کاربرد قطعات ماشین

سیستم 4WD چیست و چگونه کار می‌کند؟ راهنمای کامل برای فهمیدن این سیستم

قدرت موتور به صورت همزمان به چهار چرخ انتقال می‌یابد. این سیستم به خودروها قدرت و پایداری بیشتری در شرایط سخت و پرمخاطره‌ای که ممکن است در آن‌ها رانندگی شود، می‌بخشد. سیستم 4WD مدت زیادی است که ابداع شده و انواع متنوعی از آن به بازار آمده است ، که همه آنها با همین نام شناخته می‌شوند ، اما در واقع موارد استفاده از آنها متفاوت است . معنی 4WD این است که قدرت حاصل از موتور به چهار چرخ خودرو منتقل می شود و اتومبیل به حرکت در می آید .

ادر این مقاله به توضیحاتی که در مورد پیشرانه 4 چرخ محرک و نحوه عملکرد اجزای مختلف آن ، بررسی اجمالی این سیستم و راهنمای کاملی برای فهمیدن این سیستم ارائه خواهیم کرد

4WD چیست ؟

4WD مخفف 4Wheel Drive به معنی چهار چرخ نیمه وقت یا چهار چرخ محرک است .سیستم 4WD به معنای چهار چرخ متحرک است و در واقع یک سیستم پیشرانش است که به چهار چرخ خودرو قدرت می‌بخشد. در این سیستم، قدرت موتور به صورت همزمان به چهار چرخ انتقال می‌یابد و این امر امکان پیشرفت و کنترل بهتر خودرو را در شرایطی که سطح جاده آسیب دیده، خاکستری، برفی یا مرتفع است، فراهم می‌کند.

یعنی سیستمی است که در آن ، فقط می‌توان برای مدتی معین از چهار چرخ محرک استفاده کرد و با نشان 4X4 (چهار در چهار) نیز آن را نمایش می دهند ، یعنی هم چرخ های عقب و هم چرخ های جلو قابلیت انتقال نیرو را دارند ، وضعیت انتقال نیرو به صورت انتخابی راننده است . این سیستم بدلیل دارای بودن دنده سنگین برای خارج از جاده (آفرود) کارایی دارد که به چهاردسته موقت ، دائم ، تمام وقت متقارن و خودکار غیر متقارن تقسیم می شوند .  

 سیستم 4WD دارای قدمت بیشتری نسبت به سیستم AWD است . در این‌گونه خودروها قدرت به جعبه انتقال میرسد . وظیفه اصلی جعبه دنده ، انتقال توزیع قدرت بین اکسل های جلو و عقب است . این خودروها قدرت رو بطور مساوی بین دیفرانسیل عقب و جلو تقسیم می شود .

در داخل این جعبه انتقال مجموعه‌ای از چرخ دنده ها مانند گیربکس وجود دارد . هنگامی که قدرت توسط این جعبه تقسیم می‌شود ، ضمانت می‌کند که هر چرخی با سرعت برابر در حال گردش باشد . این برابر بودن سرعت های دورانی چرخ‌ها مشکل بزرگی هنگام دور زدن خودرو ایجاد می‌کند . همان طور که می‌دانید در هنگام پیچیدن در یک پیچ ، تایر داخلی سرعت کمتری نسبت به تایر بیرونی دارد . و باعث انحراف خودرو درهنگام پیچیدن در جاده می شود . قفل بودن دیفرانسیل در اصطلاح باعث می‌شود دور زدن خودرو با شعاع بیشتری انجام شود .

کارکرد سیستم 4WD

در یک سیستم 4WD، توان موتور به صورت یکسان به چهار چرخ انتقال می‌یابد، اما این اتفاق به دلیل وجود یک جعبه انتقال قدرت به همراه سیستم دیفرانسیل در هر چرخ رخ می‌دهد. در یک خودرو سیستم 4WD، جعبه انتقال قدرت از موتور راه می‌اندازی شده و به شافت انتقال قدرت وصل می‌شود که در نتیجه به چهار چرخ خودرو قدرت می‌باشد . این کار باعث می‌شود تا قدرت به همه چرخ‌ها منتقل شود و خودرو در شرایطی که نیاز به زاویه بالاتری از موتور برای حرکت دارد، قادر به حرکت باشد.در سیستم 4WD، سیستم دیفرانسیل همچنان وظیفه توزیع قدرت بین دو چرخ یکسان را دارد. اما برای توزیع قدرت بین دو چرخ جلو و دو چرخ عقب، یک سیستم جدید به نام Transfer Case (صندوق انتقال) استفاده می‌شود. این صندوق، توان موتور را به چهار چرخ انتقال می‌دهد و به دلیل وجود گیربکس دوگانه، این امر امکان پذیر می‌شود.

انواع سیستم 4WD

در سیستم 4WD، تعدادی متغیر وجود دارد که باعث تفاوت در روش کارکرد این سیستم می‌شوند. به طور کلی، سیستم 4WD به دو دسته کلی تقسیم می‌شود: قفل شونده و غیر قفل شونده. در سیستم 4WD غیر قفل شونده، چرخ‌های انتقال قدرت تنها در صورت نیاز به هم متصل می‌شوند و در غیر این صورت این اتصال قطع می‌شود. این سیستم برای شرایط رانندگی آسفالت و جاده‌های خشک مناسب است. در سیستم 4WD قفل شونده، تمام چرخ‌ها به صورت همزمان و به طور دائمی به هم متصل هستند. این سیستم برای شرایط رانندگی سخت و پر مخاطره مانند رانندگی در برف و خاکستری، رانندگی در کوهستان و محیط‌های جنگلی مناسب است

چهار چرخ محرک موقت یا نیمه وقت (Part Time Four Wheel Drive – 4WD)

فاقد دیفرانسیل مرکزی هستند و با فعال شدن ، محور های جلو و عقب به هم قفل می شوند ، که باعث می شود چرخ های جلو وعقب و چپ و راست با سرعت یکسانی به حرکت در بیایند ، یکسان بودن سرعت چرخ های چپ و راست در هنگام دور زدن ، مشکلات زیادی را به وجود می آورند و فقط و فقط باید در خارج از جاده استفاده شوند . حالات قرار گرفتن دنده در این سیستم عبارتند از: 4WD Hi, 2WD  و 4WD LO .

چهار چرخ محرک دائم یا تمام وقت  (Full Time Four Wheel Drive – 4WD)

دارای دیفرانسیل مرکزی هستند و با فعال شدن ، نیروی موتور به جعبه انتقال (Transfer Case) منتقل می‌شود ، که باعث می شود هر چرخ چپ و راست جلو وعقب با سرعت مناسبی به چرخش در بیاید ، از این رو، استفاده از حالت چهار چرخ در جاده ، آسیبی به خودرو وارد نمی کند . در این سیستم کشش خودرو بسیار افزایش یافته و کنترل آن بهتر است . 

چهار چرخ محرک تمام وقت متقارن

این سیستم مشابه 4WD دائمی است ، با این تفاوت که فاقد گشتاور سرعت کم یا در واقع الگوی مسافت کوتاه است . از این سیستم ، همواره و در تمامی جاده‌ها از جمله آسفالته می‌توان استفاده کرد . این سیستم ، یکی از مظاهر ایمنی در وسائط نقلیه امروزی است، اما گرچه برای کار سنگین طراحی نشده ، باعث ایمن‌تر و دلپذیرتر شدن وسیله نقلیه می‌شود . این سیستم در رقابت برای حرکت در جاده‌های ناهموار، تقریباً بازنده است زیرا تأکید بیشتر بر استحکام و عملکرد آن بوده و بهتر است که در خارج از جاده ، کمتر مورد استفاده قرار گیرد (آئودی کواترو ۱۹۸۰ و اکثر خودروهای سوبارو و بنز c200) 4WD .

 چهار چرخ محرک خودکار غیر متقارن

سیستم اتوماتیک متقارن  AWD ، ابتدا فقط به عنوان سیستمی مستحکم و قدرتمند ساخته شده بود . از این سیستم می‌توان به‌ طور مداوم در تمامی سطوح از جمله مسیرهای آسفالته استفاده کرد . سیستم AWD به‌ طور دائمی عمل نمی‌کند بلکه فقط هنگامی به کار می‌افتد که شرایط تعادل وسیله نقلیه از بین برود . اساساً خودروهای دارای این سیستم . ( کارشناسی خودرو ) خودروهایی با دیفرانسیل 2WD و فاقد قابلیت‌های حرکت در جاده‌های نامساعد هستند . واضح است که این سیستم تنها برای افزایش ایمنی ، استحکام و تعادل در حرکت ساخته شده و استفاده از آن در مسیرهای خارج از جاده و جاده‌های ناهموار، توصیه نمی‌شود (ولوو ۱۹۹۶) گفتنی است که امروزه بسیاری از وسائط نقلیه، ترکیبی از انواع سیستم‌های 4WD را مورد استفاده قرار می‌دهند .

انواع سیستم 4WD

  • در برخی خودرو ها باید یه صورت دستی هاب های چرخ جلو را پیچاند تا چرخ های جلو قفل شوند و در برخی از خودروها نیازی به این کار نیست .
  • در برخی خودرو ها دنده به صورت یک دنده کمکی در کنار دنده اصلی در حالت های 2WD (تک دیفرانسیل) 4WD HI (دو دیفرانسیل سبک) 4WD LO (دو دیفرانسیل سنگین) قرار می گیرد . و در خودروهای اتومات معمولا با پیجاندن اهرم  4WD در هر حالت می توان گذاشت و در برخی خودروها به وسیله یک دکمه می توان حالت 4WD را فعال کرد ، در اینگونه خودروها نمی شود بطور دائم از سیستم 4WD استفاده کرد و خودرو بعد از یک سرعتی به طور اتوماتیک سیستم رو غیر فعال می کند .
  • برخی خودروها به طور دائم می توان از 4WD استفاده کرد معمولا این خودروها حالت 2WD ندارند .

مزایای سیستم ۴WD (چهار چرخ متحرک)

۱- کنترل بیشتر: سیستم 4WD می‌تواند به راننده در کنترل خودرو در شرایط دشوار و خطرناک کمک کند. با انتقال قدرت به تمام چرخ‌ها، این سیستم به شما کمک می‌کند تا خودرو خود را به طور کامل کنترل کنید و در شرایطی که باید بدون لغزش حرکت کنید، به شما کمک می‌کند.

۲- کشش بهتر: با توزیع قدرت بین تمام چرخ‌ها، سیستم 4WD به خودرو کشش بیشتری می‌دهد. این مزیت برای رانندگی در شرایط سختی مانند رانندگی در جاده‌های برفی و یخی بسیار موثر است.

۳- قابلیت پیمودن مسیر‌های سخت: با داشتن سیستم 4WD، خودرو شما قادر به پیمودن مسیر‌های سخت و ناهموار است. در شرایطی که شرایط جاده‌ها و آب و هوا بسیار سخت است، سیستم 4WD به شما کمک می‌کند تا خودرو خود را به مقصد برسانید.

۴- کاهش خرابی: با داشتن سیستم 4WD، شما می‌توانید خودرو خود را از خرابی در شرایط سخت و خطرناک محافظت کنید. این سیستم به شما اجازه می‌دهد که خودرو خود را در شرایط دشوار به طور کامل کنترل کنید و از خرابی‌هایی

۵- عملکرد بهتر در تراکم: سیستم 4WD به شما کمک می‌کند تا در ترافیک و تراکم بیشتر بهتر عمل کنید. با توزیع قدرت بین چرخ‌ها، خودرو شما می‌تواند بهتر به حرکت در مسیر و باز کردن مسیر‌های مسدود شده کمک کند.

۶- مقاومت بیشتر در برابر سختی‌های جاده: با داشتن سیستم 4WD، خودرو شما مقاومت بیشتری در برابر سختی‌های جاده و آب و هوای بد دارد. با توزیع قدرت بین تمام چرخ‌ها، خودرو شما می‌تواند بهتر در مسیر حرکت کرده و با سختی‌های جاده مقابله کند.

۷- قابلیت جابه‌جایی بیشتر: با داشتن سیستم 4WD، شما قابلیت جابه‌جایی بیشتری دارید. این سیستم به شما اجازه می‌دهد تا در شرایط سخت و دشوار به مقصد برسید و از موانع جلوگیری کنید.

به طور کلی، سیستم 4WD برای خودروهایی که برای استفاده در شرایط سخت و دشوار طراحی شده‌اند، بسیار مناسب است و می‌تواند در کنترل خودرو و ایجاد ایمنی و کنترل بیشتر برای راننده موثر باشد

معایب سیستم ۴WD (چهار چرخ متحرک)

  •  وزن بیشتر خودرو
  • عدم کارایی در همه شرایط
  •  قیمت بالا
  • افزایش مصرف سوخت
  • استفاده از 4WD در موقعیت‌های کشش بالا می‌تواند به شدت برای قطعات مکانیکی استرس‌زا باشد، به‌ ویژه در هنگام پیچ‌ ها
  • کل پیشرانه را حجیم و برای سرویس دهی پیچیده می کند .

پیشرفت در سیستم چهار چرخ محرک

هر گونه پیشرفت در سیستم 4WD را می توان به دو عامل نسبت داد:

طراحی دیفرانسیل و الکترونیک

توسعه دیفرانسیل های قفل کننده و لغزش محدود در غلبه بر معایب دیفرانسیل های ساده موثر بود :

از دست دادن قدرت در چرخ با کمترین کشش . این امر باعث ایجاد سیستم های 4WD جزئی ، 4WD تمام وقت ، و سیستم های تمام چرخ محرک شده است که در انواع خودروها به کار می روند .

 با معرفی فناوری سنسور و فعال سازی الکترونیکی ، نیاز به درگیری دستی سیستم های 4WD با قفل کردن دیفرانسیل ها و میل های محرک از بین رفته است . رایانه سواری یک وسیله نقلیه ، بهینه ترین تنظیمات را بر اساس زمین انتخاب می کند و در نتیجه از ایجاد دردسر برای راننده جلوگیری می کند .

کاربردهای سیستم چهار چرخ محرک

  • حمل بارهای سنگین به سرازیری با سرعت کم، مانند کامیون یا وانت
  • رانندگی ورزشی، ماجراجویی و آفرود، مانند در مسیر مسابقه، برای مسیرهای کوهستانی یا پیاده روی رودخانه و غیره، مانند جیپ یا SUV
  • وسایل نقلیه جاده‌ای، مانند سالن‌ها و لیموزین‌ها، که قابلیت‌های 4WD فقط در صورت تقاضا در دسترس هستند .

حرف آخر

به طور خلاصه ، موتور نیرو را به گیربکس می فرستد . جعبه گیربکس که به گیربکس متصل است ، نیرو را به طور مساوی به محورهای محرک جلو و عقب تقسیم می کند . دیفرانسیل جلو و عقب به نوبه خود قدرت را 50٪ بیشتر از طریق محور به چرخ ها تقسیم می کند . این بدان معناست که هر چرخ 25٪ از کل قدرت موتور موجود را دریافت می کند .

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *