خودروهاي چهار چرخ محرک

سيستم ۴WD مدت مديدي است كه ابداع شده و انواع متنوعي از آن به بازار آمده است كه همه آنها با همين نام شناخته مي‌شوند، اما در واقع موارد استفاده آنها متفاوت است.

Part Time 4WD
سيستمي است كه در آن، فقط مي‌توان براي مدتي معين از چهار چرخ محرك استفاده كرد. اين نوع سيستم ۴WD براي ايجاد قدرت كشش بيشتر در وسائط نقليه براي حمل بارهاي سنگين‌تر و يا حركت در شرايط نامساعد جاده‌اي ساخته شده است. از اين سيستم، فقط مي‌توان در شرايط نامساعد جاده‌اي و نه در جاده‌هاي مسطح و خشك بهره‌برداري كرد،

لذا واضح است كه اين سيستم براي انجام كارهاي سخت و سنگين ساخته شده است. در جاده‌هاي هموار، مي‌توان وسيله نقليه را در حالت ۴WD قرار داد.

حالات قرار گرفتن دنده عبارتند از: ۴WD Hi, 2WD و ۴WD LO. اين سيستم براي استفاده در مكان‌هاي بدون جاده عالي است و هنگامي كه همزمان با قفل ديفرانسيل به‌كار گرفته ‌شود، بيشترين كارايي را خواهد داشت (جيب ويليز ۱۹۴۲).

Full Time 4WD
از اين سيستم مي‌توان هميشه و در تمامي مسيرها از جمله آسفالته استفاده كرد.اين سيستم ۴WD براي ايجاد قدرت كشش بيشتر در وسيله نقليه و كارامدتر كردن ۴WD براي استفاده روزمره ساخته شده است. به اين سيستم، ۴WD دائم نيز مي‌گويند.

استقرار ديفرانيسل اضافي در مجموعه انتقال قدرت وسيله نقليه، امكان بهره‌برداري دائمي از ۴WD را فراهم مي‌سازد. در اين سيستم، حالت ۲WD وجود ندارد. با وجود اين سيستم، شما اسبي قدرتمند در اختيار خواهيد داشت. مزيت استفاده از Full Time 4WD در جاده‌هاي نامساعد، استحكام بيشتر در حركت به عنوان يك نكته ايمني در رانندگي روزانه است.

انواع حالت‌هاي قرار گرفتن دنده در اين سيستم، عبارتند از: ۴WD Hi و ۴WD LO. اين سيستم در خارج از جاده و در صورت قابليت قفل شدن بسيار خوب عمل مي‌كند، اما همزمان با قفل محور ديفرانسيل، بهترين عملكرد را دارد (رنجرور ۱۹۶۹).

سيستم Full Time symmetric AWD
اين سيستم مشابه ۴WD دائمي است، با اين تفاوت كه فاقد گشتاور سرعت كم و يا در واقع الگوي مسافت كوتاه است. از اين سيستم، همواره و در تمامي جاده‌ها از جمله آسفالته مي‌توان استفاده كرد. اين سيستم، يكي از مظاهر ايمني در وسائط نقليه امروزي است، اما گرچه براي كار سنگين طراحي نشده، باعث ايمن‌تر و دلپذيرتر شدن وسيله نقليه مي‌شود. اين سيستم در رقابت براي حركت در جاده‌هاي ناهموار، تقريباً بازنده است زيرا تأكيد بيشتر بر استحكام و عملكرد آن بوده و بهتر است كه در خارج از جاده، كمتر مورد استفاده قرار گيرد (آئودي كواترو ۱۹۸۰ و اكثر خودروهاي سوبارو).

سيستم Automatic Asymmetric AWD
سيستم اتوماتيك متقارن AWD، ابتدا فقط به عنوان سيستمي مستحكم و قدرتمند ساخته شده بود. از اين سيستم مي‌توان به طور مداوم در تمامي سطوح از جمله مسيرهاي آسفالته استفاده كرد. سيستم AWD به‌طور دائمي عمل نمي‌كند بلكه فقط هنگامي به كار مي‌افتد كه شرايط تعادل وسيله نقليه از بين برود. اساساً خودروهاي داراي اين سيستم، خودروهايي با ديفرانسيل ۲WD و فاقد قابليت‌هاي حركت در جاده‌هاي نامساعد هستند. واضح است كه اين سيستم تنها براي افزايش ايمني، استحكام و تعادل در حركت ساخته شده و استفاده از آن در مسيرهاي خارج از جاده و جاده‌هاي ناهموار، توصيه نمي‌شود (ولوو ۱۹۹۶)

گفتني است كه امروزه بسياري از وسائط نقليه، تركيبي از انواع سيستم‌هاي ۴WD را مورد استفاده قرار مي‌دهند.
خودرو يکپارچه رانش(تمام چرخها محرک)AWL
خودرو يکپارچه رانش(تمام چرخها محرک)
در خودروهاي تمام چرخها محرک، يکي از محورهاي جلو يا عقب محرک اصلي است. براي بهبود ويژگي هاي رانشي و پايداري خودرو، بخشي از گشتاور خودرو به محور ديگر منتقل ميشود. مانند ميتسوبيشي که توضيح کامل ان را در پست هاي بعدي مشاهده خواهيد کرد.
خودروهاي چند-جرخ-محرک نوع جديدي از خودروهاي برقي هستند که در آنها هر يک از چرخها به صورت جداگانه توسط يک موتور به حرکت در مي آيد.

پيشرفتهاي اخير در اين نوع سيستمهاي محرکه مويد تاثير زياد آن در خودروهاي برقي و مرکب آينده مي باشد. چرخهاي موتوردار مي توانند در خودروهاي برقي خالص، مرکب سري و پيل سوختي به کار مي روند. اين سيستم با حذف موتور مرکزي و سيستم انتقال قدرت انعطاف پذيري زيادي در طراحي فضا براي تجهيزات خودرو برقي فراهم مي آورد.
. علاوه بر مزاياي متعدد اين روش در ساخت خودروبرقي ، با کنترل مستقل گشتاور چرخها، توانايي ديگري نيز براي اين نوع خودرو فراهم مي شود که کمک به راننده براي تصحيح مسير و افزايش پايداري به هنگام حرکت در جاده هاي لغزنده است. در اين رساله يک راهبرد جديد کنترلي براي افزايش پايداري خودروهاي برقي چهار-چرخ-محرک ارائه مي شود.اين سيستم براي حفظ تعادل خودرو در شرايط اضطراري به راننده کمک مي کند. سيستم کنترل شامل يک کنترل کننده فازي براي کنترل آهنگ چرخش و کنترل کننده هاي لغزش مجزا براي هر يک از چرخها مي باشد.يک روش جديد براي ايجاد مرجع آهنگ چرخش و کنترل کننده هاي لغزش مجزا براي هر يک از چرخها مي باشد. يک روش جديد براي ايجاد مرجع آهنگ چرخش توسط شبکه عصبي پيشنهاد شده است.همچنين به منظور کنترل لغزش چرخها، به روشي جديد، سرعت واقعي خودرو با استفاده از ترکيب داده حسگرها به وسيله يک تخمينگر فازي تخمين زده مي شود.

 

سيستم چهار چرخ رانش بخش ۲

يک گيربکس ترکيب شده با ديفرانسيل در يک واحد است. ترانس اکسل ها به طور رايج در خودروهاي موتور-جلو، محرک جلو هستند، اما انها همچنين در خودروهاي موتور جلو، محرک عقب مانند C5 Corvette نيز يافت مي شوند. دو مدل ترانس اکسل دستي ، مدلهاي ۳۰۰۰GT VR4 و Stealth Twin Turbo هستند که براي نه سال توليد مي شدند.ترانس اکسل (W6MG1) از سال ۱۹۹۱ تا سال ۱۹۹۳ توليد ميشد. از سال ۱۹۹۴ تا اخر توليد کردن (که سال ۱۹۹۶ براي Stealth و سال ۱۹۹۴ براي VR4 بود)، يک ترانس اکسل شش سرعته به کار گذاشته مي شد(W6MG1). گترگ(لغت الماني) منحصرا ترانس اکسل يکپارچه رانش( AWD )را براي ميتسوبيشي در کارخانه خود در نيوتون،جنوب کاليفرنيا،امريکا، منحصرا توليد کرد.

در هر دو مدل يک کلاچ تک صفحه اي خشک ديافراگمي گشتاور موتور را به شافت ورودي ترانس اکسل منتقل ميکند. شافت ورودي، وقتي کلاچ درگير است، در يک دور يکسان با موتور مي گردد.شافت مياني و دو شافت خروجي هم مرکز به خط محرک متصل شده اند و هر گاه چرخي بگردد مي چرخند.
چرخ دنده هاي محرک زوج هستند. براي هر سرعت جلو و عقب دو چرخ دنده ي محرک وجود دارد.همچنين دنده عقب يک چرخدنده ي سوم نياز است(هرزگرد) براي انکه مسير گردش را معکوس کند. براي هر جفت چرخ دنده، يکي روي شافت ورودي و ديگري روي شافت مياني سوار شده است. يکي از جفت چرخ دنده ها گرداگرد شافت روي يک بلبرينگ ساچمه اي شناور است. و چرخدنده ي ديگر اين جفت روي شافت خود ثابت شده است. همه ي چرخ دنده ها در همه ي زمان ها با يکديگر درگيرند.سنکرونيزه ها همراه شافت ورودي مي گردند انها کوپلينگ لغزشي

هستند و براي درگير کردن يک چرخ دنده(چرخ دنده اي که روي يک بلبرينگ ساچمه اي شناور است) به شافت به کار رفته اند.ميتسوبيشي از يک سنکرونيزه دو طرف مخروطي براي دنده يک و دنده دو روي شافت مياني و از يک سنکرونيزه يک طرف مخروطي براي بقيه دنده ها استفاده مي کند. دسته دنده در گيربکس پنج دنده سه شافت را و در گيربکس شش دنده چهار شافت را کنترل مي کند. هر ميله ي شافت يک چنگکي را، که روي سنکرونيزه هاي متناظر با دنده هايش قرار دارد

، کنترل مي کند. اگر هيچ کدام از سنکرونيزها درگير نباشند گيربکس خنثي است و گشتاور از خط متحرک جدا شده است حتي اگر کلاچ درگير باشد.وقتي که در جابجا کردن سنکرونيزه دنده اي اشتباهي صورت گيرد صداي ساييدگي شنيده مي شود. چرخ دنده ها ي محرک هميشه با دنده هاي متناظر شان روي شافت ها در هم جا افتاده اند.
ديفرانسيل مرکزي روي شافت هاي خروجي هم مرکز قرار گرفته است و گشتاور به وسيله ي يک مجموعه دنده سياره اي به ديفرانسيل جلو و جعبه دنده کمک (محور عقب) منتقل مي شود

ديفرانسيل محدود کننده وقتي اختلافي بين سرعت چرخشي شافت خارجي( که به ديفرانسيل جلو و خورشيدي متصل است) و شافت داخلي (که به جعبه دنده کمک و حامل سياره ي متصل است) وجود دارد، به وسيله ي واحد کوپلينگ هيدروليکي که روي دو شافت در داخل ديفرانسيل مرکزي سوار شده، فعال مي گردد.

داخل VCU صفحه ها به طور متناوبي به شافت هاي داخلي و خارجي متصل شده اند و در يک سيال سيليکوني ميگردند.. هنگامي که يک اختلاف سرعت چرخشي بين دو شافت وجود دارد ، صفحه ها سعي دارند روغن را برش دهند ، باعث ميشود که سيال گرم شود و منبسط شود و صفحه ها به هم قفل شوند. اين باعث ميشود که گشتاور از چرخهايي که مي لغزند ( متصل شده به شافت و صفحه هاي با سرعت بيشتر) به انهايي که اهسته تر مي چرخند (همراه کشش بيشتر ) منتقل شود. در پايان هر دو شافت بايد در يک سرعت بگردند. اگر چه بسته به طراحي VCU مقداري لغزش مي تواند قبل از قفل کامل رخ دهد. اگر هر دو شافت در يک نسبت سرعت مي چرخند موتور گشتاور را يه طور مساوي با CD/VCU تقسيم مي کند.

به دليل اينکه ديفرانسيل جلو و عقب تبديل نسبت دنده متفاوتي دارند، مجموعه ي CD/VCU، جعبه دندنه ي کمک و هر دو ديفرانسيل در دو مدل ترانس اکسل قابل تعويض نيست. ميتسوبيشي براي پيچيدگي طراحي، شافت خروجي مرکزي را هنگام توليد گيربکس پنج دنده از هزار خاري ۱۸ تايي به هزارخاري ۲۵ تايي تغيير داده است. دو نوع بوش براي انتقال شافت خروجي هزارخاري ۱۸ تايي وجود دارد. همه گيربکس هاي شش دنده شافت خروجي هزار خاري ۲۵ دندانه دارند.
انواع ديفرانسيل در خودرو ها:
۱- ديفرانسيل ساده ۲- ديفرانسيل چهار چرخ محرک ۳- ديفرانسيل کمک دار ۴- ديفرانسيل بدون لغزش
۱- ديفرانسيل ساده :

اغلب خودرو ها مجهز به ديفرانسيل از نوع ساده هستند . در بعضي از خودرو ها ديفرانسيل در روي محور محرک جلو و در بيشتر موارد روي محور محرک عقب قرار دارد .

۲- سيستم چهار چرخ محرک :
اغلب خودرو هاي سبک داراي دو چرخ محرک هستند ، ممکن است دو چرخ عقب محرک باشد و يا دو چرخ جلو محرک باشد . وقتي جاده پوشيده از برف ، يخ و گل است ، سطح جاده لغزنده مي شود در اين وضعيت چرخ هاي متحرک اصطکاک لازم ( چسبندگي ) با سطح جاده را ايجاد نکرده و يکي از دو چرخ متحرک و يا هر دو آنها لغزش مي کنند لغزش چرخ هاي متحرک روي چرخ هاي محرک و ديفرانسيل نيز تاثير گذارده و در محفظه هرزگرد ها نيز تغيير دور به وجود مي آيد .

هر گاه همه چرخهاي خودرو محرک باشند ، چرخ ها چسبندگي بهتري با سطح جاده به وجود آورده و عمل کنترل خودرو و شرايط رانندگي در جاده ساده تر خواهد بود . دليل اينکار توزيع بار خودرو روي چهار چرخ و استفاده از آن در نيروي کشش همه چرخ هاست.
خودرو هاي چهار چرخ محرک هم روي سواريها( لندروور، رنجرور ،لندکروز و غيره) وهم در روي خودرو هاي نظامي ( جيب و….) و در بعضي ماشين هاي باري( بنز ۹۱۱ ، ايفا ،..) کاربرد دارد.
معمولاً از محرکه چهار چرخ در شرايط اضطراري و لغزنده بودن جاده استفاده مي شود و براي

رانندگي طولاني نبايد از اين حالت استفاده نمود . در حال استفاده از محرک چهار چرخ بايد جعبه دنده در دنده سنگين باشد براي درگير نمودن چرخ هاي آزاد جلو يا سيستم انتقال قدرت ،اهرم تعويض دنده ديگري وجود دارد که در صورت لزوم ميل گاردان جلو را با جعبه دنده کم کم در گير مي نمايد .

مجموعه ي واحد کوپلينگ هيدروليکي و ديفرانسيل مرکزي ( CD/VCU ) قلب سيستم يکپارچه محرک هست. پيشروي اوراق کردن مجموعه تا جايي ممکن است که در شکل هاي زير نشان داده شده ، اينها قطعاتي هستند که براحتي جدا ميشوند. مجموع وزن قطعات حدود ۲۵ پوند است.(حدود ۱۱٫۵ کيلوگرم)
پوسته يک چرخ دنده ي محرک حلزوني(۴۴ دندانه) دارد که روي سطح خارجي ان، در يک انتها با پوسته يکي شده و يک دنده رينگي (۶۰ دندانه) دارد که روي سطح داخلي در انتهاي ديگر است.گشتاور از ميل وسط جعبه دنده (يک دنده حلزوني ۳۲ دندانه براي مدل W5MG1 ، ۳۶ دندانه براي مدل W6MG1) به واسطه ي دنده هاي محرک و دندانه ها ي رينگي در پوسته به مجموعه ي دنده خورشيدي انتقال داده ميشود.

دنده هاي هرزگرد سياره اي به شافت داخلي ) VCU که در گردش به شافت خروجي جلو کوپل شده است) وصل شده است.شافت خارجي VCU و پوسته مستقيما به حامل سياره اي ( که به شافت خروجي مرکزي يکي شده است) متصل شده است.
شافت خروجي جلو گشتاور را مستقيما به جعبه دنده کمک و از انجا هم به ديفرانسيل عقب انتقال ميدهد.
درون VCU صفحه ها به طور متناوب به شافتهاي داخلي و خارجي متصل شده اند و در يک مايع سيليکوني مي

چرخند. هنگامي که يک اختلاف سرعت چرخشي بين دو شافت وجود دارد ، صفحه ها سعي دارند روغن را برش دهند ، باعث ميشود که سيال گرم شود و منبسط شود و صفحه ها به هم قفل شوند. اين باعث ميشود که گشتاور از چرخهايي که مي لغزند ( متصل شده به شافت و صفحه هاي با سرعت بيشتر) به انهايي که اهسته تر مي چرخند (همراه کشش بيشتر ) منتقل شود.