قفل دیفرانسیل در خودرو معنی، عملکرد، انواع و مزایای قفل دیفرانسیل

چه در یک مسیر سنگ‌ریزه‌ای یا جاده یخی، مسیر گل‌آلود یا زمین‌های صخره‌ای، همه ما به عنوان رانندگان از لحظه‌ای که از حرکت بازمی‌مانیم می‌ترسیم، زمانی که به نظر می‌رسد یک چرخ مانند دیوانه می‌چرخد، اما هنوز به جایی نمی‌رویم. از دست دادن کشش روی یک سطح لغزنده می تواند یک کابوس و یک موقعیت واقعا دشوار برای مقابله با آن باشد. دقیقاً این وضعیت است که قفل های دیفرانسیل برای مقابله با آن طراحی شده اند. قفل دیفرانسیل می‌تواند ماشین شما را در موقعیت‌های دشوار و آفرود به حرکت درآورد و دانستن نحوه استفاده از قفل دیفرانسیل و کاری که انجام می‌دهد به شما امکان می‌دهد تا از مسیرهای سخت به راحتی عبور کنید و از وسیله نقلیه خارج از جاده‌تان بیشتر بهره ببرید.
تفاوت ها: اصول اولیه
قبل از اینکه به این موضوع بپردازیم که دیفرانسیل قفل چیست و به این سوال پاسخ دهیم که چه زمانی از قفل دیفرانسیل استفاده می کنید، مهم است که در وهله اول بفهمیم که دیفرانسیل چیست. 
 دیفرانسیل یک چرخ دنده است که امکان تقسیم گشتاور موتور را به دو جهت فراهم می کند و به هر چرخ روی یک محور اجازه می دهد با سرعت متفاوتی بچرخد. این برای جابجایی و گرفتن پیچ ها در سطوح با کشش بالا (مانند جاده های آسفالت معمولی) حیاتی است. برای خودرویی که چرخ عقب است، این مشکلی برای محور جلو نخواهد بود. این چرخ ها قبلاً می توانند مستقل از یکدیگر بچرخند. با این حال، چرخ‌های محورهای محرک باید به هم متصل شوند، بنابراین دیفرانسیل‌ها چیزی هستند که به چرخ‌هایی که در یک محور به هم متصل شده‌اند اجازه می‌دهند با سرعت‌های مختلف بچرخند. 
چیزی که ما دیفرانسیل می نامیم مجموعه ای است که از یک محور محرک با یک چرخ دنده پینیون در انتهای آن تشکیل شده است که با یک چرخ دنده حلقه ای در هم قفل می شود. این چرخ دنده حلقه ای شامل یک چرخ دنده عنکبوتی و دو چرخ دنده جانبی است. چرخ دنده عنکبوتی آزاد است که روی محور خود بچرخد، اما هر سه این چرخ دنده ها با چرخ دنده حلقه می چرخند. این دو چرخ دنده جانبی به محورهای محور متصل به چرخ ها متصل می شوند.
هنگامی که ماشین مستقیم حرکت می کند، چرخ دنده محرک چرخ دنده حلقه را می چرخاند و چرخ دنده های عنکبوتی و جانبی به عنوان یک واحد جامد حرکت می کنند، بدون اینکه خودشان بچرخند. اما زمانی که خودرو می‌پیچد، دنده عنکبوتی بر محور خود می‌چرخد و چرخ‌دنده‌های جانبی می‌توانند با سرعت‌های متفاوتی حرکت کنند و به چرخ‌ها اجازه می‌دهند با سرعت‌های متفاوت بچرخند. این اساساً برای پیچیدن است.
 وقتی وسیله نقلیه به پیچ می‌پیچد، مسافتی که هر چرخ باید طی کند متفاوت است. چرخ بیرونی باید بیشتر از چرخ داخلی حرکت کند. به دلیل طول متفاوت مسیرها، چرخ ها باید توانایی حرکت با سرعت های مختلف را داشته باشند، زیرا سرعت چرخ بیرونی باید بیشتر از چرخ داخلی باشد (باید مسافت بیشتری را در همان مسیر طی کند. زمان). مقاومت چرخ بیرونی نیز کمتر خواهد بود. 
دیفرانسیل قدرت را با مقاومت کمتر به چرخ بیرونی می فرستد و به آن اجازه می دهد تا سریعتر بچرخد، به طوری که می تواند چرخش را همزمان با چرخ داخلی کامل کند و به خودرو امکان می دهد پیچ های تیزتر انجام دهد و هندلینگ را بهبود بخشد. این تنظیم اولیه به عنوان یک دیفرانسیل باز نامیده می شود. 
 اگر ماشین شما دیفرانسیل نداشت، چرخ ها باید به هم قفل می شدند و مجبور می شدند با همان سرعت بچرخند. مقدار مشخصی تنش در هنگام پیچیدن ایجاد می شود زیرا چرخ بیرونی سعی می کند سریعتر از چرخ داخلی بچرخد. تنها راه برای کاهش این تنش این است که یک چرخ از روی سطح بپرد یا از روی سطح سر بخورد یا یک محور محرک به هم بخورد. هر دوی اینها ایده آل نیستند. در بهترین حالت باعث می‌شود دست‌کاری یا لکنت ضعیف یا تعمیرات پرهزینه ایجاد شود.
همه چرخ‌های یک خودروی AWD یا 4WDباید بتوانند با سرعت‌های مختلف بچرخند، بنابراین همه محورهای نیرودار – جلو و عقب در یک خودروی 4WD– دارای دیفرانسیل خواهند بود. خودروها فقط یک دیفرانسیل دارند، اما خودروهای X4 4می‌توانند تا سه دیفرانسیل جلو، وسط و عقب داشته باشند.
قفل دیفرانسیل چگونه کار می کند
دیفرانسیل قفل کننده مخصوصاً برای وسایل نقلیه 4WDیا AWD مهم است و برای حل مشکلات پیش آمده در دیفرانسیل باز طراحی شده است. 

مشکلات زمانی شروع می شوند که یک یا چند چرخ به قسمتی از زمین برخورد کنند که در آن مقاومت کمتر و کشش کمتری وجود دارد، چیزی مانند یخ، شن، گل یا روغن، یا حتی زمانی که چرخ در هوا است. از آنجایی که با یک دیفرانسیل باز قدرت موتور همیشه با کمترین مقاومت به چرخ می رود (چون این چیزی است که ما برای پیچیدن می خواهیم) در این سناریوها چرخ زیاد می چرخد اما به دلیل عدم کشش با سطح به جایی نمی رسد. این نوع از دست دادن کشش چرخ در شرایط خارج از جاده رایج است و برای حفظ حرکت خودرو دیفرانسیل قفل طراحی شده است.

 دیفرانسیل قفل کننده اساساً یک دیفرانسیل باز با قابلیت قفل شدن در محل برای ایجاد یک محور ثابت به جای یک محور مستقل است. راننده می تواند این را به صورت دستی فعال کند یا در برخی از سیستم ها زمانی که خودرو تشخیص می دهد چرخ در حال لیز خوردن است، به طور خودکار اتفاق می افتد. با قفل کردن محورها، به این معنی است که هر دو چرخ دارای قدرت یکسانی هستند، بنابراین چرخی که بیشترین کشش را دارد همیشه قدرت خواهد داشت و خودرو همچنان می تواند به جلو حرکت کند.
تمام وقت AWD و 4WDدارای دیفرانسیل در محور جلو و در محور واقعی هستند. این بدان معنی است که صرف نظر از اینکه چرخی در هر دو محور می لغزد، خودرو همچنان می تواند به جلو حرکت کند. از نظر تئوری، سه چرخ می‌توانند در هوا باشند، اما تا زمانی که دیفرانسیل‌های جلو و عقب قفل هستند، خودرو همچنان می‌تواند به جلو حرکت کند. اگر دیفرانسیل سومی در وسط پیشرانه (دیفرانسیل مرکزی) وجود داشته باشد، این دیفرانسیل نیز اغلب می تواند قفل شود تا اختلاف سرعت محرک بین محور جلو و عقب یکنواخت شود. دیفرانسیل مرکزی در خودروهای 4WDتقریبا همیشه یک دیفرانسیل قفل کننده است. سپس این دیفرانسیل مرکزی می تواند قفل شود تا هر 4 چرخ با هم قفل شوند و همه آنها قدرت برابری بگیرند. در ترکیب با دیفرانسیل جلو و عقب، این به این معنی است که حتی اگر 3 چرخ کشش نداشته باشند، چرخی که دارد باز هم می تواند سه چرخ دیگر را بچرخاند.
انواع دیفرانسیل قفلی
دو نوع دیفرانسیل قفل وجود دارد - اتوماتیک و دستی.
 وقتی کشش چرخ از بین برود، قفل‌های دیفرانسیل خودکار درگیر یا به‌طور خودکار قفل می‌شوند. هنگامی که کشش دوباره به دست آمد، قفل دیفرانسیل آزاد یا باز می شود. برخی از دیفرانسیل های قفل خودکار تنها زمانی از هم جدا می شوند که یک چرخ سریعتر از بقیه بچرخد، به عنوان مثال هنگام پیچیدن. 
 قفل‌های تفاوت دستی توسط راننده کنترل می‌شوند و بنابراین می‌توانند تصمیم بگیرند که آیا و چه زمانی به کشش اضافی نیاز است یا خیر.  اکثر قفل‌های دیفرانسیل دستی با استفاده از یک سوئیچ روی داشبورد یا چرخ دنده فعال می‌شوند و با استفاده از هوای فشرده، آهن‌ربای الکتریکی یا کابلی کار می‌کنند.
مزایای قفل کردن دیفرانسیل ها
مزیت دیفرانسیل قفل شده این است که می تواند در شرایط سخت کشش بسیار بیشتری نسبت به دیفرانسیل باز به دست آورد. در یک دیفرانسیل باز، گشتاور به طور مساوی 50/50 تقسیم می شود و این بدان معنی است که اگر یک چرخ کشش نداشته باشد، این گشتاور "هدر می رود". در دیفرانسیل قفل شده، گشتاور به طور مساوی 50/50 تقسیم نمی شود، به این معنی که گشتاور بیشتری را می توان به چرخی هدایت کرد که کشش بهتری دارد - و در هر لحظه توسط کشش پایین چرخ دیگر محدود نمی شود.

بیایید تصور کنیم که در حال رانندگی بر روی زمین های صخره ای هستید و یکی از چرخ های شما زمین را ترک می کند. این ممکن است چرخی باشد که بیشترین قدرت رانندگی را دارد و باعث می شود سه چرخ دیگر برای به دست آوردن کشش کافی برای جلو بردن وسیله نقلیه با مشکل مواجه شوند. دیفرانسیل قفل کننده تضمین می کند که حداکثر قدرت به همه چرخ ها وارد می شود و نیروی محرکه رو به جلو شما را تقویت می کند.

بنابراین، قفل دیفرانسیل نیز یک ویژگی ایمنی بسیار مهم است. به عنوان نوعی سیستم کنترل کشش عمل می کند و با توقف چرخش غیرضروری چرخ، می تواند در هنگام رانندگی در شرایط یخی یا برفی خائنانه نجات دهنده باشد. 

معایب قفل دیفرانسیل
هنگامی که محورهای عقب و جلو خودرو به طور مداوم قفل هستند، این امر می تواند هنگام رانندگی در سطحی با کیفیت خوب، مانند جاده های معمولی، هندلینگ را به شدت کاهش دهد. چرخ ها مجبور می شوند با همان سرعت حرکت کنند زیرا به هم متصل هستند و این امر پیچیدن را بسیار سخت تر می کند و می تواند منجر به لغزش شود.

به نوبه خود، این امر به پیشرانه فشار وارد می کند. دیافراگم‌های باز به‌عنوان کاهش‌دهنده استرس طراحی شده‌اند، بنابراین استفاده مداوم از دیفرانسیل قفل‌کننده، در صورت استفاده در سطوح با کشش بالا، این فشار را دوباره برمی‌گرداند. اگر دائماً در گوشه های تیز حرکت کنید، می تواند به راحتی به گیربکس آسیب برساند. از آنجایی که زمانی که در خارج از جاده هستید، نوع سطح می تواند خیلی سریع تغییر کند، هنگام استفاده از دیفرانسیل قفل دستی این خطر وجود دارد که به گیربکس خود آسیب وارد کنید. این گشتاور بیش از حد در پیشرانه به عنوان "Axle Binding" شناخته می شود.

نحوه استفاده از قفل دیفرانسیل
دانستن نحوه استفاده صحیح از قفل دیفرانسیل برای ایمنی شما و رفاه خودرو شما حیاتی است. اولاً، مگر اینکه در جاده هایی در شرایط آب و هوایی نامناسب مانند برف یا یخ یا خاک، شن یا گل و لای رانندگی کنید، نباید از قفل دیفرانسیل استفاده کنید. فقط زمانی که نیاز به کشش اضافی دارید، باید دیفرانسیل قفل خود را درگیر کنید، بنابراین می توانید فقط برای چند لحظه در هر ماجراجویی خارج از جاده از آن استفاده کنید. روشن نگه داشتن یا استفاده بیش از حد از آن می تواند باعث اتصالی شود که در بالا به آن اشاره کردیم. 

وقتی دیفرانسیل شما قفل است، ماشین شما می خواهد در یک خط مستقیم رانندگی کند.
بهش گوش کن!
ایجاد گوشه ها دشوار است و ممکن است آسیب جدی به محورها و گیربکس وارد کنید.
علاقه مندان به آفرود در مورد اینکه کدام یک از قفل های سه دیفرانسیل بالقوه (جلو، عقب یا مرکزی) بهتر عمل می کند، متفاوت هستند. در حالی که به نظر می رسد دیفرانسیل قفل عقب موثرترین است، می توانید خودتان را در جاده های خاکی آزمایش کنید.
اکنون همه اینها را در مورد دیفرانسیل ها می دانید، می توانید بیرون بروید و در استفاده از آنها مسلط شوید! این امر رانندگی در خارج از جاده را بسیار آسان‌تر می‌کند و می‌توانید مسیرهای چالش برانگیزتری را طی کنید و از مناطق سخت‌تر عبور کنید. قفل کردن دیفرانسیل - به شما اجازه می دهد خارج از جاده، جایی که هیچ کس قبلاً خارج از جاده نبوده است!