دیفرانسیل خودرو چیست؟ (+ علائم خرابی دیفرانسیل خودرو)

دیفرانسیل خودرو مجموعه ای از چرخ دندها (هوزینگ) میباشد

دیفرانسیل خودرو

قدرت موتور از طریق یک میل گاردان از خروجی گیربکس به چرخ ها منتقل می شود. چرخ های محرک به چرخ هایی گفته میشود که قدرت موتور به آن ها منتقل میشود و سبب حرکت خودرو رو به جلو می شود. سیستم انتقال قدرت در خودرو سبب می شود که موتور و چرخ ها با هماهنگی کار کنند. وظیفه ی دیفرانسیل خودرو اینست که قدرت موتور را به چرخ ها منتقل می کند.

درواقع دیفرانسیل خودرو، وظیفه دارد جهت انتقال نیرو را تغيير دهد یعنی نیروی موتور را به بخش های مساوی تقسیم میکند تا هر قسمت بتواند چرخ را به گردش درآورد. چنانچه ماشین دیفرانسیل نداشته باشد چرخ ها قفل میشوند و موقع پیچیدن یک چرخ روی زمین کشیده می شود. دیفرانسیل در خودرو نقش مهمی دارد.

پیشینه دیفرانسیل خودرو

موضوع گردش سریع چرخ های عقب خودرو در سر پیچ ها از آغاز اختراع خودرو فکر مهندسان را به خود درگیر کرده بود. به علت اینکه چرخی که در خارج پیچ است باید در سر پیچ ها نسبت به چرخی که در داخل پیچ است سریعتر حرکت نمایند و اگر هر دوی چرخ ها در روی یک محور واحد سوار شوند ممکن نیست این عمل بدون واژگون شدن خودرو صورت گیرد. حل این مشکل توسط دستگاهی به نام دیفرانسیل خودرو انجام گرفت.

حرکت چرخ ها روی محور جداگانه ای به نام میل پلوس سوار شده و کار دیفرانسیل خودرو تقسیم قدرت موتور به هر یک از چرخ ها، بسته به نیاز آن ها است. یعنی چرخی که در خارج است در سر پیچ ها بایستی دایره بزرگتری بزند و قدرت بیشتری دریافت کند و برعکس چرخ دیگر کم تر قدرت دریافت کند.

تفاوت ساختاری دیفرانسیل خودرو

در خودروهای دیفرانسل جلو مجموعه­ محرک- موتور، جعبه­دنده، دیفرانسیل خودرو و چرخ های محرک- کاملا در جلوی خودرو قرار دارند. در مقابل، در خودروهای دیفرانسیل عقب، نیروی موتور بواسطه­ی محور انقال نیرو( میل­گاردان) به دیفرانسیل چرخ­های عقب منتقل می شود.

کاربرد دیفرانسیل خودرو ایجاد قابلیت چرخش چرخ ها با سرعت های متفاوت است

کاربرد استفاده از دیفرانسیل خودرو

امروزه کاربردهای استفاده از دیفرانسیل خودرو به شرح زیر است:

* کاهش دور و افزایش گشتاور خروجی گیربکس، جهت دستیابی به سرعت و نیروی محرک موردنیاز خودرو.

* تغییر ۹۰ درجه ای صفحه دوران، درخودروهایی که موتور در جهت طول خودرو نصب شده است.

* ایجاد اختلاف دور مناسب بین چرخ داخل پیچ و چرخ بیرون پیچ، به جهت دستیابی به پایداری مطلوب حرکت خودرو در سر پیچ.

* ایجاد اختلاف دور مناسب در خودروهای چهارچرخ محرک بین  چرخ های عقب و جلو خودرو. این وظیفه برعهده دیفرانسیل مرکزی یا دیفرانسیل سوم میباشد .

اجزای تشکیل دهنده دیفرانسیل خودرو

اجزای تشکیل دهنده دیفرانسیل خودرو به شرح زیر است:

>> هوزینگ:

از دیگر قطعات مربوط به دنده دیفرانسیل خودرو که وظیفه اش تنظیم دور چرخ ها هنگام حرکت و یا دور زدن می باشد می توان به هوزینگ اشاره کرد.

>> دنده پلوس:

دنده پلوس یکی از اجزای دیفرانسیل خودرو می باشد. دنده پلوس به هرزگرد در عبور از ناهمواری ها و مسیرهای غیر مستقیم کمک می کند تا بین چرخ ها گشتاور و سرعت را تقسیم کند.

>> دنده کرانویل:

از دیگر اجزای دیفرانسیل خودرو می توان به دنده کرانویل اشاره نمود که این دنده با پینیون و هرزگرد در ارتباط است و سبب انتقال چرخش پینیون به هرزگرد میشود. این قطعه به هوزینگ پیچ شده و با چرخش آن می چرخد. نام های دیگر این دنده شامل رینگر یا چرخ دنده حلقه ای نیز می باشد.

>> دنده رینگر:

چرخ دنده پینیون نسبت به چرخ دنده رینگر کوچکتر است که در نوع انتقال قدرت تأثير دارد. دنده رینگر یکی از اجزای دیفرانسیل خودرو محسوب میشود.

>> دنده پینیون:

دنده پینتون وظیفه دارد گشتاور را از گیربکس به دیفرانسیل خودرو انتقال دهد .

>> دنده هرزگرد:

مهمترین بخش دیفرانسیل خودرو، دنده هرزگرد میباشد که تنظیم حرکت چرخ ها و حفظ تعادل خودرو در سرپیچ ها از وظایف اصلی آن به شمار می رود.

>> چرخ دنده های جانبی:

وظیفه ی این قطعه از دیفرانسیل خودرو اینست که رینگر را با دوران می چرخاند. چرخ دنده های سر پلوس نام دیگر چرخدنده های جانبی نیز می باشد.

>> چرخ دنده های اسپایدر:

چرخ دنده های اسپایدر از دیگر قطعات دیفرانسیل خودرو محسوب می شود. کار این قطعه حرکت چرخ های چپ و راست می باشد.

دیفرانسیل خودرو روی تمام ماشینها و کامیون های جدید یافت می شود

وظایف دیفرانسیل خودرو

وظایف دیفرانسیل خودرو شامل چهار کار میباشد که از جمله ی آن می توان به تقلیل سرعت، تغییر جهت نیرو( جزء در خودرو های که موتور شان به صورت عرضی قرار دارد)، تقسیم نیرو بر چرخ ها، تنظیم دور در سر پیچ ها( دور زدن در سر پیچ ها) اشاره کرد که عبارتند از:

- کاهش دور و افزایش گشتاور:

دیفرانسیل خودرو باید برای افزایش قدرت گشتاور خودرو، گشتاور دریافتی را افزایش دهد که این کار توسط پینیون و کرانویل در دیفرانسیل انجام می شود کرانویل نسبت به پینیون تعداد دنده های بیشتری دارد. در خودروهای سواری، نسبت تبدیل دیفرانسیل حدود ۵/۳ تا ۵/۴ می باشد.

- تقسیم نیرو بر چرخ ها:

زمان حرکت اتومبیل در خط مستقیم و در جاده مسطح، دوران هر دو چرخ محرک مساوی است و در این شرایط نیرو از پنیون به کرانویل منتقل می شود سپس به دنده های هرز گرد از طریق بدنه دیفرانسیل خودرو و از آن جا به دنده های سر پولوس و در نتیجه به چرخ ها می رسد( در این حالت مطلب میتوان فرض کرد که دنده های هرز گرد به دنده های سر پولوس جوش خورده اند به این ترتیب دور چرخ ها مساویست و هر کدام دورانی به اندازه کرانویل خواهند داشت.)

- تغییر جهت نیرو در دیفرانسیل خودرو :

یکی از دیگر وظایف دیفرانسیل خودرو، تغییر جهت نیرو  می باشد. به علت این که در امتداد طول خودرو خط نیروی محرک و محور خروجی گیربکس قرار گرفته اند و محورهای محرک چرخ های عقب در امتداد عرض هستند و باید نیرو به چرخ های متحرک تحت زاویه ۹۰ درجه منتقل شود ، این کار با درگیری پینیون و کرانویل انجام می شود.

- تنظیم دور هنگام دور زدن سرپیچ ها:

از وظایف دیفرانسیل خودرو می توان به تنظیم دور هنگام دور زدن سرپیچ ها اشاره کرد. در سر پیچ ها حرکت اتومبیل سبب دوران دنده های هرز گرد نسبت به محورشان می شود و در نتیجه سرعت دورانی پولوسشان مساوی نخواهند بود. به طور مثال هنگام گردش چرخ داخلی پیچ تحت قوه ثقل و سنگینی اتومبیل و فشاری که به آن در اثر این عوامل وارد می شود می خواهد کمتر حرکت کند ولی چرخ خارجی که آزادی بیشتری دارد شروع به حرکتی بیش از چرخ داخلی می کند.

زمان ورود فشار به چرخ داخل، چون ارتباط هوزینگ به وسیله هرز گرد با دنده های پولوس مربوط شده اند دنده هرز گرد که سعی می کند چرخ سمت داخل را با نیروی وارده بچرخاند موفق نشده و در نتیجه به دور خود می چرخد بدون این که به چرخ داخل پیچ نیرو را منتقل نماید و به همین علت سرعت چرخ داخل پیچ نسبت به چرخ بیرون پیچ کم تر می شود تا هنگامی که عکس العمل قوه ثقل روی چرخ داخل پیچ فشار می آورد، این عمل ادامه دارد و به محض اینکه اتومبیل در مسیر مستقیم قرار گرفت ونیروی ثقل از چرخ داخل برداشته شد، هرز گرد متوقف می شود و پولوس دوباره تابع چرخش کرانویل خواهد شد.

انواع دیفرانسیل خودرو

دیفرانسیل خودرو طبق کارایی موتور و کلاس آن در خودروسازی انواع مختلفی دارد. در خودروها سه نوع دیفرانسیل وجود دارد که عبارتست از:

> دیفرانسیل جلو یا FWD:

اوایل قرن بیستم این دیفرانسیل در فرانسه تولید شد و در خودروهای مسابقه ای مورد استفاده قرار می گرفت ولی امروزه رایج ترین نوع دیفرانسیل خودرو در خودروهای شهری است. دیفرانسیل جلو صرفا سبب انتقال قدرت موتور به چرخ های جلو می شود.

دیفرانسیل خودرو یکی از اعضای سیستم انتقال قدرت می باشد

> دیفرانسیل عقب یا RWD:

از قدیمی ترین دیفرانسیل ها می توان به  دیفرانسیل عقب اشاره کرد. انتقال قدرت موتور به محورهای عقب، وظیفه این نوع دیفرانسیل خودرو می باشد. نخستین خودرو های تولید شده از دیفرانسیل عقب بهره مند بودند.

> چهار یا تمام چرخ محرک( ۴WD) یا( AWD):

تمام چرخ یا چهار چرخ محرک، یعنی قدرت موتور برای حداکثر اصطکاک به هر چهار چرخ ارسال می شود. در کامیون ها و خودروهای سنگین این نوع دیفرانسیل خودرو بیشتر استفاده میشود.

انواع تکنولوژی دیفرانسیل خودرو

دیفرانسیل خودرو با تکنولوژی متفاوتی ساخته می شود که در ادامه آن ها را شرح می دهیم:

* دیفرانسیل باز:

این نوع تکنولوژی دیفرانسیل خودرو، یک قسمت حامل چرخ­دنده کرانویل را نگه می ­دارد. تعدادی چرخ ­دنده هرزگرد درون حامل نیز وجود دارد که طبق آن چرخ­ های خودرو در یک پیچ تعداد دور مختلفی را می زنند. در حالت عادی دیفرانسیل باز عملکرد خوبی دارد، ولی اگر با کمبود توان کششی مواجه شود، قدرت به چرخ­ هایی منتقل می ­شوند که کم ترین مقاومت را دارند. در نتیجه چرخی که اصطکاک مناسبی دارد قدرت کمتری را دریافت می­ کند و چرخ دارای اصطکاک کم هرز می­ گردد.

دیفرانسیل باز، گشتاور خروجی از پیشرانه را به دو قسمت مختلف که هر کدام از خروجی ها توانایی چرخش با سرعت متفاوت را دارند، تقسیم بندی می کنند. دیفرانسیل های باز یکی از ارزان ترین نمونه های موجود در بازار هستند و در خود نقاط ضعفی را جای داده اند. عدم توانایی کنترل گشتاور خروجی یکی از معایب این دیفرانسیل خودرو می باشد. ولی به علت قیمت مناسب و ویژگی های مثبت متعددی که دارد، بسیار پرکاربرد بوده و در انواع مختلف خودرو ها به جز اتومبیل های آفرود و یا اسپرت به کار گرفته می شوند.

دیفرانسیل خودرو، نیرو را از میل گاردان گرفته و آن را  به محور متحرک منتقل می‌کند

* دیفرانسیل قفل شونده:

این نوع دیفرانسیل خودرو اغلب در خودرو های آفرود موجود است. چراغ هایی که به دیفرانسیل های قفل شونده متصل می باشند هنگام قفل شدن همواره برابر با سرعت خواهند چرخید که این قابلیت کمک بسیاری به حرکت اتومبیل در مسیر های صعب العبور می کند. دیفرانسیل قفل شونده کلید هایی دارد که میتوان دیفرانسیل را از طریق آن قفل کرد؛ البته قفل کردن دیفرانسیل در مسیر های معمولی به ویژه در هنگام پیچیدن خودرو مشکلات زیادی را برای خودرو بوجود می آورد.

* دیفرانسیل لغزش محدود:

دیفرانسیل لغزش محدود یک مرحله پیشرفته تر از دیفرانسیل قفل شونده میباشد و مثل دیفرانسیل های باز عمل می کند ولی به محض این که لغزش را تشخیص داد، دیفرانسیل به صورت خودکار قفل می شود. این نوع دیفرانسیل خودرو در بیشتر خودروهای مسابقه ای امروزی مورد استفاده قرار می گیرد. از کلاچ هایی در این سیستم ها استفاده شده است که به محورهای خودرو متصل می باشد.

خودروهایی که به دیفرانسیل لغزش محدود، مجهز هستند یک رمپ با تحت فشار گذاشتن کلاچ، محور را قفل می کند. راننده در این سیستم میتواند قفل دیفرانسیل خودرو را در داخل و خارج از پیش که کاهش و افزایش سرعت وجود دارد ، کنترل کند. بطور کلی میتوان گفت که عملکرد رمپ در این دیفرانسیل ها به وضعیت دریچه گاز بستگی دارد زیرا نوعی دریچه گاز، میزان سرعت یک خودرو را نیز تعیین می کند.

* دیفرانسیل تقسیم کننده گشتاور:

دیفرانسیل تقسیم کننده گشتاور، در صنعت خودرو سازی به عنوان پیشرفته ترین و بروز ترین دیفرانسیل محسوب میشود. در اتومبیل های چهار چرخ محرک، این نوع دیفرانسیل خودرو بسیار متداول و کاربردی هستند. این دسته بندی به صورت مداوم با استفاده از سنسور های سرعت و شتاب سنج اقدام به بررسی وضعیت پایداری خودرو می کنند و بهترین استراتژی تقسیم نیرو میان چهار چرخ را در این راستا اتخاذ می کنند.

* دیفرانسیل های الکترونیکی:

امروزه دیفرانسیل ­های الکترونیکی بسیار رایج هستند. این نوع دیفرانسیل خودرو با سیستم کنترل پایداری خودرو رابطه دارد و درجه گردش فرمان، موقعیت دریچه گاز، شتاب، نرخ انحراف از مسیر، فشار ترمز، میزان قفل شدن محورها را با در نظر گرفتن سرعت اتومبیل، در یک هزارم ثانیه تعیین و اعمال می­ کنند ولی این دیفرانسیل خودرو ابتدا امنیت راننده را محاسبه می­ کند و پس از آن سرعت را محاسبه می کند. ارتقاء آن ها در میان انواع دیفرانسیل خودرو هم چندان ساده نیست.

از مزایای این مدل دیفرانسیل خودرو می توان به دقت و سرعت بالاتر و عملکرد بهتر اشاره نمود ولی نکات منفی آن شامل امکان بروز عیب در سیستم الکترونیکی دیفرانسیل، طراحی و عملکرد پیچیده در مقایسه با دیفرانسیل­­ های مکانیکی، و هزینه بالای تعمیرات و تولید می باشد.

دیفرانسیل خودرو در همه‌ی اتومبیلهای مدرن اعم از خودروهای سبک و سنگین وجود دارد

علائم خرابی دیفرانسیل خودرو

آخرین قطعاتی که نیروی موتور را به چرخ ها می رسانند دیفرانسیل و پلوس نام دارند. بدین ترتیب مراقبت از آن ها اهمیت ویژه ای دارد.خراب شدن آن ها یکی از علائم خرابی دیفرانسیل خودرو محسوب میشود ، در ادامه با این علائم آشنا شوید:

> صدای زوزه کشیدن یکی از رایج ترین ایراداتی است که در دیفرانسیل ها پیش می آید. این صدا در دورهای بالاتر آزار دهنده تر هم می شود که معمولاً ناشی از لقی بین کرانویل و پینیون یا خرابی بلبرینگ های داخلی دیفرانسیل است. روانکاری نامطلوب یا فشار به دیفرانسیل خودرو سبب بروز مشکلاتی نظیر ساییدگی کرانویل، پینینون یا خرابی بلبرینگ ها می شود و معمولاً با تعویض این قطعات این مشکل برطرف می شود.

> از دیگر مشکلات رایج در دیفرانسیل خودرو می توان به گرم کردن آن اشاره کرد که سبب میشود کیفیت روانکاری آن کاهش یابد و در نتیجه به قطعات داخلی دیفرانسیل آسیب می رساند. یکی از دلایل این اتفاق، وجود گل و لای یا آلودگی روی پوسته دیفرانسیل و کاهش تبادل گرمایی با محیط می باشد. همینطور در صورتی که درون این قطعه، واسکازین کم باشد میتواند منجر به سایش دنده ها بر اثر حرکت بر روی یکدیگر شود و در نتیجه گرما تولید شود. برای بررسی گرم شدن دیفرانسیل میتوانید آن را دست بزنید.

> در برخی مواقع از دیفرانسیل خودرو ضربه احساس می شود که دلیل این مشکل ساییدگی درونی قطعات یا خرابی بلبرینگهای هوزینگ آن می باشد. برای رفع این مشکل می توانید قطعه معیوب را تعویض کنید.

> در صورتی که به دنده پلوس فشار زیادی وارد شود امکان دارد این قطعه که با دیفرانسیل خودرو در ارتباط مستقیم است دچار بریدگی شود و در نهایت خودرو حرکت نکند.

دیفرانسیل خودرو سواری را به صورت یک پارچه و مفصلی می سازند

گردآوری: بخش خودرو سرپوش