آشنایی با تکنولوژی انتقال قدرت چهار چرخ محرک و انواع آن

چهار چرخ محرک ، تمام چرخ محرک، سیستم‌های موقت و دائم، این کلمات بویژه زمانی که با نام‌های خاص هر برند نظیر: کواترو، فورموشن و فورماتیک ارائه می‌شوند، می‌توانند گیج کننده باشد.

اساسا یکی از اهداف مشترک کلیه این سیستم‌ها، رساندن نیروی محرک (گشتاور) به هر یک از چهار چرخ اتومبیل به منظور افزایش کشش است. در ادامه این مطلب ما نگاهی به انواع شیوه‌های انتقال گشتاور موتور به چرخ‎ها انداخته‌ایم. لطفا با دیجیاتو همراه شوید.

تاریخچه سامانه‌های AWD

اولین خودروی چهار چرخ محرک، نخستین اتومبیل هایبرید نیز به شمار می‌رود؛ جایی که فردیناند پورشه از یک خودروی مجهز به چهار موتور الکتریکی برای به حرکت درآوردن چرخ‌ها و نیز یک پیشرانه احتراقی به عنوان ژنراتور برق این موتورها رونمایی کرد.

اولین خودروی احتراق داخلی مجهز به سامانه چهار چرخ محرک توسط جیکوبوس و هندریک اسپایکر تحت عنوان اسپایکر 60HP ویژه مسابقه پاریس به مادرید ساخته شد. اولین خودروی چهارچرخ محرک تولید انبوه نیز توسط جیپ برای یک محصول نظامی عرضه شد.

سال‌های زیادی طول کشید تا سیستم چهارچرخ به خودروهای سواری پرتیراژ راه یابد. سوبارو لئون در سال 1972 از این سامانه بهره‌مند شد. آئودی کوآترو نیز در سال 1980 به مدد سود بردن از سامانه انتقال نیروی چهار چرخ محرک، دنیای رالی را متحول ساخت. هنگام حضور این خودرو در مسابقات رالی، هیچ خودروی تک دیفرانسیلی موفق به شکست آن نشد.

اصول و مبانی چهار چرخ محرک

گشتاور لحظه‌ای مورد نیاز برای به پیش راندن خودرو، توسط میل‌لنگ موتور احتراق داخلی تامین می‌شود. سپس به سمت گیربکس حرکت کرده تا پس از تقویت شدن، از طریق شفت خروجی جعبه دنده به سوی هر چهار چرخ ارسال شود. مشکل آنجاست که همه چرخ‌ها با سرعت یکسان نمی‌چرخد؛ به خصوص حین عبور از پیچ، چرخ‌های سمت داخل مسافت کمتری را نسبت به چرخ‌های بیرونی می‌پیمایند. قطعه‌ای که از عهده رفع مشکل تفاوت سرعت چرخ‌ها برآمده است، دیفرانسیل نام دارد.

تمام سامانه های انتقال قدرت چهار چرخ به حداقل دو عدد دیفرانسیل نیاز دارند. محورهای انتقال نیرو (میل‌ گاردان) که وظیفه انتقال قدرت به اکسل جلو و عقب را بر عهده دارند نیز ممکن است بسته به سرعت چرخ‌های هر محور با سرعت‌های متفاوتی گردش کنند.

بنابراین یا باید از یک وسیله دیگر برای رفع این مشکل بهره برد و یا اینکه به منظور جلوگیری از آسیب رسیدن به موتور، اتومبیل در حالت چهار چرخ محرک فقط می‌تواند بر روی سطوح کم اصطکاک رانده شود.

انواع سیستم‌های چهار چرخ محرک

   1. سیستم چهار چرخ محرک دائمی

اگر انتقال نیرو به سوی تمام چرخ‌ها به صورت دائمی انجام شود، لذا به یک دیفرانسیل مرکزی به منظور رفع مشکل اختلاف سرعت بین محورها نیاز خواهد بود؛ چرا که راننده توانایی قطع عملکرد سامانه چهار چرخ محرک را حین حرکت بر روی سطوح با اصطکاک بالا نخواهد داشت. این سیستم به سه دیفرانسیل نیاز دارد؛ موتور می‌تواند به صورت موازی با طول یا عرض خودرو نصب شود. قفل دیفرانسیل برای سفرهای آفرود در دسترس خواهد بود. لندرور دیفندر از معروفترین خودروهای مجهز به این سیستم است.

   2. چهار چرخ محرک انتخابی

این نوع سیستم بیشتر مناسب آفرود است و در آن از یک دیفرانسیل مرکزی مکانیکی با ضرایب دنده سنگین برای انتقال مساوی قدرت به محورهای جلو و عقب استفاده می‌شود. این سیستم معمولا در موتورهای نصب شده به صورت طولی (همراستا با طول کلی خودرو) استفاده می‌شود. دیفرانسیل مرکزی با ضرایب دنده سنگین و انتقال نیرو در حالت پیش‌فرض به چرخ‌های عقب، از جمله ویژگی های این سیستم به شمار می‌روند. تویوتا هایلوکس به این نوع سیستم چهار چرخ محرک مجهز است.

   3. سیستم چهارچرخ محرک بر اساس نیاز

این سیستم در بسیاری از خودروهای پرفورمنس جاده‌ای و یا شاسی بلندهای شهری کاربرد دارد. در این سیستم خودرو به صورت پیش‌فرض در حالت تک دیفرانسیل (معمولا دیفرانسیل جلو) به حرکت خود ادامه داده و بر حسب لزوم، به طور خودکار سامانه چهار چرخ محرک نیز فعال خواهد شد. در این سیستم معمولا موتور خودرو به صورت موازی با محور چرخ‌ها قرار گرفته و از دو دیفرانسیل به علاوه کلاچ چند صفحه‌ای در این سامانه استفاده می‌شود. مصرف سوخت نیز در این نوع سیستم کاهش خواهد یافت.

این سامانه در مصارف عادی کاربرد دارد و هنگام لغزش چرخ‌ها وارد عمل می‌شود. قفل دیفرانسیل معمولا در این سیستم وجود ندارد و راننده کنترل زیادی بر روی آن نخواهد داشت. مرسدس بنز AMG A45 به این سیستم مجهز است.

قفل دیفرانسیل چیست؟

دیفرانسیل از یک سری چرخ‌دنده‌های سیاره‌ای تشکیل شده و به عنوان نسبت کاهشی نهایی به منظور تقویت گشتاور در حین کاهش سرعت گردشی-ورودی به چرخ‌ها عمل می‌کند.

یک دیفرانسیل باز، بی‌نهایت تفاوت سرعت را در حین عبور از پیچ‌ها برای چرخ‌های محرک فراهم می‌کند؛ به عنوان مثال یک چرخ بر روی زمین سفت ثابت است و چرخ دیگر در گل و لای می‌چرخد. قفل دیفرانسیل هر دو چرخ را مجبور می‌کند که با سرعت یکسان بچرخند که در نتیجه میزان کشش افزایش یافته اما از قابلیت‌های عبور از پیچ کاسته می‌شود. یک دیفرانسیل لغزش محدود نیز تنها اجازه اختلاف سرعت‌های مشخصی را به چرخ‌های محرک می‌دهد.

تمام چرخ محرک الکتریکی

مهندسی سیستم چهارچرخ محرک خودروهای برقی بسیار ساده‌تر از انواع مکانیکی است؛ اگر برای هر چرخ یک موتور الکتریکی در نظر گرفته شود، دیگر نیازی به جعبه دنده ،دیفرانسیل و سایر تجهیزات انتقال نیرو نخواهد بود. این سیستم برای مدت طولانی در کامیون‌های معدن مورد استفاده قرار گرفته است. در این کامیون‌ها از یک موتور احتراقی به عنوان ژنراتور تولید برق استفاده می‌شود. امروزه بسیاری از خودروهای پرفورمنس الکتریکی نظیر تسلا مدل s از این سیستم به عنوان یک سامانه چهار چرخ محرک دائمی استفاده می‌کنند.