معرفی سیستم انتقال قدرت خودرو

معرفی سیستم انتقال قدرت خودرو

اتومبیل‌های مدرن با موتورهای احتراقی درون‌سوز از همان سال 1879 که آغاز ساخت مراحل اولیه آنها بود، چند بخش ثابت داشتند. سیستم انتقال قدرت یکی از این قسمت‌ها بود. چون بدون انتقال قدرت حرکت خودرو ناممکن است. بنابراین این سیستم در خودروها بسیار با اهمیت است و از حساس‌ترین قسمت‌های فنی آنها به حساب می‌آید.

این بخش تعمیرات پرهزینه و دردسرسازی دارد، پس نگهداری با دقت فراوان را می‌طلبد. بنابراین تعمیر آن کار هر کسی نیست و باید آن را به متخصص سپرد. سیستم انتقال قدرت در طول عمر صنعت اتومبیل‌سازی دست‌خوش تغییرات زیادی بوده و از اساسی‌ترین بخش‌های فنی اتومبیل به‌حساب می‌آید.

در زمان  معرفی و کارشناسی خودروها، توسط کمپانی‌های اتومبیل‌سازی، بعد از موتور، عموما سیستم انتقال قدرت بررسی می‌شود و نوع و خصوصیات آنها  ذکر می‌شود که این موضوع نشان دهنده اهمیت این سیستم در اتومبیل می‌باشد. در زمان حال با در نظر گرفتن کارایی اتومبیل، از انواع متفاوتی سیستم انتقال قدرت استفاده می‌شود. در این مقاله قصد داریم

درباره‌ عملکرد، اجزاء و انواع سیستم انتقال قدرت اتومبیل صحبت کنیم.

سیستم انتقال قدرت چیست و چه وظایفی دارد؟

وظیفه‌ مهم این سیستم، انتقال نیروی تولید شده توسط موتور به چرخ‌‌ها است تا با چرخش آن‌ها حرکت اتومبیل ممکن شود. به بیان دیگر، قدرت مکانیکی تولید شده پیشرانه خودرو به چرخ‌ها منتقل می‌شود. با این تفاسیر قطعات و قسمت‌های مختلف این سیستم دست به دست هم می‌دهند و ارتباط بین موتور و چرخ‌ها را ممکن می‌سازند.

باید گفت که هر قطعه‌ای که در این ارتباط نقش دارد و بین موتور و چرخ‌ها واقع است، جزو سیستم انتقال قدرت محسوب می‌شود. از وظایف مهم دیگر سیستم انتقال نیرو باید به  قطع و وصل قدرت، تغییر توان موتور و تنظیم دور چرخ‌ها اشاره کنیم  که در ادامه‌ی این مقاله با جزئیات بیشتر با این وظایف آشنا خواهیم شد.

اهمیت سیستم انتقال قدرت خودرو

این سیستم به این علت اهمیت دارد که باید انتقال نیرو و توان تولیدی موتور را با حداقل کاهش و هدر رفت به چرخ‌های اتومبیل برساند. علاوه بر آن سیستم انتقال قدرت همزمان با انتقال نیروی موتور، سرعت و شتاب اتومبیل را نیز تحت کنترل دارد.

از سایر وظایف این سیستم باید به موارد زیر اشاره کنیم:

– قطع و وصل قدرت: این سیستم باید قادر باشد در زمان لزوم، عمل انتقال قدرت را قطع و وصل نماید.

– تغییر توان موتور: سیستم انتقال نیرو باید توان آن را داشته باشد که نیروی تولیدی موتور( قدرت و گشتاور) را تغییر بدهد و با توجه به شرایط رانندگی، آن را تنظیم نماید و بعد این نیرو را به چرخ‌ها انتقال دهد.

– تنظیم دور چرخ‌ها: چرخ‌ها هم باید با در نظر گرفتن شرایط متفاوت جاده و پیچ‌ها، ناهمواری‌ها و اصطکاک دورهای مختلفی را دارا باشد. سیستم انتقال قدرت وظیفه‌ تنظیم این دورها را بر پایه نیروی خروجی موتور بر عهده دارد.

در حقیقت هر کدام از این وظایف را یکی از بخش‌های گیربکس عهده‌دار است که باهم انتقال قدرت را در اتومبیل به ‌طور کامل و بدون هیچ نقصی انجام می‌دهند. ولی توضیح وظایف سیستم انتقال نیرو، خود اهمیت این سیستم را نشان می‌دهد. پس پیشگیری از استهلاک و خرابی آن هم بسیار اهمیت دارد و بین لیست نگهداری‌های معمول اتومبیل در درجات بالا قرار دارد. آشنایی با اجزای سیستم انتقال قدرت و حساسیت‌های این اجزا، به مراقبت و رعایت نکات آن کمک خواهد نمود.

اجزای سیستم انتقال قدرت

همان‌طور که ذکر شد این سیستم از کنار هم واقع شدن قسمت‌ها و قطعات بسیاری در بین موتور و چرخ‌ها تشکیل می‌گردد. ولی این سیستم به‌طور کلی چند جزء اصلی دارد که اکثر این اجزا خود شامل قطعات ریز‌تر و جزئی‌تری می‌باشند. اجزای اصلی سیستم انتقال قدرت به قرار زیر است:

– کلاچ

– گیربکس

– گاردان

– دیفرانسیل

– پلوس

در ادامه به این اجزا مفصلا خواهیم پرداخت.

کلاچ، وظایف و انواع آن

این دستگاه که به عنوان یک سیستم جداگانه می‌توان راجع به آن مفصل بحث کرد، موظف به قطع ارتباط جعبه‌دنده با موتور می‌باشد. یعنی علیرغم کار کردن موتور، کلاچ و جعبه‌دنده در حالت درگیر قرار نداشته باشند و اتومبیل حرکت نکند. همان‌طور که می‌دانید کنترل این سیستم با پدال زیر پای چپ راننده ممکن می‌شود. سیستم کلاچ خود از قطعات زیادی تشکیل شده که اساسی‌ترین قطعات آن عبارتند از:

– پوشش کلاچ

– صفحه‌ کلاچ (صفحه کلاچ خیس یا روغنی، صفحه کلاچ خشک)

– فلایویل

– صفحه‌ی فشار

کلاچ به این صورت کار می‌کند که توان اولیه‌ این قسمت بوسیله‌ی فشار پای راننده‌ به پدال بدست می‌آید و این نیرو به نوبت به دوشاخه‌ کلاچ،‌ بلبرینگ کلاچ و صفحه‌ خورشیدی دیسک کلاچ انتقال می‌یابد. بنابراین صفحه‌ فشار دهنده به سمت عقب هل داده می‌شود و باعث جدا شدن صفحه کلاچ از فلایویل می‌گردد. به این نحو قطع ارتباط موتور با گیربکس محقق می‌شود. برای اینکه این ارتباط دوباره برقرار شود، این کار به طور برعکس یعنی با آزاد کردن پدال رخ می‌دهد. کلاچ در انواع متفاوتی ارائه می‌شود که با در نظر گرفتن نوع سیستم انتقال قدرت مورد استفاده واقع می‌شود. توان وارد شده به پدال، با مد نظر قرار دادن نوع کلاچ، از سوی اهرم یا فشار هیدرولیکی به دو شاخه انتقال می‌یابد که عبارتند از:

– کلاچ مکانیکی

– کلاچ الکترومغناطیسی

– کلاچ هیدرولیکی

– کلاچ گریز از مرکز

گیربکس، وظایف و انواع آن

این قطعه موظف به تغییر نیروی (قدرت و گشتاور) خروجی موتور قبل از منتقل شدن آن به چرخ‌ها را دارد. این عمل با توجه به نیاز راننده و یا شرایط جاده، دور موتور را کاهش می‌دهد و گشتاور را افزایش می‌دهد و یا برعکس. مثلا در سربالایی‌ها لازم است که دور موتور پایین و گشتاور بالا رود یا در شرایطی که اتومبیل با سرعت و شتاب بالا در حال حرکت می‌باشد، لازم است تا دور موتور افزایش یافته و گشتاور کم شود. جعبه‌دنده یک سیستم پیچیده است که از شمار فراوان قطعات بزرگ و کوچک در درجات اهمیت‌ مختلف تشکیل یافته است. ولی مهم‌ترین قطعات آن به عبارت زیر است:

– شفت ورودی: خروجی کلاچ

– شفت خروجی: پایه‌ قرارگیری دنده‌ها به صورت هرز

– برنجی: از قطعات اصلی برای تعویض دنده

– کشویی: با قفل شدن روی دنده‌ها یاری‌گر تعویض آن‌ها است

– توپی: بخشی که حرکت رفت و برگشت کشویی روی آن انجام می‌شود

– ماهک: وظیفه‌ انتقال حرکت دسته دنده را به کشویی بر عهده دارد

– محور زیر: پایه‌ی قرارگیری دنده‌ها به صورت ثابت

– چرخ ‌دنده‌ها: دنده‌های 1، 2 و 3 دارای چرخ دنده هستند ولی دنده‌ 4 چرخ دنده ندارد

گیربکس هم انواع متفاوتی دارد که بر حسب نوع سیستم انتقال قدرت استفاده می‌شود. علاوه بر آن کارکرد گیربکس با در نظر گرفتن نوع آن متغیر است. انواع گیربکس عبارتند از:

– گیربکس دستی (MT): این نوع خود به دو نوع جعبه دنده‌ سنکرون و غیر سنکرون تقسیم می‌شود.

– گیربکس خودکار (AT): در این مدل گیربکس، به جای کلاچ از مبدل گشتاور استفاده شده است.

گیربکس‌های اتوماتیک خود یک زیر گروه با نام تیپ‌ترونیک را شامل می‌شوند. این نوع جعبه‌دنده‌ها به طور اتوماتیک کار می‌کنند ولی برای راننده حق انتخاب دنده سبک و یا سنگین را قائل شده‌اند.

– گیربکس نیمه خودکار (AMT): در این مدل از گیربکس، کلاچ اتوماتیک عمل می‌کند ولی کنترل دنده در اختیار راننده می‌باشد. این نوع گیربکس‌ها به جعبه‌دنده‌های دستی بدون کلاچ یا دستی اتوماتیک معروفند. گیربکس‌های دو کلاچه، الکتروهیدرولیکی و SMG از این دسته می‌باشند.

– گیربکس با دنده‌ی پیوسته (CVT): این مدل گیربکس‌ها چرخ‌دنده ندارند و شتاب اتومبیل در آن‌ها تا دست یافتن به حداکثر سرعت ثابت می‌باشد. در گیربکس‌های CVT در مقایسه با گیربکس‌های تمام اتوماتیک، افت توان کمتر دیده می‌شود.

گاردان، وظایف و اجزا

گاردان یا کاردان، رابط میان گیربکس و دیفرانسیل در سیستم انتقال قدرت است. همزمان با ایجاد ارتباط طولی، گشتاور چرخشی گیربکس را نیز به دیفرانسیل انتقال می‌دهد. گاردان فقط در اتومبیل‌های دیفرانسیل عقب استفاده می‌شود و در وسایل نقلیه دیفرانسیل جلو که مولد نیرو و سیستم انتقال قدرت در جلوی خودرو تعبیه شده‌اند هیچ کاربردی ندارد. گاردان موازی با محور طولی اتومبیل نصب می‌شود. این قسمت از سه بخش اصلی تشکیل می‌شود که عبارتند از:

– قفل‌های گاردان: خود این قطعه از مفصل هوک و مفصل سرعت ثابت تشکیل شده است.

– میل گاردان: محور اصلی گاردان که موظف به انتقال گشتاور است.

– اتصال کشویی: این اتصال نقش تغییر طول گاردان در زمان لازم را ایفا می‌کند.

دیفرانسیل، وظایف، و انواع آن

این قسمت تقریبا بخش انتهایی سیستم انتقال نیرو می‌باشد و با تقسیم گشتاور دریافتی از موتور بین دو یا چهار چرخ اتومبیل،  حرکت آن را موجب می‌شود. دیفرانسیل بعضی مواقع بین دو چرخ عقب، جلو و یا هر دو واقع می‌شود که این موضوع تعیین کننده‌ی نوع سیستم انتقال قدرت است. علاوه بر آن دیفرانسیل موظف است سرعت حرکت چرخ‌ها را در وضعیت‌های مختلف تنظیم و بین چرخ‌ها به نسبت درست تقسیم نماید. به این صورت که هر کدام از چرخ‌ها اندازه‌ی مناسبی از گشتاور را دریافت و دور متناسب خود را داشته باشد. مثلا در زمان گذر از پیچ‌ها، جهت پیشگیری از واژگون شدن اتومبیل، هر چرخ بایستی سرعت مورد نیاز خود را داشته باشد. دیفرانسیل هم به مثابه سایر بخش‌های سیستم انتقال قدرت، اجزا و قطعات کوچک و بزرگی دارد. مهم‌ترین این قطعات به شرح زیر است:

– هوزینگ

– واشر مسی

– دنده پلوس

– هرزگرد

– کرانویل

دیفرانسیل هم انواع مختلفی دارد که با توجه به نوع سیستم انتقال نیرو مورد استفاده واقع می‌شوند. قابل ذکر است که کمپانی‌های مختلف با توجه به عملکرد اتومبیل‌های خود، از انواع دیفرانسیل بهره می‌برند که عبارتند از:

– دیفرانسیل باز: این نوع دیفرانسیل گشتاور خروجی موتور و انتقال یافته از جعبه‌دنده را در دو سو با قدرت چرخش متفاوت تقسیم می‌نماید، ولی توان تنظیم گشتاور را ندارد. معایب این نوع دیفرانسیل با یاری سیستم ترمز ESP مرتفع می‌شود.

– دیفرانسیل لغزش محدود کلاچی: این سیستم دارای تعدادی کلاچ مخصوص خود است که قادر هستند سرعت چرخ‌ها را در وضعیت‌های مختلف تنظیم نمایند.

– کوپلینگ ویسکوز: از این نوع دیفرانسیل، معمولا در اتومبیل‌های چهار چرخ متحرک بهره می‌برند و بین محور عقب و جلو نصب می‌شوند.

– دیفرانسیل قفل شدنی: نوعی سیستم هیدرولیکی الکتریکی می‌باشد که در جاده‌ها و مسیرهای خاکی عملکرد خوبی از خود نشان می‌دهد.

پلوس، وظایف و قطعات

آخرین مرحله‌ی انتقال نیروی موتور به چرخ‌ها توسط پلوس رخ می‌دهد. این قطعه میله‌ای می‌باشد که بین دیفرانسیل و چرخ‌ها واقع است و با اتصال آن‌ها انتقال قدرت چرخشی دریافتی دیفرانسیل را نیز به چرخ‌ها انجام می‌دهد. میله پلوس در دو سوی دیفرانسیل و جهت ایجاد ارتباط با هر چرخ به‌طور جداگانه تعبیه می‌گردد. انتقال نیروی چرخشی به چرخ‌ها قبلا به‌وسیله‌ی ساچمه‌هایی که در سر پلوس تعبیه شده بودند صورت می‌گرفت. ولی این روزها از یک سه شاخه به جای آن ساچمه‌های قدیمی استفاده می‌شود.

با به کار بردن این سه شاخه‌ها ضریب انتقال قدرت افزایش یافته و هدر رفت آن نزولی شده است. کنار پلوس قطعه‌ای با عنوان پلوس خلاص‌کن واقع است که در هنگام غیر فعال بودن سیستم انتقال نیرو، موجب آزاد شدن این قطعه از محل اتصالش به چرخ‌ها می‌شود و با فعال شدن دوباره، پلوس را به جای مد نظر قفل می‌کند. پلوس خلاص کن برای کاهش استهلاک پلوس استفاده می‌شود. در اتومبیل‌های تمام چرخ متحرک(AWD) از پلوس خلاص کن استفاده نمی‌کنند

. پلوس در قسمتی که به چرخ‌ها متصل است فرمی متحرک و مفصل مانند دارد و از قطعات با استهلاک بالای سیستم انتقال قدرت و در کل اتومبیل به حساب می‌آید. قطعات پلوس شامل موارد زیر هستند:

– سر پلوس: اولین مفصل پلوس می‌باشد که حرکت چرخشی آن در مواقع گذر از پیچ‌ها را امکان پذیر می‌سازد.

– مشعلی پلوس: جایگاه سه شاخه‌ پلوس است.

– گردگیر پلوس: مانع ورود گرد و خاک به سر پلوس می‌شود. با توجه به اینکه پلوس در بخشی قرار دارد که نفوذ گرد و خاک به درون آن خیلی زیاد می‌باشد و این گرد و خاک تاثیر زیادی در عملکرد درست آن دارد، بنابراین باید در سرویس‌های دوره‌ای اتومبیل از سلامت این قطعه‌ لاستیکی با بررسی‌های لازم مطمئن شوید تا از خرابی احتمالی سرپلوس پیشگیری کنید.

– سه شاخه‌ پلوس: سه شاخه که با چرخ‌های خودرو درگیر می‌باشد و سبب چرخش آن‌ها می‌گردد، در زمان آسیب دیدن، در اتومبیل در حال حرکت لرزش ایجاد می‌نماید. سه شاخه‌ پلوس همچنین حرکت طولی آن در هنگام گذر اتومبیل از مسیرهای ناهمواری‌ را ممکن می‌کند.

– میل پلوس: میله‌ای که انعطاف مورد نیاز پلوس را تامین می‌کند و بین دو سر پلوس نصب می‌شود.

مانند سایر قطعات، پلوس نیز انواع مختلفی دارد که با توجه به نوع سیستم انتقال قدرت و محل مورد استفاده‌ متغیر است. به این شرح که پلوس استفاده شده در طرف چپ یا راست وسیله نقلیه با یکدیگر متفاوت هستند.

انواع سیستم انتقال قدرت

با در نظر گرفتن وظایف سیستم انتقال قدرت و همچنین کارایی اتومبیل، نیاز به تنوع در این سیستم بسیار احساس می‌شود. پس در این سیستم هم مانند سایر سیستم‌‌های اساسی تشکیل دهنده‌ اتومبیل‌های مدرن، تغییرات زیادی در طول عمر ساخت و تولید آن‌ها رخ داده و خودروسازان تنوع‌هایی با توجه به کارایی‌شان ایجاد کرده‌اند. با این تلاش‌ها 4 نوع سیستم انتقال قدرت بوجود آمده است که در صنعت اتومبیل‌سازی امروزی، استفاده از آن‌ها بسیار رواج یافته است. حال نگاهی به این چهار نوع سیستم انتقال قدرت می‌اندازیم:

– سیستم انتقال قدرت محرک جلو (FWD):

همان‌طور که از نامش پیداست، همه‌ی توان خروجی موتور به چرخ‌های جلو انتقال می‌یابد. به همین دلیل تمام بخش‌های سیستم انتقال اتومبیل در قسمت جلوی وسیله‌ی نقلیه قرار دارند. با توجه به نوع سیستم، گاردان کارایی ندارد بنابراین از سیستم انتقال نیرو حذف می‌گردد. این سیستم بیشتر در سدان‌ها، هاچ‌بک‌ها، شاسی‌بلندهای مینی و اتومبیل‌های کوچک و میان‌سایز شهری مورد استفاده قرار می‌گیرند، تا سیستم انتقال قدرت فضای کابین کمتری را اشغال کند. به اتومبیل‌هایی که از این نوع سیستم جهت به حرکت در آوردن چرخ‌های محور جلوی خود بهره می‌برند، اصطلاحا دیفرانسیل جلو اطلاق می‌شود. سیستم انتقال نیرو در اتومبیل‌های دیفرانسیل جلو، به‌طورعمودی زیر کاپوت و در کنار موتور تعبیه می‌شوند. هنوز هم اتومبیل‌های زیادی که در خیابان‌ها مشاهده می‌کنیم از همین سیستم استفاده می‌کنند.

– سیستم انتقال قدرت محرک عقب (RWD):

در این مدل قدرت موتور که به شکل نیروی چرخشی در آمده است به چرخ‌های عقب اتومبیل انتقال می‌یابد. این قدرت با کمک گاردان که از یک طرف به جعبه‌دنده و از طرف دیگر به دیفرانسیل وصل است، انجام می‌شود. سیستم RWD در کنار موتور، و به موازات محور طولی اتومبیل، ‌زیر آن قرار می‌گیرد. استفاده از این نوع سیستم به علت هزینه‌ بالای تولید در اتومبیل‌های شهری رایج نمی‌باشد. این سیستم که به اصطلاح دیفرانسیل عقب نامیده می‌شود، قابلیت فرمان‌پذیری اتومبیل را افزایش می‌دهد ولی به علت شکل و جای قرارگیری آن، فضای داخلی کابین محدودتر شده و در ضمن سبب افزایش مصرف سوخت نیزمی‌شود.

– سیستم انتقال قدرت چهار چرخ متحرک (4WD):

سیستم چهار چرخ متحرک که به اصطلاح دو دیفرانسیل نامیده می‌شود در اتومبیل‌های آفرودی کاربرد زیادی دارد و در آن سیستم انتقال نیرو، قدرت خروجی موتور به هر 4 چرخ انتقال می‌یابد. در این مدل سیستم از دو جعبه‌دنده‌ جداگانه و دو دیفرانسیل بهره می‌برند با این امکان که توانایی بهره‌مندی از هر دیفرانسیل به‌صورت مجزا و هر دو همزمان برای اتومبیل محفوظ می‌باشد.

یعنی اختیار با راننده است که دوست دارد نیروی موتور به هر چهار چرخ انتقال یابد یا به دو چرخ. با این سیستم کنترل اتومبیل در وضعیت دشوار مسیر به علت انتقال و توزیع قدرت موتور بین چهار چرخ و ایجاد توان کشش مورد نیاز در آن‌ها، خیلی سهل و آسان می‌شود. این دلیلی است که از این سیستم در اتومبیل‌های نظامی مثل جیپ از آن استفاده‌ بیشتری می‌شود. باید خاطر نشان شویم که حالت چهار چرخ متحرک برای این اتومبیل‌ها تنها در سرعت‌های پایین فعال می‌باشد و در سرعت‌های بالا، به علت انحراف اتومبیل با حرکت چرخ‌های عقب، گشتاور فقط به چرخ‌های جلو انتقال می‌یابد.

– سیستم انتقال قدرت تمام چرخ متحرک(AWD):

این سیستم که مثل سیستم‌ دو دیفرانسیل، قدرت اتومبیل را به هر چهار چرخ انتقال می‌دهد، مدرن‌تر و پیچیده‌تر از آن سیستم است. عملکرد 4WD و AWD یکی است ولی فرق آن‌ها در این است که سیستم تمام چرخ متحرک همیشه برای اتومبیل فعال می‌باشد و استفاده از حالت‌های دیفرانسیل جلو و دیفرانسیل عقب به‌طور جداگانه در آن‌ها امکان پذیر نیست.

این سیستم دارای دو نوع مکانیکی و الکترونیکی است که در نوع الکترونیکی از سه دیفرانسیل جهت منتقل کردن نیرو به چرخ‌ها بهره می‌برد. در این سیستم کامپیوتر اتومبیل، مقدار گشتاور مورد نیاز برای هر چرخ را تعیین کرده و بعد این قدرت بوسیله‌ی دیفرانسیل‌ها به هر کدام از چرخ‌ها منتقل می‌گردد. بنابراین دیگر دردسر انحراف و کنترل اتومبیل در سرعت‌های بالا وجود نخواهد داشت. اکثر خودروهای مدرن امروزی از این سیستم انتقال نیرو بهره‌مند هستند.