دفرانسیل کاربردی ترین قطعه خودرو

تاریخچه:2566 300x224 - دفرانسیل کاربردی ترین قطعه خودرو

اتومبيل به شكل كنوني اش، در یك روز و به وسيله یك مخترع به وجود نيامده بلكه در طول زمان تكامل پيدا كرده است.

تخمين زده مي شود كه بيش از ۰۱۱ هزار حق امتياز و اختراع ثبت شده، اتومبيل مدرن را به وجود آورده باشد. اما مي توانيم

به تعدادي از اولين ها اشاره كنيم.

اولين نقشه هاي تئوریك براي یك وسيله نقليه موتوري به وسيله لئوناردوداوینچي و اسحاق نيوتن كشيده شد.

در سال ۰۶۷۱ اولين وسيله نقليه جاده اي ساخته شد. این وسيله نقليه یك تراكتور نظامي بود كه توسط مهندس و مكانيك

فرانسوي “نيكلاس جوزف كاگنوت” Nicolas Joseph Cugnot اختراع شد. كاگنوت براي این كه انرژي وسيله نقليه

اش را تأمين كند از موتور بخار استفاده كرد. او این وسيله نقليه را تحت آموزش و راهنمایي انبار مهمات و زرادخانه جنگي

۲/ پاریس و به وسيله یك مكانيك ساخت. این وسيله نقليه توسط ارتش فرانسه مورد استفاده قرار گرفت تا توپي را با سرعت ۵

متر در ساعت روي سه چرخ به دنبال خود بكشد. این وسيله نقليه باید هر ده تا ۰۵ دقيقه متوقف مي شد تا انرژي بخارش

تجدید شود. موتور بخار و دیگ بخار از بقيه وسيله نقليه جدا بود و در بخش جلویي جا داشت. در سال بعد ) ۰۶۶۱ (، كاگنوت

سه چرخه اي با نيروي بخار ساخت كه مي توانست چهار مسافر را حمل كند.

واگن بخار كاگنوت در ۰۶۶۰

بعد از كاگنوت چند مخترع دیگر نيز وسایل نقليه اي كه با انرژي بخار حركت مي كردند را طراحي كردند.

وسيله نقليه كاگنوت به وسيله یك فرانسوي به نام وانسيفور ركویر – onesiphore recqueur اصلاح شد و پيشرفت كرد.

وي كسي بود كه اولين ابزار دیفرانسيل را اختراع كرد.

 

دیفرانسيل خودرو و نحوه عمكرد آن:

دیفرانسيل وسيله اي است كه گشتاور انتقالي از موتور را دو قسمت مي كند تا هر قسمت جداگانه چرخي را به گردش درآورد.

دیفرانسيل سه كار را انجام مي دهد:

  1. فرستادن قدرت موتور به چرخها
  2. عملكرد به عنوان آخرین مرحله كاهش دنده در خودرو
  3. تغيير جهت نيرو
  4. انتقال قدرت به چرخها در حاليكه چرخها با سرعتهاي متفاوت گردش مي كنند.)اسم دیفرانسيل برگرفته از این وظيفه آن

است(

ضررت استفاده از سيستم دیفرانسيل:

چرخهاي اتومبيل با سرعت هاي متفاوت مي چرخند. به ویژه هنگام پيچيدن اتومبيل. چرخ داخلي نسبت به چرخ خارجي

مسافت كمتري را طي مي كند. از آنجایي كه سرعت برابر است با جابجایي تقسيم بر زمان جابجایي، چرخي كه مسافت كمتري

را طي مي كند سرعتش هم كمتر است. البته چرخهاي جلو هم نسبت به چرخهاي عقب مسير متفاوتي را طي مي كنند.

براي چرخهایي كه پيشران نيستند و نيروي موتور به آنها منتقل نمي شود مشكلي پيش نمي آید. مانند چرخهاي جلو در یك

اتومبيل كه چرخهاي عقب پيشران هستند و یا چرخهاي عقب در اتومبيلي كه چرخهاي جلو پيشران هستند. اما چرخهاي

پيشران به هم متصل اند بطوریكه یك موتور واحد و یك سيستم انتقال قدرت واحد آنها را به گردش درمي آورد. اگر ماشين

 

دیفرانسيل نداشته باشد، چرخها به همدیگر قفل خواهند شد پس مي بایست هميشه با سرعت هاي برابر گردش كنند. با این

شرایط پيچيدن اتومبيل با مشكل مواجه مي شود و یكي از چرخها باید روي زمين بلغزد. با وجود چرخهاي مدرن امروزي و

خيابان هاي بتني، نيروي زیادي براي لغزاندن یك چرخ لازم است و این نيرو باید از طریق محور چرخها از یك چرخ به چرخ

دیگر منتقل شود كه این كار كشش زیادي را بر محور چرخها وارد خواهد كرد.

دیفرانسيل چيست؟

دیفرانسيل وسيله اي است كه گشتاور انتقالي از موتور را دو قسمت مي كند تا هر قسمت جداگانه چرخي را به گردش درآورد.

دیفرانسيل روي تمام اتومبيل ها و كاميون هاي جدید یافت مي شود . همچنين روي بسياري از اتومبيل هایي كه قدرت به چهار

چرخ منتقل مي شود. در اتومبيل هایي كه نيرو بطور مداوم به چهار چرخ منتقل مي شود، بين هر دو چرخ به یك دیفرانسيل

نياز است و همچنين باید یك دیفرانسيل بين چرخهاي عقب و جلو وجود داشته باشد. چرا كه چرخهاي جلو ضمن پيچيدن

اتومبيل مسير متفاوتي را نسبت به چرخهاي عقب طي مي كنند.

در اتومبيل هایي كه مي توان نيرو را به یكي از محورها به دلخواه منتقل و یا قطع كرد به دیفرانسيل بين چرخهاي عقب و جلو

نيازي نيست. در عوض هنگام استفاده از هر دو محور براي انتقال قدرت چرخهاي عقب و جلو به هم قفل مي شوند. بنابراین

چرخهاي عقب و جلو باید با سرعت هاي متوسط برابر طي مسير كنند.

دیگروظایف:

کاهش دور و افزایش گشتاور :

براي ازدیاد قدرت كششي اتومبيل ، دیفرانسيل بایسيتي گشتاور دریافتي را افزایش دهد . نسبت كاهنده ي دور در دیفرانسيل

به وسيله پينيون و كرانویل صورت مي گيرد . چنانچه تعداد دندانه هاي پينيون و كراویل را مساوي انتخاب كنيم هيچ تغيير

كوپلي نخواهيم داشت ، ولي شرایط ایجاب مي كند ، توان منتقله به چرخ ها داراي سرعت كم و نيروي زیاد باشد . به نسبتي

كه سرعت در دیفرانسيل كم مي شود ، تعداد دندانه هاي كرانویل نسبت به پينيون بيشتر انتخاب مي شود .

براي مثال : دیفرانسيل فولكس واگن ۰۲۱۱ را در نظر مي گيریم كه تعداد دندانه هاي چرخ دنده پينيون و كرانویل آن به

ترتيب ۸ و ۳۵ مي باشد . تعداد دندانه هاي محرک زوج و تعداد دندانه هاي دنده هاي متحرک ، فرد مي باشند تا نسبت

تبدیل ، یك عدد صحيح نباشد . به این ترتيب سائيدگي یكنواخت دنده هاي پينيون و كرانویل فراهم مي شود . نسبت تبدیل

در مثال فوق ۴۵۳۶۵۰ مي باشد كه از تقسيم ۳۵ بر ۸ به دست مي آید . به كمك این نسبت مي توانيم تعداد دوران چرخ

هاي عقب را با داشتن دوران محور اصلي جعبه دنده حساب كنيم .

۷۱۱۴۵۳۶۵ مي گردند . = مثلا اگر تعداد دور پينيون ۷۱۱ دور در دقيقه باشد ، چرخ هاي عقب هركدام دور در دقيقه ۰۳۶

نسبت تبدیل در ماشين هاي سواري حدود ۳۵۵۰ تا ۴۵۵۰ و در ماشين هاي باري و سنگين حدود ۰۱۰ مي باشد .

 

تغییر جهت نیرو :

تغييرات اساسي دیفرانسيل در خط نيرو تغيير جهت دور و تبدیل سرعت به قدرت است كه به وسيله پينيون و كرانویل )

مكانيزم انتقال و تبدیل نيرو ( صورت مي گيرد . چون خط نيروي محرک و محور خروجي گيربكس در امتداد طول اتومبيل

قرار گرفته اند و محورهاي محرک چرخ هاي عقب ) ميل پولوس ها ( درامتداد عرضي اتومبيل واقع شده اند ، لازم است از

مكانيزمي استفاده شود كه نيرو را تحت زاویه ۱۱ درجه بر چرخ هاي متحرک اتومبيل منتقل كند ، این عمل به وسيله ي

درگيري پينيون و كرانویل انجام مي شود .

تقسیم نیرو بین چرخ ها :

زمانيكه اتومبيل در خط مستقيم و در جاده هاي مسطح حركت مي كند ، هر دو چرخ محرک دوران مساوي داشته و در این

شرایط نيروئي كه از پينيون به كرانویل منتقل مي شود از طریق هوزینگ ) جعبه ي تعدیل ( به دنده هاي هرزگرد و از آنجا به

دنده هاي سر پولوس و در نتيجه به چرخ ها مي رسد . ) براي سادگي مطلب مي توان فرض كرد كه دنده هاي هرز گرد به

دنده هاي سر پولوس جوش خورده اند ( بنا بر این دور چرخ ها مساوي بوده و هر كدام دوراني به اندازه دور كرانویل خواهند

داشت .

تنظیم دور ) دور زدن سر پیچها ( :

حركت اتومبيل در پيچ ها باعث دوران دنده ها هرزگرد حول محورشان مي شود در نتيجه سرعت دوراني پولوس ها مساوي

نخواهند بود . مثلا هنگام گردش ، چرخ داخلي پيچ تحت قوه ثقل و سنگيني اتومبيل و نيرویي كه در اثر این عوامل به آن

وارد مي شود كمتر دوران مي كند ولي چرخ خارجي كه آزادي بيشتري دارد دوراني بيش از چرخ داخلي دارد . چون ارتباط

هوزینگ به وسيله هرزگرد ها با دنده هاي پولوس برقرار مي باشد ، لذا دنده هاي هرز گرد كه سعي مي كنند با نيروي وارده

چرخ سمت داخل را بچرخانند موفق نشده و در نتيجه شروع به چرخش حول محور خود مي كنند ، این عمل تا زماني ادامه

دارد كه عكس العمل قوه ي ثقل روي چرخ داخل پيچ وارد شود و به مجرد این كه اتومبيل در مسير مستقيم قرارگرفت نيروي

ثقل از چرخ داخل برداشته شد ، هرزگرد متوقف مي شود و دوباره پولوس ، تابع چرخش كرانویل خواهد شد .

به طور مثال : در موقع حركت صفوف نظاميان این امر كاملا مشهود است . زمانيكه فرمانده ستون دستور پيچيدن به چپ یا

راست را صادر مي نماید . نفر داخل پيچ گامهاي كوچكي برداشته و به ترتيب نفرات خارج پيچ گامهاي خود را بلند تر مي كند

تا عمل پيچيدن با نظم كامل صورت گرفته و ضمنا صفوف نيز بر هم نخورد .

هنگاميكه اتومبيل مي خواهد بپيچد ، نيروي وارده به یكي از محورهاي پولوس بيش از دیگري است ، در نتيجه سرعت آن

چرخ هم بيشتر از چرخ دیگر است.

 

اجزاي سيستم دیفراسيل خودرو:

۰ هوزینگ ۲ واشر مسي ۳ دنده پلوس ۴ هرز گرد ۵ دنده پلوس ۷ كرانویل – – – – – –

هنگام طي مسير منحني یا دور زدن چرخ داخلي چون مسير كوتاه تري را طي مي كند باید دور كمتري نسبت به چرخ

خارجي بزند در این حال هرز گرد مربوط به دنده پلوس چون نمي تواند تمامي دنده را دور جعبه دنده هوزینگ منتقل كند

سرعتش كم مي شود و در نتيجه روي ان لغزیده و بنابراین حول محور خود به دوران در مي ایند این حركت اضافي به

دنده پلوس دیگر منتقل شده و ان را با دور بيشتري مي گرداند چرخ خارجي دور بيشتري و مسافت بيشتري را طي مي كند

دنده هرز گرد تنها هنگامي طي مسيرهاي منحني یا دور زدن عمل نمي كند بلكه در مواقعي كه به نحوي اصطكاک بين دو

چرخ متفاوت باشد یا بار یكي از لاستيكها از دیگري كمتر باشد وارد عمل مي گردد هرگاه مثلا چرخي در سطح متفاوت

زمين یخ زده قرار گيرد و چرخ دیگر در سطح خشك در این حال چرخ با اصطكاک كم تا دو برابر دور جعبه هوزینگ مي

گردد در حالي كه چرخ دیگر حركتي ندارد و در این حال وسيله نقليه قدرت حركت را نخواهد داشت زیرا نيروي اصطكاک

موجود در چرخ در حال بكسواد كافي براي اتومبيل نيست براي این گونه موارد در بعضي از وسایل نقليه سنگين از قفل كن

دیفرانسيل استفاده مي كنند قفل كن دیفرانسيل دو پلوس را با یكدیگر یك پارچه مي كند و اتومبيل را در مكان برفي و غيره

ممكن مي سازد

 

دیفرانسیل و مشکلات آن:

دیفرانسيل باز:

وقتي كه اتومبيل روي جاده در خط مستقيم حركت مي كند، چرخها با سرعت هاي برابر مي چرخند. پينين ورودي چرخدنده

حلقه اي و محفظه جدا كننده را مي چرخاند. در این شرایط هيچ كدام از چرخدنده هاي داخل محفظه نمي چرخند و دو

چرخدنده پهلویي به محفظه قفل شده اند.

توجه داشته باشيد كه پينين ورودي نسبت به چرخدنده حلقه اي كوچكتر است. این آخرین مرحله كاهش دنده در اتومبيل

است. اصطلاحات “نسبت محور عقب” یا “آخرین نسبت رانندگي” را شنيده اید این اصطلاحات به نسبت كاهش دنده در

دیفرانسيل اشاره دارند.اگر نسبت محور عقب ۴۵۰۱ باشد نسبت تعداد دندانه هاي چرخدنده حلقه اي به پينيون ورودي ۴۵۰۱

خواهد بود.

وقتي كه اتومبيل مي پيچد چرخها باید با سرعت هاي متفاوت بچرخند:

چرخدنده هاي داخل محفظه همزمان با شروع به پيچيدن اتومبيل شروع به گردش مي كنند با این كار این امكان براي چرخها

فراهم مي شود كه با سرعت هاي متفاوت بچرخند. چرخ داخلي نسبت به محفظه با سرعت كمتري مي چرخد در حالي كه چرخ

بيروني نسبت به محفظه سریعتر مي چرخد.

دیفرانسيل ها و اصطكاک:

دیفرانسيل باز همواره گشتاورهاي برابري را به هركدام از چرخها منتقل مي كند. دو عامل تعيين كننده بر مقدار گشتاور اعمالي

به چرخها وجود دارد: تجهيزات و اصطكاک. در محيط هاي خشك كه به مقدار كافي اصطكاک وجود دارد، مقدار گشتاور

اعمالي به چرخها به وسيله موتور و چرخدنده ها محدود مي شود. در محيط هایي كه اصطكاک كم است مانند رانندگي برروي

یخ گشتاور اعمالي به بيشترین مقدار گشتاوري كه از لغزیدن چرخ در این شرایط جلوگيري كند محدود است. بنابراین اگرچه

موتور ماشين قابليت توليد توان بيشتري را دارد اما باید اصطكاک كافي براي انتقال آن به زمين موجود باشد. اگر بعد از اینكه

چرخها شروع به لغزیدن كردند بيشتر گاز بدهيد فقط چرخها با سرعت بيشتري مي چرخند.

حركت روي لایه نازک یخ:

اگر تا به حال برروي یخ رانندگي كرده باشيد، شاید حقه اي را كه به وسيله آن شتاب گيري آسان تر است فهميده باشيد. اگر به

جاي دنده یك با دنده دو و یا حتي دنده سه شروع به حركت كنيد به دليل عملكرد چرخدنده ها در سيستم انتقال قدرت

گشتاور كمتري به چرخها منتقل مي شود و این امر امكان حركت و شتاب گيري بدون لغزش چرخها را فراهم مي آورد.

حال اگر یكي از چرخها به اندازه كافي اصطكاک داشته باشد اما چرخ دیگر روي یخ باشد چه روي خواهد داد؟ این جایي است

كه مشكل دیفرانسيل باز، خود نمایي مي كند.

به خاطر بياورید كه دیفرانسيل باز گشتاور برابري را به هركدام از چرخها منتقل مي كند و حداكثر مقدار گشتاور محدود به

بيشترین مقداري است كه چرخها نلغزند. گشتاور بالایي براي لغزیدن چرخ روي یخ لازم نيست؛ با این شرایط چرخ با اصطكاک

مناسب همان مقدار گشتاور كم را كه به چرخ دیگر منتقل مي شود دریافت خواهد كرد كه براي به حركت درآمدن آن كافي

نيست پس ماشين شما حركت نخواهد كرد.

جدا شدن چرخها از زمين:

یكي دیگر از مشكلات دیفرانسيل باز زماني بروز مي كند كه چرخهاي اتومبيل از جاده جدا شوند. اگر شما یك كاميون كه

قدرت به چهار چرخ اعمال مي شود یا یك داشته باشيد كه هم محور عقب و هم محور جلو دیفرانسيل باز داشته باشند. به یاد

 

بياورید همانطور كه قبال گفته شد ، دیفرانسيل آزاد همواره گشتاورهاي برابري را به چرخها منتقل مي كند. اگر یكي از

چرخهاي عقب و یكي از چرخهاي جلو از زمين جداشوند، این چرخها فقط در هوا به دور خود مي چرخند، پس قادر به حركت

نخواهيد بود.

راه حل این مشكل دیفرانسيل لغزش محدود است كه به آن پزیتركشن ) positraction ( نيز مي گویند. دیفرانسيل لغزش

محدود از مكانيزم هاي گوناگوني براي انجام عمل دیفرانسيل هنگام پيچيدن اتومبيل استفاده مي كند. وقتي كه یكي از چرخها

ليز مي خورد این دیفرانسيل این امكان را فراهم مي كند كه گشتاور بيشتري به چرخي كه نمي لغزد منتقل شود.

انواع دیفرانسيل:

دیفرانسيل لغزش محدود نوع كلاچي:

شاید معمولترین نوع دیفرانسيل لغزش محدود نوع كلاچي LSD باشد.

این نوع دیفرانسيل همه اجزاي دیفرانسيل آزاد را دارد. اما مازاد بر آنها یك دسته فنر و یك سري كلاچ را دارا مي باشد. بعضي

از آنها یك كلاچ مخروطي را هم دارند درست مانند هماهنگ كننده در سيستم انتقال قدرت دستي.

فنر چرخدنده هاي كناري را كه به محفظه متصلند به كلاچ ها مي فشارد، وقتي كه چرخها با سرعتهاي برابر حركت مي كنند

هر دو چرخدنده كناري همراه با محفظه مي چرخند و به كلاچها نيازي نيست. تنها وقتي كه عاملي باعث شود كه یكي از

چرخها نسبت به دیگري با سرعت بيشتر بچرخد به كلاچها نياز است و آنها وارد عمل مي شوند. مانند زماني كه اتومبيل مي

پيچد كلاچها چرخها را وادار مي كنند كه با سرعت هاي برابر بچرخند. اگر یكي از چرخها بخواهد كه سریعتر بچرخد باید ابتدا

بر كلاچها غلبه كند. سختي فنرهایي كه با اصطكاک كلاچها همراهند تعيين كننده مقدار گشتاوري است كه براي غلبه بر

كلاچها لازم است.

اگر به موقعيتي كه یكي از چرخها روي یخ است و دیگري اصطكاک كافي براي حركت دارد برگردیم: با دیفرانسيل لغزش

محدود ، گرچه چرخي كه روي یخ است قادر نيست كه گشتاور زیادي را به زمين منتقل كند، چرخ دیگر همجنان گشتاور

مورد نياز براي حركت را دریافت خواهد كرد. گشتاور انتقالي به آن برابر با مقدار گشتاور مورد نياز براي غلبه بر كلاچها است.

نتيجه آن است كه شما قادر به حركت خواهيد بود، هرچند كه از تمام قدرت اتومبيلتان استفاده نمي كنيد.

differential limited slip

 

كوپلينگ ویسكوز:

كوپلينگ چسبناک غالباً در خودروهایي كه قدرت به تمام چرخها منتقل مي شود به كار مي رود و معمولا در قسمت مياني بين

محور عقب و محور جلو به كار مي رود تا اگر چرخهاي عقب و یا جلو شروع به لغزش كرد گشتاور را به چرخهاي دیگر منتقل

كند.

همانطور كه در تصویر زیر دیده مي شود این نوع دیفرانسيل شامل دو دسته صفحه است كه درون محفظه اي كه پر از مایع

غليظي است محكم قرار گرفته اند. هر دسته از صفحات به یكي از شفت هاي خروجي متصل است. در شرایط عادي هر دو دسته

صفحه و مایع غليظ با سرعت هاي برابر مي چرخند، اما زماني كه یك دسته از چرخها ) جلو یا عقب( با سرعت بيشتري چرخيد

)شاید به خاطر ليز خوردن آن( دسته صفحه متصل به آن هم نسبت به دسته صفحه دیگر با سرعت بيشتري مي چرخد، مایع

غليز كه بين صفحات گير كرده است مي خواهد كه با سرعت صفحاتي كه سرعتشان بيشتر است بچرخد و صفحه هایي را كه با

سرعت كمتري مي چرخند با خود مي چرخاند. با این شرایط گشتاور بيشتري به چرخهایي كه نمي لغزند و آرامتر مي چرخند

منتقل مي شود.

وقتي كه اتومبيلي مي پيچد اختلاف سرعت بين چرخها به اندازه زماني نيست كه یكي از چرخها ليز بخورد. با چرخش سریعتر

صفحات نسبت به همدیگر گشتاور بيشتري هم از طریق مایع غليظ منتقل مي شود. از آنجایي كه گشتاوري كه هنگام پيچيدن

اتومبيل باید منتقل شود بسيار كوچك است این دیفرانسيل مؤثر نخواهد بود. این مطلب یكي از معایب این نوع دیفرانسيل را

نشان مي دهد كه : درست هنگام شروع به لغزش یك چرخ هيچ گشتاوري منتقل نمي شود.

براي درک هرچه بهتر رفتار كوپلينگ چسبناک از یك آزمایش ساده با یك تخم مرغ كمك مي گيریم. اگر تخم مرغ را روي

ميز آشپزخانه قرار دهيد، هم پوسته و هم زرده تخم مرغ ثابتند. اگر به طور ناگهاني تخم مرغ را بچرخانيد ، براي مدت كمي

پوسته نسبت به زرده با سرعت بيشتري حركت خواهد كرد، اما زرده خيلي زود با پوسته هم سرعت خواهد شد. براي اثبات

اینكه آیا زرده هم مي چرخد، بعد از اینكه تخم مرغ به چرخش درآمد به سرعت آن را متوقف كرده و سپس آن را رها كنيد.

خواهيد دید كه تخم مرغ دوباره شروع به حركت خواهد كرد )البته تخم مرغ باید نپخته باشد(. در این آزمایش ما از نيروي

اصطكاک بين پوسته و زرده براي به حركت درآوردن و سرعت گرفتن زرده استفاده كردیم. وقتي كه تخم مرغ را متوقف كردیم

اصطكاک _ بين پوسته و زرده كه هنوز مي چرخد _ به پوسته نيرو وارد مي كند و آن را وادار به حركت مي كند. در یك

كوپلينگ چسبناک نيرو بين صفحات نيرو بين صفحات و مایع غليظ درست مانند پوسته و زرده تخم مرغ منتقل مي شود.

دیفرانسيل قفل شدني و تورسن:

دیفرانسيل قفل شدني براي خودروها در مسيرهاي جاده خاكي مناسب است. این نوع دیفرانسيل اجزایي درست مانند

دیفرانسيل باز دارد. به علاوه یك مكانيزم پنوماتيكي یا هيدروليكي الكتریكي به منظور قفل شدن دو جرخدنده خروجي به

همدیگر.

معمولا این مكانيزم به وسيله یك سویچ فعال مي شود، هنگاميكه فعال شد، هر دو چرخ با سرعت هاي برابري خواهند چرخيد.

اگر یكي از چرخها از زمين جدا شد، به حال چرخ دیگر فرقي نخواهد كرد. درست همانند زماني كه دو چرخ روي زمين هستند

با سرعت هاي برابر خواهند چرخيد.

دیفرانسيل تورسن یك وسيله كاملا مكانيكي است و از هيچ گونه سيستم الكترونيكي یا كلاچي و یا مایع غليظ استفاده

نمي كند.

كلمه تورسن ) torsen ( برگرفته از Torque Sensing ) حساسيت به گشتاور( است. زماني كه گشتاورهاي انتقالي به هر

دو چرخ برابرند درست مانند دیفرانسيل باز كار مي كند. به محض اینكه اصطكاک یكي از چرخها كم شد، اختلاف در گشتاور

باعث مي شود كه در دیفرانسيل تورسن چرخدنده ها به همدیگر مقيد شوند. در این نوع دیفرانسيل طراحي چرخدنده ها نسبت

تغيير گشتاور را تعيين مي كند. به عنوان مثال، اگر یك دیفرانسيل تورسن با نسبت ۵:۰ طراحي شده باشد، این دیفرانسيل

قادر خواهد بود كه گشتاور تا پنج برابر را به چرخي كه اصطكاک كافي دارد منتقل كند.

 

این وسيله معمولا در خودروهاي كلاس بالایي كه قدرت به تمام چرخها منتقل مي شود. مانند سيستم كوپلينگ چسبناک،

بيشتر براي انتقال قدرت بين چرخهاي عقب و جلو به كار مي رود. در این كاربرد، سيستم تورسن بر سيستم كوپلينگ

چسبناک برتري دارد. زیرا این سيستم به چرخهاي ثابتي كه شروع به لغزش مي كند گشتاور وارد مي كند.

اگر یكي از چرخها كاملا از زمين جدا شود، دیفرانسيل تورسن قادر نخواهد بود هيچ گشتاوري را به چرخ دیگر منتقل كند.

نسبت تمایل به تغير گشتاور مقدار گشتاور انتقالي را تعيين خواهد كرد، و پنج برابر صفر همان صفر خواهد بود.

slip limited differential

 

دو دیفرانسيل:

تاریخچه:

چه عاملي انگيزه ساخت خودروهاي دو دیفرانسيل شد؟

مي توان گفت ایده اصلي ساخت خودروهاي دو دیفرانسيل از ذهن فرماندهان نظامي در جنگ جهاني اول تراوش كرد، جایي

كه انسان و اسب در ميادین باتلاقي و گل آلود جنگ از ادامه راه باز مي ایستادند و گاهي جان خود را از دست مي دادند.

رساندن آذوقه و مهمات به دليل دشواري مسير، بسيار مشكل بود و انتقال مجروحان و رساندن كمك به آن ها در مدت زمان

كم از آن دشوارتر و این ها همه نياز به یك وسيله نقليه چندمنظوره را بيشتر مي كرد.

وسيله اي كه از ابتدا هم به همين نام شناخته مي شد )اتومبيل چندمنظوره( و بعدها هم به همين دليل جيپ نام گرفت كه

در اصل پدر اتومبيل هاي دو دیفرانسيل امروزیست.

نام جيپ از كلمه General Purpose به معناي چندمنظوره كه به اختصار ) P.G ( و در اثر تلفظ زیاد به Jeep بدل شد

گرفته شده است.

كمپاني ویليز ) Willys ( از اوایل سال 0131 به دنبال ساخت خودرویي سبك براي اهداف شناسایي نظامي بود، با آغاز جنگ –

دوم جهاني در سوم سپتامبر همان سال و پيش بيني درگيري آمریكا در این بحران، پيگيري این كمپاني براي ساخت چنين

خودرویي بيشتر شد.

در پایيز همان سال كمپاني ویليز متوجه شد كه كمپاني بنتام ) Bantam ( نيز قصد ساخت وسيله اي با این منظور را دارد. در

ژوئن ۰۱۴۱ از سوي ارتش طرح اوليه خودرو و مشخصات فني آن به صورت یك مناقصه مطرح شد و از بين ۰۳۵ شركت

صنعتي تنها سه كمپاني پا پيش گذاشتند.

كمپاني بنتام، ویليز و فورد. ولي بعدها كمپاني بنتام از پيگيري ساخت این وسيله نقليه كناره گرفت.

مشخصاتي كه توسط ارتش در اختيار سازندگان قرار گرفته بود بيانگر خودرویي بود كه حداكثر حدود ۵۱۱ كيلوگرم وزن

داشته باشد، )البته بعدها به دليل غيرعملي بودن به ۱۶۱ كيلوگرم افزایش داده شد( با موتوري كه حداقل گشتاور توليدي

۰۲۱ نيوتن متر، فاصله محورها ۲۱۳ سانتي متر، عرض محورها ۰۰۱ سانتي متر، ارتفاع از سطح زمين ۲۵ سانتي متر و

ظرفيت ترابري ۳۱۱ كيلوگرم.

نمونه اوليه خودرویي كه بعدها تبدیل به اولين جيپ نظامي دنيا یعني ) willys MB ( ویليز ام.بي توسط مهندسي اهل

دیترویت به نام كارل پرابست ) Karl Probst ( طراحي شد این خودرو در كمپاني بنتام ساخته شدو تحت آزمایش هاي سخت

و طاقت فرساي ارتش قرار گرفت. ۵۵۱۱ كيلومتر را طي كرد كه تنها ۴۱۱ كيلومتر آن جاده آسفالته بود و در انتهاي این

آزمایش ها داوران نتيجه گيري كردند كه این خودرو قدرت فراوان خود را اثبات كرده و تمامي نيازهاي آن ها را برآورده

خواهد كرد.

 

سرانجام كمپاني ویليز و فورد نيز نمونه هایي را بر مبناي طرح هاي بنتام آماده ساختند. ویليز در نمونه خود كه كوآد

( Quad ( به معناي چهارگوش نام گذاري شده بود و فورد كه در نمونه خود به نام پيگمي ) Pygmy ( یعني كوتوله نام داشت

هر كدام تغييرات و اصلاحاتي را با صلاحدید خود انجام داده بودند.

به طور مثال ویليز از موتوري به نام ) Go Devil ( بهره مي گرفت كه به دليل پرقدرت تر بودن آن حتي بيشتر از خواست

ارتش هم بود و موتور بنتام را بي ارزش جلوه مي داد.

در نهایت با توجه به وضعيت متزلزل اقتصادي و خط توليد ضعيف بنتام و همچنين برتري خودروي ویليز، قرارداد نهایي به

كمپاني ویليز واگذار شد و چون ارتش در مدت زمان كوتاهي مقدار زیادي از این خودرو را نياز داشت، كمپاني ویليز با استفاده

از خط توليد كمپاني فورد كه در سيستم خطي بسيار پرتوان بود توليد انبوه اولين اتومبيل دو دیفرانسيل جهان را شروع كرد.

۳۳۱ دستگاه از این خودروها را ۶۱۱ سفارش دریافت كردند كه ۱۱۱ در دوران جنگ دوم جهاني ویليز و فورد بيش از ۱۱۱

كه ویليز )ام.بي( Willys MB ناميده مي شد در كمپاني ویليز ساخته شد. شماره سریال 0511 دستگاه جيپ هاي اوليه از

۰۱۶۲ تا ۲۵۶۲ و با شماره ثبت ۲۱۰۵۱۰۱ w بود كه هنوز هم كلكسيونرها در سراسر جهان به دنبال یافتن هر چه بيشتر از –

این مجموعه اوليه مي باشند.

بد نيست بدانيم كه از این خودروي چندمنظوره از ابتداي تولدش تا به حال جهت مصارفي مانند خودروي فرماندهي، خودروي

شناسایي، خودروي مخصوص حمل تيربار و توپ هاي سبك، آمبولانس جهت مناطق ناهموار، شخم زدن زمين هاي كشاورزي،

وسيله اي براي برف روبي و پاک كردن معابر، خودروي سمپاشي، و همچنين وسيله اي براي جابجا كردن واگن هاي قطار در

روي ریل راه آهن نيز استفاده شد.

شایان ذكر است كه این خودرو در سال ۰۳۲۱ همراه نيروهاي مهاجم متفقين به ایران وارد شد و هنوز هم بعضي از نمونه هاي

اوليه آن در روستاها و نقاط دورافتاده كشور در حال كار هستند.

 

۴WD در مقابل 2WD :

در تمام خودروها نيروي موتور یا به چرخ هاي عقب، یا به چرخ هاي جلو و یا به هر چهار چرخ منتقل مي شود. در اتومبيل هایي

كه نيرو به دو چرخ عقب یا دو چرخ جلو منتقل مي شود ۲WD و در خودروهایي كه نيرو به هر چهار چرخ منتقل مي شود

۴WD یا همان دو دیفرانسيل مي گویند و در دو نوع موقت و دائم هستند كه در نوع موقت، راننده بسته به موقعيت، توسط

اهرم یا دكمه مخصوص وضعيت آن را مشخص مي كند كه نيرو به دو چرخ منتقل شود یا چهار چرخ.

به دودیفرانسيل هایي كه به طور الكترونيكي نيروي وارد بر چهار چرخ را كنترل مي كنند، AWD مي گویند. همان طور كه گفته

شد در خودروهاي ۲WD نيرو یا به چرخ هاي عقب منتقل مي شود یا به چرخ هاي جلو كه به اصطلاح به آن ها دیفرانسيل عقب

( RWD ( و دیفرانسيل جلو ) FWD ( مي گویند. اكثر خودروهاي هاچ بك و سدان هاي كوچك و جمع و جور دیفرانسيل جلو

مي باشند و خودروهاي اسپرت و سوپرخودروها دیفرانسيل عقب هستند كه این موضوع به وضوح در خودروهاي دهه هفتاد و

هشتاد ميلادي نمایان است.

اما از سيستم ۴WD یا همان دو دیفرانسيل اغلب در خودروهاي شاسي بلند و آف رود استفاده مي – گردد و پيش تر با 4X4

مشخص مي شد كه البته در دهه هاي گذشته به نوعي سمبل غرور و افتخار كارخانه سازنده نيز بود! هر كدام از این سيستم ها

مزایاي خاص خود را دارند كه به شرح آن ها مي پردازیم:

مزایاي ۴WD :

بزرگ ترین مزیت یك خودروي دو دیفرانسيل، افزایش چسبندگي و كشش اتومبيل در جاده هاي لغزنده است كه بر روي برف،

یخ و یا گل و شل، احتمال گير كردن و از حركت ایستادن یك خودروي ۴WD به مراتب كم تر از خودوي 4WD است مگر

اینكه هر چهار چرخ با هم گير كنند و از حركت بایستند كه این امر بسيار كم اتفاق مي افتد، هم چنين سيستم ۴WD در

مسيرهاي صعب العبور بسيار به كمك راننده آمده و در حالي كه ممكن است فقط یك یا دو چرخ اتومبيل با سطح زمين

تماس داشته باشد، كمك شایاني به عبور از مسيرهاي ناهموار مي كند. ناگفته نماند كه در برخي از سوپرخودروهاي امروزي از

سيستم چهارچرخ متحرک خودكار در جهت ایجاد كشش و چسبندگي بيش تر به سطح جاده استفاده مي گردد.

مزایاي ۲WD :

از این سيستم نيز در خودروهاي هاچ بك، سدان ها و در كل خودروهاي شهري و برخي از شاسي بلندهایي كه به هدف آف-

رود ساخته نشده اند، استفاده مي شود كه به صورت دیفرانسيل عقب یا دیفرانسيل جلو هستند. مزیت سيستم ۲WD این است

كه هزینه طراحي،ساخت و نگهداري بسيار پایين تري نسبت به ۴WD دارند به طوري كه براي یك شاسي بلند دو دیفرانسيل

باید چندین هزار دلار بيش تر نسبت به همان خودرو با سيستم ۲WD بپردازید. هم چنين اتومبيل هاي 2WD به لطف وزن

كم تر نسبت به انواع ۴WD ، داراي مصرف سوخت پایين تري هستند.

در نهایت باید گفت اگر واقعاً علاقمند به گشت و گذار در دامن طبيعت هستيد و صرفاً به مسيرها و جاده هاي استاندارد و

آسفالت قانع نيستيد، اتومبيل ۴WD براي شما انتخاب مناسبي است ولي اگر بيش تر در سطح شهر تردد دارید و مسير بين

محل كار تا منزل را هر روز مي پيمایيد، پس هزینه اضافي بر دوش خود تحميل نكنيد و با یك خودروي ۲WD نياز روزمره

خود را تامين كنيد. اميدواریم تا فرهنگ صحيح استفاده و نگهداري از خودرو در كشور ما نيز جا بي افتد تا هر شخص بسته به

 

نياز واقعي خود اقدام به خرید اتومبيل كند و صرفاً زیبایي ظاهري و یا به اصطلاح “كلاس” خودرو را معيار انتخاب خود قرار

ندهد!

۴WD در مقابل 2WD

 

روابط دیناميكي:

دیفرانسيل چرخدنده مخروطي:

دیفرانسيل چرخدنده مخروطي نشان داده شده در شكل مكانيزمي است كه براي جمع و تفریق دو متغيير مورد استفاده قرار

ميگيرد.چرخدنده هاي A و C یك اندازه ميباشند. با در نظر گرفتن سرعت هاي لحظه اي به سادگي ميتوان به طرز كار این مكانيزم پي

برد.با فرض اینكه چرخدنده C ساكن بوده باشد فرض ميكنيم كه سرعت نقطه تماس چرخدنده هاي A و B برابر x باشد آنگاه از آنجا كه

bc مركز آني چرخدنده هاي B,C هستند سرعت مركز چرخ B كه ميتوان آن را نقطه واقع بر امتداد بازو هم دانست برابر X/2 ميباشد به

همين ترتيب اگر چرخدنده A ساكن فرض شده و فرض ميكنيم كه سرعت نقطه تماس C,A برابر y باشد آنگاه سرعت مركز چرخ B برابر

y/2 است پس:

حال اگر هر دو چرخدنده A,C گردش نمایند ملاحظه ميشود كه بسته به جهت حركت A,C سرعت y/2 با x/2 جمع و یا از آن منها

ميگردد بنابرین:

این رابطه كلي براي یك دیفرانسيل چرخدنده مخروطي مي باشد.چون مطابق رابطه به دست آمده سرعت زاویه اي بازو مشتق از سرعت

زاویه اي دو چرخدنده A,C مي باشد.مكانيزم و یا وسيله فوق را دیفرانسيل ميگویند.با توجه به شكل بالا مشاهده ميكنيم كه اگر سرعت

 

هاي زاویه اي A,C چه از نظر مقدار چه جهت یكسان باشند آنگاه سرعت هاي زاویه اي A,C,arm با هم برابر است.اگر این سرعتها از نظر

مقدار مساوي بوده ولي در جهت خلاف یكدیگر بوده باشند آنگاه سرعت زاویه اي بازو برابر صفر است.

شكل زیر یك دیفرانسيل چرخدنده مخروطي است كه در اتوموبيل به كار ميرود.در حركت مستقيم اتوموبيل هيچ حركت نسبي بين

چرخدنده هاي A,B,C و بازو وجود ندارد.بنابرین:

در موقع دور زدن براي آنكه لاستيك ها سر نخورد چرخ خارجي مي بایست سرعتش زیاد و چرخ داخلي مي بایست سرعتش كم گردد

 

بحث تکمیلی:

با توجه به مباحثی که تا به حال مطرح شد به نظر میرسد که در یک حرکت

مشخص اتوموبیل در سر دور در صورتی که نیرو فرستاده شده از موتور ثابت

باشد توان ارسالی به هر دو چرخ یکسان هست وکار دیفرانسیل این است که به

یکی از چرخها گشتاوریا نیروی بیشتر بدهد و به دیگری سرعت زاویه ای یا

سرعت بیشتر میدهد.با توجه به شکل های زیر موضوع مشخص میشود…