برخی از مردم می گویند، "دیفرانسیل فقط به چرخ های چپ و راست اجازه می دهد خود به خود بچرخند-هیچ چیز پیچیده ای در مورد آن وجود ندارد." اگرچه این ساده به نظر می رسد، اما در واقع نکته مهم را از دست می دهد.
مشکل اساسی که یک دیفرانسیل حل می‌کند این نیست که به چرخ‌ها اجازه دهد هر طور که می‌خواهند بچرخند. بلکه به وسیله نقلیه اجازه می دهد تا نیرو را منتقل کند و در عین حال چرخ های محرک چپ و راست را قادر می سازد در طول یک پیچ با سرعت های مختلف بچرخند. درک این تمایز اولین گام برای درک نحوه عملکرد دیفرانسیل است.
01. بدون دیفرانسیل، چرخش به یک مشکل بزرگ تبدیل می شود
یک سناریوی واقعی-زندگی را در نظر بگیرید: دو نفر در حال قدم زدن-در کنار-در حال چرخش هستند. فردی که در بیرون قرار دارد باید گام های بلندتر و سریع تری بردارد، در حالی که فرد درونی گام های کوچک تری برمی دارد. همین اصل برای خودرویی که در یک گوشه می‌پیچد صدق می‌کند-چرخ‌های بیرونی در امتداد قوس بزرگ‌تری حرکت می‌کنند و چرخ‌های داخلی در امتداد قوس کوچک‌تری حرکت می‌کنند، بنابراین به سرعت‌های چرخشی متفاوتی نیاز دارند.
تجزیه و تحلیل ساختار و اصول دیفرانسیل _ شبکه خودکار اقیانوس آرام
این دقیقاً همان جایی است که وسایل نقلیه اولیه با -چرخ‌های محرک محور محکم با مشکل مواجه شدند. در حالی که چرخ های چپ و راست توسط یک شفت سفت و سخت به هم قفل شده بودند، مجبور شدند با همان سرعت بچرخند. این کار در هنگام رانندگی مستقیم خوب بود، اما در یک پیچ-که در آن چرخ‌ها واقعاً نیاز داشتند با سرعت‌های مختلف بچرخند-با مجبور کردن آنها به همگام ماندن، آنها را با یکدیگر درگیر کرد.
شما می توانید این را به صورت دو نفر تصور کنید که با پاهای بسته به هم در حال دویدن یک انحنا هستند: فرد بیرونی می خواهد سریعتر حرکت کند، در حالی که فرد درونی می خواهد آهسته تر حرکت کند و در نتیجه حرکتی ناهنجار و ناهماهنگ برای هر دو ایجاد می شود.
بنابراین، وظیفه اصلی یک دیفرانسیل برآوردن نیاز ضروری برای چرخش چرخ های محرک چپ و راست برای چرخش با سرعت های مختلف در طول پیچ ها است. ثبات حمل و نقل به سادگی یکی از مزایای عملی حاصل از این امر است. در گفتگوهای آینده در مورد خودروها، اگر کسی دیفرانسیل را صرفاً به عنوان یک "مولفه عملکرد" توصیف کند، می توانید بپرسید: "بدون آن، چرخ های محرک چپ و راست چگونه می توانند مسافت های مختلفی را که باید در هنگام چرخش طی کنند، تحمل می کنند؟"
02. دنده-دیفرانسیل نوع: حالت های متمایز برای چرخش و رانندگی مستقیم-
دیفرانسیل‌های{0}}نوع دنده موجود در خودروهای مدرن ممکن است پیچیده‌تر از آنچه انتظار دارید به نظر برسند، اما مفهوم اصلی یکسان است: انتقال نیرو باید ادامه یابد، با این حال چرخ‌های دو طرف باید بتوانند سرعت چرخش خود را بر اساس مسافت‌های متفاوتی که طی می‌کنند تنظیم کنند.
از اجزایی مانند محفظه دیفرانسیل، چرخ دنده های سیاره ای (یا چرخ دنده های عنکبوتی)، شفت چرخ دنده های سیاره ای و چرخ دنده های جانبی (یا چرخ دنده های محور) تشکیل شده است. هنگام رانندگی در یک خط مستقیم، چرخ های چپ و راست تقریباً مسافت یکسانی را طی می کنند. مکانیسم داخلی دیفرانسیل به عنوان یک واحد هماهنگ عمل می کند: چرخ دنده های سیاره ای همراه با محفظه می چرخند اما روی محورهای خود نمی چرخند و هر دو چرخ را با سرعت یکسان می چرخانند.
هنگام چرخش وضعیت تغییر می کند. چرخ بیرونی باید سریعتر بچرخد، در حالی که چرخ داخلی باید کندتر بچرخد. در این مرحله، چرخ دنده های سیاره ای علاوه بر چرخش، شروع به چرخش بر روی محورهای خود می کنند و عملاً این اختلاف سرعت را "تطبیق می دهند". این تنظیم سرعت به صورت خودکار انجام می شود و نیازی به ورودی راننده ندارد.
این فرمول را به خاطر بسپارید: سرعت چرخ چپ + سرعت چرخ راست=2 × سرعت دیفرانسیل محفظه. هنگام چرخش، مقداری که یک طرف سرعت می‌گیرد دقیقاً با مقداری که طرف دیگر کاهش می‌دهد مطابقت دارد. مجموع کل ثابت می ماند.
03. دیفرانسیل باز: برای چرخش عالی است، اما مانعی در هنگام لیز خوردن است
در این مرحله، بسیاری از مردم ممکن است به طور طبیعی به این نتیجه برسند که از آنجایی که دیفرانسیل به چرخ های چپ و راست اجازه می دهد تا با سرعت های مختلف بچرخند، باید در همه شرایط رانندگی موثر باشد.
مسئله دقیقاً در همین جاست. در حالی که دیفرانسیل های باز در طول پیچ های استاندارد به نرمی کار می کنند، می توانند کاستی های قابل توجهی را در سطوح-کشش کم-مانند جاده های خیس، یخ زده یا گل آلود نشان دهند.
نمودار ساختار کامل شاسی خودرو – دایره المعارف خودرو اقیانوس آرام
اصل اساسی یک دیفرانسیل باز این است که قدرت به سمت سمتی جریان می‌یابد که راحت‌تر رانندگی می‌کند. به عبارت دیگر، طرفی که کمترین مقاومت را دارد، بیشترین سرعت چرخش را به دست می آورد.
این در جاده های معمولی به خوبی کار می کند، اما اگر یکی از چرخ ها به یخ برخورد کند یا تماس خود را با زمین قطع کند (در هوا معلق بماند) وضعیت تغییر می کند. چرخ لغزش با مقاومت کمی روبرو می شود، بنابراین تمام نیرو به آن سمت جریان می یابد. چرخ در مسابقات هوایی به سرعت می چرخد، در حالی که چرخ با کشش واقعی هیچ نیرویی دریافت نمی کند.
مانند ایستادن با یک پا روی زمین خشک و پای دیگر روی یخ است: پای روی یخ به شدت می‌لرزد، با این حال بدن شما نمی‌تواند هیچ اهرم موثر یا حرکت رو به جلو ایجاد کند.
بنابراین، این ایده که "داشتن دیفرانسیل به این معنی است که شما نباید نگران لیز خوردن باشید" نادرست است. دیفرانسیل های باز در مدیریت تفاوت سرعت در حین پیچ ها عالی هستند، اما برای مقابله با اتلاف قدرتی که با از دست دادن کشش یک چرخ رخ می دهد تلاش می کنند. 04. محدود-دیفرانسیل لغزش (LSD): مقابله با چرخش چرخ
Limited-Limited Slip Differential-معمولاً به عنوان LSD- شناخته می‌شود با همان کلمات "لغزش محدود" تعریف می‌شود.
این تفاوت در سرعت چرخش بین چرخ های چپ و راست را از بین نمی برد. در عوض، هنگامی که چرخی مستعد چرخیدن آزادانه باشد، این لغزش غیرمولد را محدود می‌کند و در نتیجه کشش بهتر خودرو را تضمین می‌کند.
به عنوان مثال LSD سبک کلاچ{0}}رایگان را در نظر بگیرید: مجموعه ای از صفحات اصطکاک بین دنده های جانبی و محفظه دیفرانسیل را در خود جای داده است. در پیچ‌های معمولی، دقیقاً مانند یک دیفرانسیل باز عمل می‌کند و امکان اختلاف سرعت بین چرخ‌ها را فراهم می‌کند. با این حال، زمانی که یک چرخ شروع به لیز خوردن می‌کند، مکانیسم کلاچ در سمتی که کشش دارد درگیر می‌شود (فشرده می‌شود) و اجازه می‌دهد تا قدرت به جای هدر رفتن کامل روی چرخ چرخان به آنجا منتقل شود.
فقط این را به خاطر بسپارید: یک دیفرانسیل استاندارد پیچیدن را کنترل می کند، در حالی که یک دیفرانسیل{0}}محدود، چرخش چرخ را کاهش می دهد.
دفعه بعد که به برگه مشخصات خودرو نگاه می‌کنید، یک "دیفرانسیل" استاندارد را با "دیفرانسیل{0}}لغزش محدود"- اشتباه نگیرید، به این فکر کنید که اولی به پای چپ و راست شما اجازه می‌دهد تا با یک انحنا با ریتم حرکت کنند، در حالی که دومی مانند تثبیت‌کننده‌ای عمل می‌کند که از هدر رفتن انرژی شما در هنگام از بین رفتن سطح زمین جلوگیری می‌کند.
دو انتخاب: تجزیه و تحلیل مختصری از سیستم AWD Buick Envision
05. قفل دیفرانسیل چطور؟ این دقیقا برعکس است
مفهوم دیگری وجود دارد که اغلب باعث سردرگمی می شود: قفل دیفرانسیل.
عملکرد قفل دیفرانسیل دقیقا برعکس دیفرانسیل استاندارد است: مکانیزم دیفرانسیل را قفل می کند و از هر گونه تفاوت در سرعت چرخش بین چرخ ها جلوگیری می کند.
چه زمانی استفاده می شود؟ برای بازیابی خارج از جاده-. اگر چرخی کاملاً از زمین جدا شده باشد یا بدون درمان بچرخد، قفل دیفرانسیل هر دو چرخ را مجبور می‌کند تا با سرعت یکسان بچرخند و قدرت را به سمتی هدایت کند که کشش دارد.
به طور خلاصه: یک دیفرانسیل استاندارد اجازه می دهد تا تفاوت سرعت (برای پیچیدن) وجود داشته باشد، یک دیفرانسیل لغزش محدود، اختلاف سرعت بیش از حد را محدود می کند (برای کنترل چرخش چرخ)، و یک قفل دیفرانسیل تفاوت سرعت را کاملاً حذف می کند (برای گیر کردن).
اگر از وسیله نقلیه خود فقط برای رفت و آمد روزانه در جاده‌های آسفالته استفاده می‌کنید، درک نحوه عملکرد دیفرانسیل عمدتاً ارزشمند است، بنابراین از این ایده که "تفاوت‌های سرعت نشان‌دهنده یک نقص است"-در واقعیت نگران نخواهید شد، چرخش چرخ‌های چپ و راست با سرعت‌های متفاوت هنگام چرخش کاملاً طبیعی است. اگر اغلب با جاده‌های لغزنده یا گل‌آلود مواجه می‌شوید، بهتر است تفاوت بین یک دیفرانسیل باز و یک سیستم لغزش محدود-را روشن کنید. دفعه بعد که از یک نمایندگی بازدید می‌کنید، به دقت به این موضوع توجه کنید که آیا فروشنده می‌گوید خودرو دارای «دیفرانسیل» یا «محدود{4}}دیفرانسیل لغزش است-اولین چیزی به شما نمی‌گوید، در حالی که دومی عملکرد واقعی خودرو را در سطوح لغزنده نشان می‌دهد.
