قفل دیفرانسیل الکترونیکی را به‌عنوان یکی از کارآمدترین امکانات و سیستم های ایمنی الکترونیکی خودروی دنیا و حتی خودرورهای قدیمی می‌شناسند. درواقع وقتی راننده به‌علت گرفتار شدن در شرایط بحرانی نمی‌داند چه‌کاری انجام دهد، می‌تواند تنها با فشار دادن یک کلید به‌راحتی مشکلش را حل کرده تا قفل دیفرانسیل الکترونیکی سرعت چرخهای محرک را کنترل کند.
قفل دیفرانسیل EDL به خودرو کمک می‌کند تا در شرایط لغزنده شروع به حرکت کند، شتاب بگیرد و از شیب بالا برود. اما هنوز کسانی وجود دارند که نمی‌دانند چگونه با این سیستم کار کنند و با این آپشن آشنایی ندارند. اگر شما هم جزو این افراد هستید، پس این مقاله مخصوص شماست. با ما همراه باشید تا به معرفی و بررسی قفل دیفرانسیل EDL سیستم بپردازیم.
دیفرانسیل چیست؟
قبل از این‌که با قفل دیفرانسیل آشنا شوید، شاید بهتر باشد در مورد خود دیفرانسیل، چگونگی عملکرد آن و چرایی وجودش آشنا شوید. واژه دیفرانسیل از ریشه تفاوت و تفاضل گرفته شده است. به همین دلیل هم نام‌گذاری این مکانیسم در خودرو دقیقا به نوع عملکرش مرتبط است و نقش مهمی در ارسال گشتاور به چرخ‌ها را برعهده دارد.
گشتاور تولیدی پیشرانه پیش از رسیدن به چرخهای خودرو، وارد دیفرانسیل می‌شود تا بین 2 چرخ براساس نیازشان تقسیم شود. البته این تقسیم در همه حال عادلانه نیست و گشتاور به‌صورت 50-50 بین چرخ‌ها تقسیم نمی‌شود.
سوالی که این‌جا ممکن است پیش بیاید این است که چرا باید گشتاور ارسالی به چرخ‌ها در بعضی مواقع فرق داشته باشد. پاسخ این سوال این است که چرخهای طرفین محور محرک همواره نباید از گشتاور برابر استفاده کنند؛ چون در این صورت مشکلات زیادی به وجود آمده و شما به خدمات مکانیکی خودرو نیازمند می‌شوید!
دلیل مهم تقسیم ناعادلانه گشتاور، به سرعت چرخیدن چرخ‌ها رجوع داده می‌شود. برای درک بهتر این موضوع خودرویی را در نظر بگیرید که در یک پیچ در حال حرکت است. در این حالت چرخهای خودرو هر کدام به روی محیط دایره فرضی درحال حرکت هستند که قطرهایشان با هم متفاوت است. در حقیقت چرخ درونی در پیچ، روی محیط دایره کوچک‌تر قرار داشته و چرخ بیرونی، روی محیط دایره‌ای با قطر بزرگ‌تر در حال حرکت است.
خودرو یک جسم صلبی است و چرخهای طرفین باید در یک زمان به آخر پیچ برسند. به این ترتیب چرخهای بیرونی پیچ که مسافت بیشتری را طی می‌کنند، از سرعت بیشتری برخوردار هستند تا همزمان با چرخ داخلی به پایان پیچ برسند.
دقیقا این‌جاست که وظیفه اصلی دیفرانسیل پدیدار می‌شود. مکانیسم داخلی دیفرانسیل باعث می‌شود تا میزان گشتاور ارسالی به چرخ خارج از پیج، بیشتر از گشتاور ارسالی به چرخ داخل پیچ شود. همین موضوع نیز باعث افزایش سرعت چرخ خارجی پیچ می‌شود.
قبل از این‌که بدانید قفل دیفرانسیل چیست، باید بدانید که اگر همیشه میزان گشتاور ارسالی به چرخ‌ها برابر و مساوی بود چه اتفاقی رخ می‌داد. در شرایطی که خودرو در یک مسیر مستقیم بر روی جاده آسفالت حرکت می‌کند، گشتاور به‌صورت مساوی بین طرفین تقسیم می‌شود. ولی زمانی که در پیچ وارد می‌شود، اگر همچنان گشتاور ارسالی برابر باشد، چرخ‌ها از سرعت مساوی برخوردار خواهند بود.
به این ترتیب خودرو به‌راحتی منحرف می‌شود؛ زیرا میزان مسافت طی‌شده توسط چرخ‌ها برابر نخواهد بود و فرمان‌پذیری خودرو به‌طرز عجیبی افت پیدا می‌کند. در این شرایط شما احتمالا ضربه زدن جعبه فرمان را تجربه خواهید کرد. علاوه‌بر این، در این صورت فشار زیادی بر محور محرک و دیگر مکانیسم‌های خودرو نظیر پیشرانه، سیستم تعلیق و … وارد می‌شود که باعث ایجاد خسارات سنگینی خواهد شد.
قفل دیفرانسیل EDL چیست؟
مهم‌ترین وظیفه دیفرانسیل، پاشنه آشیل این مکانیزم در مواقع و شرایط خاص است؛ چون دقیقا در زمانی که نباید گشتاور را به‌طور غیرمساوی ارسال کند همین‌کار را انجام می‌دهد. این موضوع با یک مثال برایتان روشن‌تر خواهد شد. وقتی در یک مسیر بی‌راهه در حال حرکت هستید، ممکن است چرخ خودرو به‌علت اختلاف سطح زیاد از زمین جدا شود. در این حالت چون ترکشن چرخ خودرو درگیر با زمین، بیش از چرخ آزاد است، ساکن بوده و از انرژی جنبشی کمتری برخوردار خواهد بود.
همین موضوع باعث می‌شود چرخ مقابل که نیروی مقاومتی در مقابل آن نیست، سرعتش بیشتر شود و این پیغامی اشتباه به دیفرانسیل است که باید گشتاور را به چرخ معلق در هوا ارسال کند. هرچقدر سرعت این چرخ افزایش پیدا کند، میزان گشتاور بیشتری را درخواست می‌کند و عملا چرخ درگیر با زمین هیچ گشتاوری دریافت نمی‌کند و تبدیل به چرخ مرده می‌شود. به این ترتیب در دردسری افتاده که درآمدن از آن کار بسیار دشواری است.
درست در همین لحظه قفل دیفرانسیل به کمک ما می‌شتابد. درواقع زمانی که راننده قفل دیفرانسیل سیستم را فعال می‌کند، باعث می‌شود که محور چرخهای طرفین با دیفرانسیل قفل شده و گشتاور به‌صورت مساوی بین چرخ‌ها تقسیم شود. در این حال چرخ روی زمین نیز گشتاور را دریافت می‌کند و نیروی جلوبرنده لازم را خواهد یافت.
البته برخی از قفل‌های دیفرانسیل هوشمند، قابلیت تنظیم را دارند که گشتاور به چه اندازه تقسیم شود. مثلا راننده امکان تعیین این را دارد که 80 درصد توان موتور به چرخ دیگر که با زمین در تماس است را ارسال کند و فقط 20 درصد به چرخ در هوا برسد. این حالت کابرد بیشتری برای زمین‌های باتلاقی و پر از گل‌ولای یا حتی زمین‌های یخ‌زده دارد. چون امکان دارد برای یک لحظه یکی از چرخ‌ها در مسیر خیس و گل‌آلود قرار داشته ولی چرخ دیگر همچنان در مسیر خشک باشد. در چنین حالتی قفل دیفرانسیل می‌تواند کاملا در اختیار راننده باشد.
انواع قفل دیفرانسیل EDL
قفل دیفرانسیل EDL انواع مختلفی دارد که در ادامه به معرفی و بررسی هرکدام از آن‌ها خواهیم پرداخت:
-
قفل دیفرانسیل EDL لغزشی محدود
شاید گنجاندن این نوع دیفرانسیل در بین این مجموعه کار درستی نباشد اما قطعا صحبت درباره آن مفید خواهد بود. همان‌طور که می‌توان حدس زد این نوع دیفرانسیل معمولا با عنوان دیفرانسیل قفل دار نام برده نمی‌شود. چون مکانیزم داخلی آن و چینش هوشمندانه چرخ‌دنده‌ها به شکلی است که اخلاف سرعت دو سمت را محدود می‌کند و مثل قفل دیفرانسیل معمولی، دو طرف را به هم کوپل نمی‌کند.
در خیلی از مواقع از آن برای محور جلو استفاده می‌شود. به این دلیل که نه‌تنها نیازمند دخالت راننده به جهت فعال یا غیرفعال شدن نیست، بلکه همواره درگیر است و در عین حال فشار زیادی به محور جلو که به مراتب از محور عقب حساس‌تر است، وارد نمی‌شود.
-
قفل‌های غیراتوماتیک
این دسته از قفل‌ها با توجه به نحوه درگیر شدن قفل شامل انواع ذیل هستند:
- برقی
- سیمی مشابه سیم کلاچ (مکانیکی)
- نیوماتیک (هوای فشرده یا پنوماتیک)
در تمامی مواردی که در بالا ذکر شد، فعال یا غیرفعال کردن قفل دیفرانسیل به وسیله راننده انجام می‌شود و باید پس از خروج از وضعیتی که نیاز به قفل بوده، راننده حتما قفل را غیرفعال کند. فراموش کردن این عمل باعث وارد شدن صدمات جدی به دیفرانسیل و اجزای داخلی اکسل به علاوه چرخ‌ها می‌شود.
درصورتی که قفل دیفرانسیل در حالت فعال بوده و راننده بیشتر از 40 کیلومتر سرعت داشته باشد، باید وارد پیچ شود. در این صورت راننده به احتمال زیاد کنترل خودرو را از دست می‌دهد و دچار حادثه می‌شود. اما امروزه اکثر خودرورها به قفل دیفرانسیل غیراتوماتیک مجهز هستند.
-
قفل دیفرانسیل EDL اتوماتیک
این قفل‌ها به 2 دسته تقسیم می‌شوند و نیازی به دخالت راننده در فرآیند درگیر شدن و آزاد شدن قفل ندارند.
-
قفل‌های اتوماتیک همیشه آزاد
همان‌طور که از اسم این سیستم مشخص است، در مواقع عادی و غیرضروری، خودروی شما دارای یک دیفرانسیل معمولی و ساده است که رفتار معمولی دارد. بعضی مواقع ممکن حتی یادتان برود که خودروی شما قفل دیفرانسیل دارد. ولی هنگام ضرورت با تشخیصی که توسط خود دیفرانسیل انجام می‌شود، قفل فعال شده و تا زمانی که خودرو به شرایط عادی خودش برنگردد، فعال خواهد ماند.
تفاوت این سیستم با یک سیستم قفل‌دار برقی که امروزه در خیلی از ماشین‌های شاسی وجود دارد، تمام اتوماتیک و مکانیکی بودن آن است که ضریب اطمینان را بالا می‌برد. علاوه‌بر این از آسیب‌های شدید حاصل از فراموشی در غیرفعال کردن قفل برقی جلوگیری می‌شود. چون به محض رها شدن از شرایط نامناسبش، به‌طور خودکار غیرفعال می‌شود.
به عبارت دیگر در این حالت، خودرو دارای یک دیفرانسیل هوشمند مکانیکی است که هر زمانی بسته به شرایط به بهترین شکل ممکن عمل می‌کند و حتی یک راننده معمولی هم امکان استفاده از آن را دارد. امروزه اکثر خودروسازهای آمریکایی برای محصولات دومنظوره جاده‌ای و آفرود و حتی تمام‌آفرود، از این دیفرانسیل استفاده می‌کنند.
-
قفل‌های اتوماتیک همیشه درگیر یا دیترویت لاکر
این نوع قفل‌ها معمولا در خودروهای مسابقه مخصوصا در مسابقات درگ و خودروهای آفرود که پیمایش کمی در جاده دارند استفاده می‌شود. قفل‌های همیشه درگیر مکانیزم بسیار ساده‌ای دارند و در عین حال برای درگیر کردن چرخ‌دنده‌ها یا همان قطعات دندانه‌دار انتهای پولوس، به کرانویل استفاده می‌شوند.
نتیجه‌گیری
قفل دیفرانسیل EDL سیستم یک سیستم مهم در اکثر ماشین‌ها هست که کاربرد آن برای سرعت کنترل چرخهای محرک است. EDL یک سیستم قفل دیفرانسیل الکترونیکی است که از سیستم ترمز ضدقفل موجود (ABS)، برای بخشی از برنامه پایداری الکترونیکی (ESP) استفاده می‌کند که فقط چرخ را روی شفت ترمز خواهد کرد؛ بنابراین امکان انتقال گشتاور روی دوک به چرخ‌ها را فراهم می‌کند.
