آشنایی با انواع دیفرانسیل در خودروها

ارسال توسط آرش راهبر

در تاریخ آذر 13, 1403

مدیران خودرو 777 » مجله 777 » مقالات آموزشی » آشنایی با انواع دیفرانسیل در خودروها

مجله 777: برای به حرکت درآمدن یک خودرو به صورت کنترل شده و ایمن، مجموعه‌های مختلفی باید در کنار هم قرار بگیرند و هر کدام وظیفه خود را به دقت انجام دهند تا یک حرکت ساده اتفاق بیفتد.

خودروسازان حدود 150 سال به صورت پیوسته در زمینه توسعه فناوری ساخت خودرو گام برداشته‌اند و ابداعات بسیاری در این زمینه رخ داده تا برای هر نوعی از حرکت خودروها و کاربری مصرف‌کنندگان، محصول متناسب به وجود بیاید.

یک مجموعه بسیار مهم در خودرو که نشان‌دهنده دقیقی برای نوع استفاده کاربر تلقی می‌شود، دیفرانسیل خودرو است. دیفرانسیل در واقع یکی از اجزای اصلی سیستم انتقال نیرو است که توان تولید شده در موتور را نهایتا به چرخ‌های محرک می‌رساند. به عبارت دیگر دیفرانسیل را می‌توان آخرین قطعه در سیستم انتقال قدرت یا Drivetrain دانست.

محل قرارگیری دیفرانسیل در خودرو، بسته به نوع و سگمنت خودرو طراحی شده و معمولا در سه شکل کلی تحت عنوان محور محرک جلو (FWD)، محور محرک عقب (RWD) و چهار چرخ محرک (AWD و 4WD) طبقه‌بندی می‌شود.

از حرکت ساده تا مانورهای پیچیده

ایجاد تنوع در ساخت و محل قرارگیری دیفرانسیل، به دلیل نیازهای مختلفی بود که در یک قرن اخیر از سوی مصرف‌کنندگان پدید آمد. بنابراین امروزه لازم است رانندگان بدانند که بهترین شیوه مدیریت و کنترل خودرو با محور محرک جلو، محور عقب یا نهایتا چهار چرخ متحرک چگونه است.

تجربه نشان داده بسیاری از رانندگان با جنبه‌های فنی این سه مدل پیکربندی دیفرانسیل آشنا نیستند در حالی که حتی رانندگان کهنه‌کار نیز باید بدانند که بین سواری با خودرو محرک جلو، محور محرک عقب یا چهار چرخ محرک کدام یک برای آنها مناسب‌تر است.

در این مقاله از مجله مدیران خودرو 777 تفاوت بین این سه پیکربندی را توضیح می‌دهد تا به مصرف‌کنندگان برای درک و شناخت بهتر عملکرد خودروشان در موقعیت‌های مختلف کمک کند.

محور محرک جلو (FWD)

امروزه اکثر خودروهای سواری تولیدی در دنیا از دیفرانسیل جلو استفاده می کنند. در واقع بیشتر خودروهای کوچک و متوسط شهری به دلایل متنوع از دیفرانسیل جلو بهره می‌برند چرا که این گونه از سیستم انتقال قدرت، پیچیدگی و هزینه ساخت کمتری دارد و برای استفاده روزمره نیز کاملا مناسب است.

استفاده از محور محرک جلو برای خودرو همچنین مثالی از ایمنی برای خودروهای کوچک و متوسط نیز محسوب می‌شود چرا که با توجه به تمرکز بیشتر وزن خودرو بر نیمه جلویی خودرو، چسبندگی بیشتری به وجود می‌آید و همین موضوع به افزایش کشش منجر می‌شود.

جنبه‌های مثبت دیفرانسیل جلو

ـ ساخت و تجهیز آن نسبت به دیفرانسیل عقب کم‌هزینه‌تر است، بنابراین بیشتر خودروسازان این گزینه را به عنوان پیش‌فرض در ساخت خودرو البته به جز برای شاسی‌بلندهای متوسط و فول سایز در نظر می‌گیرند.

ـ قرار دادن دیفرانسیل بر محور جلو و کنار موتور عرضی، وزن خودرو را کاهش می‌دهد، زیرا نیازی به نصب شفت متحرک منتهی به محور عقب و همچنین تونل انتقال نیست. این اتفاق حتی منجر به افزایش فضا در اتاق خودرو نیز می‌شود.

ـ خودروهای دیفرانسیل جلو در مقایسه با مدل‌های دیفرانسیل عقب، با تلاش کمتری شتاب می‌گیرند و سوخت کمتری مصرف می‌کنند و در نتیجه بهره‌وری بالاتری از خود نشان می‌دهند.

ـ برای رانندگان تازه‌کار، معمولاً رانندگی با اتومبیل‌های FWD آسان‌تر از خودرو‌های دیفرانسیل عقب یا RWD است و به مراتب از راندن خودروهای دو دیفرانسیل هم ساده‌تر است.

ـ افزایش وزن در جلو به کنترل خودرو در مسیرهای لغزنده کمک می کند، به خصوص در شرایط کشش نامناسب.

نقاط منفی

ـ از آنجایی که شفت محرک و گیربکس در یک فضای محدود و فشرده قرار دارند، تعمیر و نگهداری خودرو دیفرانسیل جلو کمی پیچیده‌تر است.

ـ خودروهای دیفرانسیل جلو به دلیل نامساوی بودن طول پلوس بین چرخ‌های چپ و راست، گاهی در هدایت گشتاور، یکسان عمل نمی‌کنند و خودرو ممکن است برخی مواقع به سمت چپ یا راست منحرف شود. خصوصا در مواقع شتاب‌گیری شدید، رانندگانی که مهارت کافی ندارند باید مراقب باشند چرا که ممکن است قادر به جبران اشتباه نباشند.

ـ لاستیک‌ها و اجزای سیستم تعلیق جلو در خودروهای دیفرانسیل جلو، زود‌تر فرسوده می‌شوند، زیرا چرخ‌های جلو همزمان دو کار می‌کنند، هم تحت هدایت فرمان هستند و هم وظیفه پیش راندن خودرو را به عهده دارند.

محور محرک عقب (RWD)

این اولین پیکربندی برای انتقال قدرت است که در خودروهای ابتدایی مورد استفاده قرار گرفت و در واقع دیفرانسیل عقب، پدر شیوه انتقال نیرو محسوب می‌شود. در مقایسه با خودروهای محور جلو، خودروهای دیفرانسیل عقب یا RWD، می توانند نیروی اسب بخار و گشتاور بیشتری را تحمل کنند و به همین دلیل است که در پیکاپ‌ها، اس‌یو‌وی‌ها و خودروهای با عملکرد بالا (خودروهای اسپرت) از این نوع دیفرانسیل به عنوان تجهیزات استاندارد استفاده می‌شود.

با این حال، هزینه ساخت و نصب دیفرانسیل عقب کمی گران‌تر است و این روزها عموما برای وسایل نقلیه کاربردی مانند کامیون‌ها و شاسی‌بلندها اختصاص دارد. البته بسیاری از تیونرها و متخصصان مسابقات اتومبیلرانی نیز ترجیح می‌دهند از اتومبیل‌های «دِف عقب» به عنوان پایه برای ایجاد تغییرات فنی خود و آماده‌سازی خودرو برای استفاده در پیست استفاده کنند، تقریباً به همان روشی که از خودرو‌های عضلانی یا به قول معروف «پرفورمنس‌کار» استفاده می‌شود.

نقاط مثبت دیفرانسیل عقب

ـ برای جاده‌ها و اقلیم خشک به دلیل هندلینگ بهتر نسبت به دیفرانسیل جلو، برای رانندگی پرهیجان مناسب است و رانندگان باتجربه و حرفه‌ای معمولا این تیپ از خودرو را ترجیح می دهند.

ـ اتومبیل‌های RWD به دلیل جدا بودن عملکرد موتور از مکانیسم فرمان، کمتر دچار حالت کم‌فرمانی (Understeering) می‌شوند.

ـ وزن خودرو به طور متعادل‌تری در سراسر خودرو توزیع می‌شود (موتور در جلو، محور متحرک در عقب) و در نتیجه هندلینگ یا فرمان‌پذیری بهتری را ایجاد می کند.

ـ خودرو‌های دیفرانسیل عقب از نظر استحکامات و زیربندی، قوی‌تر هستند و سیستم تعلیق جلو با فاصله بیشتری نیاز به تعمیر پیدا می‌کند.

نقاط منفی

ـ با توجه به اینکه سیستم دیفرانسیل عقب از قطعات بیشتری تشکیل شده، وزن خودرو بیشتر می‌شود و در نتیجه بهره‌وری کمتری نسبت به مصرف سوخت دارد.

ـ از نگاه بسیاری از رانندگان، مسلط شدن به توانایی‌ها و دینامیک خودروهای دیفرانسیل جلو، ساده‌تر از نمونه‌های دیفرانسیل عقب است.

ـ با توجه به حجم بیشتر مواد اولیه و قطعات در ساخت مدل‌های دیفرانسیل عقب، خودروهای دِف جلو برای مونتاژ و فروش در بازار کمی ارزان‌تر هستند.

ـ سدان‌های دیفرانسیل عقب فضای داخلی کمتری دارند زیرا اجزای اضافی دیفرانسیل که از جلو تا محور عقب قرار گرفته‌اند طبیعتا فضای بیشتری را اشغال می‌کنند.

چهار چرخ متحرک (AWD)

سیستم دو دیفرانسیل یا چهار چرخ متحرک به دو شکل 2 دیفرانسیل دائم (AWD) یا 2 دیفرانسیل ناپیوسته (4WD) ساخته می‌شود که اصولا بر روی خودروهای شاسی‌بلند مثل کراس اوورهای بزرگ، اس‌یو‌وی‌ها و حتی خودروهای سوپر اسپرت نصب می‌شود. این شکل از دیفرانسیل مناسب خودروهایی است که تمایل به کشش بیشتر در هر سطح جاده‌ای دارند.

جالب است که با وجود سابقه و قدمت بیشتر نمونه 4WD، مدل 2 دیفرانسیل دائم با توجه به پیشرفت تکنولوژی و اضافه شدن نرم‌افزارهای کنترلی و الکترونیکی، در حال حاضر با استقبال بیشتری مواجه است. نمونه دو دیفرانسیل ناپیوسته بیشتر در خودروهای کاملا آفرودی یا خودروهایی با قابلیت حمل بار دیده می‌شود.

سیستم 2 دیفرانسیل دائم (AWD) ضمن اینکه استفاده آسانتری برای سرنشین دارد، نیرو را به هر چهار چرخ تقسیم می‌کند و از حسگرهای پیشرفته بهره می‌برد تا قدرت موتور را در جایی که شرایط بهتری برای افزایش کشش دارد متمرکز کند. در واقع در این دیفرانسیل پیشرفته به صورت خودکار، نیرو به چرخ‌های در حال هرزگردی منتقل نمی‌شود.

جالب‌تر اینکه نمونه 2 دیفرانسیل دائم یا AWD، در خودروهای سریع و پرقدرت مانند خودروهای اسپرت، سوپر اسپرت، کراس اوورهای بالاتر از متوسط و حتی اس‌یو‌وی‌ها نیز نصب می‌شود تا عملکرد بهتری از این خودروها ارائه کند.

نقاط مثبت

ـ با توجه به انتقال نیرو به هر 4 چرخ، کشش و نیروی برخاسته از موتور به شکل متعادلی منجر به حرکت روان‌تر خودرو و همچنین هندلینگ بهتر در سطوح مختلف جاده می‌شود.

ـ با توجه به اضافه شدن وزن اجزای سیستم دو دیفرنسیل دائم، این اتفاق خودرو را سنگین‌تر و پایدارتر می‌کند.

ـ نکته مهم دیگر این است که در سرعت‌های بالا، کنترل خودرو AWD، آسان‌تر و با احتمال اسپین‌آوت (در رفتن عقب خودرو) کمتر است.

ـ جابجایی کلی روی مسیر خشک در بهترین حالت است و تماس فعال هر 4 چرخ منجر به کشش و کنترل بهترخودرو می‌‍شود.

نقاط منفی

ـ خودروهای مجهز به سیستم AWD، نسبت به مدل‌های معمولی گران‌تر هستند.

ـ مصرف سوخت در خودروهای AWD در مقایسه با خودروهای RWD و FWD کمی بیشتر است.

ـ با توجه به پیچیدگی بیشتر سیستم‌ AWD، شرایط نگهداری آن نسبت به خودروهای تک دیفرانسیل سخت‌تر است.

در آخر، انتخاب بین این سه مدل از سیستم انتقال قدرت را باید به مخاطب سپرد که نسبت به نوع استفاده از خودرو و همچنین قدرت خریدی که دارد، می‌تواند خودرویی متناسب را انتخاب کند.