سیستم انتقال قدرت خودرو چگونه کار می‌کند؟

به گزارش خودرونویس، بخشی از کار تولیدی در پیشرانه بوسیله پولی‌ها و تسمه‌ها صرف تولید برق در دینام، دوران پولی پمپ آب (واتر پمپ) و یا صرف دوران پولی کمپرسور کولر برای راه اندازی سیستم تهویه مطبوع می‌شود که این میزان، درصد کمی‌ از توان تولیدی پیشرانه را شامل می‌شود و مقدار بیشتر توان تولیدی از طریق سیستم انتقال قدرت به محور یا محور‌های محرک فرستاده می‌شود تا نقش اصلی خود که حرکت خودرو است را ایفا کند.

بنابراین سیستم انتقال قدرت را به طور خلاصه می‌توان یک مجموعه هماهنگ برای انتقال و توزیع توان تولیدی توسط پیشرانه به چرخ‌های محرک (در یک خودرو) تعریف کرد که از اجزای اصلی شامل دیسک و صفحه کلاچ، جعبه دنده (گیرباکس)، میل گاردان و چهارشاخ‌ها و دیفرانسیل و پلوس‌ها تشکیل شده است. در این شماره به بررسی و معرفی دیسک و صفحه کلاچ، دیفرانسیل، میل گاردان و پلوس‌ها می‌پردازیم و معرفی انواع جعبه دنده‌ها (گیرباکس‌ها) را به علت گستردگی به شماره آینده موکول می‌کنیم.

دیسک و صفحه کلاچ
دیسک و صفحه کلاچ یک مجموعه دو عضوی و اولین مجموعه از سیستم انتقال قدرت است که به صورت مستقیم با پیشرانه در ارتباط است. همانطور که پیش‌تر اشاره شد، در انتهای میل لنگ موتور یک جسم دوار دایره‌ای شکل با اینرسی بالا به منظور یکنواخت سازی دوران میل لنگ و همچنین ذخیره انرژی جنبشی برای کمک به دوران لنگ‌ها و حرکات رفت و برگشتی پیستون‌ها در بین مراحل کار دهی استفاده می‌شود که فلایویل نام دارد. دیسک و صفحه کلاچ بر روی فلایویل نصب می‌شوند.

طریقه نصب و عملکرد دیسک و صفحه بدین گونه است که ابتدا صفحه کلاچ که یک قطعه مصرفی بوده و زودتر از دیسک دچار سایش می‌شود بر روی فلایویل قرار می‌گیرد و سپس مجموعه دیسک و فنر‌های خورشیدی متصل به آن بر روی صفحه کلاچ قرار گرفته و با استفاده از چند پیچ بر روی فلایویل ثابت می‌شود. بنابراین مجموعه دیسک و صفحه کلاچ همراه فلایویل متصل به میل لنگ با هم دوران می‌کنند.

همانطور که در تصاویر پیداست، یک بلبرینگ بنام بلبرینگ کلاچ بر روی فنرهای خورشیدی دیسک قرار می‌گیرد، وجود این بلبرینگ بدین منظور است که با فشردن پدال کلاچ از طریق یک اهرم به بلبرینگ کلاچ و سپس به فنرهای خورشیدی نیروی فشاری وارد شود.

دیسک کلاچ به همراه فنر‌های خورشیدی

با وارد آمدن نیرو، فنرهای خورشیدی به سمت داخل حرکت کرده و سبب به عقب رانده شدن دیسک می‌شود در نتیجه تماس میان دیسک و صفحه کلاچ قطع شده و دیسک متصل (پیچ شده) به فلایویل همراه آن دوران کرده اما صفحه کلاچ که ما بین دیسک و فلایویل قرار دارد خلاص می‌شود. ازآنجایی که شافت ورودی گیرباکس به صفحه کلاچ متصل می‌شود، با فشردن پدال کلاچ و قطع تماس دیسک و صفحه کلاچ دوران صفحه کلاچ متوقف شده و به نوعی اتصال میان پیشرانه و جعبه  دنده قطع می‌شود تا دنده‌ها در جعبه دنده به راحتی تعویض شوند.

میل گاردان و چهارشاخ‌ها
میل گاردان یک شافت فلزی طویل است که برای انتقال دوران و توان خروجی از جعبه دنده (گیرباکس) به دیفرانسیل به کار می‌رود. از میل گاردان در خودروهای دیفرانسیل عقب که محور محرک در آنها محور عقب (چرخ‌های عقب) است استفاده می‌شود. در دو انتهای میل گاردان که محل اتصال به جعبه دنده و  دیفرانسیل است از دو مفصل هوک استفاده می‌شود.

میل گاردان به همراه اتصال چهار شاخ در دو انتها

مفصل هوک همانطور که در شکل نشان داده شده است می‌تواند توان و دوران (سرعت زاویه‌ای) را در زوایای مختلف بین دو شفت متصل به دو سر خود منتقل کند، البته میزان این انتقال توان به زاویه میان شافت‌های ورودی و خروجی  متصل به دو سر مفصل هوک بستگی دارد. بنابراین میل گاردان قبل از اتصال به دیفرانسیل و جعبه دنده به یک مفصل هوک در هر سمت متصل می‌شود و سپس این مفاصل به جعبه دنده و دیفرانسیل متصل می‌شوند.

اتصال هوک

علت استفاده از این مفاصل این است که خودرو در حال حرکت به دلیل عبور از پستی و بلندی‌ها و عبور از دست انداز‌ها و چاله‌های سطح معابر دچار نوسان و ارتعاش می‌شود و محور‌های جلو و عقب خودرو به دلیل  وجود سیستم تعلیق دائما در حال نوسانات عمودی است. به همین دلیل اگر به طور مستقل از میل گاردان  بدون مفصل هوک استفاده شود به دلیل جابجایی عمودی محور، این شافت دچار شکست شده و عملا بازدهی و کارایی ندارد. از طرفی به دلیل اینکه خروجی جعبه دنده و ورودی دیفرانسیل دارای اختلاف سطح است، استفاده از مفاصل هوک  ضروری است.

به عبارت دیگر استفاده از میل گاردان بدون وجود مفصل هوک یا چهار شاخ گاردان غیرممکن است. همچنین به دلیل امکان جابجایی‌های کوچک افقی در محور‌ها در هنگام عبور از دست انداز‌ها از یک اتصال کشویی نیز در کنار چهارشاخ‌ها استفاده می‌شود که امکان تغییرات طولی کوچک در میل گاردان را فراهم آورد.

دیفرانسیل و پلوس‌ها

دیفرانسیل عضوی از سیستم انتقال قدرت است که گشتاور و توانی که بوسیله میل گاردان از جعبه دنده منتقل شده است را به چرخ‌ها منتقل می‌کند. دیفرانسیل کاربرد‌ها و وظایف گوناگونی را بر عهده دارد. یکی از وظایف دیفرانسیل تغییر 90 درجه‌ای در راستای دوران است.

گشتاور منتقل شده توسط میل گاردان در راستای طولی خودرو قرار دارد، درحالی که برای حرکت خودرو لازم است تا راستای دوران در راستای محور‌های خودرو یعنی عمود بر راستای میل گاردان باشد که این تغییر نود درجه‌ای توسط دیفرانسیل صورت می‌پذیرد. در داخل پوسته دیفرانسیل چرخ دنده‌هایی موسوم به پینیون، کرانویل و هرزگرد‌ها قرار دارند.

هنگامی‌ که یک خودرو در حال حرکت در مسیری مستقیم است چرخ‌های محرک با سرعت زاویه‌ای یکسانی دوران می‌کنند، اما هنگام عبور خودرو از پیچ‌ها یا دور زدن میدان‌ها لازم است تا چرخی که به سمت داخل پیچ است و مسیر دایره‌ای کوتاه‌تری را طی می‌کند با دور کمتری چرخیده و چرخی که در سمت خارج پیچ است و مسیر دایره‌ای (منحنی) بزرگ‌تر را طی می‌کند تا با سرعت دورانی بالاتری دوران کند تا خودرو بتواند پیچ را به خوبی طی کند. این تغییر در دوران چرخ‌ها بر عهده دیفرانسیل خودرو است.

در هنگام عبور خودرو از پیچ‌ها چرخ دنده‌های هرزگرد موجود در دیفرانسیل با چرخش خود این تغییر در سرعت زاویه‌ای چرخ‌های محرک را ایجاد می‌کنند. گشتاور ورودی به دیفرانسیل پس از تغییر نود درجه‌ای و ایجاد تغییر لازم در سرعت زاویه‌ای از طریق دنده‌های سرپلوس به پلوس‌ها منتقل شده و از آنجا به چرخ‌های محرک منتقل می‌شود.

در خودرو‌های دیفرانسیل جلو که محور محرک جلو است و میل گاردان وجود ندارد، دیفرانسیل در داخل گیربکس قرار می‌گیرد، بنابراین این دسته از خودرو‌ها دارای گیربکسی بزرگتر هستند. دوران تغییر جهت یافته در دیفرانسیل توسط دو شافت به چرخ‌های محرک منتقل می‌شود که به آنها پلوس می‌گویند.

در خودرو‌های دیفرانسیل عقب پلوس‌ها ساختار بسیار ساده‌ای دارند اما در خودرو‌های پلوس جلو (دیفرانسیل جلو) به دلیل قابلیت فرمانپذیری چرخ‌ها باید ساختار پلوس‌ها به گونه‌ای باشد که در هنگام چرخش فرمان و در زوایا مختلف قرار گرفتن چرخ‌ها هم انتقال قدرت و دوران صورت پذیرد که برای این منظور امروزه از یک سه شاخه‌ و مجموعه‌ای از ساچمه سر پلوس استفاده می‌شود.