سیستم انتقال قدرت خودرو چیست؟

در صنعت خودروسازی، سیستم انتقال قدرت یکی از اجزای حیاتی است که وظیفه انتقال نیرو و حرکت از موتور به چرخ‌های خودرو را بر عهده دارد. در واقع به زبان دیگر وقتی موتورخودرو کار می‌کند نیرو تولید می‌کند و اگر ماشین بخواهد به حرکت در بیاید اجزای مختلفی باید با هم همکاری کنند تا نیروی تولید شده به نیروی حرکتی تبدیل شود که به این مجموعه ،سیستم انتقال قدرت خودرو یا به اختصار “Powertrain”، گفته می‌شود.که در کل همکاری این مجموعه با کمی تغییردر سیستم کارایی آن به دسته های نام آشنایی به نام‌های  4wd/FWD/RWD/AWD تقسیم می‌شود.
این مجموعه‌ای از اجزا و سیستم‌‌ها که وظیفه انتقال نیرو و انرژی از منبع اصلی موتوربه چرخ‌ها برای تولید حرکت خودرو داردتشکیل شده است.که عبارت است از ترکیب موتور، گیربکس، میل گاردان، دیفرانسیل و دیگر اجزا که با همکاری هم خودرو را به حرکت در می‌آورند.

چرا سیستم انتقال قدرت اهمیت دارد؟

سیستم انتقال قدرت خودرو یکی از اجزای بسیار حیاتی و اساسی در عملکرد کلی خودرو محسوب می‌شود و اهمیت بالایی دارد. این سیستم علاوه بر انتقال نیرو و حرکت از موتور به چرخ‌ها، تعدادی از وظایف کلیدی را انجام می‌دهد که تأثیر مستقیم بر عملکرد، کارایی و ایمنی خودرو دارد. این اهمیت به عوامل زیر برمی‌گردد:

انتقال نیرو و حرکت:

عمده‌ترین وظیفه سیستم انتقال قدرت، انتقال نیرو و حرکت از موتور به چرخ‌های خودرو است. این انتقال نیرو و انرژی، امکان حرکت و جلوبردن خودرو را فراهم می‌کند.

کارایی و عملکرد:

سیستم انتقال قدرت تأثیر مستقیم بر کارایی و عملکرد خودرو دارد. توانایی بهینه تغییر سرعت، تنظیم گشتاور مطابق با شرایط جاده، و تطابق با محیط‌ها و مسیرهای مختلف از جمله مواردی هستند که به کارایی سیستم انتقال قدرت بستگی دارند.

کنترل و ثبات:

این سیستم تاثیر مستقیمی بر کنترل و ثبات خودرو دارد. انتقال مناسب نیرو و گشتاور به چرخ‌ها در شرایط مختلف مانند پیچ‌ها، شیب‌ها و جاده‌های مختلف باعث حفظ ثبات و کنترل بهتر خودرو می‌شود.

کارایی سوخت و مصرف:
سیستم انتقال قدرت با تنظیم بهینه نیرو و گشتاور به چرخ‌ها، می‌تواند به کاهش مصرف سوخت و افزایش کارایی خودرو کمک کند. انتخاب نسبت‌های مناسب در گیربکس به منظور کاهش تلفات انرژی و بهره‌وری بهتر از اهمیت بسزایی برخوردار است.

انتقال توانایی بار:
در خودروهای مسافری و تجاری، انتقال توانایی بار از موتور به چرخ‌ها از اهمیت بسزایی برخوردار است. سیستم انتقال قدرت خودرو باید بتواند با توجه به وزن و بار، توانایی حمل را به صورت ایمن و کارآمد فراهم کند.

سبک‌تر شدن خودرو:
با استفاده از سیستم انتقال قدرت خودرو بهینه، می‌توان وزن و حجم خودرو را کاهش داد و این موضوع بهبود در کارایی و سبک‌تر شدن خودرو را نیز ایجاد می‌کند.

تجربه رانندگی و راحتی:

کیفیت سیستم انتقال قدرت تأثیر بسزایی بر تجربه رانندگی دارد. انتقال نرم نیرو و تنظیم آسان گیربکس به راحتی رانندگی و تجربه خوبی را برای راننده ایجاد می‌کند.

وظیفه موتور در سیستم انتقال قدرت:

وظیفه موتور در سیستم انتقال قدرت خودرو، تولید انرژی مکانیکی و تبدیل سوخت به نیروی مکانیکی برای حرکت خودرو است. موتور به عنوان منبع اصلی انرژی در این سیستم عمل می‌کند و وظیفه تولید گشتاور و سرعت مورد نیاز برای حرکت خودرو را دارد. به طور کلی، وظایف موتور در سیستم انتقال قدرت خودرو عبارتند از:

تولید گشتاور:
موتور با احتراق سوخت و هوا، گشتاور را تولید می‌کند. گشتاور عبارت است از نیروی چرخشی که توسط موتور ایجاد می‌شود و نیروی مورد نیاز برای حرکت خودرو را تامین می‌کند.

تولید انرژی مکانیکی:
موتور سوخت و هوا را به انرژی حرارتی تبدیل کرده و سپس این انرژی حرارتی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند. این انرژی مکانیکی به وسیله گشتاور موتور به سیستم انتقال قدرت منتقل می‌شود.

تنظیم توان و سرعت:
موتور قادر است توان و سرعت خروجی خود را تنظیم کند. با سیستم کنترل موتور و با تغییر مقدار سوخت و ترتیب احتراق، می‌تواند توان و سرعت موتور را تغییر دهد.

تطابق با شرایط مختلف:
موتور باید با شرایط مختلف مانند سرعت خودرو، بار موتور، شیب جاده و… تطابق داشته باشد

تأمین انرژی برای سایر اجزا:
موتور علاوه بر تأمین انرژی برای حرکت خودرو، نیز برق مورد نیاز برای اجزای دیگر خودرو مانند سیستم‌های روشنایی، تهویه، وسایل الکترونیکی و… را تأمین می‌کند.

وظیفه گیربکس چیست؟

گیربکس در سیستم انتقال قدرت خودرو وظایف مهمی را انجام می‌دهد که برای عملکرد بهینه و تطابق با شرایط مختلف حرکتی خودرو بسیار ضروری است. وظایف اصلی گیربکس عبارتند از:

تغییر سرعت:
یکی از وظایف اصلی گیربکس، تغییر سرعت چرخش موتور به سرعت خروجی و گشتاور مختلف است. با تغییر نسبت‌های دورانی در گیربکس، می‌توان به خودرو امکان حرکت با سرعت‌های مختلف را در شرایط مختلف محیطی و جاده‌ای داد.

تنظیم گشتاور:
گیربکس به خودرو امکان تغییر گشتاور موتور را برای مقاومت‌های مختلف مانند شیب‌ها و موانع می‌دهد. در شروع حرکت یا در موقعیت‌هایی که نیاز به نیروی بیشتری است، انتقال به دنباله‌های گیربکس کمک می‌کند.

منطقه اقتصادی موتور:
به این معنی که موتور در سرعت‌های متوسط و بار مناسب کار می‌کند که باعث بهبود مصرف سوخت می‌شود.

تطابق با شرایط جاده‌ای:
با توجه به تغییرات شیب‌ها، انواع سطوح جاده و شرایط مختلف، گیربکس امکان تطابق بهتر خودرو با این شرایط را فراهم می‌کند.

تسهیل شروع حرکت:
گیربکس به خودرو امکان شروع حرکت به‌صورت نرم و بدون افت و خیز در دوران‌های اولیه انتقال نیرو را می‌دهد.

وظیفه دیفرانسیل در این سیستم:

دیفرانسیل یکی از اجزای کلیدی سیستم انتقال قدرت خودرو است که وظایف مهمی را در انتقال نیرو و مدیریت حرکت بین چرخ‌ها انجام می‌دهد. وظایف اصلی دیفرانسیل در سیستم انتقال قدرت عبارتند از:

توزیع نیرو بین چرخ‌ها:
یکی از وظایف اصلی دیفرانسیل، توزیع نیرو بین چرخ‌هاست. در حالت عادی، چرخ‌های یک خودرو در شرایط مسطح و بدون اختلاف سرعت به یکنواختی چرخش می‌کنند. اما در موقعیت‌هایی مانند انعطاف پذیری درپیچ جاده، یا جاده های ناهموار امکان توزیع نیرو به چرخی که مقاومت کمتری دارد، را فراهم می‌کند

مدیریت حرکت در مناطق مختلف:
دیفرانسیل به خودرو اجازه می‌دهد در مناطق مختلف با سرعت‌ها و شیب‌های متفاوت به خوبی عمل کند

جلوگیری از انسداد چرخ‌ها:
در صورتی که یکی از چرخ‌ها در مواجهه با موانع یا سطوح غیر یکنواخت خشک شود، دیفرانسیل اجازه می‌دهد چرخ‌های دیگر به کار خود ادامه دهند و نیروی موتور را به چرخ‌های کار کرده منتقل کنند.

میل گاردان چه وظیفه ای در این سیستم انتقال قدرت دارد؟

میل گاردان یکی از اجزای کلیدی در سیستم انتقال قدرت خودرو است که وظایف مهمی در انتقال نیرو و حرکت از موتور به چرخ‌های خودرو انجام می‌دهد. وظایف اصلی میل گاردان در سیستم انتقال قدرت عبارتند از:

انتقال نیرو:
میل گاردان وظیفه اصلی انتقال نیروی مکانیکی از موتور به چرخ‌های خودرو را دارد. این نیرو از موتور تولید می‌شود و از طریق میل گاردان به دیفرانسیل و سپس به چرخ‌ها منتقل می‌شود. این انتقال نیرو باعث حرکت و حرکت خودرو می‌شود.

انتقال گشتاور:
میل گاردان نه تنها نیرو را انتقال می‌دهد، بلکه گشتاور تولیدی توسط موتور را نیز به چرخ‌ها منتقل می‌کند. گشتاور عبارت است از نیروی چرخشی که توسط موتور ایجاد می‌شود و برای غلبه بر مقاومت‌ها و شروع حرکت خودرو مورد نیاز است.

تعادل نیرو:

میل گاردان به تعادل نیروی انتقالی بین چرخ‌ها کمک می‌کند. در شرایطی که یکی از چرخ‌ها بر روی سطح کمتر چسبندگی دارد (مانند برف یا یخ)، میل گاردان این امکان را فراهم می‌کند که نیرو به چرخ دیگر منتقل شود تا از رانندگی کنترل شده‌تری برخوردار باشیم.

تنظیم زاویه بین محورها:
در سیستم‌های چرخ‌های محرک عقب، میل گاردان به تنظیم زاویه بین محورها کمک می‌کند. این امر به خودرو اجازه می‌دهد تا در خمیدگی‌ها و مناطق با شیب مناسب عمل کند.

کاهش اختلافات ارتفاعی:
در خودروهایی که محور موتور و گیربکس در عقب و محور محرک در جلو قرار دارد، میل گاردان به تساوی نقاط عقب و جلو از نظر ارتفاع کمک می‌کند. این کار باعث کاهش اختلافات ارتفاعی بین دو محور می‌شود و ثبات خودرو را بهبود می‌بخشد.

به طور خلاصه، میل گاردان در سیستم انتقال قدرت خودرو وظایف مهمی از جمله انتقال نیرو و گشتاور، تعادل نیرو، تنظیم زاویه بین محورها و کاهش اختلافات ارتفاعی را انجام می‌دهد. این اجزا باعث بهبود عملکرد و کنترل خودرو در شرایط مختلف می‌شود.

در این سیستم وظیفه کلاچ و ترمز چیست؟

کلاچ (Clutch):
کلاچ وظیفه انتقال نیرو و گشتاور بین موتور و گیربکس را دارد. در واقع، کلاچ اجازه می‌دهد که نیروی موتور به تدریج به گیربکس منتقل شود یا قطع شود. وقتی که راننده پدال کلاچ را فشار می‌دهد، دیسک کلاچ جدا شده و اتصال نیرو بین موتور و گیربکس قطع می‌شود. این وضعیت مناسب برای تغییر دنده یا توقف خودرو است. هنگامی که راننده پدال کلاچ را رها می‌کند، دیسک کلاچ به متصل می‌شود و انتقال نیرو و گشتاور از موتور به گیربکس باز می‌شود.

ترمز (Brake):
ترمز وظیفه کنترل حرکت و توقف خودرو را دارد. در سیستم ترمز، تراکم دیسک‌های ترمز یا فشار مکشی در سیستم ترمز دیسکی باعث کاهش سرعت چرخ‌ها و در نتیجه توقف خودرو می‌شود. در سیستم ترمز دیسکی، تراکم میان دیسک‌های ترمز باعث تولید اصطکاک و ایجاد نیروی مقاومتی می‌شود که باعث توقف خودرو می‌شود. همچنین در سیستم ترمز دیسکی، تراکم میان بلوک‌های ترمز و دیسک‌ها باعث کاهش سرعت خودرو می‌شود.

سیستم های انتقال قدرت چگونه دسته بندی می‌شوند؟

سیستم‌های انتقال قدرت در خودروها بر اساس نحوه توزیع نیرو و نحوه عملکرد آن‌ها به چند دسته اصلی تقسیم می‌شوند که به شرح زیر است:

۱. سیستم انتقال قدرت محرک جلو (Front-Wheel Drive – FWD):

در این نوع سیستم، نیرو از موتور به چرخ‌های جلو خودرو منتقل می‌شود. درواقع، موتور و گیربکس در بخش جلویی خودرو قرار دارند و تراکش و کنترل خودرو توسط چرخ‌های جلو صورت می‌گیرد. این سیستم معمولاً در خودروهای کوچک و خودروهای شهری استفاده می‌شود.

ویژگی‌های این سیستم:

• رانندگی جاده‌های خشک و غیر‌لغزنده:
  سیستم FWD به دلیل وزن موتور در قسمت جلویی خودرو، کشش بر روی چرخ‌های جلویی را بهبود می‌بخشد. این سیستم در جاده‌های خشک و غیر‌لغزنده به خوبی عملکرد می‌کند.
• مصرف سوخت بهتر:
  سیستم FWD معمولاً باعث کاهش مصرف سوخت در مقایسه با سیستم‌های دیگر می‌شود. این به دلیل کم‌ترین انسانیت نیاز به سیستم انتقال قدرت به چرخ‌های جلو و همچنین کاهش اتلاف نیرو در انتقال نیرو به چرخ‌هاست.
• فضای داخلی بزرگتر:
  سیستم FWD معمولاً به عنوان یک گزینه برای خودروهای کوچک و شهری استفاده می‌شود. این سیستم باعث افزایش فضای داخلی خودرو و کاهش حجم مخزن موتور می‌شود.
• کنترل بهتر در شرایط معمولی:
  در شرایط معمولی و جاده‌های معمولی، سیستم FWD تراکش و کنترل بهتری ارائه می‌دهد. توزیع وزن موتور در جلو به کنترل بهتر خودرو کمک می‌کند.

به همین دلیل، سیستم انتقال قدرت محرک جلو برای خودروهای شهری، خودروهای کوچک، و مناطق با جاده‌های خشک و غیر‌لغزنده مناسب است. با این حال، در شرایط جاده‌های برفی، یخ زده یا آب‌وهوای دشوار، عملکرد این سیستم ممکن است کمی محدود شود و سایر سیستم‌های انتقال قدرت می‌توانند برتری داشته باشند.

سیستم انتقال قدرت محرک عقب (RWD):

در این نوع سیستم، نیرو از موتور به چرخ‌های عقب خودرو منتقل می‌شود.در واقع موتور و گیربکس در قسمت جلوی خودرو قرار دارد و نیروی تولیدی توسط موتور به گیربکس و سپس از طریق میل‌ها به چرخ‌های عقب منتقل می‌شود این سیستم معمولاً در خودروهای با قدرت موتوری بالا، خودروهای ورزشی و لوکس استفاده می‌شود. سیستم RWD به خصوص در خودروهایی که تعادل و کنترل بر روی جاده مهم است، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ویژگی‌های این سیستم:

• توازن و استحکام:
  در سیستم RWD، وزن موتور در بخش جلویی خودرو قرار ندارد و به دلیل اینکه کشش توسط چرخ‌های عقب انجام می‌شود، توازن و استحکام بهتری ایجاد می‌شود. این ویژگی منجر به کنترل بهتر خودرو در شرایط معمولی و دشوار می‌شود.
• تجربه رانندگی لذت‌بخش:
  سیستم RWD به دلیل توازن بهتر و تراکش از چرخ‌های عقب، تجربه رانندگی لذت‌بخش‌تری را ارائه می‌دهد. این سیستم معمولاً در خودروهای ورزشی و لوکس مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• توان موتور:
  سیستم RWD به موتور امکان ارائه توان بیشتر به چرخ‌ها را می‌دهد، زیرا بخش پشتی خودرو برای جلوگیری از اندازه‌گیری نیرو توانایی بیشتری دارد.
• پیشرانه در خروج از منحنی:
  در سیستم RWD، چرخ‌های عقب پیشرانه‌ای بیشتری به خودرو در خروج از منحنی و تغییر مسیر کمک می‌کنند، که مزیتی برای تجربه رانندگی دارد.
• مناسب برای عملکرد و ورزش:
  سیستم RWD به دلیل توازن و کنترل بهتر در سرعت‌های بالا، به خودروهای ورزشی و اسپرت مناسبی می‌باشد. همچنین در رقابت‌های مسابقاتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• کنترل پذیری در مواقع دشوار:
  در شرایط آب‌وهوای بد و جاده‌های لغزنده، تراکش چرخ‌های عقب به راننده امکان کنترل بهتر خودرو را می‌دهد، به شرطی که راننده با تجربه و آگاهی کافی از رانندگی در شرایط دشوار باشد.

سیستم انتقال قدرت چهار چرخ متحرک (۴WD)

سیستم انتقال قدرت چهار چرخ متحرک (Four-Wheel Drive – 4WD) یک نوع سیستم انتقال قدرت در خودروها است که ، قدرت به همه چرخ‌های خودرو توزیع می‌شود تا کشش و کنترل بهتری در شرایط جاده‌های ناهموار، برفی یا خاکی ارائه دهد. این سیستم به عنوان یک ویژگی آفرود خودروها و یا خودروهای دارای توان موتوری بالاست که معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سیستم 4WD دارای مدل‌های مختلف است، از جمله:

پارت‌تایم 4WD:

در این مدل، خودرو به طور پیش‌فرض با چرخ‌های عقب محرک می‌شود. اما در صورت نیاز به کشش بیشتر یا شرایط خاص مانند زمان رفتن به مسیر آفرود، راننده می‌تواند به‌صورت دستی به چهار چرخ محرکه تغییر دهد.

تمام زمانه 4WD:

در این مدل، تمام چهار چرخ به طور دائمی محرک هستند و نیرو به آن‌ها توزیع می‌شود. این مدل معمولاً در خودروهای آفرودی و شرایط دشوار استفاده می‌شود.

مزایا و ویژگی‌های سیستم انتقال قدرت چهار چرخ متحرک عبارتند از:

• کشش برتر:
  به دلیل داشتن تمام چهار چرخ محرکه، تراکش و تسلط به شرایط جاده‌های ناهموار، برفی، خاکی و آفرود بهبود می‌یابد.
• کنترل بهتر در موقعیت‌های دشوار:
  در شرایط خاص مانند صعود و نزول‌های شیب‌دار یا مسیرهای آفرود، سیستم 4WD به کنترل بهتر خودرو در موقعیت‌های دشوار کمک می‌کند.
• تسهیل رانندگی در شرایط آب و هوایی دشوار:
  در بارش‌های برفی یا باران شدید، چرخ‌های متحرک به کنترل بهتر خودرو در جاده‌های لغزنده کمک می‌کنند.
• کارایی در رانندگی آفرود:
  در مسیرهای آفرود یا مسیرهای دشوارتر، امکانات خودرو به کمک سیستم 4WD افزایش می‌یابد.

به طور کلی، سیستم انتقال قدرت چهار چرخ متحرک برای رانندگی در شرایط دشوار و آفرود، و همچنین خودروهای دارای توان موتوری بالا مناسب است. این سیستم به رانندگان امکان انتخاب مدل‌های مختلف 4WD بر اساس نیاز‌های رانندگی خود را می‌دهد.

سیستم انتقال قدرت تمام چرخ محرک(AWD)

سیستم انتقال قدرت تمام چرخ محرک (All-Wheel Drive – AWD) که همزمان نیروی محرکه به تمام چهار چرخ خودرو منتقل می‌شود. این سیستم به ترکیبی از ویژگی‌های سیستم‌های انتقال قدرت محرک جلو (FWD) و محرک عقب (RWD) نزدیک است. اهمیت این سیستم به ارتقاء کشش، کنترل و کارایی در شرایط مختلف جاده و آب‌وهوا مرتبط است.

مهمترین ویژگی سیستم AWD این است که کشش به تمام چهار چرخ محرکه توزیع می‌شود، این به معنای افزایش تسلط و کنترل خودرو در شرایط مختلف جاده و آب‌وهوایی است. سیستم AWD معمولاً در خودرو‌های خانوادگی و خودروهای سواری یا کراس‌اوور استفاده می‌شود.

در سیستم AWD، توزیع نیرو به چرخ‌ها به صورت پویا و بر اساس شرایط رانندگی صورت می‌گیرد. اگر سیستم تشخیص دهد که یک یا چند چرخ از کشش خارج می‌شود، نیرو به چرخ‌های دیگر منتقل می‌شود تا اصطکاک بهبود یابد و کنترل بر روی جاده حفظ شود. این عملکرد پویا برای شرایط خطرناک مانند جاده‌های لغزنده یا برفی بسیار مفید است.

ویژگی‌های این سیستم:

• کشش بهترجاده ای:
  افزایش تراکش در شرایط مختلف از جمله برف، باران، خاک و جاده‌های لغزنده.
• کنترل بهتر:
  کنترل بهتر خودرو در شرایط مختلف جاده و آب‌وهوا.
• عملکرد پویا:
  توزیع پویای نیرو به تمام چرخ‌ها به منظور بهبود تراکش و کنترل.
• سهولت در رانندگی:
  خودروهای AWD به رانندهان اطمینان می‌دهند که در شرایط مختلف به‌خصوص در بدوردی و برف رانندگی آسان‌تری دارند.
• چهار فصل:
  قابلیت مقابله با شرایط فصول مختلف جاده و آب‌وهوا.
• در مقابل، مصرف سوخت بالاتری در مقایسه با سیستم‌های FWD یا RWD ممکن است یکی از محدودیت‌های این سیستم باشد، اما توجه به مزایا و عملکرد بالاتر در شرایط دشوار این مصرف افزایشی را توجیه می‌کند.

با توجه به تمام مواردی که گفته شد و با توجه به انواع مختلف سیستم‌های انتقال قدرت، رانندگان می‌توانند بر اساس نیاز‌های خود، محیط رانندگی و شرایط آب‌وهوایی، انتخاب مناسب‌ترین نوع سیستم انتقال قدرت را انجام دهند. در نهایت، توجه به عملکرد، کارایی، ویژگی‌ها و مزایا و معایب هر نوع سیستم انتقال قدرت به تصمیم‌گیری بهتر برای رانندگان کمک می‌کند.

مقالات پیشنهادی:

دیفراسیل خودرو چگونه کار می‌کند؟

گیربکس اتومات چگونه کار می‌کند؟

منابع:

gomechanic.in

https://www.market-prospects.com/