در خودروهای محرک عقب, فاصله میان شفت خروجی جعبه دنده و شفت ورودی که در اکسل عقب قرار دارد، زیاد است. به همین علت برای انتقال توان از سوی جعبه‌دنده به مجموعه گرداننده پایانی از یک محور به اسم ” میل گاردان ” استفاده می شود.
نحوه عملکرد گاردان ها
نکته جالب توجه این است که برای کاهش وزن و اینکه از محور خارج نشوند میل گاردان ها را اغلب توخالی می سازند. با این کار از وزن میلگرد آنها کم میشود و از محور خارج نمی‌شوند.
نکته دیگر که یکی از مزیت‌های میل گاردان های توخالی است استحکام پیچشی بالای آن است. میل گاردان ها از یک سو به شفت خروجی جعبه دنده متصل است و از سوی دیگر به شفت ورودی گرداننده نهایی موجود در اکسل عقب.
فرض کنید یک خودرو که اکسل یکپارچه دارد در جاده حرکت می کند. در حین رانندگی چرخ ها و مجموعه گرداننده نهایی خودرو با ناهمواری جاده نوسان می کند. به طبع این نوسانات باعث بالا و پایین رفتن خودرو نیز میشود.
به منظور اینکه از شکستن گاردان جلوگیری شود لازم بوده تا تغییرات زاویه ای باشد. برای حاصل شدن این هدف در دو سوی گاردان مفصل های صلیبی شکل که ” چهار شاخه گاردان ” نام دارند به کار برده می شود.
چهار شاخه این اجازه را به گاردان میدهد که دور و گشتاور را در محدوده زاویه ای قابل تغییری از شفت خروجی جعبه دنده به گرداننده نهایی انتقال دهد.
چهار شاخه های گاردانها از یک سو به گاردان و از سویی دیگر به یک فلانچ متصل هستند. سپس این فلانچ ها به شفت خروجی جعبه دنده و شفت ورودی گرداننده نهایی متصل می باشند.
حتماً باید چهار شاخه گاردان ها در محدوده دو محور صلیبی خودش حالت دورانی داشته باشد. دلیل این دوران این است که میل گاردان بتواند تغییر زاویه دهد برای همین از چهار کاسه ساچمه سوزنی برای یاتاقان بندی کم اصطحکاک چهار شاخه گاردان در سوی دو محور عمود بر هم استفاده می شود.
این کاسه ساچمه ای به وسیله خار فنری در فلانچ ها, قابل مهار است. همچنین به منظور جلوگیری از ورود گرد و خاک و خروج گیریس از میان چهار شاخه و محفظه ساچمه ها از لاستیکی برای آب بندی استفاده می شود.
فلانچی که به شکل هزارخار به شفت خروجی جعبه دنده اتصال دارد را “فلانچ لغزشی” می گویند. این قطعه طوری طراحی شده است که می‌تواند برای شفت خروجی جعبه دنده حرکات طولی داشته باشد.
انواع مختلف میل گاردان
گرداننده نهایی و دیفرانسیل چیست؟
وقتی که یک خودرو پیچ جاده را رد می کند، چرخ خارج پیچ حتماً باید یک مسیر بیشتری را در برابر چرخ داخل پیچ سپری کند. پس برای هماهنگی بیشتر چرخ ها باید سرعت چرخ خارجی بیشتر از سرعت چرخ داخلی باشد. اگر اینگونه نباشد تنظیم به هم می‌خورد و تایر نیز خراب میشود. مشکل دیگر اینکه باعث ناپایداری خودرو و قطعه های سیستم تعلیق نیز می شود.
مطابق با آنچه در بالا گفتیم, خودرو به مکانیزمی نیاز دارد که در زمان مورد نظر اختلاف دور میان چرخ های محرک راست و چپ را تنظیم کند. این عمل بر عهده مجموعه گرداننده نهایی و دیفرانسیل بوده است.
در سیستم انتقال قدرت آخرین قسمتی که در دور و گشتاور خروجی موتور تغییرات ایجاد میکند، قسمت های ” گرداننده نهایی و دیفرانسیل ” است. این قسمت ها در خودروهای محرک جلو, در محفظه جعبه دنده قرار دارد و در خودروهای محرک عقب در محور عقب خودرو جاگذاری شده است.
وظایف مربوط به مجموعه گرداننده نهایی و دیفرانسیل عبارت است از:
- کم شدن دور و زیاد شدن گشتاور خروجی جعبه دنده برای دست پیدا کردن به سرعت و نیروی کششی که خودرو نیاز دارد
- تغییرات نود درجه صفحه دَوَران دور و گشتاور از موتور به چرخ های محرک در خودروهایی که موتورشان در سمت طول خودرو جاسازی شده است .
- تشکیل اختلاف دور مناسب میان چرخ های داخلی و خارجی پیچ, موقع حرکت خودرو در پیچ جاده برای دست پیدا کردن به پایداری خودرو
- مجموعه گرداننده در محور عقب خودرو است و دور گشتاور خروجی جعبه دنده به وسیله میل گاردان به آن انتقال می یابد
۱. کم شدن دور و زیاد شدن گشتاور در گرداننده نهایی
عملیات کم شدن دور و زیاد شدن گشتاور خروجی در جعبه دنده برای گرداننده نهایی با یک جفت چرخ دنده به اسم (چرخ دنده پینیون) و (چرخ دنده گرانویل) صورت می گیرد. به چرخ دنده های محرک کوچکتر چرخ دنده پینیون می‌گویند و به چرخ دنده های بزرگتر چرخ دنده گرانویل گفته می شود.
جالب است که با همکاری این دو چرخ دنده یک نسبت به رزوه آن در درایو ایجاد می شود. این امر باعث زیاد شدن گشتاور و کم شدن دور می شود.
گرداننده های نهایی شامل یک جفت چرخ دنده مخروطی شکل هستند که علاوه بر تغییرات نود درجه صفحه دَوَران، وظیفه زیاد شدن گشتاور و کم شدن دور را هم بر عهده دارند. در خودروهایی که محرک شان در جلو قرار دارد محور دوران موتور و محور چرخ های محرک در یک راستا هستند. پس گرداننده نهایی آن ها شامل یک جفت چرخ دنده به صورت موازی محور از مدل چرخ دنده مارپیچ بوده است.
۲. تغییرات نود درجه ای صفحه دوران
وظایف تغییرات نود درجه ای صفحه دوران به خودروهای محرک عقب اختصاص دارد. در این نوع خودروها موتور در راستای طول خودرو نصب می شود و گرداننده نهایی یک جفت چرخ دنده‌ی مخروطی شکل دارد. درگیری در این چرخ دنده به صورتی است که اختلاف نود درجه ای در صفحه دورانشان به وجود می آید.
به همین علت وقتی که دور و گشتاور از چرخ دنده پینیون به چرخ دنده گرانویل انتقال می‌یابد صفحه دوران دور و گشتاور، تغییرات جهت نود درجه ای را پیدا میکنند.
در خودروهایی که موتورشان به شکل عرضی جاسازی شده است به تغییرات نود درجه ای صفحه دَوَران احتیاجی نیست. گرداننده نهایی در این مدل از خودروها در پوسته جعبه دنده جاسازی شده است و همچنین چرخ دنده پینیون و چرخ دنده گرانویل از مدل چرخ دنده های مارپیچی هستند.
در این طراحی چرخ دنده پینیون بر روی شفت بیرونی جعبه دنده قرار گرفته و همراه با آن دَوَران می کند. پس چرخ‌دنده‌های پینیون و گرانویل در خودروهایی که محرک جلو دارند هیچ احتیاجی به تنظیمات ندارند.
یکی از مزیت های این سیستم این است که هزینه های تولیدی کمی دارند.
سه مدل از چرخ دندههای پینیون و گرانویل در گرداننده نهایی خودروهای بامحرک عقب, به شرح زیر است:
- چرخ دنده های مخروطی شکل با دندانه های مستقیم
- چرخ دنده های مخروطی شکل مارپیچ
- چرخ دنده های مخروطی شکل هیپوئیدی
در حال حاضر چرخ‌دنده‌های پینیون و گرانویل با فرم دهنده های هیپوئیدی به صورت تقریبی در همه گرداننده های نهایی در خودروهایی که محرک عقب دارند استفاده می شوند. چرخ دنده های پینیون و گرانویل با فرم دهنده های هیپوئیدی به صورتی درگیر می شوند که محور چرخ دنده پینیون پایین تر از محور چرخ دنده گرانویل است.
این موضوع باعث میشود که ارتفاع در تونل میل گاردان داخل بدنه طولی در خودرو کم شود در نتیجه سرنشین در خودرو احساس راحتی بیشتری داشته باشد.
چرخ دنده های هیپوئیدی به علت فرم دندانه ها خیلی بی صداتر از چرخ دنده های مخروطی شکل فعالیت میکنند. این موضوع باعث می شود که آلودگی صوتی در خودروهای سواری کمتر باشد.
نکته‌ی مهم در چرخ دنده های مخروطی شکل هیپوئیدی, این است که در حین انتقال دور و گشتاور اتلاف توان زیادتری نسبت به باقی چرخ‌دنده‌ها وجود دارد.
تنظیمات این مدل از چرخ دنده ها سخت تر بوده و به مهارت مخصوصی احتیاج دارد و این نکته نیز مهم است که اگر دنده ها تنظیم نشود استهلاک و صدای آنها زیاد می شود.
اختلاف دور میان چرخ ها
وقتی خودرو درحال حرکت در مسیر پیچ جاده است، برای ایجاد اختلاف دورِ میان چرخ های محرک داخلی و خارجی، از یک سری چرخ دنده به نام دیفرانسیل که در درون محفظه ای به اسم ” هوزینگ دیفرانسیل ” است استفاده می شود.
در درون حوض, این چهار عدد چرخ دنده مخروطی شکل ساده جاسازی شده اند که با همدیگر درگیرند. همچنین هوزینگ هم به وسیله‌ی پیچ به چرخ دنده گرانویل گرداننده نهایی اتصال دارد و همیشه به همراه آن دوَرَان می کند.
دو تا از چرخ دنده های مخروطی شکل که کوچک هستند به وسیله‌ی یک محور به هوزینگ دیفرانسیل اتصال پیدا می کنند. این چرخ دنده ها به نام ” چرخ دندههای هرزگرد ” نیز شناخته می شوند.
دو چرخ دنده دیگر که بزرگتر هستند ” چرخ‌دنده‌های سرپلوس ” می باشند. چرخ دنده های سرپلوس به وسیله هزارخار به پلوسی اتصال داشته و دور و گشتاور را به وسیله پلوس ها به چرخ های محرک خودرو انتقال میدهند.
چرخ دنده های هرزگرد دو نوع حرکت دارند:
- دَوَران چرخ دندههای هرزگرد با هوزینگ و یا چرخ دنده گرانویل که ” حرکت انتقالی ” گفته می شود.
- دَوَران چرخ دندههای هرزگرد به دور محور خودشان که به ” حرکت وضعی ” معروف است.
با در نظر گرفتن مطالبی که در بالا گفته شد، عملکرد دیفرانسیل ها را میشود در دو وضعیت حرکت خودرو در مسیرهای مستقیم و حرکت در پیچ جاده شرح داد.
حرکت در مسیرهای مستقیم:
در این حالت نیروی مقاوم وارد شده به چرخ های محرک راست و چپ با یکدیگر مساوی هستند. چرخ دنده های هرزگرد تنها حرکت انتقالی داشته و حرکت وضعی در آنها صفر بوده است.
در این حالت همه مجموعه هم‌دور با یکدیگر دوران کرده و چرخ‌دنده‌های سرپلوس با دور یک اندازه باعث چرخش پلوس ها و چرخ ها میشود.
مسیر انتقال و دور گشتاور در این حالت به صورت زیر است:
- چرخ دنده پینیون
- چرخدنده گرانویل
- دوزینگ دیفرانسیل
- محور چرخ دنده هرزگرد ها
- چرخ دنده هرزگرد ها
- چرخ دنده سر پلوس ها
- پلوس ها و چرخ های محرک
حرکت در مسیر پیچ جاده:
در این حالت نیروی مقاوم بر روی چرخ محرک درون پیچ, زیادتر است. به همین علت حرکت انتقالی چرخ‌دنده‌های سر پلوسِ چرخ درون پیچ، کمتر شده و به شکل تکیه گاه برای چرخ دنده های هرزگرد فعالیت می کند.
در این صورت چرخ دنده های هرز گرد دور این چرخ دنده سر پلوسِ داخل پیچ شروع به دوران میکنند. این قسمت به جز دارا بودن حرکت انتقالی، حرکت وضعی یا همان دوران دور محور خودشان را هم دارند. چرخ دنده های هرزگرد حرکات انتقالی و وضعی خودشان را به چرخ دنده های سر پلوسِ چرخ بیرونی پیچ انتقال میدهند همین موضوع باعث میشود که دوران چرخ خارج پیچ در مقایسه با چرخ داخل پیچ زیادتر شود.
پلوس ها و یاتاقان بندی آنها
قسمتی که وظیفه دارد تا دور و گشتاور را از دیفرانسیل به چرخ های محرک منتقل کند “پلوس ” نام دارد. در خودروهایی که محرک عقب با اکسل یک دست دارند, پلوس در درون پوسته‌ی اکسل جاسازی شده است. در واقع برای تحمل نیرو و گشتاورهای متفاوت, پلوس ها حتماً باید در درون پوسته اکسل ها یاتاقان بندی شوند.
اجزای قفل گاردان به شرح زیر است:
- مفصل هوک یکی از رایج ترین اجزای قفل گاردان است.
- این قفل در گذشته در محورهای حرکتی ماشین به کار برده می شده و به صورت زوجی کاربرد داشته است تا چرخ های جلو بی محرک باشند.
- مفصل هوک مکان زیادی را در بر می گیرد به همین علت از مفصل مخصوص سرعت ثابت که کوچکتر است استفاده می شود.
مفصل مخصوص سرعت ثابت:
آنچه باید در مورد میل گاردان ها بدانید
میل گاردان توخالی
- یکی از مزیت‌های میل گاردان های کوتاه این است که نیروی موتور کمتر نشده و همه نیرو بدون کم و کاست به دیفرانسیل انتقال می‌یابد و باعث قدرت بیشتر خودرو می شود.
- دلیل اینکه خودروهای زیادی دیفرانسیل را در جلو قرار میدهد همین امر است و لازم به ذکر است که خودروهای دیگری مانند جیپ دو دیفرانسیل دارند.
چهارشاخ میل گاردان
گاردان‌های یک تکه و دو تکه
- در خودروهایی که فاصله میان گیربکس و موتور حداکثر یک و نیم متر باشد از گاردان‌های یک تکه و برای مواقعی که بیشتر از یک و نیم متر است از گاردان‌های دوتکه استفاده میشود.
- اگر طول گاردان یک تکه بلندتر بوده باشد در سرعت های بالا باعث ایجاد مشکل میکند و به همین علت از گاردان دو تکه استفاده می شود.
- میل گاردان های دوتکه هم دارای چهار شاخه در دو سوی آن, کشویی در جلو بوده و در وسط هم بلبرینگ و لاستیک ضربه گیر دارد.
برخی از معایب میل گاردان ها
- یکی از معایب آنها ساییدگی کاسه ساچمه چهار شاخه است. به طوری که موقع حرکت ابتدایی و رها کردن کلاچ تقه ایجاد شده و در سرعت های بالا اتاق خود دچار لرزش می شود.
- یکی دیگر از معایب خرابی و ساییدگی کشویی گاردار است که موقع حرکت خودرو باعث تغییر صدا می شود.
کشویی در گاردان ها
لازم به ذکر است که برای کارایی بهتر توصیه میشود که کشویی گاردان در هر پنج هزار کیلومتر گریس زده شود.
عالیه دمتونم گرم۲۰