دیفرانسیل یکی از اجزای سیستم انتقال قدرت است که نقش مهمی در مانور خودرو و حفظ تعادل آن در سر پیچ‌ها و ناهمواری‌ها برعهده دارد. در این مقاله، با دیفرانسیل و وظایف و انواع آن آشنا می‌شویم.
اگر درباره نحوه عملکرد پیشرانه خودرو اطلاعات داشته باشید، می‌دانید که قدرت چگونه تولید می‌شود. سیستم انتقال قدرت، قوای محرک پیشرانه را می‌گیرد و آن را با‌‌توجه‌‌‌به سرعت و گشتاور، تنظیم می‌کند. جعبه‌دنده، نیروی موتور را به دیفرانسیل می‌فرستد تا اجازه چرخش چرخ‌ها ایجاد شود. دیفرانسیل‌ها در مرحله بعد از جعبه‌دنده قرار دارند و نیروی موتور را با تنظیمات خود به پلوس چرخ‌های خودرو انتقال می‌دهند.
به بیان ساده، قدرت از جعبه‌دنده وارد دیفرانسیل می‌شود و سرانجام به چرخ‌ها می‌رسد. دیفرانسیل تجهیزی است که در بیشتر خودروها قدرت پیشرانه را قبل از چرخ‌ها دریافت می‌کند. در این مقاله، با دیفرانسیل و کارکرد و انواع آن آشنا خواهیم شد.
دیدگاه‌های متنوعی درباره اختراع دیفرانسیل وجود دارد. برخی از نقاط عطف تاریخی برای دیفرانسیل عبارت‌اند از:
دیفرانسیل قطعه‌ای است در زیر خودرو بین دو چرخ جلو یا عقب که قدرت پیشرانه را بین دو چرخ تقسیم می‌کند. بعضی خودروها دو دیفرانسیل هستند و برخی نیز تنها از یک دیفرانسیل بهره می‌برد. در خودرو یا دیگر وسایل نقلیه چرخ‌دار، دیفرانسیل‌ها قسمتی از سیستم انتقال قدرت هستند که باعث می‌شوند تا چرخ‌ها با سرعت‌های مختلف و با نیرویی مساوی بچرخند و وظیفه انتقال حرکت از جعبه‌دنده به چرخ‌ها را برعهده دارند.
از آغاز اختراع خودرو، موضوع گردش سریع چرخ‌های عقب خودرو در سر پیچ‌ها فکر مهندسان را به خود مشغول کرده بود؛ چراکه در سر پیچ‌ها، چرخ خارج پیچ باید سریع‌تر از چرخ داخل پیچ حرکت کند و اگر هر دو چرخ روی محور واحدی سوار شوند، ممکن نیست این عمل بدون واژگون‌شدن خودرو صورت گیرد. حل این مشکل با دستگاهی به نام دیفرانسیل انجام گرفت.
دیفرانسیل سه وظیفه مهم برعهده دارد:
۱ . رساندن قدرت پیشرانه به چرخ‌ها: دیفرانسیل یکی از اجزای خط انتقال قدرت است که در رساندن قدرت به چرخ‌ها نقش ایفا می‌کند؛ به‌همین‌دلیل، گاهی اوقات به آن گرداننده نهایی نیز گفته می‌شود.
۲ . کاهش نسبت دنده نهایی خودرو: به‌عنوان کاهنده نهایی نسبت دنده در خودرو عمل می‌کند و سرعت دورانی جعبه‌دنده را یک بار دیگر قبل از رسیدن به چرخ‌ها کاهش می‌دهد.
۳ . اجازه چرخیدن چرخ‌ها با سرعت‌های متفاوت در هنگام پیچیدن: دیفرانسیل به چرخ‌ها اجازه می‌دهد که هنگام چرخیدن در سر پیچ‌ها، علاوه‌بر انتقال نیرو با سرعت‌های متفاوتی بچرخند.
در این مقاله شما خواهید آموخت که چرا خودرو به دیفرانسیل نیاز دارد و چگونه کار می‌کند و ضعف‌هایش چیست. همچنین، انواع مختلف دیفرانسیل را بررسی و تفاوت آن‌ها را باهم مقایسه می‌کنیم.
چرخ‌های خودرو در بعضی شرایط به‌خصوص هنگام چرخش، با سرعت‌های متفاوتی می‌چرخند. هنگام چرخیدن در سر پیچ‌ها، هر چرخ مسیر متفاوتی دارد و چرخ‌های داخل پیچ مسافت کمتری از چرخ‌های خارج پیچ طی می‌کنند. ازآنجاکه سرعت برابر با مسافت طی‌شده تقسیم بر زمان است، چرخ‌های داخل پیچ باید سرعت کمتری داشته باشند و چرخ‌های خارج پیچ با سرعت بیشتری حرکت کنند. همچنین، باید توجه کنید که چرخ‌های جلو مسافت متفاوتی از چرخ‌های عقب می‌پیمایند.
برای چرخ‌های غیرمتحرک در خودرو – چرخ‌های جلو در خودرو محرک عقب و چرخ‌های عقب در خودرو محرک جلو – مشکل خاصی وجود ندارد؛ زیرا هیچ ارتباطی بین آن‌ها وجود ندارد و به‌طور مستقل می‌چرخند؛ اما چرخ‌های متحرک روی یک محور باهم مرتبط هستند؛ به‌طوری‌که پیشرانه و جعبه‌دنده واحدی هر دو چرخ را به‌حرکت درمی‌آورد.
اگر خودرو دیفرانسیل نداشته باشد، چرخ‌ها به همدیگر قفل می‌شوند و باید با سرعت یکسانی دوران کنند. با وجود لاستیک‌های مدرن و جاده‌های آسفالت، نیروی زیادی برای لغزش تایر روی جاده موردنیاز است. چنین نیرویی باید ازطریق محور خودرو (اکسل) و از یک چرخ به دیگری منتقل شود؛ درنتیجه فشار بسیار زیادی بر اجزای اکسل وارد خواهد شد.
ساده‌ترین نوع دیفرانسیل را در شکل زیر مشاهده می‌کنید که در این‌جا با اجزای آن آشنا خواهیم شد. تصویر زیر نام تمام اجزای دیفرانسیل ساده را نشان می‌دهد. شماره‌های ۱ تا ۷ به‌ترتیب به پولوس، کرانویل، دنده سرپولوس، دنده هرزگرد، هوزینگ، پینیون و محور میل‌گاردان تعلق دارند.
هنگامی که خودرو به‌طور مستقیم در جاده حرکت کند، هر دو چرخ محرک با سرعت یکسانی می‌چرخند. دنده پینیون (دنده ورودی به دیفرانسیل) نیرو را از جعبه‌دنده می‌گیرد و کرانویل و هوزینگ را به‌همراه خود می‌چرخاند. دنده‌های سرپولوس به هوزینگ قفل شده‌اند و بین آن‌ها دو دنده هزرگرد وجود دارد. در‌حقیقت، دنده‌های هرزگرد نمی‌چرخند و فقط وظیفه تعادل نیرو بین دنده‌های سرپولوس را برعهده دارند.
در حرکت مستقیم، دنده‌های هرزگرد با چرخش هوزینگ می‌چرخند و نیروی خود را به دنده‌های سرپولوس انتقال می‌دهند؛ درنتیجه هر دو چرخ با سرعت یکسانی شروع به چرخش می‌کنند. باوجوداین، اگر مقاومت یکی از چرخ‌ها دربرابر حرکت بیشتر باشد، دنده سرپولوس آن کمتر می‌چرخد و حرکتش را ازطریق دنده‌های هرزگرد به دنده سرپولوس مقابل انتقال می‌دهد؛ بنابراین، چرخی که مقاومت کمتری دارد، با سرعت بیشتری می‌چرخد و این وظیفه را دنده‌های هرزگرد انجام می‌دهند.