مفهوم دیفرانسیل در اتومبیل‌ها به معنای چرخش مستقل چرخ‌های سوار بر یک محور است. مدت‌ها قبل از اختراع خودرو، گاری‌ها، واگن‌ها و ارابه‌ها مشکل لیز خوردن یا کشیده شدن یک چرخ را در هنگام عبور از پیچ‌ها داشتند که منجر به فرسودگی و آسیب رساندن به جاده ها هم می‌شد.
ساختار اولین خودروهای ساخته شده توسط بشر هم به‌گونه‌ای بود که فقط یک چرخ را روی یک محور مستقل به حرکت در می‌آوردند که باعث مشکلات مکرر کشش در هر مسیری غیر از زمین صاف و مستقیم می‌شد. تمام این عوامل باعث توسعه دیفرانسیل به عنوان بخشی جدایی‌ناپذیر در سیستم انتقال نیروی موتور شد تا قدرت موتور را بین دو چرخ چپ و راست تقسیم کند.
در این مطلب از اکسون پارت قصد داریم با دیفرانسیل خودرو و عملکرد آن آشنا شویم و نشانه‌های خرابی دیفرانسیل خودرو را بیان کنیم.
دیفرانسیل خودرو چیست؟
دیفرانسیل به عنوان بخشی از مجموعه محور جلو یا عقب، نقش مهمی در نحوه چرخش خودروی شما دارد. دیفرانسیل به گونه‌ای طراحی شده است که می‌تواند یک جفت چرخ را به حرکت درآورد و به آن‌ها اجازه دهد که با سرعت‌های مختلف بچرخند. این تابع، دورهای متناسبی را بین چرخ‌های چپ و راست فراهم می‌کند.
به عنوان مثال، اگر لاستیک داخلی 15 دور در دقیقه کمتر از مسیر مستقیم بچرخد. لاستیک بیرونی 15 دور در دقیقه بیشتر از مسیر مستقیم می‌چرخد. برای توضیح بیشتر فرض کنید که ماشین بخواهد از یک پیچ عبور کند. برای اینکه این اتفاق بیفتد، چرخ بیرونی که مسیر بیشتری را طی می‌کند، باید سریع‌تر از چرخ داخلی حرکت کند. در واقع دیفرانسیل مقادیر مساوی گشتاور را بین هر دو چرخه توزیع می‌کند و به چرخ ها اجازه می‌دهد تا به مقاومت واکنش نشان دهند یا کشش را ایجاد کنند. با این توضیحات، چرخی که مقاومت بیشتری دارد، چرخش کمتری داشته و چرخ با مقاومت کمتر سریع‌تر می‌چرخد. خودروهای دو چرخ محرک دارای یک محور و خودروهای چهار چرخ محرک دارای دو محور هستند.
بردار گشتاور، جدیدترین و بهترین فناوری دیفرانسیل است. بردار گشتاور مجموعه پیچیده‌ای از حسگرها و وسایل الکترونیکی، برای به دست آوردن اطلاعات از سیستم فرمان، موقعیت دریچه گاز، سطح جاده و موارد دیگر را در بر می‌گیرد و به آن توانایی توزیع نیرو را بر روی هر چرخ بر اساس داده‌ها می‌دهد. این گزینه حداکثر کشش را در هنگام پیچیدن فراهم می‌کند و عملکرد را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد.
انواع دیفرانسیل ماشین
دیفرانسیل باز
یک دیفرانسیل در ابتدایی‌ترین شکل خود شامل دو نیمه از یک محور با یک چرخ دنده در هر انتها است که توسط یک دنده سوم به هم متصل شده‌اند و سه ضلع یک مربع را تشکیل می‌دهند. این نوع دیفرانسیل معمولاً با یک دنده چهارم برای استحکام بیشتر تکمیل می‌شود و مربع را کامل می‌کند. این واحد پایه با اضافه شدن یک چرخ‌دنده حلقه‌ای به جعبه دیفرانسیل که چرخ دنده‌های اصلی را در درون خود جای می‌دهد، بیشتر می‌شود. این چرخ دنده حلقوی به چرخ‌ها اجازه می‌دهد تا با اتصال به محور محرک از طریق یک پینیون نیرو را تامین کند.
دیفرانسیل باز، قدیمی‌ترین و رایج‌ترین طرحی است که برای انواع خودرو‌ها و مدل‌های مختلف مناسب است. این نوع دیفرانسیل از ساده‌ترین، قابل اعتماد ترین و پرکاربردترین انواع دیفرانسیل به شمار می‌رود. در دیفرانسیل نوع باز، چرخ دنده پینیون واقع در انتهای میل محرک با چرخ دنده حلقه درگیر می‌شود؛ سپس نیرو از طریق مجموعه دیگری از چرخ دنده‌ها به هر دو محور منتقل می‌شود. تنها نقص در طراحی این نوع چرخ دنده این است که وقتی یک چرخ شروع به لیز خوردن می‌کند، تمام نیرو با کمترین کشش به چرخ فرستاده می‌شود که تنظیمات آن را برای مسابقات سرعت بالا نامناسب می‌کند. به طور کلی، دیفرانسیل نوع باز، رایج‌ترین دیفرانسیل خودرو است که سیستم‌های پیچیده‌تر از آن مشتق می‌شوند.
مزیت این نوع دیفرانسیل، محدود به عملکرد اصلی هر دیفرانسیل است که قبلاً در مورد آن توضیح داده شد و عمدتاً بر روی توانمند ساختن محور برای پیچیدن موثرتر چرخ‌ها در خارج از پیچ با سرعتی سریع‌تر از چرخ داخلی تمرکز دارد.
دیفرانسیل لغزش محدود
دیفرانسیل لغزش محدود، مشابه دیفرانسیل باز است؛ اما از سیستم کلاچ یکپارچه استفاده می‌کند. هنگامی که چرخ کشش را از دست می‌دهد، مکانیزم کلاچ سمت چپ و راست را به هم قفل می‌کند. این سیستم ترجیحی برای وسایل نقلیه‌ای است که بارهای سنگین را بکسل می‌کنند.
دیفرانسیل قفل شده
دیفرانسیل قفل شده گونه‌ای از دیفرانسیل است که در برخی از وسایل نقلیه یافت می‌شود. این نوع دیفرانسیل در اصل یک دیفرانسیل باز با قابلیت قفل شدن در محل برای ایجاد یک محور ثابت به جای یک محور مستقل است که می‌تواند به صورت دستی یا الکترونیکی و بسته به فناوری موجود در خودرو اتفاق بیفتد. مزیت دیفرانسیل قفل شده این است که می‌تواند کشش بسیار بیشتری نسبت به دیفرانسیل نوع باز ایجاد کند. از آنجایی که گشتاور به طور مساوی و 50/50 بین دو چرخ تقسیم نمی‌شود، می‌تواند گشتاور بیشتری را به چرخی که کشش بهتری دارد هدایت کند و در هر لحظه توسط کشش پایین چرخ دیگر محدود نشود.
دیفرانسیل‌های جوش داده شده
دیفرانسیل‌های جوشی اساسا مانند دیفرانسیل‌های قفل شده هستند که به یک محور ثابت جوش داده شده‌اند. این دو دیفرانسیل چرخش هم‌زمان هر دوچرخ را آسان‌تر می‌کنند؛ اما استفاده از آن‌ها چندان توصیه نمی‌شود؛ زیرا گرمای حاصل از جوشکاری می‌تواند استحکام قطعه را به خطر بیاندازد و خطر خرابی آن را افزایش دهد. در شرایط حاد حتی منجر به منفجر شدن دنده‌های دیفرانسیل از طریق پوشش دیفرانسیل و ایجاد خطر برای خودروهای درون جاده و عابران هم خواهند شد.
دیفرانسیل تورسن
دیفرانسیل تورسن از برخی دنده‌های هوشمند استفاده می‌کند تا اثری مشابه دیفرانسیل لغزش محدود بدون نیاز به کلاچ یا مقاومت سیال ایجاد کند. این امر با افزودن یک لایه چرخ دنده حلزونی به دنده سنتی دیفرانسیل باز به دست می‌آید. این مجموعه چرخ دنده‌های حلزونی که روی هر محور عمل می‌کنند، مقاومت مورد نیاز برای انتقال گشتاور را فراهم می‌کنند. در حالی که یک دیفرانسیل باز همیشه باید گشتاور خود را به صورت مساوی بین چرخ‌ها تقسیم کند، دیفرانسیل تورسن بسته به نسبت دنده‌ها قادر است درصد بیشتری از گشتاور را از طریق یک چرخ هدایت کند؛ زیرا مقدار گشتاور موجود، توسط مقدار کشش در هر دو چرخ تعیین می‌شود.
به همین ترتیب چرخ دنده را هم می‌توان به گونه‌ای تنظیم کرد که در هنگام شتاب‌گیری و یا کاهش سرعت به همان روشی که دیفرانسیل لغزش محدود انجام می‌دهد، نسبت مقاومت متفاوتی ایجاد کند. به طور کلی دیفرانسیل تورسن سیستم مکانیکی برتری است که مزایای اصلی تمام انواع دیفرانسیل‌های قبلی را به طور یکجا با هم دارد.
دیفرانسیل فعال
دیفرانسیل فعال که بسیار شبیه دیفرانسیل لغزش محدود است، مکانیزم‌هایی را برای ارائه مقاومت لازم برای انتقال گشتاور از یک سمت به سمت دیگر به کار می‌گیرد. کلاچ‌ها در این نوع دیفرانسیل به جای تکیه بر نیروی صرفاً مکانیکی، می‌توانند به صورت الکترونیکی نیز فعال شوند. دیفرانسیل فعال از الکترونیک برای تغییر نیروهای مکانیکی و تغییر شرایط رانندگی استفاده می‌کند. الکترونیک باعث می‌شود که این تغییرات قابل کنترل و همچنین قابل برنامه ریزی باشند؛ زیرا یک رایانه با استفاده از طیف وسیعی از حسگرها در سراسر وسیله نقلیه، به طور خودکار تشخیص می‌دهد که چرخ‌های محرک چگونه حرکت کنند.
دیفرانسیل بردار گشتاور
یک دیفرانسیل بردار گشتاور قادر است 100 درصد گشتاور موجود را در صورت نیاز و در شدیدترین شرایط از طریق یک چرخ منفرد هدایت کند. نقطه ضعف این سیستم، پیچیدگی زیاد و گران بودن آن است و معمولاً فقط برای برنامه‌های مسابقه و پیست به دلیل پتانسیل سرعت بالای آن‌ها در پیچ استفاده می‌شود.
اجزای دیفرانسیل
- پینیون درایو یا پینیون Bevel
- چرخ دنده یا چرخ تاج
- دنده جانبی دیفرانسیل یا دنده خورشیدی
- پینیون‌های دیفرانسیل یا چرخ دنده‌های سیاره‌ای
- شفت محور یا نیم شفت
- محور پینیون یا پین متقاطع
ساختار دیفرانسیل ماشین
کیس دیفرانسیل دارای بلبرینگ‌هایی است که دو شفت محور را می‌چرخاند. سپس شفت پینیون به دو چرخ دنده جانبی دیفرانسیل متصل می‌شود. چرخ دنده حلقه‌ای به سمت فلنج روی کیس دیفرانسیل حرکت می‌کند. چرخ دنده، حلقه کیس دیفرانسیل را می‌چرخاند و در نهایت روی پینیون درایو سوار می‌شود. پینیون درایو با محفظه دیفرانسیل به نام کیس دیفرانسیل یا کریر مونتاژ می‌شود. شفت محرک توسط یک مفصل به پینیون محرک متصل شده و با چرخ دنده حلقه‌ای هماهنگ می‌شود. بنابراین هنگامی که راننده شفت را می‌چرخاند، پینیون درایو می‌چرخد و چرخ دنده حلقه را می‌چرخاند.
نشانه‌های خرابی دیفرانسیل ماشین
آسیب دیدن لاستیک‌ها
اگر متوجه آسیب‌های عجیب و غریب در دیواره‌ی کناری و بیرونی لاستیک‌ها شدید، احتمال دارد به دلیل خرابی اجزای دیفرانسیل باشد. دلیل آن هم این است که لاستیک‌ها مجبور به چرخش با سرعت‌های نامناسب می‌شوند.
دورزدن سخت در پیچ‌ها
اگر احساس می‌کنید که دور زدن در پیچ‌ها به سختی انجام می‌شود، امکان دارد اشکال از دیفرانسیل خودرو باشد. در چنین شرایطی هندلینگ غیرقابل پیش‌بینی می‌شود و ممکن است منجر به تصادف هم بشود.
احساس لرزش در شفت
اگر اتصالات دیفرانسیل مستهلک شود، شفت محرک شروع به لرزیدن می‌کند که در هنگام شتاب گیری شدید‌تر هم خواهد شد.
شنیدن صداهای ناهنجار از چرخ دنده
دیفرانسیل معیوب باعث ایجاد صدای خراش می‌شود. هرگونه صدای عجیب و غریب باید به طور کامل توسط تکنسین بررسی شود تا مشکل رفع گردد.
شنیدن صدای زوزه از دیفرانسیل
رایج‌ترین صدای دیفرانسیل خراب، بلند شدن صدای زوزه از آن است. این مشکل اغلب به دلیل روانکاری ضعیف در داخل دیفرانسیل اتفاق می‌افتد که باعث نشت مایعات از آن هم خواهد شد.
مراقبت از دیفرانسیل
تعمیر و نگهداری منظم تمام اجزای وسیله نقلیه از تعویض روغن گرفته تا تسمه، شیلنگ و سایر مایعات، ضروری است. سیال دیفرانسیل هم از این قاعده مستثنی نیست. روغن دیفرانسیل مصرف شده بعد از مدتی کثیف و آلوده می‌شود. ادامه رانندگی با روغن آلوده بسیار خطرناک است؛ زیرا باعث سایش غیرضروری قطعات شده و به آن‌ها آسیب دائمی وارد می‌کند.
کلام آخر
در این مطلب از اکسون پارت در خصوص نحوه عملکرد دیفرانسیل خودرو صحبت کردیم. به طور کلی، دیفرانسیل خودرو یک جز کلیدی در حرکت خودرو محسوب می‌شود. این قطعه تایرهای جلو و چرخ‌ها را در یک صفحه نگه می‌دارد و باعث می‌شود که به هر مجموعه قدرت مناسبی وارد شود تا در جهتی که راننده می‌خواهد حرکت کند. وقتی دیفرانسیل خراب می‌شود، خبر بدی برای ماشین شماست؛ بنابراین مراقبت از دیفرانسیل خودرو و بازرسی دورهای آن برای جلوگیری از آسیب رسیدن به دیفرانسیل و کاهش احتمال تصادفات بسیار مهم است.
