانسیل در واقع وظیفه انتقال حرکت از جعبه‌دنده به چرخ‌ها را بر عهده دارد. برخی از خودروها از یک دیفرانسیل استفاده می‌کنند، اما برخی از آنها هم دارای دو دیفرانسیل هستند. این قطعه باعث می‌شود که چرخ‌ها با سرعت‌های متفاوت بچرخند که این، یک ویژگی مهم برای حرکت صحیح خودرو است.
اما شاید بپرسید که چرا استفاده از دیفرانسیل برای تنظیم حرکت چرخ‌ها اهمیت دارد؟ با یک مثال ساده می‌توانیم به این سوال پاسخ بدهیم. هنگام حرکت در سر پیچ‌ها، چرخ خارج پیچ باید سریع‌تر از چرخ داخل پیچ حرکت کند و در واقع مسافت بیشتری را طی نماید. اما اگر هر دو چرخ روی یک محور ثابت سوار شده باشند، این امر ممکن نخواهد بود. توجه داشته باشید که در مورد چرخ‌های غیرمتحرک در خودرو صحبت نمی‌کنیم، چون این چرخ‌ها هیچ ارتباطی به یکدیگر ندارند و هر کدام به‌طور مستقل گردش می‌کنند. موضوع بحث ما چرخ‌های متحرک هستند. یعنی در خودروهای محرک جلو، چرخ‌های جلو متحرک محسوب می‌شوند و در خودروهای محرک عقب، چرخ‌های عقبی متحرک هستند.
دیفرانسیل باعث می‌شود که چرخ‌های روی یک محور، بتوانند با سرعت‌های متفاوتی گردش کنند که این ویژگی در سر پیچ‌ها بسیار کاربردی است و مانع از قفل شدن چرخ‌ها می‌شود. در ادامه بیشتر در مورد نحوه عملکرد دیفرانسیل ماشین صحبت می‌کنیم.
مخترع دیفرانسیل خودرو چه کسی بود؟
اختراع دیفرانسل خودرو به قرن‌ها قبل برمی‌گردد. اولین نمونه‌های دیفرانسیل در اخترشناسی و همچنین تعیین جهت‌های جغرافیایی کاربرد داشتند. برای مثال در مکانیزم آنتیکیترا (Antikythera) که مربوط به حدود صد سال قبل از میلاد مسیح می‌شود، از نوعی دیفرانسیل استفاده شده بود. این مکانیزم برای تعیین زوایای کسوف و خسوف کاربرد داشت. در قرن سوم میلادی بود که چینی‌ها اولین ارابه جنوب‌نما را اختراع کردند که آن هم از نوعی دیفرانسیل استفاده می‌کرد. چینی‌ها و ژاپنی‌ها به مدت چند قرن به تکمیل و ارتقای ارابه جنوب‌نما پرداختند و باعث پیشرفت‌هایی در ساختار دیفرانسیل شدند.
در سال 1720 میلادی بود که فردی به نام جوزف ویلیامسون از یک دیفرانسیل در ساعت استفاده کرد. اما دیفرانسیل به شکل امروزی که در خودروها به کار گرفته می‌شود، اولین بار در سال 1827 توسط یک ساعت‌ساز فرانسوی به نام اونسیفور پیکوئر اختراع شد و به همین جهت، می‌توان او را مخترع دیفرانسیل خودرو نامید. البته او این دیفرانسیل را برای استفاده در ماشین بخار اختراع کرد.
به مرور اهمیت دیفرانسیل برای حرکت ماشین‌های مکانیکی، بیشتر شد و به همین دلیل افراد زیادی سعی کردند که ساختار دیفرانسیل را ارتقا دهند. در سال 1832 میلادی بود که ریچارد رابرتز، نوعی دیفرانسیل ساخت که از آن در لوکوموتیوهای جاده‌ای استفاده می‌شد. در سال 1876 هم جیمز استارلی یک دیفرانسیل برای حرکت دوچرخه‌ها طراحی کرد که بعدها کارل بنز همین دیفرانسیل را در خودروها به کار گرفت.
روند پیشرفت دیفرانسیل به تدریج کامل شد و حتی هنوز هم ادامه دارد. چیزی که امروزه به عنوان دیفرانسیل در خودروها مورد استفاده قرار می‌گیرد، حاصل تلاش افراد زیادی در طول تاریخ است که این نیاز را حس کردند و برای ساخت چنین قطعه‌ای تلاش نمودند.
دیفرانسیل ماشین از چه اجزایی تشکیل شده است؟
دیفرانسیل‌ها دارای انواع مختلفی هستند و برخی از آنها پیچیدگی‌های زیادی دارند. ما در اینجا یک نمونه ساده از دیفرانسیل را معرفی می‌کنیم و اجزای آن را نام می‌بریم تا با طرز کار آن بهتر آشنا شوید. اجزای اصلی دیفرانسیل اتومبیل که در تصویر زیر هم آنها را مشاهده می‌کنید، از این قرار هستند:
1- پولوس: محوری است که به دنده سرپولوس متصل شده و نیروی خروجی از دیفرانسیل را به سمت چرخ‌ها هدایت می‌کند.
2- کرانویل: یک صفحه دنده‌ای است که مستقیما با پینیون ارتباط دارد. این دنده قطر کمتری نسبت به پینیون دارد؛ در نتیجه باعث کاهش نسبت دنده می‌شود.
3- دنده سرپولوس: این دنده به هوزینگ قفل شده است و بین آنها دو دنده هزرگرد وجود دارند.
4- دنده هرزگرد: دنده‌های هرزگرد نمی‌چرخند و فقط وظیفه تعادل نیرو بین دنده‌های سرپولوس را به عهده دارند.
5- هوزینگ: در حرکت مستقیم خودرو، هوزینگ باعث چرخش دنده‌های هرزگرد می‌شود و نیروی خود را به دنده‌های سرپولوس انتقال می‌دهد تا هر دو چرخ با سرعت یکسانی شروع به چرخش کنند. اما وقتی مقاومت یکی از چرخ‌ها در برابر حرکت بیشتر باشد، دنده سرپولوس آن چرخ کمتر می‌چرخد و حرکت خود را از طریق دنده هرزگرد به دنده سرپولوس دیگر انتقال می‌دهد.
6- پینیون: دنده متصل به میل‌گاردان است که نیرو را از جعبه‌دنده به کرانویل و هوزینگ انتقال می‌دهد.
7- محور میل‌گاردان: محوری است که یک سر آن به دنده پینیون متصل شده و وظیفه انتقال نیرو از جعبه‌دنده به دیفرانسیل را بر عهده دارد.
نحوه عملکرد دیفرانسیل خودرو
همان‌طور که توضیح دادیم، دیفرانسیل وسیله‌ای است که نیروی موتور خودرو را به دو بخش تقسیم می‌کند و باعث می‌شود که چرخ‌ها بتوانند با سرعت متفاوتی بچرخند. دیفرانسیل علاوه بر خودروها، در بیشتر وسایل نقلیه مورد استفاده قرار می‌گیرد. حتی در خودروهای تمام‌چرخ محرک، روی هر دو محور جلو و عقب شاهد دیفرانسیل هستیم؛ یعنی در این خودروها از دو دیفرانسیل استفاده می‌شود.
برای تشریح طرز کار دیفرانسیل باید یک بار دیگر به تصویر بالا دقت کنیم. با گردش کرانویل، چرخ‌دنده هرزگرد باعث چرخش دو سرپولوس در طرفین می‌شود. در حالت عادی که مقاومت هر دو چرخ برابر است، چرخ‌دنده هرزگرد حول محول خودش نمی‌چرخد و در نتیجه هر دو سرپولوس را با سرعت یکسانی به گردش درمی‌آورد. اما اگر یکی از سرپولوس‌ها با مقاومت بیشتری مواجه شود، چرخ‌دنده هرزگرد می‌چرخد و سرعت آن سرپولوس را کاهش می‌دهد. در مقابل، سرعت سرپولوس دیگر به همان میزان افزایش پیدا می‌کند.
انواع دیفرانسیل ماشین
انواع مختلفی از دیفرانسیل وجود دارد که هر کدام کاربرد متفاوتی دارند. به‌طور کلی انواع دیفرانسیل ماشین به چهار دسته تقسیم می‌شوند که در زیر آنها را نام می‌بریم و درباره هر کدام توضیح کوتاهی را ارائه می‌دهیم:
- دیفرانسیل باز: ساده‌ترین و رایج‌ترین نوع در بین دیفرانسیل‌ها، دیفرانسیل باز است. این مدل از تعدادی چرخ‌دهنده به همراه سه شفت تشکیل شده است. همان‌طور که حدس می‌زنید، یکی از شفت‌ها وظیفه انتقال نیرو از جعبه‌دنده به دیفرانسیل را بر عهده دارد. دو شفت دیگر نیز نیروی تقسیم شده در دیفرانسیل را به سمت دو چرخ هدایت می‌کنند. در مورد نحوه کار این مدل از دیفرانسیل کمی بالاتر توضیح دادیم.
- دیفرانسیل قفل شونده: این نوع از دیفرانسیل نسبت به مدل قبلی دارای یک مکانیزم اضافی است؛ در مدل قفل شونده، راننده می‌تواند به‌صورت دستی، چرخ‌دنده‌های هرزگرد را قفل کند. اما مزیت این کار چیست؟ در خودروهای آفرودی، اگر یکی از چرخ‌ها از روی زمین بلند شود، قفل شدن چرخ‌دنده هرزگرد موجب می‌شود که تاثیری روی عملکرد چرخ دیگر نداشته باشد. در نتیجه خودرو می‌تواند بدون مشکل به حرکت ادامه دهد.
- دیفرانسیل لغزش محدود: در شرایطی که دو چرخ خودرو روی سطوح یکسانی قرار نداشته باشند، مثلا یکی از چرخ‌ها روی آسفالت و دیگری روی یخ قرار بگیرد، دیفرانسیل باز که نیروی برابری را به هر دو چرخ می‌فرستد، نمی‌تواند عملکرد مطلوبی داشته باشد. در این شرایط، دیفرانسیل‌های لغزش محدود بهترین گزینه هستند. این نوع از دیفرانسیل، زمانی که یکی از چرخ‌ها شروع به لغزش می‌کند، نیروی بیشتری را به چرخ دیگر که چسبندگی بیشتری با سطح جاده دارد می‌فرستد تا خودرو بتواند همچنان حرکت کند.
- دیفرانسیل توزیع گشتاور: یکی دیگر از انواع دیفرانسیل ماشین، دیفرانسیل توزیع گشتاور است که طرز کار آن مشابه دیفرانسیل باز است، با این تفاوت که می‌تواند با استفاده از یک سیستم الکترونیکی، نیرو یا گشتاور را در هر چرخ به‌طور مستقل تغییر دهد. این نوع از دیفرانسیل در گذشته معمولا در خودروهای مسابقه‌ای مورد استفاده قرار می‌گرفت، اما اخیرا در خودروهای چهارچرخ محرک نیز رایج شده است. مزیت آن این است که هندلینگ بهتری ایجاد می‌کند و چسبندگی بیشتری بین چرخ‌ها و جاده به‌وجود می‌آورد.
خودروها بر اساس تعداد دیفرانسیل به چند نوع تقسیم می‌شوند؟
به‌طور کلی، خودروها بر اساس نوع دیفرانسیلی که دارند به سه دسته تقسیم می‌شوند که عبارتند از: دیفرانسیل جلو (FWD)، دیفرانسیل عقب (RWD) و دیفرانسیل چهار چرخ (4WD). اما می‌توان این تقسیم‌بندی را به چهار مورد هم گسترش داد که در زیر درباره هر کدام از آنها توضیح می‌دهیم:
- دیفرانسیل عقب (RWD): می‌توان گفت که اولین خودروها از این نوع دیفرانسیل استفاده می‌کردند که قدرت موتور را بین دو چرخ عقب خودرو تقسیم می‌کنند.
- دیفرانسیل جلو (FWD): این نوع از دیفرانسیل در سال 1900 در کشور فرانسه تولید شد و در ابتدا فقط برای خودروهای مسابقه‌ای مورد استفاده قرار می‌گرفت، اما به تدریج در خودروهای معمولی نیز از آن استفاده شد.
- دیفرانسیل چهار چرخ (4WD): در این نوع از خودروها، یک دیفرانسیل برای چرخ‌های جلو و یکی برای چرخ‌های عقب وجود دارد. در این حالت سرعت متوسط چرخ‌های جلو و عقب باید یکسان باشد. به همین دلیل در این خودروها، پیچیدن روی جاده‌هایی که اصطکاک زیادی دارند دشوار خواهد بود.
- دیفرانسیل تمام چرخ (AWD): در این نوع از خودروها نه‌تنها برای چرخ‌های جلو و عقب دیفرانسیل مجزا در نظر گرفته شده، بلکه یک دیفرانسیل سوم هم وجود دارد که دو تای قبلی را به یکدیگر ارتباط می‌دهد. دلیل این امر، عملکرد بهتر خودرو در هنگام پیچیدن است.
سوالات متداول در مورد دیفرانسیل اتومبیل
در این مقاله با دیفرانسیل خودرو به‌طور کامل آشنا شدیم و طرز کار و مدل‌های مختلف آن را شناختیم. در زیر به چند مورد از رایج‌ترین سوالات کاربران در این زمینه پاسخ می‌دهیم:
بهترین نوع دیفرانسیل کدام است؟
قبل از پاسخ به این سوال باید نوع خودرو را مشخص کنیم. مثلا برای خودروهای آفرودی، دیفرانسیل قفل شونده بهتر است. در متن مقاله به‌طور کامل در این زمینه توضیح ارائه شده است.
ماشین دو دیفرانسیل یعنی چه؟
به خودروهایی که در آنها از دو دیفرانسیل برای جفت چرخ‌های عقب و جفت چرخ‌های جلو استفاده شده، ماشین دو دیفرانسیل می‌گویند.
چطور بفهمیم که دیفرانسل ماشین خراب شده است؟
در صورت بروز اشکال در هر کدام از چرخ‌دنده‌ها و اجزای دیفرانسیل، احتمال صدا دادن و اصطلاحا زوزه کشیدن دیفرانسیل وجود دارد. همچنین داغ شدن بیش از حد یا ضربه زدن دیفرانسیل از دیگر نشانه‌های خراب شدن آن است.
دیفرانسیل خودرو یکی از مهمترین قطعات آن است که تاثیر مستقیمی روی گردش چرخ‌ها و هندلینگ اتومبیل دارد. در این مقاله تلاش کردیم که این قطعه مهم و طرز کار آن را برای شما توضیح بدهیم و انواع دیفرانسیل ماشین را معرفی کنیم. امیدواریم این مقاله برای شما همراهان «پرشین خودرو» مفید بوده باشد.
نظر شما