خودروهای مدرن با موتور احتراق داخلی، از اولین تولید خود در سال 1879 چندین قطعه ثابت داشته‌اند. یکی از این قطعات سیستم انتقال قدرت بود. چرا که سیستم انتقال قدرت برای حرکت خودرو ضروری است و یکی از حساس‌ترین قطعات فنی به حساب می‌آید. تعمیر آن کاملا تخصصی و پرهزینه است و هر کسی قادر به انجام آن نیست و نگهداری از آن نیاز به توجه دقیق دارد.
سیستم انتقال قدرت، در طول تاریخ صنعت خودروسازی دستخوش تغییرات زیادی شده است و یکی از مهم‌ترین اجزای فنی خودرو محسوب می‌شود. هنگام معرفی و کارشناسی خودروها توسط شرکت‌های خودروسازی، ابتدا موتور، نوع و ویژگی‌های آن و سپس سیستم انتقال قدرت را بررسی می‌کنند که نشان دهنده اهمیت این سیستم در خودرو است. در حال حاضر، انواع مختلفی از سیستم‌های انتقال قدرت، بسته به کارایی خودرو استفاده می‌شود. در زیر، عملکرد، اجزا و انواع سیستم‌های انتقال قدرت خودرو را مورد بحث قرار خواهیم داد. با ما همراه باشید.

سیستم انتقال قدرت و وظایف آن

به زبان ساده، سیستم انتقال قدرت خودرو، نقش مهمی در انتقال نیروی تولید شده توسط موتور به چرخ‌ها، جهت چرخش چرخ‌ها و حرکت خودرو دارد. به عبارت دیگر، نیروی مکانیکی تولید شده توسط پیشرانه خودرو را به چرخ‌ها منتقل می‌کند. بنابراین، قطعات و بخش‌های مختلف این سیستم با هم کار می‌کنند تا ارتباط بین موتور و چرخ‌ها را فراهم کنند. به عبارت دیگر، تمام قطعات، بین موتور و چرخ‌ها قرار دارد و بخشی از سیستم انتقال قدرت هستند. وظایف مهم سیستم انتقال قدرت، شامل قطع و وصل کردن قدرت، تغییر توان موتور و تنظیم دور چرخ‌ها است.

اهمیت سیستم انتقال قدرت خودرو

سیستم انتقال قدرت خودرو، به دلیل نیاز به انتقال قدرت و توان تولیدی موتور به چرخ‌ها با حداقل کاهش و هدر رفت، اهمیت می‌یابد. سیستم انتقال قدرت، همزمان با انتقال توان موتور، سرعت و شتاب خودرو را نیز کنترل می‌کند. با این حال، این سیستم وظایف دیگری نیز دارد که به شرح هر یک می‌پردازیم:

• قطع و وصل قدرت: این سیستم باید بتواند در صورت لزوم عمل انتقال قدرت را قطع و وصل کند.
• تغییر توان موتور: سیستم انتقال قدرت باید بتواند قدرت تولیدی موتور (توان و گشتاور) را تغییر دهد و با شرایط رانندگی مختلف سازگار شود، سپس این قدرت را به چرخ‌ها انتقال دهد.
• تنظیم دور چرخ‌ها: چرخ‌ها نیز باید بسته به شرایط جاده، پیچ‌ها، دست اندازها و اصطکاک، دورهای متفاوتی داشته باشند. سیستم انتقال قدرت نیز وظیفه تنظیم این دورها را، بسته به توان خروجی موتور بر عهده دارد.

هر یک از این وظایف، توسط یکی از اجزای گیربکس انجام می‌شود و با هم کار می‌کنند تا از انتقال کامل و بی نقص قدرت در داخل خودرو اطمینان حاصل کنند. اما اهمیت این سیستم، زمانی مشخص می‌شود که نقش سیستم انتقال قدرت را توضیح دهیم.

برای آشنایی بیشتر با تفاوت موتور دیزلی و بنزینی کلیک کنید.

اجزای سیستم انتقال قدرت

سیستم انتقال قدرت، از بخش‌ها و قطعات زیادی، در حد فاصل موتور و چرخ‌ها تشکیل شده است. با این حال، این سیستم از چندین جزء اصلی تشکیل شده است که ممکن است شامل قطعات کوچکتر و جزئیات بیشتری باشد. قطعات اصلی سیستم انتقال قدرت عبارتند از:

• کلاچ
• گیربکس
• گاردان
• دیفرانسیل
• پلوس

در ادامه، به نقش هر یک در خودرو خواهیم پرداخت.

نقش کلاچ در خودرو و انواع آن

این دستگاه می‌تواند به عنوان یک سیستم مجزا در نظر گرفته شود و ارتباط جعبه دنده با موتور را قطع کند. به این ترتیب، ممکن است با وجود این که موتور در حال چرخش است، هیچ برخوردی بین کلاچ و جعبه دنده رخ نداده و خودرو حرکت نکند. سیستم کلاچ را می‌توان توسط پدال زیر پای چپ راننده کنترل کرد که از چندین قطعه تشکیل شده است. اجزای اصلی عبارتند از:

• پوشش کلاچ
• صفحه کلاچ (صفحه کلاچ خیس یا روغنی، صفحه کلاچ خشک)
• فلایویل
• صفحه فشار

نحوه کار کلاچ به این صورت است که نیروی اصلی در این قسمت از فشار پای راننده بر روی پدال تامین می‌شود و این نیرو ابتدا به دوشاخه کلاچ و سپس به بلبرینگ کلاچ و صفحه خورشیدی دیسک کلاچ منتقل می‌شود. این باعث می‌شود صفحه فشار دهنده به عقب برگردد و دیسک کلاچ را از فلایویل جدا کند. این امر ارتباط بین موتور و گیربکس را جدا می‌کند. برای برقراری مجدد ارتباط، این فرآیند با رها کردن پدال انجام می‌شود. بسته به نوع دستگاه انتقال قدرت، از انواع کلاچ‌ها استفاده می‌شود. نیروی حاصل از فشردن پدال، بسته به نوع کلاچ در دو شاخه یا توسط اهرم یا فشار هیدرولیک منتقل می‌شود. این انواع عبارتند از:

• کلاچ مکانیکی
• کلاچ الکترومغناطیسی
• کلاچ هیدرولیکی
• کلاچ گریز از مرکز

نقش گیربکس در خوردو و انواع آن

وظیفه تغییر نیرو (توان و گشتاور) نیروی خروجی موتور، قبل از انتقال آن به چرخ‌ها بر عهده گیربکس یا چرخ دنده است. به این ترتیب، با توجه به نیاز راننده و شرایط جاده، باعث کاهش دور موتور و افزایش گشتاور می‌شود و یا بالعکس. مثلا در سربالایی باید دور موتور کم و گشتاور زیاد باشد. همچنین اگر خودرو با سرعت زیاد شتاب بگیرد، دور موتور باید زیاد و گشتاور کم باشد. گیربکس را می‌توان دستگاه پیچیده‌ای دانست که از قطعات بزرگ و کوچک بسیاری با درجه اهمیت متفاوت تشکیل شده است. اما بخش‌های اصلی آن عبارتند از:

• شفت ورودی: خروجی کلاچ
• شفت خروجی: پایه دنده تصادفی
• برنجی: از قطعات اصلی تعویض دنده
• کشویی: با قفل کردن روی دنده ها، تعویض دنده راحت‌تر خواهد بود
• توپی: بخشی است که حرکت رفت و برگشت بخش کشویی بر روی آن انجام می‌شود
• ماهک: نقش انتقال حرکت دسته دنده به کشویی را دارد
• محور زیر: پایه قرارگیری دنده‌ها به صورت ثابت
• چرخ دنده‌ها: دنده‌های 1، 2 و 3 چرخ دنده دارند، اما دنده 4، چرخ دنده ندارد

بسته به نوع سیستم انتقال قدرت، از انواع مختلفی از گیربکس‌ها استفاده می‌شود. مکانیسم تعویض دنده نیز بسته به نوع آن تغییر می‌کند. انواع گیربکس به شرح زیر می‌باشند:

گیربکس دستی (MT)

خود شامل دو نوع است: جعبه دنده سنکرون یا هم زمان و آسنکرون یا غیر هم زمان

گیربکس اتوماتیک (AT)

در این نوع گیربکس، به جای مبدل گشتاور از کلاچ استفاده می‌شود. گیربکس‌های اتوماتیک، خود زیر مجموعه‌ای به نام تیپترونیک دارند. این گیربکس‌ها به صورت خودکار عمل می‌کنند، اما راننده می‌تواند دنده سبک یا سنگین را انتخاب کند.

گیربکس نیمه اتوماتیک (AMT)

در این نوع گیربکس، کلاچ به صورت خودکار عمل می‌کند، اما کنترل دنده در دست راننده است. این گیربکس‌ها را گیربکس‌های دستی بدون کلاچ یا گیربکس‌های دستی خودکار می‌نامند. این دسته شامل گیربکس‌های دو کلاچه، گیربکس‌های الکتروهیدرولیکی و گیربکس‌های SMG می‌شود.

گیربکس با دنده پیوسته (CVT)

این گیربکس‌ها چرخ دنده ندارند و شتاب خودرو تا رسیدن به سرعت نهایی ثابت است. گیربکس‌های CVT نسبت به گیربکس‌های تمام اتوماتیک، افت قدرت کمتری دارند.

برای آشنایی بیشتر با تفاوت گیربکس اتوماتیک با دستی کلیک کنید.

نقش گاردان در خودرو و انواع آن

گاردان یا کاردان، به عنوان رابط بین گیربکس و دیفرانسیل در سیستم انتقال قدرت نقش دارد. همزمان با این ارتباط طولی، گشتاور چرخشی گیربکس به دیفرانسیل منتقل می‌شود. البته گاردان، فقط با این گیربکس در خودروهای دیفرانسیل عقب استفاده می‌شود و برای خودروهای دیفرانسیل جلو که مولد نیرو و سیستم انتقال قدرت، همگی در جلوی خودرو قرار دارند، قابل استفاده نیست. گاردان، موازی با محور طولی وسیله نقلیه کشیده می‌شود. اجزای این بخش، شامل سه بخش اصلی زیر است:

• قفل گاردان: خود شامل یک مفصل هوک و یک مفصل با سرعت ثابت است
• میل گاردان: محور اصلی گاردان برای انتقال گشتاور
• اتصال کشویی: این اتصال برای تغییر طول گاردان در صورت نیاز عمل می‌کند

نقش دیفرانسیل در خودرو و انواع آن

می‌توان گفت دیفرانسیل، آخرین بخش از دستگاه انتقال قدرت است و گشتاور دریافتی از موتور را با تقسیم آن بین دو یا چهار چرخ به حرکت در می آورد. دیفرانسیل‌ها ممکن است در چرخ‌های عقب، چرخ‌های جلو یا بین هر دو چرخ قرار داشته باشند و نقش مهمی در تعیین نوع سیستم انتقال قدرت ایفا کنند. دیفرانسیل همچنین وظیفه تنظیم سرعت چرخ‌ها در شرایط مختلف و تقسیم آن سرعت را بین چرخ‌ها در شرایط مختلف بر عهده دارد که تضمین می کند هر چرخ گشتاور مورد نیاز را دریافت کند، به سرعت مناسب می‌رسد. به عنوان مثال هنگام عبور از یک پیچ، هر چرخ باید سرعت لازم را داشته باشد تا خودرو چپ نکند. مانند هر بخش دیگری از سیستم انتقال قدرت، دیفرانسیل از قطعات کوچک و بزرگ تشکیل شده است. مهمترین آنها عبارتند از:

• هوزینگ
• واشر مسی
• دنده پلوس
• هرزگرد
• کرانویل

نوع دیفرانسیل مورد استفاده نیز بسته به نوع دستگاه انتقال قدرت متفاوت است. همچنین شرکت‌های مختلف بر اساس عملکرد خودروهای خود، از این انواع استفاده می‌کنند که در زیر به هر یک اشاره شده است:

دیفرانسیل باز

گشتاور، خروجی موتور را تقسیم می کند و با توان چرخش مختلف آن را از گیربکس در دو جهت منتقل می‌کند، اما قدرت تنظیم گشتاور را ندارد. معایب این نوع دیفرانسیل را می‌توان با کمک سیستم ترمز ESP برطرف کرد.

دیفرانسیل لغزش محدود کلاچی

این سیستم دارای یک سری کلاچ ویژه است که سرعت چرخ را با شرایط مختلف تطبیق می‌دهد.

کوپلینگ ویسکوز

عمدتاً در خودروهای چهار چرخ متحرک استفاده می‌شود و معمولا بین محورهای عقب و جلو قرار دارد.

دیفرانسیل قفل شدنی

نوعی سیستم هیدرولیک الکتریکی است که در جاده‌های خاکی عملکرد خوبی دارد.

کاربرد پلوس در خودرو و انواع آن

مرحله نهایی انتقال قدرت موتور به چرخ‌ها از طریق پلوس انجام می شود. پلوس، میله‌ای است که بین دیفرانسیل و چرخ‌ها قرار می‌گیرد و نقش اتصال این دو را ایفا می‌کند و نیروی چرخشی منتقل شده به دیفرانسیل را به چرخ‌ها منتقل می‌کند. این میله به هر طرف دیفرانسیل متصل می‌شود و با هر چرخ به صورت جداگانه ارتباط برقرار می‌کند. انرژی چرخشی قبلاً با استفاده از ساچمه‌ای که توسط سر پروس ساخته شده بود، به چرخ‌ها منتقل می‌شد. اما امروزه، یک سه شاخه جایگزین این ساچمه قدیمی شده است. این سه شاخه، ضریب انتقال نیرو را بهبود می‌بخشد و تلفات را کاهش می‌دهد. در کنار پلوس، قطعه ای به نام پلوس خلاص کن، قرار دارد که در صورت غیر فعال بودن سیستم انتقال قدرت، قطعه را از چرخ جدا می‌کند و در صورت فعال شدن مجدد، سیستم پلوس را در موقعیت موردنظر قفل می‌کند. پلوس خلاص کن، با هدف کاهش استهلاک این قطعه، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در خودروهای تمام چرخ متحرک (AWD) که بعداً با جزئیات بیشتر در مورد آن صحبت خواهیم کرد، از پلوس خلاص کن استفاده نمی‌شود. پلوس دارای شکل متحرک و دقیق در محل اتصال به چرخ‌ها است و یکی از قطعات با استهلاک بالای سیستم انتقال قدرت و به طور کلی خودرو به حساب می‌آید. قطعات پلوس شامل موارد زیر است:

سر پلوس

مفصل ابتدایی پلوس است و امکان حرکت چرخشی هنگام عبور از پیچ‌ها را فراهم می‌سازد.

مشعلی پلوس

مشعلی پلوس، شامل سه شاخه پلوس است و یکی از مهم ترین قسمت‌های سیستم انتقال قدرت خودرو، انتقال نیرو از گیربکس به چرخ‌ها است. مشعلی پلوس، نیرو را منتقل می‌کند و چرخ‌ها را به حرکت در می آورد. اگر به درستی کار نکند یا آسیب ببیند، می‌تواند باعث کاهش قابل توجهی در عملکرد خودرو شود.

گردگیر پلوس

گردگیر پلوس از ورود گرد و غبار به سر پلوس جلوگیری می‌کند. وضعیت این قطعه لاستیکی باید در طول تعمیر و نگهداری منظم بررسی شود تا از آسیب رساندن به پلوس جلوگیری شود، زیرا در بخشی قرار دارد که مقدار زیادی گرد و غبار می‌تواند وارد آن شود و تأثیر قابل توجهی در عملکرد عادی داشته باشد.

سه شاخه پلوس

سه شاخه که چرخ را درگیر می‌کند و چرخ را می‌چرخاند. در صورت خرابی خودروی در حال حرکت، ایجاد لرزش می‌کند. سه شاخه پلوس نیز امکان حرکت طولی در هنگام عبور از دست‌اندازها را به خودرو می‌دهد.

میل پلوس

میله‌ای است که بین دو سر پلوس قرار می‌گیرد و انعطاف لازم را در این قطعه فراهم می‌کند.

بسته به نوع روش انتقال قدرت و محل استفاده، انواع مختلفی پلوس وجود دارد. همان طور که مشاهده می‌کنید، پلاس‌های به کار رفته در سمت چپ و راست خودرو متفاوت است.

انواع سیستم انتقال قدرت

بسته به نقش سیستم انتقال قدرت، نیاز به ارائه تنوع در این سیستم، بسته به کارایی خودرو حس می‌شد. بنابراین، این سیستم مانند سایر سیستم‌های اصلی در خودروهای مدرن، در طول تاریخ طراحی خود، دستخوش تغییرات زیادی شده است و با توجه به کارایی، تغییراتی ایجاد کرده است. در نتیجه این تلاش‌ها، چهار نوع سیستم انتقال قدرت به وجود آمد که در حال حاضر به طور گسترده در صنعت خودرو استفاده می‌شود. در ادامه، چهار نوع سیستم انتقال نیرو را بررسی خواهیم کرد:

سیستم انتقال قدرت دیفرانسیل جلو (FWD)

سیستمی که در آن تمام خروجی موتور به چرخ‌های جلو منتقل می‌شود. بنابراین، تمامی قطعات سیستم انتقال خودرو نیز در قسمت جلویی خودرو تعبیه شده است. گاردان در این سیستم کار نمی‌کند و از سیستم انتقال نیرو حذف می‌شود. این سیستم، رایج‌ترین نوع انتقال قدرت در سدان‌ها، هاچ بک‌ها، شاسی بلندهای مینی و به طور کلی خودروهای شهری کوچک و متوسط است. خودروهایی که از این سیستم برای به حرکت درآوردن چرخ‌های جلو استفاده می‌کنند، اصطلاحا به آن دیفرانسیل جلو گفته می‌شود. برای خودروهای دیفرانسیل جلو، سیستم انتقال قدرت، به صورت عمودی در زیر کاپوت و کنار موتور قرار دارد. بسیاری از خودروهای موجود همچنین سیستمی دارند.

سیستم انتقال قدرت دیفرانسیل عقب (RWD)

در این سیستم، توان موتور که به انرژی چرخشی تبدیل می‌شود، به چرخ‌های عقب خودرو منتقل می‌شود. این توان، توسط یک گاردان تامین می‌شود که از یک طرف به گیربکس و از طرف دیگر به دیفرانسیل متصل می‌شود. این سیستم در کنار موتور، به موازات محور طولی خودرو در زیر آن نصب می‌شود. امروزه، به دلیل هزینه‌های بالای تولید، این سیستم کمتر در خودروهای شهری مورد استفاده قرار می‌گیرد. این سیستم که در اصطلاح خودرویی به عنوان دیفرانسیل عقب شناخته می‌شود، قابلیت فرمان‌پذیری خودرو را بهبود می بخشد، اما به دلیل شکل و موقعیت قرارگیری سیستم، در صورت به کارگیری آن در داخل کابین، فضای بیشتری اشغال شده و همچنین مصرف سوخت را افزایش می‌دهد.

سیستم انتقال قدرت چهار چرخ محرک (4WD)

این سیستم که معمولاً به عنوان دو دیفرانسیل شناخته می‌شود، به طور گسترده در خودروهای جاده‌ای استفاده می‌شود. این سیستم انتقال قدرت، توان خروجی موتور را به هر چهار چرخ خودرو منتقل می‌کند. این سیستم از دو گیربکس مجزا و دو دیفرانسیل استفاده می‌کند که قابلیت استفاده از هر دیفرانسیل به صورت جداگانه و هر دو همزمان را برای خودرو دارد. به عبارت دیگر، بستگی به راننده دارد که قدرت موتور را به هر چهار چرخ منتقل کند یا به دو چرخ. این سیستم کنترل وسیله نقلیه را حتی در شرایط سخت جاده‌ای، بسیار آسان و راحت می‌کند، زیرا توان موتور به چهار چرخ منتقل و توزیع می‌شود و نیروی کشش لازم را ایجاد می‌کند. به همین دلیل، از این سیستم بیشتر در خودروهای نظامی مانند جیپ استفاده می‌شود. لطفا توجه داشته باشید که حالت چهار چرخ محرک در این خودروها فقط در سرعت‌های پایین فعال است و در سرعت‌های بالا، با حرکت چرخ‌های عقب خودرو از مسیر خود منحرف شده و بنابراین گشتاور فقط به چرخ‌های جلو منتقل می‌شود.

سیستم انتقال قدرت تمام چرخ محرک  (AWD)

مشابه سیستم دو دیفرانسیل، این سیستم توان را به هر چهار چرخ منتقل می‌کند، اما جدیدتر و مدرن‌تر و البته پیچیده‌تر است. 4WD و AWD عملکرد یکسانی دارند، اما تفاوت در این است که سیستم چهار چرخ محرک همیشه در خودرو فعال است و حالت‌های دیفرانسیل جلو و عقب را نمی‌توان به طور جداگانه استفاده کرد. این سیستم دارای دو نوع مکانیکی و الکترونیکی می‌باشد. مدل الکترونیکی از سه دیفرانسیل برای انتقال قدرت به چرخ‌ها استفاده می‌کند. سیستم کامپیوتری خودرو، گشتاور مورد نیاز برای چرخ‌های مختلف را تعیین می‌کند و این نیرو را از طریق دیفرانسیل به هر چرخ منتقل می‌کند. بنابراین، انحرافات و مشکلات کنترل خودرو در سرعت‌های بالا برطرف می‌شود. خودروهای مدرن امروزی از همان سیستم انتقال قدرت استفاده می‌کنند.

نتیجه‌گیری

در این مقاله، با سیستم انتقال قدرت و انواع آن آشنا شدیم که نقش مهمی در انتقال نیروی تولید شده توسط موتور به چرخ‌ها، جهت چرخش چرخ‌ها و حرکت خودرو دارد. شما می‌توانید با مراجعه به بخش مجله رانندگان آکادمی انتیراپ با مطالب مرتبط در خصوص حمل و نقل و رانندگان آشنا شوید. همچنین در انتیراپ خدماتی اعم از حمل و نقل بین‌المللی زمینی، ریلی، دریایی، هوایی، انبارداری و... ارائه می‌شود. جهت مشاهده سایر مقالات و اخبار در حوزه حمل و نقل کلیک نمایید.

عضویت در سامانه خدمات حمل و نقل انتیراپ