دیفرانسیل ماشین چیست؟ بررسی انواع، وظایف و نحوه عملکرد دیفرانسیل

یکی از پیچیده‌ترین سیستم‌های خودرو، سیستم انتقال قدرت است که در مرکز آن، قطعه‌ای حیاتی به نام دیفرانسیل قرار دارد. از مهم‌ترین لوازم یدکی خودرو که عملا حرکت آن به جهات مختلف را امکان‌پذیر می‌کند. تاریخچه استفاده از قطعه‌ای با سازوکار دیفرانسیل به بیش از دو هزار سال پیش می‌رسد. از این قطعه، پیش از صنعت خودروسازی در صنایع دیگر مانند ریسندگی نیز استفاده شده و جزئی ثابت از همه اتومبیل‌ها از ۱۵۰ سال پیش تاکنون بوده است. اما دیفرانسیل چیست؟

در این مقاله ضمن بررسی سازوکار و وظایف دیفرانسیل خودرو، دلایل خرابی و علائم آن را نیز معرفی می‌کنیم. همچنین انواع خودروها بر اساس دیفرانسیل را مرور خواهیم کرد. با ما همراه شده و با یکی از مهم‌ترین قطعات خودروی خود آشنا شوید.

دیفرانسیل چیست؟

دیفرانسیل خودرو، زیرمجموعه سیستم انتقال قدرت است که خود به نوعی یک سیستم پیچیده متشکل از قطعات متعدد محسوب می‌شود. در نگاه اول، دیفرانسیل یک محفظه فلزی از جنس چدن یا آلومینیوم است که از یک سو به موتور و از سوی دیگر به محور چرخ‌های جلو یا عقب خودرو متصل است. در آن، انواع چرخ‌دنده، بلبرینگ، شفت و غیره نیز تعبیه شده‌اند. این قطعات داخلی، عمدتا از جنس فولاد هستند تا در برابر انواع فشار و سایش مقاومت بالایی داشته باشند.

وظایف دیفرانسیل خودرو چیست؟

کارکرد اصلی دیفرانسیل ماشین، تقسیم نیروی موتور بین چرخ‌های آن و به حرکت درآوردن آنهاست. اما اگر بپرسید که مهم‌ترین وظیفه دیفرانسیل چیست؟ باید گفت که این قطعه به‌ویژه هنگام چرخیدن خودرو، دور زدن، تغییر سرعت و حرکت در پیچ‌ها اهمیت می‌یابد. درحقیقت آنچه به حرکت چرخ‌های داخلی و خارجی با سرعت متفاوت هنگام پیچیدن خودرو کمک می‌کند، دیفرانسیل است. دلیل این تفاوت سرعت نیز کوتاه‌تر بودن مسیر چرخ داخلی نسبت به چرخ خارجی در مسیرهای منحنی است. دیفرانسیل با جبران این اختلاف سرعت از وارد آمدن آسیب به سیستم انتقال قدرت نیز جلوگیری می‌کند.

همچنین باید به نقش دیفرانسیل در کاهش سرعت خودرو اشاره کنیم. این قطعه به کمک دیگر اجزاء، نظیر گیربکس در کاهش سرعت خودرو، نقشی غیرمستقیم دارد. بدون وجود دیفرانسیل، کنترل سرعت چرخ‌ها غیرممکن بوده و احتمال لغزش خودرو هنگام ترمز افزایش می‌یابد. همچنین طراحی پین‌ها و شفت‌های این محفظه به‌گونه‌ای است که در جاده‌های لغزنده و کاهش سرعت، فشار کمتری به موتور و سیستم انتقال قدرت وارد شود.

اجزا تشکیل دهنده دیفرانسیل چیست؟

هریک از انواع دیفرانسیل که در بخش‌های بعدی شرح می‌دهیم، تفاوت‌هایی در عملکرد خود دارند. پیش از شرح سازوکار این قطعه باید بدانیم که بخش‌های مختلف تشکیل‌دهنده دیفرانسیل چیست؟ آنها عبارتند از:

• شفت‌ها؛ شامل یک شفت اصلی یا اکسل که به موتور متصل بوده و شفت‌های خروجی جداگانه برای انتقال نیرو به هر چرخ
• چرخ‌دنده‌های رینگی یا حلقه‌ای؛‌ اصلی‌ترین چرخ‌دنده دیفرانسیل به شکل یک حلقه که چرخ‌دنده‌های دیگر به‌خصوص انواع عنکبوتی به آن متصل می‌شوند. عملکرد کلی دیفرانسیل و توزیع درست نیروی چرخشی به این قطعات وابسته است.
• چرخ‌دنده‌های خورشیدی؛ که از یک سو به چرخ‌دنده‌های رینگ و از سوی دیگر به چرخ‌دنده‌های سیاره‌ای متصل بوده و نقش یک پل را در انتقال نیروی شفت بازی می‌کند.
• چرخ‌دنده‌های سیاره‌ای یا عنکبوتی؛ که در بیشتر دیفرانسیل‌ها استفاده شده و بخشی از کار تقسیم نیرو را انجام می‌دهد.
• چرخ‌دنده‌های جانبی یا مورب؛ که نیروی موتور را از شفت ورودی به چرخ‌ها منتقل می‌کنند.
• چرخ‌دنده‌های پینیون دنده‌دار؛ که به چرخ‌دنده‌های مورب متصل بوده و انتقال قدرت را آسان می‌کنند.
• چرخ‌دنده‌های قفل‌کننده؛ که در دیفرانسیل‌های پیشرفته به‌منظور اعمال نیروی مساوی بین چرخ‌ها و جلوگیری از لغزش آنها هنگام کاهش سرعت یا در جاده‌های لغزنده به‌کار می‌روند.
• حامل دیفرانسیل یا کریر (Carrier)؛ یک محفظه چدنی یا آلومینیومی که چرخ‌دنده‌ها و پین‌ها را در خود نگه داشته و همچنین نیروی چرخشی شفت‌ها را به چرخ‌ها منتقل می‌کند.
• پین‌ها؛ که در اکثر دیفرانسیل‌ها برای اتصال چرخ‌دنده‌های سیاره‌ای و جبران اختلاف سرعت چرخ‌ها نصب می‌شوند.
• بلبرینگ‌ها و بوش‌ها؛ این قطعات در اطراف شفت‌ها و چرخ‌دنده‌ها نصب شده و هدف‌شان کاهش اصطکاک و حرکت روان‌تر کل سیستم است.
• روغن دیفرانسیل؛ که برای کاهش اصطکاک قطعات داخل دیفرانسیل ضروری است.

نحوه عملکرد دیفرانسیل ماشین چیست؟

حال که دانستیم اجزا داخلی دیفرانسیل چیست؟ می‌توان سازوکار آن را بهتر شناخت. به‌طور‌کلی نحوه عملکرد دیفرانسیل ماشین به‌شرح زیر است:

• وارد شدن نیروی موتور به شفت اصلی یا ورودی دیفرانسیل
• چرخش چرخ‌دنده‌های سیاره‌ای و انتقال نیرو به چرخ‌دنده رینگی
• انتقال نیرو از چرخ‌دنده رینگی به حامل
• انتقال نیرو از حامل به چرخ‌دنده‌های پینیون و به حرکت در آمدن چرخ‌دنده‌های جانبی
• انتقال نیرو از چرخ‌دنده‌های جانبی به دو شفت یا محور خروجی و به‌حرکت درآمدن چرخ‌ها

معرفی انواع دیفرانسیل

مانند دیگر لوازم یدکی ماشین، دیفرانسیل نیز در انواع مختلفی تولید می‌شود. بسته به نوع موتور، قدرت مورد نیاز و طراحی کلی سیستم انتقال قدرت هریک از انواع دیفرانسیل زیر توسط سازنده‌ها به‌کار می‌روند.

دیفرانسیل ساده

اگر بپرسید معمول‌ترین دیفرانسیل چیست؟ پاسخ قطعا دیفرانسیل ساده یا باز (Open Differential) است. این قطعه، همیشه قدرت و گشتاور موتور را به‌صورت مساوی بین چرخ‌ها تقسیم می‌کند. بنابراین در شرایط عادی عملکرد خوبی دارد اما در جاده‌های لغزنده و پرپیچ‌وخم ممکن است نواقصی از خود نشان دهد. نحوه عملکرد دیفرانسیل باز را در بخش قبلی مقاله توضیح دادیم که در آن، چرخ‌دنده‌های رینگی، پینیونی و شفت‌ها نقشی اساسی دارند. 

دیفرانسیل با لغزش محدود یا LSD

اما منظور از لغزش محدود در عنوان برخی از انواع دیفرانسیل چیست؟ این قطعه به‌گونه‌ای طراحی شده که می‌تواند سرعت چرخ‌ها را محدود و آنها را به صورت مستقل تنظیم کند. به‌این‌ترتیب در شرایط جاده‌ای لغزنده، چرخ‌های با اصطکاک کمتر، نیروی کمتری دریافت کرده و درنتیجه، احتمال لغزیدن‌شان نیز کاهش می‌یابد. سه حرف LSD‌ مخفف Limited Slip Differential هستند.

دیفرانسیل لغزش محدود خود به انواع دیگری تقسیم می‌شود که مهم‌ترین آنها عبارتند از:

دیفرانسیل لغزش محدود کلاچ دار

این محصول، نسبت به دیفرانسیل ساده، شامل تعدادی فنر و دو کلاچ اضافه برای هر شفت خروجی است. این کلاچ‌ها وظیفه تنظیم نیروی وارد به چرخ‌ها در جاده‌های لغزنده و نیز پیچ‌ها را برعهده دارند. این تنظیم نیرو با افزایش و کاهش درگیری چرخ‌دنده‌های عنکبوتی انجام می‌شود.

دیفرانسیل لغزش محدود ویسکوز

در این محصول، فاصله بین شفت اصلی و حامل دیفرانسیل با یک سیال فشرده پر می‌شود. به‌این‌ترتیب، حامل نیز به همراه شفت‌های خروجی گردش می‌کند. عملکرد این دیفرانسیل در پیچ‌ها نسبت به نوع کلاچ‌دار محدودتر اما در جاده‌های لغزنده، مشابه است.

دیفرانسیل قفل شونده

شاید بپرسید که برای خودروهای آفرود بهترین نوع دیفرانسیل چیست؟ برای این خودروها و نیز خودروهای مسابقه‌ای عمدتا از انواع دیفرانسیل قفل‌شونده استفاده می‌شود. سیستمی که قادر به قفل کردن هم‌زمان و کامل همه چرخ‌ها است. آنها همچنین نیرو را فارغ از شرایط جاده به‌صورت یکسان مانند دیفرانسیل‌های باز، بین همه چرخ‌ها توزیع می‌کنند. در این محصول از فنرها، کلاچ‌ها و نیز چرخ‌دنده‌های قفل‌کننده استفاده می‌شود.

دیفرانسیل مرکزی

امروزه در بسیاری از خودروهای AWD و 4WD از یک دیفرانسیل مرکزی برای به‌حرکت درآوردن چرخ‌های محور عقب و جلو به‌صورت هم‌زمان استفاده می‌شود. این سیستم معمولا در مرکز خودرو نصب شده و علاوه بر چرخ‌دنده‌های رینگی، تعداد زیادی چرخ‌دنده سیاره‌ای دارد.

دیفرانسیل تورسن

اما پیشرفته‌ترین دیفرانسیل چیست؟ قطعا دیفرانسیل‌های تورسن یا Torque Vectoring پیچیده‌ترین ساختار را در مقایسه با دیگر انواع دیفرانسیل دارند. آنها در شرایط جاده‌ای معمول و مستقیم، مانند دیفرانسیل باز عمل می‌کنند. اما با ورود به پیچ‌ها یا جاده‌های لغزنده، با قفل کردن چرخ‌دنده‌ها به یکدیگر، نیروی اضافی را از روی یک چرخ برداشته و به چرخی که اصطکاک بیشتری دارد منتقل می‌کند. از این محصول در خودروهای مسابقه‌ای و اسپرت تمام‌چرخ متحرک به‌وفور استفاده می‌شود. انواع سنسورهای الکترونیکی نیز در آن به‌منظور تشخیص به‌موقع اختلاف سرعت چرخ به‌کار می‌روند.

انواع خودروها بر اساس دیفرانسیل

خودروها بر اساس نحوه اتصال دیفرانسیل‌‌شان به چرخ‌ها به انواع زیر تقسیم می‌شوند.

خودروهای دیفرانسیل جلو یا FWD

در این خودروها دیفرانسیل، گیربکس و پیشرانه در جلوی خودرو قرار گرفته و نیروی موتور نیز به چرخ‌های جلو وارد می‌شود. بیشتر خودروهای شهری از نوع دیفرانسیل جلو هستند. از مزایای مهم این طراحی باید به امنیت بهتر، بهبود فضای داخلی و هزینه‌های پایین‌تر تولید اشاره کرد. اما یک خودروی دیفرانسیل جلو، قابلیت رانندگی اسپرت و آفرود کمتری دارد.

خودروهای دیفرانسیل عقب یا RWD

در یک خودروی دیفرانسیل عقب، نیروی موتور به چرخ‌های عقب منتقل می‌شود. به‌این‌ترتیب این چرخ‌های عقب هستند که خودرو را هدایت می‌کنند. در فرآیند انتقال نیروی این خودروها، گیربکس، نیروی چرخشی موتور را از طریق شفت اصلی به دیفرانسیل می‌رساند. این سیستم معمولا در خودروهای شاسی‌بلند، لوکس، خودروهای سنگین و اسپرت کاربرد دارد. از مزایای آن، امکان رانندگی اسپرت‌تر، توزیع بهتر وزن خودرو و نیروی موتور بین چرخ‌ها و کشش بهتر هستند. با‌این‌حال این طراحی، سبب اشغال بیشتر فضای داخلی و دشوارتر شدن کنترل خودرو در شرایط لغزنده می‌شود. 

خودروهای چهار چرخ متحرک

اگر بپرسید که بهترین خودرو برای شرایط جاده‌ای خطرناک و ناهموار از نظر طراحی دیفرانسیل چیست؟ پاسخ، قطعا خودروهای چهارچرخ متحرک هستند. در طراحی آنها، نیروی موتور از طریق دیفرانسیل به هر چهار چرخ منتقل می‌شود. این خودروها خود به انواع زیر تقسیم می‌شوند:

• چهارچرخ متحرک 4WD دائمی: که در آن همه چرخ‌ها دائما با دیفرانسیل درگیر هستند. سیستمی که در خودروهای آفرود و SUV شاهد آن هستیم.
• چهارچرخ متحرک 4WD انتخابی یا موقت: که به‌طور معمول دو چرخ جلو یا عقب را درگیر کرده اما راننده می‌تواند در مواقعی، همه چرخ‌ها را به دیفرانسیل متصل کند. در خودروهای آفرود و تراک‌ها از این سیستم استفاده می‌شود.
• چهارچرخ متحرک AWD: مشابه با سیستم دیفرانسیل در خودروهای 4WD انتخابی که در آن عمل درگیر کردن چرخ‌ها به‌صورت خودکار انجام می‌شود. در خودروهای مدرن شهری و کراس‌اوورها عمدتا این سیستم به‌کار می‌رود.

علائم خرابی دیفرانسیل ماشین چیست؟

حال که دانستیم دیفرانسیل چیست و چطور کار می‌کند؟ باید علائم خرابی آن را نیز بشناسیم. مهم‌ترین آنها را می‌توان در موارد زیر خلاصه کرد:

• شنیده شدن صداهای غیرعادی مانند صدای ضربه و وزوز
• لرزش خودرو در سرعت‌های بالا، هنگام شتاب‌گیری یا دور زدن
• نشتی روغن از محفظه دیفرانسیل
• سخت شدن دور زدن با خودرو و عدم تنظیم درست سرعت چرخ‌ها
• لغزش خودرو در جاده‌های لغزنده

جمع بندی

در این مقاله تلاش کردیم به این سوال پاسخ دهیم که دیفرانسیل چیست و چه سازوکاری دارد. در پایان لازم به ذکر است که این قطعه معمولا تحت فشار بار بیش از حد خودرو، عدم تنظیم صحیح چرخ‌ها و رانندگی در شرایط جاده‌ای پردست‌انداز می‌تواند دچار خرابی زودهنگام شود. در مواردی با روغن‌کاری و تعویض برخی چرخ‌دنده‌ها یا شفت‌ها امکان تعمیر آن وجود دارد. در این صورت، لازم است قطعات مورد نیاز را از فروشگاه‌های معتبر لوازم یدکی خودرو با برندهای شناخته‌شده و گارانتی اصلی خریداری نمایید. فروشگاه زدفیت، ضمن همکاری با تولیدکننده‌های معتبر خارجی، انواع این محصولات را با مشاوره فروش و قیمت‌های رقابتی به سراسر کشور ارسال می‌نماید. برای اطلاع از لیست قیمت لوازم جانبی زدفیت با ما تماس بگیرید.