۲۹ شهریور ۱۳۹۵ , ساعت ۲۰:۲۹
586

دیفرانسیل جلو بهتر است یا عقب

بنا به دلایلی که توضیحِ آن برای مردم عادی مشکل است

ماشین بازها بیش فرمانی را ترجیح می‌دهند

 

 

یکی از متداول ترین پرسشهایی که در ذهن علاقه مندان به خودرو شکل می گیرد به ویژگی های عملکرد خودروهای دیفرانسیل جلو و دیفرانسیل عقب مربوط می شود. هر کدام از انواع آرایش سامانه انتقال نیرو در زمان رانندگی چه رفتاری دارند و به طور کلی نقاط قوت و ضعف خودروهای دیفرانسیل جلو و دیفرانسیل عقب چگونه توصیف می شوند؟

 پاسخ به این پرسش پیچیده است؛ چرا که مشخصات فنی پیشرانه، گیربکس و نوع آرایش سسیستم تعلیق نیز روی مشخصات فنی و هندلینگ خودرو تاثیر گذار هستند و تاکنون هیچ خودروی واحدی با دو نوع سامانه دیفرانسیل جلو و دیفرانسیل عقب تولید نشده است.

با نگاهی گذرا به تاریخ اتومبیل در می یابیم اغلب خودروهایی که در طول تاریخ ساخته شده اند به صورت "موتور جلو – دیفرانسیل عقب" بودند، اما بحران سوختی دهه ۷۰ این روند را تغییر داد. تولید کنندگان خودرو تلاش کردند تا به منظور کاهش مصرف سوخت وزن خودروهای خود را کم کنند و به همین منظور انواع مختلفی از سیستم های "موتور جلو – دیفرانسیل جلو" را به کار گرفتند.

 از آنجایی که تمام اجزای تشکیل دهنده سیستم انتقال قدرت خودروهای دیفرانسیل جلو در محفظه موتور زیر کاپوت قرار می گرفت خودروها به تدریج کوچکتر و سبکتر شدند ولی با این وجود هنوز هم از فضای داخل کابین کافی برخوردار بودند. علاوه بر این به دلیل اعمال وزن موتور روی محور محرک، چسبندگی چرخ های جلو در مقایسه با خودروهای دیفرانسیل عقب بهبود می یافت و از میزان هرزگردی چرخ ها در زمان شتابگیری نیز کاسته می شد. در طول ۲۰ سال خودروهای دیفرانسیل جلو آنچنان فراگیر شدند که امروزه شمار قابل توجهی از خودروهای خانوادگی نیز به صورت دیفرانسیل جلو ساخته می شوند.

با تمام این اوصاف خودروهایی که به منظور سریع رفتن برای لذت و هیجان ساخته می شوند همچنان به سیستم دیفرانسیل عقب وفادار بوده اند اما رانندگان خودروهای دیفرانسیل جلو به خاطر تعادل و چسبندگی بهتر خودرویشان در سطوح لغزنده و خیس، همیشه از طرفداران خودروهای دیفرانسیل عقب انتقاد می کنند.

خودروهای دیفرنسیال جلو هر چند اقتصادی‌تر هستند اما محدودیت‌های آشکاری در زمینه هندلینگ دارند که نمی‌توان آن را نادیده گرفت و مهم‌ترین محدودیتشان هم در زمان پیچیدن رخ می‌دهد، جایی که برتری بی‌چون و چرا با خودروهای دیفرنسیال عقب است اما علت این مسأله چیست؟

 

کم فرمانی در مقابل بیش فرمانی

در خودروهای دیفرنسیال جلو، بخش‌های مکانیکی از جمله موتور و گیربکس همگی در بخش جلویی خودرو متمرکز شده‌اند و به همین دلیل بخش جلویی این خودروها به شکل قابل ملاحظه‌ای سنگین‌تر از بخش‌های میانی و انتهایی آن‌ها است. این موضوع هر چند برای آغاز حرکت در زمین‌های لغزنده یک مزیت به شما می‌رود اما در زمان پیچیدن موجب بروز پدیده کم فرمانی و یا under steer می‌شود. در این حالت با چرخاندن فرمان در سرعت‌های متوسط و بالا، خودرو کمتر از آنچه باید می‌پیچد و عملاً تمایل دارد از دایره پیچ خارج شود و به این ترتیب از مسیر مورد انتظار راننده که توسط فرمان خودرو به چرخ‌ها اعمال می‌شود پیروی نمی‌کند. این حالت را رانندگان خودروهای دیفرنسیال جلو و به ویژه خودروهای کوچک‌تر در زمان پیچیدن با سرعت متوسط یا بالا قطعاً تجربه کرده‌اند تا جایی که بسیاری از رانندگان از «نپیچیدن» خودرو در رمپ‌های بزرگراهی شکایت می‌کنند.

در مقابل خودروهای دیفرنسیال عقب وضعیت متفاوتی دارند چرا که از یک سو تقسیم وزن آن‌ها متفاوت است و از سوی دیگر چرخ‌هایی که نیرو به آن‌ها منتقل می‌شود متفاوت از چرخ‌هایی هستند که باید جهت خودرو را تعیین کنند. به همین دلایل، این خودروها در پیچ‌ها تمایل به بیش فرمانی یا over steer دارند به این معنی که در میانه‌های پیچ خودرو بیشتر از آنکه لازم است می‌پیچد تا جایی که ممکن است در صورت فشار بیشتر بر پدال گاز، خودرو حتی به دور خود بچرخد.

دقیقاً همین تفاوت میان ساختار دیفرنسیال جلو و عقب است که یکی از مهم‌ترین تفاوت‌ها میان این خودروها را در زمان پیچیدن باعث می‌شود. هر چند بروز هر دو پدیده به معنی عدم کنترل خودرو و نافرمانی آن در مسیر پیچ است اما برای راننده‌های آماتور، کنترل پدیده کم فرمانی (خروج خودرو از بیرون دایره پیچ) آسان‌تر است چرا که در اینجا تنها کافی است پا را از پدال گاز بردارید تا خودرو به دلیل کاهش شتاب جانبی به آرامی به مسیر پیچ باز گردد اما کنترل خودرویی که دچار بیش فرمانی شده از عهده راننده‌های معمولی خارج است. در مقابل راننده‌های حرفه‌ای از کم فرمانی راضی نیستند چرا که برداشتن پا از پدال گاز به معنی کاهش سرعت خودرو است و این مسأله در یک رقابت موجب از دست رفتن زمان می‌شود. راننده‌های حرفه‌ای ترجیح می‌دهند خودرویی را برانند که بیش فرمانی اندکی داشته باشد چرا که بیش فرمانی را می‌توان با کمک فرمان تا حدود زیادی تصحیح کرد و به این ترتیب خودرو می‌تواند سرعت خود را در پیچ‌ها حفظ کند. در این خودروها، راننده معمولاً زودتر از آنکه خودرو دچار انحراف شود، با استفاده از اطلاعاتی که فرمان خودرو در اختیارش قرار می‌دهد متوجه بروز این پدیده می‌شود و به این ترتیب می‌تواند خودرو را تحت کنترل داشته باشد بدون آنکه سرعت خودرو را بیش از اندازه کم کند. این یکی از مهم‌ترین برتری‌های خودروهای دیفرنسیال عقب نسبت به خودروهای دیفرنسیال جلو در پیچ‌ها است.

 

وقتی فرمان نافرمانی می‌کند!

وقتی نیروی موتور به همان چرخ‌هایی منتقل می‌شود که وظیفه کنترل خودرو را بر عهده دارند باید انتظار اتفاقات زیاد را داشته باشید و یکی از این اتفاقات که دردسرساز هم هست بروز پدیده‌ای موسوم به torque steer است که به صورت تحت‌اللفظی می‌توان آن را به صورت «گشتاور فرمان» ترجمه کرد. این وضعیت در خودروهای دیفرنسیال جلو و به ویژه خودروهایی با موتورهای پر قدرت رخ می‌دهد. در این حالت، زمانی که خودرو در حالت شتاب‌گیری است، فرمان خودرو تمایل دارد به سمت چپ و یا راست بپیچد تا جایی که اگر فرمان را در حالت شتاب‌گیری رها کنید به وضوح می‌توانید حرکت فرمان و البته حرکت خودرو به چپ و راست را در نتیجه بروز این پدیده ببینید تا جایی که به نظر می‌رسد گشتاوری از جانب خودرو به فرمان منتقل می‌شود و راننده باید با در دست گرفتن فرمان و اعمال گشتاوری در جهت مخالف آن را کنترل کند.

علت اصلی بروز این پدیده، اعمال نیروی متفاوت به چرخ‌های چپ و راست از جانب موتور خودرو است و به همین دلیل است که خودرو در زمان اعمال این نیرو به ویژه در زمان شتاب‌گیری و اعمال ناگهانی نیرو نمی‌تواند در مسیر مستقیم حرکت کند و با توجه به اینکه اعمال نیرو به چرخ‌هایی است که وظیفه کنترل جهت خودرو را نیز بر عهده دارند، این مسأله بر روی قابلیت فرمان‌گیری خودرو نیز تأثیر می‌گذارد. بروز این پدیده می‌تواند دلایل متعددی داشته باشد اما اصلی‌ترین دلیل آن ساختار یک خودروی دیفرنسیال جلو با موتور عرضی است؛ در این خودروها موتور و گیربکس به صورت عرضی در جلوی خودرو قرار گرفته‌اند و از گیربکس دو شفت (پلوس) به سمت هر یک از چرخ‌ها می‌رود که وظیفه انتقال قدرت را بر عهده دارد. در زمان طراحی این خودروها تلاش می‌شود موتور در بخش میانی محفظه موتور قرار گیرد اما مشکل اینجا است که محور خروجی موتور از میانه آن خارج نمی‌شود بلکه نیرو از یک سر میل‌لنگ گرفته می‌شود و به این ترتیب خروجی نیروی موتور دقیقاً در مرکز محفظه موتور قرار ندارد. در کنار این باید در نظر داشت خروجی موتور مستقیماً به چرخ‌ها نمی‌رسد بلکه در ادامه به گیربکس می‌رود که به انتهای موتور متصل است و از آن جا با کمک پلوس‌ها به سمت چرخ‌ها می‌رود که باز هم خروجی نیروی موتور را بیش‌تر از قبل از مرکز خودرو دور می‌کند.

با این شرایط مشخص است خروجی نیروی موتور نمی‌تواند در مرکز محفظه موتور باشد و برای رساندن نیرو به چرخ‌ها باید از پلوس‌هایی با طول متفاوت استفاده کرد و دقیقاً اینجا است که مشکل آغاز می‌شود چرا که طول نابرابر پلوس‌ها می‌تواند در زمان شتاب‌گیری نیرویی نامتقارن را به چرخ‌ها برساند که حاصلش بازی فرمان خودرو در زمان شتاب‌گیری است. البته خودروسازان تلاش می‌کنند برای رفع این مشکل پلوس کوتاه‌تر را توخالی و پلوس بلندتر را تو پر بسازند. بعضی دیگر از شرکت‌ها از جمله کادیلاک تلاش کرده‌اند با تغییر محل خروجی نیرو، پلوس‌ها را با طول برابر بسازند هر چند تجربه نشان داده در نهایت این کار هم نمی‌تواند به طور کامل مشکل بازی فرمان در زمان شتاب‌گیری در خودروهای دیفرنسیال جلو را حل کند.

در مقابل خودروهای دیفرنسیال عقب این مشکل را ندارند چرا میل گاردان دقیقاً به مرکز دیفرنسیال می‌رسد و طول پلوس آن‌ها به طور معمول با هم برابر است (از این نظر بعضی از خودروهای دودیفرنسیال مستثنی هستند چرا که در این خودروها برای جلوگیری از برخورد دیفرنسیال به موانع میانه مسیر، میل گاردان به یکی از دو سمت متمایل است و به همین دلیل پلوس‌های بعضی از این خودروها طول متفاوتی دارند هر چند خودروهای آفرود واقعی چندان برای شتاب‌گیری مناسب نیستند و معمولاً در خودروهای دو دیفرنسیال پرقدرت و سریع دیفرنسیال در مرکز قرار می‌گیرد و ضمن آنکه با بهره‌گیری از سیستم‌های الکترونیکی می‌توان تا حدود زیادی از بروز مشکل جلوگیری کرد).

 

به دلیل برابری طول پلوس خودروهای دیفرنسیال عقب، این خودروها در زمان شتاب‌گیری به فرمان گشتاوری وارد نمی‌کنند و انحراف ناشی از هرزگردی تایرها را هم می‌توان با کمک سیستم‌های الکترونیکی محدود کرد ضمن آنکه راننده راحت‌تر می‌تواند خودرو را کنترل کند.

اکنون در نظر بگیرید با یک خودروی دیفرنسیال جلو در حال رانندگی هستید.

اگر در زمان پیچیدن برای افزایش سرعت و خروج سریع‌تر از دایره پیچ پدال گاز را فشار دهید، ناگهان نیروی زیادی به چرخ‌ها می‌رسد و در این زمان پدیده torque steer رخ می‌دهد و فرمان شروع به نافرمانی کرده و اطلاعات نادرستی از وضعیت مسیر حرکت به راننده منتقل می‌کند. کنترل چنین خودرویی در پیچ بسیار دشوارتر از کنترل خودروی دیفرنسیال عقب است چرا که در خودروی دیفرنسیال عقب، تنها گشتاور دستان راننده است که خودرو را کنترل می‌کند و این هم دلیل دیگری بر برتری خودروهای دیفرنسیال عقب در زمان پیچیدن است.

 

مرکز ثقلی که در وسط نیست

به طور ساده مرکز ثقل خودرو و یا هر جسم دیگری، محلی از آن جسم است که مجموع نیروهای حاصل از وزن در آن نقطه یکدیگر را خنثی می‌کنند و به صورت تئوری می‌توان تمام جرم آن جسم را در مرکز ثقل متمرکز کرد. اگر هنوز هم این عبارت ساده شده کمی پیچیده به نظر می‌رسد می‌توان گفت مرکز ثقل یک خودرو محلی از آن است که مجموع وزن خودرو در سمت چپ و راست و بالا و پایین آن با هم برابر است به گونه‌ای که اگر خودرو را بتوان دقیقاً از مرکز ثقلش بلند کرد به هیچ سمتی متمایل نمی‌شود و نمی‌افتد.

 

محل مرکز ثقل خودرو در هندلینگ آن تاثیر بسیار زیادی دارد چرا که در حقیقت خودرو تمایل دارد در زمان پیچیدن به دور مرکز ثقلش بچرخد و به همین دلیل است که خودروسازان تلاش می‌کنند خودروها را به گونه‌ای طراحی کنند که میزان وزن بر روی محور جلو و عقب برابر باشد تا مرکز ثقل تا حد امکان در مرکز خودرو قرار بگیرد.

در خودروهای دیفرنسیال جلو، به دلیل تمرکز موتور و گیربکس و سایر بخش‌های فنی در جلوی خودرو و نبود دیفرنسیال و میل گاردان در عقب و میانه خودرو، وزن قسمت جلو سنگین‌تر از عقب است (معمولاً بیش از ۶۰درصد وزن بر روی محور جلو است). در این حالت مرکز ثقل خودرو محلی نزدیک به موتور خودرو و در جایی جلوتر از راننده است.

در مقابل در خودروهای دیفرنسیال عقب معمولاً نیرو به طور متعادل‌تری توزیع می‌شود و مرکز ثقل تقریباً در میانه خودرو و جایی که راننده نشسته است قرار دارد و عملاً خودرو در حال چرخیدن حول محور راننده است در حالی که در خودروهای دیفرنسیال جلو، خودرو حول محور موتور و در جایی غیر از محل نشستن راننده می‌چرخد و این مسأله کنترل آن را دشوار می‌کند به همین دلیل است که در زمان پیچیدن‌های تند با خودروی دیفرنسیال جلو احساس می‌کنید خودرو در حال «فرار» کردن از پیچ است در حالی که در یک خودروی دیفرنسیال عقب خودرو تا حد امکان تلاش می‌کند مسیر درست را طی کند.

 

۷ دلیل برای محبوبیت خودروهای دیفرانسیل عقب!

۱. دورِ دو فرمانه به خاطره‌ها خواهد پیوست!

با یک خودروی دیفرانسیل عقب، برای دور زدن نیازی به دورِ دو فرمانه در جاهای باریک ندارید! فرمان را بچرخانید و پای خود را بی رحمانه بر پدالِ گاز بکوبید!

 همین کافی است!

 

۲. احساسِ بهتری از فرمان پذیری دارند.

در ماشین‌های دیفرانسیل جلو، هنگامِ تخته گاز کنترلِ فرمان به سختی صورت می‌گیرد و هرچقدر خودرو پرقدرت‌تر باشد شرایط وخیم‌تر است! حال آنکه در نمونه‌یِ دیفرانسیل عقب کنترل فرمان به راحتی و با بیشترین احساس انجام می‌پذیرد.

۳. تقسیمِ وزنِ بهتری دارند.

قرارگیری گیربکس در مرحله‌ای عقب‌تر و جای‌گذاری دیفرانسیل در انتهایِ خودرو، تقسیم وزنیِ بهتری را در دو محور ارائه خواهد داد، که این به معنایِ فرمان‌پذیریِ بهتر است.

 

۴. چسبندگی و ترکشنِ بیشتری دارند.

وزنِ تمامیِ خودروها هنگامِ شروعِ حرکت در حالتِ تمام گاز بیشتر به محور عقب منتقل می‌شود، که این قضیه به نفعِ دیفرانسیل عقب و به ضرر نمونه‌یِ دیفرانسیل جلو تمام می‌شود!

۵. آدرنالینِ بیشتری به خون تجویز می کنند!

برای راندنِ یک خودروی دیفرانسیل عقبِ پرقدرت تحت لیمیت و سرعت‌ِ بالا نیاز به مهارت دارید، در این شرایط هیجان و آدرنالین به جای جایِ بدن شما راه پیدا می کند.

 

۶. با خیالِ راحت‌تری بر روی قسمت فنی کار می‌کنید.

همانند دیفرانسیل جلوها همه چیز در یک مترمربع خلاصه نشده است! دست شما برای تغییر و تعمیرات بسیار بازتر است.

۷. به سادگی تفریح می‌کنید!

تفریح و لذتی بالاتر از دریفت کردن با یک دیفرانسیل عقب سراغ دارید؟!

 

نتیجه گیری :

با وجود تمام آزمایشات، نتیجه گیری قطعی در مورد برتری خودروهای دیفرانسیل عقب بسیار مشکل است. سیستم های پیشرفته کنترل هرزگردی و کنترل پایداری که امروزه روی خودروها نصب می شوند آنچنان خوب عمل می کنند که می توانند قابلیت های دینامیکی واقعی یک خودرو را مخفی کنند یا بهبود ببخشند. در مجموع می توان اینطور نتیجه گرفت که در صورت فعال بودن این سیستم ها عملکرد یک خودرو بیش از آنکه به دیفرانسیل عقب یا جلو بودن آن مرتبط باشد، به تاثیر کارکرد و نحوه تنظیمات چنین سیستم هایی وابسته است و در صورت غیر فعال بودن انها مزایای یک دیفرانسیل عقب به مراتب بیشتر از خودروی دیفرانسیل جلوست.

گرد آوری:علیرضا

پاسخ دهید