آشنایی با انواع سیستم محورهای خودرو

بسیاری از خریداران خودرو با این قضیه محورهای خودرو گیج شده‌اند و نمی‌دانند چه نوع خودرویی با چه نوع سیستم محوری برایشان مناسب است. چهار گزینه در این زمینه وجود دارد: محور جلو، محور عقب، چهار چرخ محرک و تمام چرخ محرک. هرکدام از این موارد مزایای خودش را دارد و هیچکدام به تنهایی برای تمام شرایط و موقعیت‌ها مناسب نمی‌باشد.

ابتدا باید بدانید دیفرانسیل چیست. یک جفت چرخ را تصور کنید که روی یک محور قرار دارند و در مسیری دوار دور می‌زنند. در این حال مشخص می‌شود که چرخی که در سمت بیرونی این مسیر دایره‌ای قرار دارد فاصله بیشتری را طی می‌کند، نسبت به چرخی که در داخل مسیر و در کنار مرکز قرار دارد. به همین دلیل این چرخ سریع‌تر از چرخ دیگر به دور خود می‌چرخد. برای هماهنگ‌سازی این ناهمسانی در سرعت میان دو چرخ وسیله ای به نام دیفرانسیل طراحی شده است (در زبان انگلیسی دیفرانسیل به معنای ناهمسانی است) . این وسیله مجموعه‌ای از دنده‌هاست که به گونه ای طراحی شده تا نیرو را به هر دو چرخ منتقل کند و در عین حال اجازه دهد در صورت نیاز، با سرعت‌های ناهمسان بچرخند. یکی دیگر از ویژگی‌های دیفرانسیل آزاد اینست که در صورت اصطکاک یکسان، به هر دو چرخ نیروی یکسانی را منتقل می‌کند. اما اگر چرخش در یکی از چرخ‌ها آسان‌تر صورت گیرد، مثلا اگر یک چرخ روی یخ قرار گرفته باش، دیفرانسیل آزاد نیرو را به آن چرخی منتقل می‌کند که چرخشش به آسانی صورت می‌گیرد و در نتیجه آن چرخ بیشتر به دور خودش می‌چرخد و اصطکاک کافی برای حرکت خودرو ایجاد نخواهد شد . بر این اساس سیستم‌های متفاوتی ایجاد شده‌اند که دیفرانسیل‌های محدود کننده لغزندگی نام دارند و لغزندگی حاصل از قرار گیری یک چرخ بر روی سطوح لغزنده را محدود می‌کنند. این دیفرانسیل‌های محدود کننده لغزندگی در میان افرادی که در مناطقی با شرایط لغزندگی فراوان مانند جاده های یخی و برفی زندگی می‌کنند بسیار طرفدار دارند.

مورد دیگری که باید در نظر داشت مسئله‌ای است که مهندسان آن را اﻧﺘﻘﺎل وزن می‌خوانند. هنگامی که خودرویی شتاب می‌گیرد، وزن خودرو به سمت عقب و بر روی چرخ‌های عقب منتقل می‌شود و هنگامی که متوقف می‌شود وزنش به جلو و بر روی چرخ‌های جلو منتقل می‌شود. به همین دلیل است که وقتی که راننده ناگهان تخت‌گاز می‌رود خودرو در عقب به اصطلاح چمباتمه می‌زند و زمانی که ناگهان ترمز می‌کند خودرو در جلو به اصطلاح کله می‌کند.

با یادگیری این مطالب حالا نوبت به ویژگی‌های انواع محورها و دیفرانسیل‌ها می‌رسد.

محور عقب یا دیفرانسیل عقب

در خودروهای دیفرانسیل عقب، چرخ‌های عقب خودرو را به حرکت در می‌آورند. برای دهه‌ها خودروهای دیفرانسیل عقب بخش عمده خودروهای تولیدی را تشکیل می‌دادند چراکه تولید آن‌ها راحت‌تر و ساده‌تر است و ذاتا قوی‌تر و مطمئن‌تر هستند. در این خودروها موتور در جلو قرار دارد که به یک گیربکس متصل است و نیرو از طریق میل‌گاردان به دنده‌های محور عقب و سپس به چرخ‌های عقب منتقل می‌شو. تقریبا تمامی کامیون‌ها، به جز برخی انواع کوچک‌تر، دیفرانسیل عقب هستند. اگر در عقب یک وانت زیر آن را نگاه کنید می‌‌توانید محفظه محور عقب را در وسط ببینید که یک برآمدگی بزرگ تقریبا به اندازه یک کدوحلوایی یا توپ بسکتبال می‌باشد. درون این برآمدگی چرخ‌دنده‌ها، حلقه‌ها و تجهیزاتی وجود دارد که دیفرانسیل را شکل می‌دهند و نیرو را از میل‌گاردان به چرخ‌ها منتقل می‌کنند، نسبت مناسب میان دنده‌ها را برقرار می‌سازند و همچنین به نیرو اجازه می‌دهند تا بتواند از میل‌گاردان به چرخ‌ها به صورت نود درجه تغییر جهت دهد. این چرخ‌دنده‌ و حلقه‌ها را که محرك نهايي نیز می‌نامند، نمی‌توان دیفرانسیل خواند و هرکدام می‌تواند به صورت مجزا وجود داشته باشد.

در خودروهای محور عقب، این چرخ‌های عقب هستند که خودرو را به حرکت در می‌آورند ولی چرخ‌های جلو خودرو را هدایت می‌کنند و به این ترتیب کارها تقسیم شده است. اینکه مزایای محور عقب چیست بستگی به کاربری مورد ا‌نتظار از خودرو دارد. در کامیون‌های سنگین و وانت‌ها، محور‌عقب پایداری در ناهمواری‌ها را به همراه دارد و با توجه به افزایش وزن بار، اصطکاک نیز افزایش می‌یابد زیرا وزن بار به چرخ‌ها فشار وارد می‌کند. در خودروهای مسافری، محور عقب توانایی کنترل بهتر نیروی موتور و وزن‌های اضافه در خودرو را ایجاد می‌کند. خودروهای لوکس اغلب محور عقب می‌باشند. تمام خودروهای اسپرت واقعی و خودروهای مسابقه‌ای همانند گرند‌پری، فرمول یک یا نسکار نیز محور عقب هستند. مزیت عمده محور عقب در خودروهای پرفورمنس (سرعت) این است که انتقال وزن در هنگام شتاب، اصطکاک را افزایش می‌دهد و هرچه شتاب بیشتر شود وزن بیشتری به چرخ‌های عقب منتقل می‌شود و اصطکاک بیشتر می‌شود و همه این‌ها شتاب را افزایش می‌دهند.

خودروهای محور عقب توزیع وزن متعادل‌تری در عقب و جلوی خودرو دارند و هر تایر وزن یکسانی را متحمل می‌شود و این موضوع باعث واکنش بهتر در پیچ‌ها و بالاتر رفتن محدوده پیچش خودرو می‌شود. و در آخر، خودروی محور عقب توانایی ترمزگیری فوق‌العاده‌ای دارد زیرا هنگام به‌کارگیری ترم، وزن حاصله به طور یکسان‌تری در میان چرخ‌ها توزیع می‌شود.

جالب است که بدانید ایده‌آل‌ترین حالت توزیع وزن، که در نتیجه بهترین عملکرد را نیز به دنبال دارد، در خودروهای محور عقب است، درست همانند یک ماشین مسابقه حرفه‌ای که عقب سنگین‌تری دارد. در این حالت به دلیل اینکه وزن بیشتری بر روی چرخ‌های عقب وارد می‌شود، شتاب نیز بیشتر می‌شود. همچنین ترمزگیری هم تقویت می‌شود زیرا در هنگام رانندگی با سرعت بالا و در شرایط مسابقه، ترمزگیری باعث انتقال شدید وزن می‌شود، سپس وزن خودرو بر روی چهار چرخ‌ها مساوی‌تر می شود و هر چرخ می‌تواند حداکثر کمک را به توقف خودرو داشته باشد. یک خودروی مسابقه پرنیرو و واقعی مانند خودروهای حاضر در ایندیاناپولیس یا فرمول‌یک تقریبا ۳۵ درصد وزن کلی خود را روی چرخ‌های جلو و ۶۵ درصد بر روی چرخ‌های عقب حمل می‌کنند.

http://storage.takhtegaz.com/storage...6ee82c5c08.jpg

محور جلو یا دیفرانسیل جلو

در خودروهای محور جلو، گیربکس، محرك نهايي و دیفرانسیل‌ها در یک مجموعه کلی قرار دارند و چرخ‌های جلو را به حرکت در می‌آورند. بیشتر سدان‌های امروزی و به‌ویژه آن‌هایی که در محدوده قیمتی متوسط به پایین قرار دارند، محور جلو هستند. دو دلیل اساسی برای محور جلو بودن یک خودرو وجود دارد، مصرف سوخت کمتر و فضای داخلی بیشتر در خودرو. ضمن اینکه با ترکیب تمام سیستم انتقال نیروی خودرو در یک مجموعه، باقی قسمت‌های خودرو با وزن کمتری ساخته می‌شوند. به این شکل فضای سرنشینان و بار خودرو نیز فراخ‌تر می‌شود زیرا موتور، گیربکس و دیگر قسمت‌های انتقال نیرو فضای کمتری را اشغال خواهند کرد. به همین دلیل است که همه مینی‌ون‌ها محور جلو هستند؛ درغیر این‌صورت نمی‌توانستند این‌چنین جادار باشند و محبوبیتشان را از دست می‌دادند.

محور جلو مزایایی در عملکرد خودرو نیز دارد. به خاطر فشار وزن بر روی چرخ‌ها، در سطوح لغزنده و در سرعت‌های پایین‌تر اصطکاک بهتری ایجاد می‌شود. به همین دلیل خودروهای محور جلو در شرایط برفی یا یخی عملکرد بسیار خوبی دارند. افرادی که در مناطقی با چنین آب و هوایی زندگی می‌کنند به خوبی مزایای خودروهای محور جلو را می‌دانند.

یک خودروی محور جلوی معمولی حدود ۶۵ درصد وزنش را بر روی چرخ‌های جلو حمل می‌کند، بنابراین یکی از معایب محور جلو بودن به توزیع وزن مربوط می‌شود. در شتاب بالا، وزن از روی چرخ‌ها برداشته می‌شود و اصطکاک کاهش پیدا می‌کند. در ترمزگیری شدید وزن بیشتری به چرخ‌های جلو منتقل می‌شود و این چرخ‌ها مجبورند نقش اصلی را بازی کنند. به همین دلیل در خودروهای محور جلو، لاستیک‌ها و ترمزهای جلو بسیار سریع‌تر از عقبی‌ها فرسوده می‌شوند. اما از طرف دیگر، خودروهای محور جلو به خاطر تحمل وزن در جلوی خودرو در یک مورد فوق‌العاده هستند؛ آنچه که مهندسان پایداری سمتی می‌نامند، یعنی تمایل خودرو به حرکت مستقیم. این مسئله باعث می‌شود خودروهای محور جلو در بزرگراه‌ها و یا در هنگام وزش باد مخالف پایداری بالایی داشته باشند.

خودروهای محور جلو با عملکردهای بسیار بالا نیز وجود دارند اما در کل و با در‌نظر‌ گرفتن نیروی موتور، وزن، قیمت و پیشرفتگی و امکانات یکسان، باید گفت که خودروهای محور جلو هرگز به توانایی های یک خودروی محور عقب نمی‌رسند.


چهار چرخ محرک

برای درک بهتر مزایا و محدودیت‌های چهار چرخ محرک باید به مبحث پیشینمان درباره چرخ‌ها و محور برگردیم. گفتیم که چرخ‌های دوسوی محور با سرعت متفاوتی به دور خود می‌چرخند و همچنین به یاد داشته باشید که گفتیم این اتفاق در مسیر دوار می‌افتد. حالا نکته دیگری که باید بدانید اینست که علاوه بر اینکه چرخی که در سمت بیرونی این مسیر دایره‌ای قرار دارد فاصله بیشتری را نسبت به چرخی که در داخل مسیر و در کنار مرکز قرار دارد طی می‌کند، چرخ‌های جلویی نیز فاصله بیشتری نسبت به چرخ‌های عقبی طی می کنند. برای اثبات این مسئله می‌توانید چرخ‌های خودرویتان را خیس کنید و سپس با خودرو دایره‌ وار یک دور بچرخید و جای چهار چرخ خودرو را روی زمین مشاهده کنید. این‌کار را با کالسکه بچه یا چرخ‌دستی خرید فروشگاه‌ها نیز می‌توانید انجام دهید.

در یک خودروی کاملا چهار چرخ محرک مانند بسیاری از کامیون‌ها، اس‌یو‌وی‌ها و خودروهای نظامی، تا زمانی که راننده حالت چهار چرخ محرک را انتخاب نکرده خودرو به صورت دو محور عمل می‌کند. حالت دو محور در این خودروها معمولا محور عقب می‌باشد و تا زمان به کارگیری چهار چرخ محرک، حالت محور جلو نیز همراه خودرو است. این به‌کارگیری در وسیله‌ای به نام جعبه‌ی دنده کمکی عملیاتی می‌شود. در اکثر مدل‌ها وقتی که چهار چرخ محرک فعال می‌شود، جعبه‌ی دنده کمکی، به صورت مکانیکی سیستم‌ محرک‌های جلو و عقب را به یکدیگر قفل می‌کند و بنابراین چرخ‌های جلو و عقب به صورت مکانیکی مجبور به چرخش همزمان با سرعت یکسان می‌شوند. حالا آن قسمت که گفتیم چرخ‌های جلویی فاصله بیشتری نسبت به چرخ‌های عقبی طی می‌کنند را به خاطر دارید؟ بسیار تاکید می‌کنیم که تنها زمانی باید از سیستم چهار چرخ محرک استفاده کنید که خودرو روی سطح بسیار لغزنده قرار گرفته باش، آنقدر که چرخ‌های عقب و جلو سر بخورند؛ مانند سطوح برفی، یخی و یا به شدت گل و لای. خیابان‌های خیس در روزهای بارانی آنقدر لغزنده نمی‌شوند که از این سیستم استفاده کنیم، این سیستم فقط و فقط برای سطوحی با اصطکاک بسیار پایین می‌باشد. در صورت استفاده از سیستم چهار چرخ محرک بر روی سطوح معمولی حتما و یقینا یا لاستیک‌ها و یا قسمتی از سیستم انتقال قدرت خودرویتان را نابود خواهید کرد. برای مثال جعبه‌ی دنده کمکی و یا مفصل‌های میل‌گرد قطعا به سختی آسیب خواهند دید.

در هر صورت سیستم چهار چرخ محرک در شرایط اصطکاک بسیار پایین مانند برف سنگین و یا در شرایط آفرود، فوق‌العاده عمل می‌کند. امروزه سیستم‌های چهار چرخ محرک جدیدتری ساخته شده‌اند که به صورت اتوماتیک عمل می‌کنند. یک نوع از این سیستم وجود دارد که سرعت هر چرخ را جداگانه محاسبه می‌کند و در صورتی که احساس کند یک یا چند چرخ در حال لغزش و سرخوردگی هستند به صورت الکترونیکی و یا اتوماتیک سیستم را درگیر می‌کند. با این سیستم راننده لازم نیست که کاری بکند و حتی ممکن است متوجه درگیر شدن سیستم نیز نشود.

تمام چرخ محرک

برای رفع محدودیت‌های چهار چرخ محرک و ایجاد اصطکاک تمام وقت در تمام چرخ‌ها، سیستم‌های تمام چرخ محرک گوناگونی وجود دارد. ذکر تمام جزییات تک‌ به‌ تک آن‌ها در اینجا نمی‌گنجد اما تقریبا شبیه چهار چرخ محرک هستند اما به نوعی ساخته شده‌اند که اجازه می‌دهند مقدار مشخصی لغزندگی میان چرخ‌های جلو و عقب وجود داشته باشد. به طور ساده، سیستم چهار چرخ محرک را تصور کنید و یک دیفرانسیل را به جعبه دنده کمکی آن اضافه کنید که وظیفه‌اش ممکن ساختن ناهمسانی‌های سرعت در جلو و عقب است. البته اگر از این مرحله فراتر نمی‌رفت نمی‌توانست کاربردی داشته باشد چراکه نیرو را به چرخی می‌فرستد که آسان‌تر می‌چرخد (مطلبی که درباره دیفرانسیل آزاد گفتیم را به یاد بیاورید) در نتیجه تمام چرخ‌ها می‌بایست همواره اصطکاک کافی می‌داشتند. آن وسیله دیفرانسیل شکل که گفتیم در جعبه دنده کمکی وجود دارد، امکان کاهش لغزندگی را نیز ایجاد می‌کند. اکنون باید یک تصور کلی از مفهوم سیستم تمام چرخ محرک به دست آورده باشید. تصور کنید سیستمی وجود دارد که نیرو را همواره و به همه چرخ‌ها می‌دهد و تفاوت لازم در نسبت‌های سرعت در هر چرخ را نیز میسر می‌کند.

مزیت تمام چرخ محرک در اینست که این سیستم همواره برقرار است و راننده مجبور نیست کاری انجام دهد، اهرمی را بکشد یا جعبه دنده کمکی را درگیر کند. هر وقت که خودرو روشن باشد این سیستم نیز در حال کار است. البته در موقعیت‌های آفرود و بسیار سخت، تمام چرخ محرک به پای چهار چرخ محرک نمی‌رسد. به همین دلیل بسیاری از سیستم‌های تمام چرخ محرک امروزی برای شرایط بسیار سخت، توانایی قفل شدن در حالت چهار چرخ محرک کامل را دارند.

حال کدامیک را باید انتخاب کرد ؟ برای بیشتر افراد در اکثر موارد، محور جلو به خاطر مصرف سوخت کم، فضای سرنشین بیشتر و اصطکاک بیشتر در شرایط لغزنده بهترین گزینه است. برای بهترین عملکرد در شرایط آب‌و‌هوایی مناسب، محور عقب ایده‌آل خواهد بود. برای افراد علاقمند به آفرود یا کار در شرایط بد آب‌و‌هوایی چهار چرخ محرک مناسب است. و برای تمام زمان‌ها، همه‌جا‌، همه نوع شرایط جوی و حداکثر اصطکاک، تمام چرخ محرک بهترین انتخاب خواهد بود. شما باید انتخاب کنید که مناسب‌ترین سیستم برای نوع فعالیت‌تان کدام است.