انواع قفل دیفرانسیل

اکثر رانندگان با اصطلاح قفل دیفرانسیل آشنا هستند یا حداقل یک بار این اصطلاح به گوششان خورده، اما عموماً از نحوه عملکرد و کمک غیر قابل تصور این سیستم در مواقع خاص و بحرانی بی اطلاع هستند.قبل از آنکه بخواهیم به قفل دیفرانسیل و مسائل مربوط به آن بپردازیم ابتدا باید به خود دیفرانسیل را بشناسیم.

دیفرانسیل چیست؟
واژه ی دیفرانسیل از ریشه تفاوت، تفاضل و اختلاف می آید. هنگامی که در مسیری غیر از مسیر مستقیم در حال حرکت در جاده های پر پیچ و خم هستیم، مسافتی طی شده در چرخ های سمت راست یا چپ با هم فرق دارند. چرا که شعاع گردش هر سمت خودرو باهم متفاوت بوده و در نتیجه چرخ هایی که سمت بیرون پیچ قرار دارند روی محیط دایره ای بزرگ تر حرکت کرده و مسافت بیشتری را طی می کنند. حال تصور کنید که در محور محرک خودرو نیروی موتور بین چرخ های چپ و راست به صورت برابر تقسیم شود و چرخ ها مجبور باشند در هنگام عبور از پیچ ها با سرعت یکسان بچرخند، نتیجه ی این امر وارد آمدن فشار بسیار زیاد به تمام اجزای سیستم انتقال قدرت توأم با صدای زیاد تایرها و وارد آمدن آسیب جدی به سیستم ها خواهد بود.

مکانیزم داخلی دیفرانسیل به شکلی طراحی شده که مثل یک جعبه تقسیم هوشمند عمل کرده و تشخیص می دهد کدام چرخ قابلیت دریافت سرعت یا دور بیشتر را دارد و از این رو انرژی جنبشی ورودی را به این نسبت تقسیم می کند. ولی ایراد این سیستم زمانی نمایان می شود که یکی از چرخ ها اتکای خود را از سطح زمین از دست بدهد. به عنوان مثال اگر یکی از چرخ های محور محرک خودرو را با کمک جک از سطح زمین جدا کنید یعنی شرایطی همچون گیر کردن یکی از چرخ ها در شن و ماسه، روی یخ و یا گل را شبیه سازی کرده اید. در این صورت خواهید دید که چون چرخی که روی زمین قرار ندارد انرژی بسیار زیادی نسبت به چرخ های دیگر را دارد و هیچ محدودکننده ای بر آن فشار وارد نمی کند، دیفرانسیل تمام خروجی موتور را به سمت چرخ آزاد فرستاده و چرخ دیگری که روی زمین است عملا تبدیل به چرخ غیر محرک و یا مرده خواهد شد.در این شرایط است که قفل دیفرانسیل وارد به کمک راننده آمده و مکانیزم داخلی طبیعی دیفرانسیل را از مدار خارج کرده، و سبب می شود نیروئی که به یک محور وارد می شود بین هردو محور سمت راست و چپ فارق از شرایط چرخ ها به میزان برابر تقسیم شود.

2. انواع قفل دیفرانسیل:
ایده های مختلفی جهت قفل کردن مکانیزم داخلی دیفرانسیل طراحی شده که ابتدا به بررسی انواع آن پرداخته و معایب و مزایای آن را شرح می دهیم.

1-2-دیفرانسیل های لغزشی محدود (LSD):
شاید جا دادن این نوع دیفرانسیل در بین مجموعه های قفل دار کار درستی نباشد ولی صحبت در باره آن قطعا مفید خواهد بود. همانطور که می توان حدس زد از این نوع معمولاً با عنوان دیفرانسیل قفل دار نام برده نمی شود. زیرا مکانیزم داخلی آن و چینش هوشمندانه چرخ دنده ها به نوعی است که اختلاف سرعت (دور) دو سمت را محدود می کند و مثل قفل دیفرانسیل معمولی دو طرف را به هم کوپل نمی کند. در بسیاری از مواقع از آن برای محور جلو استفاده می شود به این دلیل که نه تنها نیازمند دخالت راننده به منظور فعال و غیر فعال شدن نیست بلکه همیشه درگیر است و در عین حال فشار زیادی به محور جلو که به مراتب از محور عقب حساس تر است وارد نمی شود.

2-2-قفل های غیر اتوماتیک:
این دسته از قفل ها با توجه به نحوه ی درگیر شدن قفل شامل انواع زیر هستند:

• نیوماتیک (هوای فشرده یا پنوماتیک)
• سیمی مشابه سیم کلاچ (مکانیکی)
• برقی

در تمام موارد بالا فعال و یا غیر فعال کردن قفل دیفرانسیل توسط راننده صورت می پذیرد که می بایست بعد از خروج از وضعیتی که نیاز به قفل بوده راننده حتما قفل را غیر فعال نماید. فراموش کردن این عمل موجب وارد آمدن صدمات جدی به دیفرانسیل و اجزای داخلی اکسل به علاوه چرخ ها خواهد شد. در صورتی که قفل دیفرانسیل در حالت فعال باشد و راننده بیش از 40 کیلومتر سرعت داشته باید وارد پیچ شود و به احتمال زیاد کنترل خودرو را از دست راننده خارج و خودرو دچار حادثه خواهد شد. امروزه اکثر خودروها به این نوع از قفل دیفرانسیل مجهز هستند.

3-2-قفل های اتوماتیک
این دسته از قفل ها نیازمند دخالت راننده در فرآیند درگیر شدن و آزاد شدن قفل نیستند. و خود به دو دسته همیشه درگیر و همیشه آزاد تقسیم می شوند.

1-3-2-قفل های اتوماتیک همیشه درگیر (دیترویت لاکر):
این قفل ها معمولا در خودروهای مسابقه (علی الخصوص مسابقات درگ) و خودروهای OFF ROAD که پیمایش بسیار کمی را در جاده دارند استفاده می شود. قفل های همیشه درگیر مکانیزم بسیار ساده و ابتدایی، درعین حال کاربردی و با دوام بالا هستند. در این نوع قفل ها از یک فنر در سمت راست و چپ برای درگیر کردن چرخ دنده ها یعنی همان قطعه دندانه دار انتهای پولوس به کرانویل استفاده می شود. ساختار ذکر شده موجب می شود چرخ های دو سمت به تبع پولوس ها دائماً به هم متصل باشند ولی سختی و طول فنر به نوعی طراحی می شود که در هنگام دور زدن فنر متصل به چرخ بیرون پیچ، نمی تواند نیروی کافی جهت حفظ شتاب جانب مرکز قطعه دندانه دار را تأمین کند و در نتیجه به چرخ متصل به این دندانه نیرویی وارد نمی شود. همانطور که گفته شد این سیستم مناسب خودروهای مسابقه و تماماً آفرود است و برای یک خودروی جاده ای نیازمند دور زدن و پارک کردن با سرعت بسیار کم مناسب نمی باشد.

2-3-2- قفل های اتوماتیک همیشه آزاد:
همانطور که از اسم این سیستم پیداست در مواقع عادی و غیر ضرور خودروی شما دارای یک دیفرانسیل کاملاً معمولی و ساده است که رفتار کاملا عادی را دارد و حتی ممکن است فراموشتان شود که خودروی شما مجهز به قفل دیفرانسیل است ولی در هنگام ضرورت با تشخیصی که توسط خود دیفرانسیل صورت می گیرد قفل فعال شده و تا زمانی که خودرو به شرایط معمولی بازنگردد فعال خواهد ماند.
تفاوت فاحش این سیستم با یک سیستم قفل دار برقی که امروزه در بسیاری از شاسی بلند ها وجود، دارد تمام اتوماتیک و تماماً مکانیکی بودن آن است که ضریب اطمینان را بسیار بالا برده و به علاوه از آسیب های شدید بعدی ناشی از فراموشی در غیر فعال کردن قفل برقی جلوگیری می شود زیرا به محض رهائی از شرایط نامناسب خود بخود غیر فعال می شود.

به بیانی دیگر در این حالت خودرو دارای یک دیفرانسیل هوشمند مکانیکی است که در هر زمانی بسته به شرایط به بهترین نحو ممکن عمل کرده و حتی یک راننده معمولی نیز می تواند از آن نهایت استفاده را داشته باشد. لازم به ذکر است امروزه اکثراً خودروسازهای آمریکایی جهت محصولات دو منظوره (جاده ای و آفرود) و حتی تماماً آفرود از این نوع دیفرانسیل استفاده می کنند.