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.

دیفرانسیل ماشین چیست؟

دیفرانسیل قطعه‌ای است در زیر خودرو بین دو چرخ جلو یا عقب که قدرت پیشرانه را بین دو چرخ تقسیم می‌کند. بعضی خودروها دو دیفرانسیل هستند و برخی نیز تنها از یک دیفرانسیل بهره می‌برد. در خودرو یا دیگر وسایل نقلیه چرخ‌دار، دیفرانسیل‌ها قسمتی از سیستم انتقال قدرت هستند که باعث می‌شوند تا چرخ‌ها با سرعت‌های مختلف و با نیرویی مساوی بچرخند و وظیفه انتقال حرکت از جعبه‌دنده به چرخ‌ها را برعهده دارند.

از آغاز اختراع خودرو، موضوع گردش سریع چرخ‌های عقب خودرو در سر پیچ‌ها فکر مهندسان را به خود مشغول کرده بود؛ چراکه در سر پیچ‌ها، چرخ خارج پیچ باید سریع‌تر از چرخ داخل پیچ حرکت کند و اگر هر دو چرخ‌ روی محور واحدی سوار شوند، ممکن نیست این عمل بدون واژگون‌شدن خودرو صورت گیرد. حل این مشکل با دستگاهی به نام دیفرانسیل انجام گرفت.

دیفرانسیل سه وظیفه مهم برعهده دارد:

۱ . رساندن قدرت پیشرانه به چرخ‌ها: دیفرانسیل یکی از اجزای خط انتقال قدرت است که در رساندن قدرت به چرخ‌ها نقش ایفا می‌کند؛ به‌همین‌دلیل، گاهی اوقات به آن گرداننده نهایی نیز گفته می‌شود.

۲ . کاهش نسبت دنده نهایی خودرو: به‌عنوان کاهنده نهایی نسبت دنده در خودرو عمل می‌کند و سرعت دورانی جعبه‌دنده را یک‌ بار دیگر قبل از رسیدن به چرخ‌ها کاهش می‌دهد.

۳ . اجازه چرخیدن چرخ‌ها با سرعت‌های متفاوت در هنگام پیچیدن: دیفرانسیل به چرخ‌ها اجازه می‌دهد که هنگام چرخیدن در سر پیچ‌ها، علاوه‌بر انتقال نیرو با سرعت‌های متفاوتی بچرخند.

در این مقاله شما خواهید آموخت که چرا خودرو به دیفرانسیل نیاز دارد و چگونه کار می‌کند و ضعف‌هایش چیست. همچنین، انواع مختلف دیفرانسیل را بررسی و تفاوت آن‌ها را باهم مقایسه می‌کنیم.

چرخ‌های خودرو در بعضی شرایط به‌خصوص هنگام چرخش، با سرعت‌های متفاوتی می‌چرخند. هنگام چرخیدن در سر پیچ‌ها، هر چرخ مسیر متفاوتی دارد و چرخ‌های داخل پیچ مسافت کمتری از چرخ‌های خارج پیچ طی می‌کنند. ازآنجاکه سرعت برابر با مسافت طی‌شده تقسیم بر زمان است، چرخ‌های داخل پیچ باید سرعت کمتری داشته باشند و چرخ‌های خارج پیچ با سرعت بیشتری حرکت کنند. همچنین، باید توجه کنید که چرخ‌های جلو مسافت متفاوتی از چرخ‌های عقب می‌پیمایند.

در ویدئو، می‌توانید ببینید که هنگامی خودرو شروع به پیچیدن می‌کند، هرزگردها در داخل هوزینگ شروع به چرخش می‌کنند و به چرخ‌ها اجازه می‌دهند با سرعت متفاوتی بچرخند. چرخ داخل پیچ با سرعت کمتری می‌چرخد؛ ولی چرخ خارجی چرخش سریع‌تری دارد.

دیفرانسیل وسیله‌ای است که گشتاور پیشرانه را به دو بخش تقسیم می‌کند و به هرکدام از خروجی‌ها اجازه می‌دهد تا با سرعت متفاوتی بچرخند. دیفرانسیل در تمام خودروهای مدرن و کامیون‌ها و بسیاری از وسایل نقلیه تمام‌چرخ محرک یافت می‌شود. خودروهای تمام‌چرخ محرک روی هر مجموعه از چرخ‌ها و بین محورهای جلو و عقب به دیفرانسیل نیاز دارند؛ زیرا چرخ‌های جلو و عقب نیز مسیر متفاوتی می‌پیمایند و باید سرعت متفاوتی داشته باشند.

گشتاور ورودی به چرخ‌دنده (آبی) اعمال می‌شود که کل کرانویل یا قفسه (آبی) را می‌چرخاند. کرانویل، تنها ازطریق چرخ‌دنده‌های هرزگرد (سبز) به دو دنده سرپولوس (قرمز و زرد) متصل می‌شود. گشتاور به‌وسیله چرخ‌دنده‌های هرزگرد به دنده‌های سرپولوس فرستاده می‌شود. دنده هرزگرد در اطراف محور کرانویل دَوَران می‌کند و دنده‌های سرپولوس را به چرخش درمی‌آورد. اگر مقاومت در هر دو چرخ برابر باشد، چرخ‌دنده هرزگرد بدون چرخش حول محور خود دَوَران می‌کند. در این شرایط، هر دو چرخ با سرعت یکسانی می‌چرخند.

اگر دنده سرپولوس سمت چپ (قرمز) با مقاومت مواجه شود، چرخ‌دنده هرزگرد (سبز) نیز می‌چرخد و سرعت دنده سرپولوس سمت چپ را کاهش می‌دهد و سرعت چرخش دنده سرپولوس سمت راست (زرد) به همان اندازه افزایش می‌یابد.

به‌طور کلی، می‌توان انواع دیفرانسیل را در چهار دسته قرار داد:

• دیفرانسیل باز
• دیفرانسیل قفل‌شونده
• دیفرانسیل لغزش محدود
• دیفرانسیل توزیع گشتاور

درادامه، با این دیفرانسیل‌ها آشنا خواهیم شد.

اولین و ساده‌ترین نوع دیفرانسیل، نوع باز است. این نوع دیفرانسیل ازدیگر نمونه‌ها ساده‌تر و درنتیجه، هزینه ساخت و تعمیر و نگه‌داری از آن کمتر است. دیفرانسیل باز از تعدادی چرخ‌دنده به‌همراه سه شفت مجزا تشکیل شده است. شفت ورودی (محرک) وظیفه انتقال قدرت از پیشرانه به دیفرانسیل را برعهده دارد. قدرت پیشرانه پس از تغییر با استفاده از ضریب دنده، درنهایت به چرخ‌ها منتقل می‌شود. دو شفت دیگر هر‌یک به یکی از چرخ‌های محرک متصل است و قدرت پیشرانه را از دیفرانسیل به چرخ‌ها منتقل می‌کنند.

هنگامی‌که خودرو در م

سیر مستقیم حرکت می‌کند، چرخ‌های محرک با سرعت برابر می‌چرخند. در این حالت، شفت ورودی (محرک) دیفرانسیل قدرت پیشرانه را به چرخ‌دنده رینگی منتقل می‌کند و در حالت حرکت در مسیر مستقیم، شفت‌های متصل به چرخ‌ها با قفل‌شدن به یکدیگر ازطریق تماس با چرخ‌دنده رینگی، با سرعت برابر می‌چرخند.

چرخ‌دنده روی شفت ورودی به دیفرانسیل کوچک‌تر از چرخ‌دنده رینگی است و این یعنی که دیفرانسیل ضریب دنده را کاهش می‌دهد و درنتیجه، سرعت چرخش چرخ‌های محرک برای آخرین‌بار از شفت ورودی کمتر می‌شود. در زمان پیچیدن که سرعت چرخ‌های محرک با یکدیگر متفاوت می‌شود، چرخ‌دنده‌های عنکبوتی تعبیه‌شده در دیفرانسیل وظیفه کنترل سرعت این چرخ‌ها را برعهده می‌گیرند. در این حالت، چرخی که به داخل پیچ نزدیک‌تر است، با سرعت کمتر و چرخی که در خارج پیچ قرار دارد، با سرعت بیشتر می‌چرخد.

دیفرانسیل باز در حالت عادی همواره گشتاور پیشرانه را میان دو چرخ به‌طور مساوی توزیع می‌کند که همین امر یکی از معایب این نوع دیفرانسیل است. اگر سطح جاده خشک باشد یا چرخ‌های محرک به‌طور عادی روی سطح جاده قرار داشته باشند، توزیع برابر گشتاور هیچ مشکلی ایجاد نمی‌کند؛ اما زمانی‌که سطح جاده لغزنده باشد، گشتاور بیشتر به‌سمت چرخی انتقال می‌یابد که مقاومت کمتری دارد (می‌لغزد و اصطکاک کمتری دارد).

در حالت عادی، بیشترین میزان گشتاور قابل‌انتقال به چرخ‌ها به‌وسیله پیشرانه و جعبه‌دنده و دیفرانسیل محدود می‌شود؛ اما در حالت لغزندگی جاده، بیشترین میزان گشتاور قابل‌اعمال مقداری است که چرخ دچار لغزش (لیز خوردن) نشود. در این حالت، گشتاور انتقالی به چرخ‌ها باید به‌اندازه‌ای باشد که چرخ دچار لغزیدن نشود و کنترل و هدایت خودرو میسر باشد. به‌همین‌دلیل، بعضی رانندگان در شرایطی که سطح جاده یخ زده باشد، به‌جای استفاده از دنده یک، برای شروع حرکت از دنده دو یا سه استفاده می‌کنند؛ چراکه در این حالت گشتاور کمتری به چرخ‌ها اعمال می‌شود و درنتیجه، احتمال سُر‌خوردن به‌حداقل می‌رسد.

حال شرایطی را در نظر بگیرید که یکی از چرخ‌های محرک از اصطکاک لازم با سطح جاده برخوردار باشد؛ اما چرخ محرک دیگر روی سطحی لغزنده مثل یخ قرار گرفته باشد. همان‌طورکه در قسمت پیشین اشاره شد، بیشترین میزان گشتاور قابل‌انتقال در حالت لغزندگی جاده برابر مقداری است که مانع از لغزیدن چرخ شود که به‌طور حتم در این حالت میزان گشتاور بسیار اندک خواهد بود. در این حالت، بیشتر گشتاور ازطریق دیفرانسیل باز به چرخ محرکی منتقل می‌شود که روی سطح لغزنده قرار دارد، درنتیجه حرکت و کنترل خودرو با مشکل مواجه خواهد شد.

معضل دیگر استفاده از دیفرانسیل باز هنگام رانندگی در مسیرهای خارج از جاده (آف‌رود) رخ می‌دهد. تصور کنید در یکی از این مسیرها یکی از چرخ‌های محرک از زمین فاصله بگیرد، در این حالت نیز دیفرانسیل باز میزان بزرگ‌تری از گشتاور پیشرانه را بدون هیچ‌گونه بهره‌ای صرف چرخش چرخ محرک معلق در هوا خواهد کرد و درنتیجه، حرکت خودرو دچار مشکل می‌شود. برای حل این معضلات دیفرانسیل لغزش محدود (Limited Slip Differential) ساخته شد که درادامه، آن را معرفی می‌کنیم.

دیفرانسیل باز همواره مقدار گشتاور یکسانی به هرکدام از چرخ‌ها اعمال می‌کند. دو عامل وجود دارد که مقدار گشتاور اعمال‌شده روی چرخ‌ها را تعیین می‌کند: تجهیزات و چسبندگی. در شرایط خشک و زمانی‌که چسبندگی زیادی وجود داشته باشد، مقدار گشتاور اعمال‌شده به چرخ‌ها به‌واسطه پیشرانه و جعبه‌دنده محدود می‌شود؛ اما در شرایطی که چسبندگی کم باشد (مانند هنگام رانندگی روی یخ)، گشتاور به‌اندازه‌ای تنظیم می‌شود که باعث شود چرخ نلغزد. بنابراین، حتی اگر خودرو گشتاور بیشتری هم تولید کند، لازم است چسبندگی کافی وجود داشته باشد تا بتواند این گشتاور را به زمین انتقال دهد. اگر بعد از اینکه چرخ‌ها شروع به لغزش کنند بیشتر گاز دهیم، چرخ‌ها با سرعت بیشتری شروع به هرزگردی می‌کنند.

اگر تا‌به‌حال روی یخ رانندگی کرده باشید، ممکن است با ترفندهایی آشنا باشید که شتاب‌گیری را در چنین شرایطی آسان می‌کنند. اگر به‌جای شروع حرکت با دنده یک، خودرو را در دنده دو یا سه قرار دهیم، خودرو بهتر روی یخ حرکت می‌کند؛ چراکه گشتاور کمتری در دنده‌های بالا دردسترس خواهد بود و باعث می‌شود چرخ‌ها بدون هرزگردی شروع به چرخش کنند.

اگر یکی از چرخ‌ها چسبندگی خوبی داشته باشد (مثلا‌ روی آسفالت) و دیگری روی یخ حرکت کند، چه اتفاقی می‌افتد؟ بازهم دیفرانسیل‌های باز در این شرایط به مشکل برخورد می‌کنند و باید فکری برای عملکرد آن‌ها در شرایط آب‌وهوایی نامساعد کرد. دیفرانسیل باز همیشه گشتاور یکسانی روی هر دو چرخ اعمال می‌کند و حداکثر مقدار گشتاور به بزرگ‌ترین مقداری محدود است که چرخ‌ها را دچار لغزش نکند. وقتی چسبندگی چرخ‌ها با یکدیگر مساوی نباشد، چرخ روی آسفالت گشتاور کمتر و چرخ روی یخ گشتاور بیشتری دریافت می‌کند؛ درنتیجه چرخ روی یخ هرزگردی می‌کند؛ ولی چرخ روی آسفالت بدون حرکت باقی می‌ماند و خودرو نیز حرکت نخواهد کرد.

یکی دیگر از اوقاتی که دیفرانسیل باز با مشکل روبه‌رو می‌شود، هنگام رانندگی آف‌رود یا خارج از آسفالت است. اگر برای رانندگی در چنین مسیرهایی از خودرو چهار چرخ محرک یا شاسی بلند مجهز به دیفرانسیل باز در جلو و عقب استفاده کنیم، در جاهای زیادی زمین‌گیر خواهیم شد. به‌خاطر بسپارید که دیفرانسیل باز همیشه گشتاور یکسانی روی هر دو چرخ اعمال می‌کند. اگر یکی از چرخ‌های جلو و عقب از روی زمین بلند شوند، آن‌ها بدون توقف شروع به چرخش می‌کنند و خودرو نمی‌تواند حرکت کند.

راه‌حل این مشکلات دیفرانسیل لغزش محدود (LSD) است که گاهی اوقات پوزیترکشن نامیده می‌شود. دیفرانسیل لغزش محدود از مکانیزم‌های مختلفی استفاده می‌کند. هنگامی که یکی از چرخ‌ها شروع به لغزش کند، دیفرانسیل لغزش محدود گشتاوری بیشتری به چرخ مقابل (چرخ دارای چسبندگی بیشتر) انتقال می‌دهد تا خودرو بتواند به حرکتش ادامه دهد.

در بخش‌های بعدی، جزئیات بیشتری از انواع مختلف دیفرانسیل‌های لغزش محدود ارائه می‌شود. ازجمله این دیفرانسیل‌ها می‌توان به انواع لغزش محدود نوع کلاچی، کوپلینگ ویسکوز (Viscous Coupling) و دیفرانسیل تورسن (Torsen) اشاره کرد.

دیفرانسیل لغزش محدود نوع کلاچی (Clutch-type LSD) احتمالا رایج‌ترین مدل دیفرانسیل لغزش محدود است. نوع کلاچی اجزای یکسانی با دیفرانسیل باز دارد، با این تفاوت که تعدادی فنر و مجموعه‌ای از چنگک‌های اضافه دارد. بعضی از این دیفرانسیل‌ها کلاچ مخروطی دارند که دقیقا شبیه مکانیزم سنکرونایزر (Synchronizer) در جعبه‌دنده دستی عمل می‌کند.

فنرها چرخ‌دنده‌های جانبی را به چنگک‌ها فشار می‌دهند و چنکگ‌ها نیز به‌نوبه خود به هوزینگ متصل هستند. هنگامی که هر دو چرخ خودرو در مسیر مستقیم حرکت می‌کنند، چرخ‌دنده‌های جانبی (هرزگردها) همراه‌با هوزینگ می‌چرخند و به استفاده از کلاچ نیازی نیست. کلاچ‌ زمانی وارد عمل می‌شود که یکی از چرخ‌ها بخواهد با سرعت بیشتری از دیگری حرکت کند؛ مثلا هنگامی که خودرو می‌خواهد بپیچد.

در این شرایط، کلاچ با چنین حرکتی مخالفت می‌کند و می‌خواهد سرعت هر دو چرخ یکسان باشد. اگر یکی از چرخ‌ها بخواهد سریع‌تر بچرخد، باید ابتدا کلاچ را زیر فشار قرار دهد و بر نیروی فنرهای آن غلبه کند. سختی فنرها همراه‌ با اصطکاک مشخص می‌کند که چه میزان گشتاور برای غلبه بر کلاچ لازم است.

بار دیگر به وضعیتی برمی‌گردیم که در آن یکی از چرخ‌های محرک روی یخ است و دیگری چسبندگی خوبی دارد. در این شرایط، اگر از دیفرانسیل لغزش محدود نوع کلاچی استفاده کنیم، حتی اگر چرخ روی یخ نتواند گشتاور زیادی به زمین منتقل کند، چرخ دیگر هنوزهم گشتاور لازم را برای حرکت دارد. گشتاور فراهم‌شده برای چرخی که روی یخ قرار دارد، برابر با مقدار گشتاوری است که برای غلبه بر کلاچ‌ها دریافت می‌کند. نتیجه این است که خودرو می‌تواند رو به جلو حرکت کند؛ اگرچه هنوز تمام قدرت خروجی پیشرانه دردسترس نیست.

کوپلینگ ویسکوز (Viscous Coupling) اغلب در وسایل نقلیه تمام‌چرخ محرک استفاده می‌شود. معمولا برای اتصال چرخ‌های عقب به چرخ‌های جلو از کوپلینگ ویسکوز بهره برده می‌شود؛ بنابراین، هنگامی که مجموعه‌ای از چرخ‌ها (محور جلو یا عقب) شروع به لغزش کند، گشتاور به مجموعه دیگر منتقل خواهد شد.

کوپلینگ ویسکوز دو مجموعه صفحه در داخل هوزینگ دارد که با سیال غلیظی پر می‌شود. هوزینگ کاملا دربرابر بیرون درزگیری می‌شود و مایع نمی‌تواند از آن خارج شود. یک مجموعه از صفحات به هر شفت خروجی متصل شده است. در شرایط عادی، مجموعه صفحات و سیال هر دو با سرعت مساوی می‌چرخند.

هنگامی که یک مجموعه از چرخ‌ها سعی می‌کند سریع‌تر بچرخد (شاید به‌دلیل لغزش)، مجموعه صفحات مربوط به آن چرخ‌ها سریع‌تر از دیگری شروع به چرخیدن می‌کنند. سیال که بین صفحات گیر کرده است، تلاش می‌کند با دیسک‌های سریع‌تر درگیر شود و حرکت آن‌ها را کُندتر کند و آن‌ها را به‌سمت دیسک‌های کُندتر بکشاند؛ درنتیجه، گشتاور بیشتری به چرخ‌های کُندتر (چرخ‌هایی که لغزش ندارند) منتقل می‌شود.

هنگامی که خودرو می‌پیچد، تفاوت سرعت در میان چرخ‌ها به‌اندازه‌ای بزرگ نیست که یکی از چرخ‌ها می‌لغزد. هرچه صفحات درمقایسه‌با یکدیگر سریع‌تر حرکت کنند، کوپلینگ ویسکوز گشتاور بیشتری انتقال می‌دهد. هنگام چرخیدن خودرو کوپلینگ مداخله نمی‌کند؛ زیرا مقدار گشتاور منتقل‌شده در زمان پیچیدن خیلی کوچک است. بااین‌حال، کوپلینگ ویسکوز معایبی هم دارد. برای مثال، تا زمانی‌که چرخ واقعا شروع به لغزیدن نکند، انتقال گشتاور رخ نخواهد داد و این یکی از معایب مهم چنین دیفرانسیل‌هایی به‌شمار می‌رود.

آزمایشی ساده با یک تخم‌مرغ به توضیح رفتار کوپلینگ ویسکوز کمک می‌کند. اگر تخم‌مرغی را روی میز آشپزخانه قرار دهید، پوسته و زرده هر دو ساکن می‌ایستند. اگر به‌طور ناگهانی تخم‌مرغ را بچرخانید، پوسته تقریبا به‌مدت یک ثانیه سریع‌تر از زرده می‌چرخد؛ اما زرده به‌سرعت خود را با پوسته هم‌سرعت می‌کند، با این تفاوت که پس از ایستادن پوسته، زرده هنوزهم کمی می‌چرخد.

برای اثبات اینکه زرده در حال چرخش است، تخم‌مرغی را بچرخانید و سپس آن را متوقف کنید. می‌بینید که تخم‌مرغ دوباره شروع به چرخش می‌کند؛ مگر اینکه کاملا آب‌پز شده باشد. در این آزمایش، از اصطکاک بین پوسته و زرده برای اعمال نیرو به زرده استفاده کردیم و سرعت آن را افزایش دادیم. هنگامی که پوسته را متوقف کنیم، اصطکاک هنوز بین زرده و پوسته وجود دارد و نیروی به پوسته اعمال می‌کند که باعث می‌شود کمی سرعت بگیرد. در کوپلینگ ویسکوز نیز نیرو بین سیال و مجموعه صفحات به همین شیوه زرده و پوسته تخم‌مرغ عمل می‌کند.

 

دیفرانسیل تورسن

دیفرانسیل تورسن (Torsen) دستگاهی کاملا مکانیکی است که در آن هیچ‌گونه تجهیزات الکترونیکی و کلاچ و سیال (ویسکوز) وجود ندارد. تورسن از ترکیب ابتدای کلمات Torque Sensing به‌دست آمده و در شرایطی که گشتاور روی هر دو چرخ برابر باشد، شبیه دیفرانسیل باز عمل می‌کند.

به‌محض اینکه یکی از چرخ‌ها چسبندگی خود را از دست دهد، تفاوت گشتاور باعث می‌شود چرخ‌دنده‌های دیفرانسیل تورسن باهم درگیر شوند. طراحی دنده‌ها در این نوع دیفرانسیل، نسبت جهت‌گیری گشتاور را تعیین می‌کند. به‌عنوان مثال، اگر دیفرانسیل خاصی با نسبت جهت‌گیری ۱:۵ طراحی شده باشد، آن را قادر می‌سازد تا پنج برابر گشتاور بیشتری به چرخی وارد کند که چسبندگی خوبی دارد.

دیفرانسیل تورسن اغلب در وسایل نقلیه تمام‌چرخ محرک و با عملکرد زیاد استفاده می‌شود. مانند دیفرانسیل نوع کوپلینگ ویسکوز، آن‌ها اغلب برای انتقال قدرت بین چرخ‌های جلو و عقب استفاده می‌شوند. در این کاربرد، نوع تورسن بر کوپلینگ ویسکوز برتری دارد؛ زیرا قبل از اینکه لغزش واقعی رخ دهد، گشتاور را به چرخ‌های ثابت انتقال می‌دهد.

بااین‌حال، اگر مجموعه‌ای از چرخ‌ها کاملا چسبندگی خود را از دست دهد، دیفرانسیل تورسن نمی‌تواند برای مجموعه‌ چرخ‌های دیگر گشتاور فراهم کند. نسبت جهت‌گیری دیفرانسیل تعیین می‌کند که چه مقدار گشتاور می‌تواند منتقل شود و پنج برابر صفر به‌طور مشخص صفر می‌شود؛ درنتیجه، هیچ گشتاوری در این شرایط منتقل نخواهد شد.

 

دیفرانسیل قفل‌شونده

دیفرانسیل قفل‌شونده برای وسایل نقلیه آف‌رود بسیار مفید است. در این نوع، همان قطعات دیفرانسیل باز وجود دارد؛ اما مکانیزم الکتریکی یا بادی یا هیدرولیکی برای قفل‌کردن دو دنده هرزگرد هم به آن اضافه می‌شود. مکانیزم یادشده معمولا با سوئیچ به‌صورت دستی فعال می‌شود یا هنگامی که هر دو چرخ با سرعت یکسانی بچرخند. اگر یکی از چرخ‌ها از روی زمین بلند شود، در حرکت چرخ دیگر مشکلی ایجاد نخواهد شد؛ درنتیجه، هر دو چرخ با سرعت یکسان به چرخیدن ادامه خواهند داد؛ به‌طوری‌که انگار هیچ‌چیزی تغییر نکرده است.

 

دیفرانسیل توزیع گشتاور

توزیع گشتاور یا «Torque Vectoring» فناوری استفاده‌شده‌ای در دیفرانسیل خودرو است که توانایی تغییر گشتاور را در هر نیم‌محور با یک سیستم الکترونیکی دارد. این روش انتقال نیرو اخیرا در خودروهای چهارچرخ محرک رایج شده است. برخی از خودروهای جدید دیفرانسیل جلو نیز از دیفرانسیل توزیع گشتاور پایه بهره می‌برند. با پیشرفت فناوری در صنعت خودرو، خودروهای بیشتری به دیفرانسیل توزیع گشتاور مجهز‌‌‌ند. این فناوری اجازه می‌دهد تا چرخ‌ها برای شروع حرکت و هندلینگ، چسبندگی بهتری با جاده داشته باشند.

عبارت «Torque Vectoring» را اولین بار Ricardo در سال ۲۰۰۶ در ارتباط با فناوری‌‌های پیشرانه آن‌ها استفاده کرد. ایده توزیع گشتاور بر‌‌‌اساس اصول اولیه کارکرد دیفرانسیل استاندارد است. دیفرانسیل توزیع گشتاور وظایف دیفرانسیل ساده را انجام می‌دهد؛ درحالی‌که گشتاور را به‌طور مستقل بین چرخ‌ها منتقل می‌کند. این قابلیت انتقال گشتاور تقریبا در هر شرایطی هندلینگ و کشش را بهبود می‌‌بخشد.

دیفرانسیل‌های توزیع گشتاور در اصل در مسابقات استفاده می‌‌شد و خودروهای رالی میتسوبیشی اولین خودروهایی بودند که از این فناوری استفاده کردند. این فناوری به‌آرامی توسعه یافت و هم‌اکنون، در انواع کمی از خودروهای تولیدی در حال پیاده‌سازی است. امروزه رایج‌ترین کاربرد توزیع گشتاور در خودروها در خودروهای چهارچرخ محرک است.

ایده و اجرای توزیع گشتاور هر دو پیچیده هستند. هدف اصلی توزیع گشتاور تغییر گشتاور به‌طور جداگانه در هر چرخ است. دیفرانسیل‌ها به‌طور‌کلی فقط از اجزای مکانیکی تشکیل شده‌اند. دیفرانسیل توزیع گشتاور علاوه‌بر اجزای مکانیکی استاندارد، به سیستم نظارت الکترونیکی نیز نیاز دارد. این سیستم الکترونیکی زمان و چگونگی تغییر گشتاور را برای دیفرانسیل مشخص می‌کند. با‌‌توجه‌‌‌به تعداد چرخ‌هایی که نیرو دریافت می‌کنند، دیفرانسیل جلو یا عقب کمی پیچیده‌تر از دیفرانسیل چهار چرخ محرک است.

تأثیر توزیع گشتاور تولید گشتاور انحرافی ناشی از نیروهای طولی و تغییر مقاومت جانبی ایجاد‌شده هر تایر است و اعمال نیروی طولی بیشتر مقاومت جانبی قابل‌ایجاد را کاهش می‌دهد. شرایط خاص رانندگی تعیین می‌کند که چگونه بین افزایش یا کاهش شتاب جانبی مصالحه شود. این عملکرد مستقل از فناوری است و می‌تواند با دستگاه‌های انتقال قدرت برای سیستم محرکه معمولی یا با منابع گشتاور الکتریکی به‌دست آید. سپس، عنصر عملی ادغام با عملکردهای پایداری ترمز برای سرگرمی و ایمنی مطرح می‌شود.

 

محرک جلو یا عقب

دیفرانسیل‌های توزیع گشتاور در خودروهای دیفرانسیل جلو یا عقب خیلی پیچیده نیستند؛ اما مزایایی مشابه دیفرانسیل‌‌های چهار چرخ محرک دارند. گشتاور دیفرانسیل فقط بین دو چرخ متفاوت است. سیستم نظارت الکترونیکی فقط دو چرخ را رصد می‌‌کند و پیچیدگی کمتری دارد. در خودرو دیفرانسیل جلو، باید چند فاکتور در نظر گرفته شود. به‌عنوان مثال، سیستم نظارت باید چرخش و زاویه فرمان چرخ‌ها را کنترل کند.

ازآنجاکه این عوامل در هنگام رانندگی متفاوت هستند، نیروهای مختلفی روی چرخ‌‌ها اعمال می‌شود. دیفرانسیل بر این نیروها نظارت و بر‌‌‌این‌‌اساس گشتاور را تنظیم می‌کند. بسیاری از دیفرانسیل‌های خودروهای محرک جلو می‌توانند گشتاور منتقل‌شده به چرخ خاصی را افزایش یا کاهش دهند. این قابلیت باعث افزایش توانایی خودرو برای حفظ کشش در شرایط بد آب‌وهوایی می‌شود.

هنگامی که یک چرخ شروع به لغزش می‌کند، دیفرانسیل می‌تواند گشتاور آن چرخ را کاهش دهد و چرخ به‌طور موثری ترمز کند. همچنین، دیفرانسیل گشتاور را به چرخ مقابل منتقل می‌کند و گشتاور آن را افزایش می‌دهد و به تعادل قدرت خروجی و ثبات حرکتی خودرو کمک می‌کند. دیفرانسیل توزیع گشتاور در خودروهای محرک عقب نیز مشابه عملکرد آن در خودروهای دیفرانسیل جلو عمل می‌کند.

 

خودرو تمام‌چرخ محرک

بیشتر دیفرانسیل‌‌های توزیع گشتاور روی خودروهای چهارچرخ محرک استفاده شده‌اند. در دیفرانسیل توزیع گشتاور ساده، گشتاور بین چرخ‌های جلو و عقب متفاوت است. این یعنی در شرایط عادی رانندگی، چرخ‌های جلو درصد معینی از گشتاور پیشرانه و چرخ‌های عقب بقیه آن را دریافت می‌کنند. در‌صورت نیاز، دیفرانسیل می‌تواند گشتاور بیشتری بین چرخ‌های جلو و عقب منتقل کند تا عملکرد خودرو بهبود یابد.

به‌عنوان مثال، در حالت استاندارد ۹۰ گشتاور تولیدی خودرو می‌تواند به چرخ‌‌های جلو و ۱۰ درصد باقی‌مانده به چرخ‌های عقب برسد. در‌صورت لزوم، دیفرانسیل توزیع گشتاور را به پنجاه‌پنجاه تغییر می‌دهد. این توزیع جدید گشتاور را به‌طور یکنواخت بین هر چهار چرخ پخش می‌کند. داشتن دیفرانسیل توزیع گشتاور حتی باعث افزایش کشش خودرو می‌شود.

دیفرانسیل‌های توزیع گشتاور پیشرفته‌تری نیز وجود دارند. این دیفرانسیل‌ها بر‌‌‌اساس انتقال گشتاور اصلی بین چرخ‌های جلو و عقب عمل و قابلیت انتقال گشتاور بین چرخ‌‌های جداگانه را نیز اضافه می‌کنند. این روش مؤثرتری برای بهبود ویژگی‌های جابه‌جایی ارائه می‌‌دهد. دیفرانسیل روی هر چرخ به‌طور مستقل نظارت و گشتاور موجود را مطابق با شرایط لحظه‌ای توزیع می‌کند.

 

خودروهای الکتریکی

در خودروهای برقی، سیستم چهار‌چرخ محرک معمولا با دو موتور الکتریکی مستقل (یکی برای هر محور) اجرایی می‌شود. در این حالت، توزیع گشتاور بین محورهای جلو و عقب فقط کنترل الکترونیکی توزیع قدرت بین دو موتور برقی است که می‌تواند در مقیاس میلی‌ثانیه انجام شود.

در خودروهای الکتریکی دارای سه یا چهار موتور، حتی می‌توان توزیع گشتاور دقیق‌تری به‌صورت الکترونیکی اعمال کرد. بدین‌صورت که در حالت چهارموتوره، کنترل گشتاور هر چرخ در هر میلی‌ثانیه انجام می‌شود و در حالت سه‌موتوره نیز، کنترل هرکدام از چرخ‌های دارای موتور به‌صورت لحظه‌ای و محور دارای موتور نیز جداگانه به‌صورت لحظه‌ای کنترل خواهد شد.

اگر دیفرانسیل توزیع گشتاور ازطریق دو موتور الکتریکی فعال شود که روی یک محور قرار دارند، حتی می‌تواند مؤثرتر هم باشد؛ زیرا این پیکربندی می‌تواند برای کمک به ویژگی‌های کم‌فرمانی خودرو و بهبود واکنش گذرای خودرو استفاده شود. وانت برقی تسلا سایبرتراک (برنامه‌ریزی‌شده برای تولید در سال ۲۰۲۲ ) خودرو برقی سه‌موتوره با یک محور با دو موتور است؛ درحالی‌که در وانت برقی ریوین R1T (برنامه‌ریزی‌شده برای تولید در سال ۲۰۲۱) از دو موتور در هرکدام از محورهای جلو و عقب بهره برده می‌شود.

علاوه‌بر دیفرانسیل‌های یادشده، دیفرانسیل‌های دیگری نیز وجود دارند که نام آن‌ها کمتر به گوش کسی خورده است. درادامه، با این دیفرانسیل‌ها هم آشنا خواهیم شد.

 

دیفرانسیل اپی‌سیکلیک

دیفرانسیل اپی‌سیکلیک (Epicyclic) از چرخ‌دنده‌های اپی‌سیکلیک برای تقسیم گشتاور بهره می‌برد و گشتاور را بین دو محور جلو و عقب تقسیم می‌کند. دیفرانسیل اپی‌سیکلیک در قلب سیستم انتقال قدرت خودرو تویوتا پریوس استفاده شد که در آن، پیشرانه و موتور الکتریکی و چرخ‌های محرک را به‌هم متصل می‌کند. در این خودرو، از دیفرانسیل دوم برای تقسیم گشتاور معمولی بین چرخ‌های یک محور استفاده می‌شود. مزیت این دیفرانسیل طراحی نسبتا جمع‌وجور در طول محور است.

چرخ‌دنده‌های اپی‌سیکلیک به‌عنوان چرخ‌دنده‌های سیاره‌ای هم نامیده می‌شوند؛ زیرا محور چرخ‌دنده‌های سیاره‌ای در اطراف محور مشترک دنده خورشیدی و رینگی چرخانده می‌شود که آن‌ها را به یکدیگر متصل می‌کند. در تصویر، محور زردرنگ دنده خورشیدی را نشان می‌دهد که تقریبا پنهان به‌نظر می‌رسد. چرخ‌دنده‌های آبی‌رنگ دنده‌های سیاره‌ای هستند و چرخ‌دنده صورتی‌رنگ رینگی است. از چرخ‌دنده رینگی در دنده سراستارت روی فلایویل پیشرانه خودرو هم استفاده می‌شود.

 

دیفرانسیل دنده مستقیم

دیفرانسیل دنده مستقیم (Spur-Gear Differential) با درگیر‌کردن دنده‌های سیاره‌ای دو مجموعه دنده ایپیسیکلیک هم‌محور ساخته می‌شود. پوسته دیفرانسیل به‌عنوان قفسه برای مجموعه دنده سیاره‌ای عمل می‌کند. در این نوع دیفرانسیل، دو دنده مستقیم هم‌اندازه وجود دارد که با فاصله کمی از یکدیگر، هرکدام روی یک نیم‌شفت قرار گرفته‌اند. به‌جای دنده‌های مورب در بخش مرکزی دیفرانسیل، قفسه دوّاری روی هر محور به‌عنوان شفت‌ وجود دارد. گشتاور خروجی از محرک اولیه یا جعبه‌دنده شبیه محور محرک خودرو قفسه را می‌چرخاند.

روی این قفسه یک یا چند جفت پینیون یا دنده‌ هرزگرد یکسان وجود دارد که عموما طول آن‌ها بزرگ‌تر از قطرشان است و معمولا کوچک‌تر از دنده‌های مستقیم روی نیم‌شفت‌ها هستند. هرکدام از پینیون‌ها به‌طور آزادانه روی پین‌های نصب‌شده در قفسه دَوَران می‌کنند. علاوه‌بر‌این، جفت پینیون‌ها به‌طور محوری جابه‌جا می‌شود؛ بنابراین، به‌اندازه بخشی از طول آن‌ها که بین دو چرخ‌دنده مستقیم قرار گرفته است، درگیر می‌شوند و در جهت مخالف یکدیگر می‌چرخند.

طول باقی‌مانده هرکدام از پینیون‌ها با نزدیک‌ترین چرخ‌دنده مستقیم خود درگیر می‌شود؛ بنابراین، هرکدام از پینیون‌ها چرخ‌دنده مستقیم نزدیک خود را به پینیون مقابل متصل می‌کند و آن هم به‌نوبه خود، چرخ‌دنده مستقیم نزدیک‌تر را می‌چرخاند. پس، هنگامی که محور محرک جعبه‌دنده قفسه را می‌چرخاند، ارتباط آن با تک‌تک محورهای چرخ دقیقا شبیه دیفرانسیل باز مجهز به دنده مورب است.

سیستم کنترل چسبندگی

یکی از عوارض جانبی و نامطلوب دیفرانسیل باز این است که می‌تواند چسبندگی را در شرایطی که حالت ایدئال وجود ندارد، محدود کند.

گشتاور اعمال‌شده به هریک از چرخ‌های محرک خودرو نتیجه تلاش پیشرانه و جعبه‌دنده و محور محرک برای اعمال نیروی دَوَرانی دربرابر مقاومت چسبندگی روی چرخ است. در دنده‌های پایین‌تر و درنتیجه سرعت‌های کمتر، مگر اینکه بار فوق‌العاده بسیار زیاد باشد، سیستم انتقال قدرت می‌تواند گشتاور موردنیاز را فراهم کند. درنتیجه، عامل محدودکننده در این شرایط چسبندگی زیر هر چرخ خواهد بود؛ بنابراین، بهتر است چسبندگی را به‌عنوان مقدار نیرویی تعریف کنیم که می‌تواند بین سطح تایر و جاده منتقل شود، قبل از اینکه چرخ شروع به لغزش کند.

اگر گشتاور اعمال‌شده به یکی از چرخ‌های محرک بیش از آستانه چسبندگی باشد، آن چرخ دَوَران خواهد کرد و درنتیجه، گشتاور فقط برای چرخ دیگر فراهم می‌شود؛ گشتاوری که با اصطکاک موجود در چرخ لغزنده برابری می‌کند. چسبندگی خالص کاهش‌یافته هنوزهم برای حرکت آرام خودرو کافی خواهد بود.

دیفرانسیل باز (بدون قفل‌ یا سیستم کنترل چسبندگی) همیشه گشتاور تقریبا برابری برای هر سمت خودرو فراهم می‌کند. برای اینکه بفهمید چگونه می‌توان گشتاور اعمال‌شده به چرخ‌های محرک را محدود کرد، خودرو محرک عقب بسیار ساده‌ای را در نظر بگیرید که یکی از چرخ‌های آن روی آسفالت (چسبندگی خوب) و دیگری روی یخ (چسبندگی بسیار ضعیف) قرار دارد.

در این شرایط، دیفرانسیل مانند همیشه گشتاور را به‌طور یکنواخت بین چرخ‌های دو سمت تقسیم می‌کند؛ اما چرخی که روی یخ قرار دارد، به‌دلیل چسبندگی کمتر نمی‌تواند گشتاور دریافت کند و شروع به لغزش خواهد کرد. این در حالی‌ است که چرخ روی آسفالت با وجود چسبندگی زیاد، گشتاور یکسانی دریافت می‌کند؛ البته این میزان گشتاور یکسان صفر خواهد بود و درنتیجه، خودرو اصلا حرکت نمی‌کند.

براساس بار، شیب و…، خودرو به مقدار گشتاور خاصی برای حرکت‌کردن به‌سمت جلو نیاز دارد. ازآنجاکه دیفرانسیل باز میزان گشتاور کلی اعمال‌شده به هر دو چرخ محرک را به میزان دو برابر استفاده‌شده چرخ دارای چسبندگی کمتر محدود می‌کند، وقتی یکی از چرخ‌ها روی سطحی لغزنده قرار بگیرد، گشتاور کلی اعمال‌شده به چرخ‌های محرک کمتر از حداقل گشتاور موردنیاز برای حرکت‌دادن خودرو خواهد بود.

یکی از روش‌های جایگزین که برای توزیع قدرت بین چرخ‌ها پیشنهاد شده، استفاده از مفهوم دیفرانسیل بدون دنده است که پروواتیدیس (Provatidis) آن را معرفی کرد. بااین‌حال، پیکربندی‌های مختلفی که پیشنهاد شده‌اند، به‌نظر می‌رسد شباهت زیادی به نوع «پین کشویی و بادامک»، مانند ZF B-70 موجود در مدل‌های اولیه فولکس‌واگن یا نوع دیفرانسیل توپی دارند.

بسیاری از خودروهای جدید از سیستم کنترل چسبندگی بهره‌مندند. در این خودروها، از دیفرانسیل باز همراه‌ با سیستم ترمز ضدقفل استفاده می‌شود که با متوقف یا محدود‌کردن سرعت چرخ دارای لغزش، گشتاور اعمال‌شده به چرخ مخالف را افزایبش می‌دهد. درنتیجه، عملکرد دیفرانسیل باز نیز بهبود می‌یابد و می‌تواند در شرایط مختلف به‌خوبی عمل کند. درحالی‌که این نوع سیستم کنترل چسبندگی به‌اندازه دیفرانسیل‌های لغزش محدود یا قفل‌شونده مؤثر نیستند، بهتر از دیفرانسیل مکانیکی ساده بدون سیستم کنترل چسبندگی هستند.

 

دیفرانسیل‌ فعال

یکی از فناوری‌های نسبتا جدید دیفرانسیل فعال کنترل الکترونیکی است. واحد کنترل الکترونیکی (ECU) از ورودی‌های چند حسگر و زاویه ورودی فرمان و شتاب جانبی استفاده می‌کند تا بتواند گشتاور را به‌خوبی بین چرخ‌های محرک تقسیم کند و درنتیجه، باعث کاهش رفتارهای نامطلوب فرمان‌پذیری مانند کم‌فرمانی شود.

دیفرانسیل‌‌های فعال کاملا یکپارچه در خودروهایی ازجمله فراری F430، میتسوبیشی لنسر ایوولوشن، لکسوس RC F و GS F استفاده می‌شوند و مدل به‌کار‌رفته در چرخ‌های عقب را می‌توان در آکورا RL مشاهده کرد. نسخه تولیدشده ZF نیز در شاسی B8 آئودی S4 و آئودی A4 ارائه می‌شود. فولکس‌واگن گلف GTI نسل هفتم نیز در تیپ پرفورمنس خود به قفل دیفرانسیل عرضی روی محور جلو با کنترل الکترونیکی مجهز است که با نام VAQ شناخته می‌شود.

خودرو دیفرانسیل جلو چیست؟

حال که با تقسیم‌بندی انواع دیفرانسیل در خودرو آشنا شدیم، یکی از اصطلاحات متداولی را تعریف می‌کنیم که البته کمتر در مجامع علمی به‌کار می‌رود. به خودرو محرک جلو (FWD) که دیفرانسیل آن در محور جلو قرار دارد، خودرو دیفرانسیل جلو یا محور جلو می‌گویند. در‌این‌میان، فرقی ندارد که نوع دیفرانسیل به‌کار‌رفته در محور جلو چه باشد. همچنین، به خودرو محرک عقب (RWD) که دیفرانسیل آن در محور عقب قرار دارد، خودرو دیفرانسیل عقب یا محور عقب گفته می‌شود.

خودرویی که هر دو محور آن محرک می‌شوند یا به‌عبارت‌دیگر، روی هر دو محور جلو و عقب آن دیفرانسیل وجود داشته باشد، چهارچرخ محرک (AWD/4WD) می‌گویند؛ البته نوع چهار‌چرخ محرک (4WD) با نوع تمام‌چرخ محرک (AWD) تفاوت کوچکی باهم دارند. تفاوت آن‌ها این است که خودرو تمام‌چرخ محرک به‌صورت استاندارد هر دو محور آن درگیر و محرک هستند؛ اما نوع چهارچرخ محرک در حالت عادی فقط یک محور (معمولا محور عقب) محرک است و در شرایط دشوار محیطی مانند رانندگی در مسیرهای خارج از جاده، محور دیگر هم درگیر می‌شود.

در حالت کلی انواع دیفرانسیل خودرو بر اساس چرخ‌های محرک آنها در سه دسته تقسیم‌بندی می‌شوند که هر یک از چرخ‌ها به کدام دیفرانسیل مرتبط هستند عبارتند از:

• FWD
• RWD
• 4WD یا AWD

در ادامه درباره هریک از دیفرانسیل‌ها توضیحات مختصری خواهیم داد تا آشنایی نسبی با انواع دیفرانسیل خودرو پیدا کنید، چرا که عملکرد هریک از اینها متفاوت است.

دیفرانسیل جلو یا FWD چیست؟

دیفرانسیل جلو یا FWD برای اولین بار در سال ۱۹۹۰ میلادی در فرانسه تولید شد و در ماشین مسابقه به کار گرفته شد تا قدرت موتور را به چرخ‌های جلو انتقال دهد. از جمله شرکت‌های آئودی، سیتروئن برای اولین بار از این فناوری در خودروهای خود استفاده کردند. این نوع سیستم از قیمت ارزان‌تری برخوردار است و برای شرایط رانندگی روزمره به دلیل اینکه اصطکاک بیشتری ایجاد می‌کند بسیار مناسب است.

دیفرانسیل عقب یا RWD چیست؟

دیفرانسیل عقب یا RWD از اولین مدل‌هایی است که در سال ۱۸۸۵ میلادی در خودروها به کار گرفته شد تا قدرت موتور را به چرخ‌های عقب خودرو منتقل نماید از جمله اولین شرکتی که از این فرایند در تولید خودروهای خود استفاده کرد می‌توان به شرکت مرسدس بنز اشاره کرد. دیفرانسیل عقب برای رانندگان تعادل بهتری را ایجاد می‌کند علاوه بر این، هندلیگ، شتاب و توزیع وزن را به خوبی انتقال خواهد داد.

دیفرانسیل چهار چرخ محرک (4WD) یا تمام چرخ دنده)  (AWD

دیفرانسیل چهار چرخ یا تمام چرخ بدین معنی است که قدرت موتور را به ۴ چرخ یا تمام چرخ‌ها منتقل می‌کند. این سیستم هر دو سیستم انتقال نیرو FWD  و  RWD را با هم انجام می‌دهد و نقاط ضعف هر دو سیستم را نیز به خوبی برطرف می‌کند  4WD یا همان ۴×۴  در سال ۱۹۳۰ میلادی به وجود آمد تا به صورت مساوی انتقال نیرو را در صورت صلاح دید راننده به کار بگیرد.

اجزای سیستم دیفرانسیل خودرو

اجزای سیستم دیفرانسیل از قطعات ذیل تشکیل شده تا هر یک از این قطعات وظایف مکانیکی که بر عهده دارند را انجام دهند:

• دنده پلوس
• کرانویل
• هوزینگ
• پینیون
• هرزگرد
• واشر مسی

انواع تکنولوژی دیفرانسیل خودرو

با توجه به اینکه دیفرانسیل‌ها در خودروسازی مطابق با عملکرد و کلاس آن مورد بهره‌برداری قرار خواهد گرفت به مهم‌ترین‌های آن اشاره خواهیم کرد:

1. دیفرانسیل باز
2. دیفرانسیل قفل شونده
3. دیفرانسیل الکترونیکی
4. دیفرانسیل لغزش محدود یا LSD
5. دیفرانسیل تقسیم‌کننده گشتاور

برای درک بهتر شما از این لیست هریک از این مدل‌ها را به صورت اختصار توضیح خواهیم داد تا با عملکرد هریک از آنها آشنا شوید.

نحوه عملکرد دیفرانسیل باز چگونه است؟

در این فناوری انتقال نیروی موتور در جهت صورت می‌پذیرد و هر یک از جهت‌ها می‌تواند با سرعت متفاوتی چرخش داشته باشد، و تنها ضعفی که دارد این است که در صورتی که یکی از چرخ‌ها روی زمین قرار نداشته باشد کل نیروی موتور به آن سمت هدایت می‌شود و چرخ دیگر که روی زمین قرار دارد توانایی چرخش ندارد چرا که نیرویی به آن وارد نمی‌شود، این سیستم برای استفاده در جاده‌های معمولی و آسفالت بسیار کاربرد دارد، البته برای خودروهای آفرود و اسپورت توصیه نمی‌شود.

نحوه عملکرد دیفرانسیل قفل شونده

در این فناوری زمانی که چرخ‌ها به وسیله این دیفرانسیل قفل می‌شوند به سرعت یکسانی می‌چرخند و برای شرایط سخت و غیر هموار به صورت خودکار بعد از دریافت گشتاور لازم قفل خواهد شد، البته قابلیت قفل شدن توسط راننده به صورت دستی نیز وجود دارد. از این سیستم و به دو صورت دستی و خودکار برای خودروهای آفرود مورد استفاده قرار می‌گیرد.

نحوه عملکرد دیفرانسیل الکترونیکی به چه صورت است؟

از جدیدترین تکنولوژی دیفرانسیل‌ها، دیفرانسیل الکترونیکی است که با بررسی شرایطی همچون: زاویه فرمان، شتاب، سرعت، ترمز، دریچه گاز و… نحوه قفل شدن چرخ‌ها را تعیین و اجرا می‌نماید و به دلیل اعمال امنیت بالا در این فناوری انتظار سرعت و شتاب بالا را نباید داشت. از جمله مزایای این فناوری می‌توان به سرعت عمل بالا، دقت زیاد، و عملکرد قابل قبول در شرایط مختلف را اشاره کرد.

نحوه عملکرد دیفرانسیل لغزش محدود یا LSD

در این سیستم کلاچ به چرخ‌ها متصل است و کلاچ توسط یک رمپ تحت فشار قرار گرفته و قفل می‌شود تا خودرو در شرایط سخت همچون پیچ‌ها به راننده کمک می‌کند البته این نوع سیستم با توجه به وضعیت دریچه گاز تنظیم می‌شود. در این سیستم فشار کمتری به شفت وارد می‌شود و سایش لاستیک‌ها کمتر و قابلیت آفرود بیشتر را شاهد خواهید بود که در جاده‌های معمولی و آسفالت عملکرد بسیار مناسبی را از خود نشان خواهد داد.

نحوه عملکرد دیفرانسیل تقسیم‌کننده گشتاور چگونه است؟

در این سیستم که از به‌روزترین و پیشرفته‌ترین مدل‌های دیفرانسیل است و علاوه بر کارایی  که یک دیفرانسیل باید داشته باشد به هندلیگ و فرمان‌پذیری خودرو کمک می‌نماید تا عملکرد بسیار بهتری را از خود به نمایش بگذارد. در این فناوری همواره شرایط سرعت و شتاب مورد بررسی قرار می‌گیرد تا نیروی مناسب با شرایط به چرخ‌ها منتقل شود و در بهترین حالت ممکن مورد استفاده قرار گیرد. از این سیستم در خودروهای پیشرفته و لوکس به کار گرفته می‌شود.