معرفی انواع سیستم های ایجاد بردار گشتاور در خودرو

زمانی که یک مسیر مستقیم جاده‌ای در مسیر شما تبدیل به مسیر منحنی می‌شود، این بردار گشتاور است که عملکرد متفاوت خود را نمایش خواهد داد.

ما در عصری زندگی می‌کنیم که صنعت خودرو روزبه‌روز در حال تکامل و پیشرفت است. عصری که سرعت، قدرت، راحتی و امنیت برای خودروسازان تبدیل به دغدغه‌ای روزانه شده تا بتوانند با یکدیگر برای جذب مشتری بیشتر به رقابت بپردازند و محدودیت‌های موجود در مسیر این تکامل را به حداقل برسانند.

یکی از همین شاخصه‌های پیشرفتی که شاید در دید سرنشینان و مشتریان خودرو کمتر به چشم بیاید همین بردار گشتاور موجود در خودروهاست. برداری که از خودروی هیبرید و برقی گرفته تا دیزل و بنزینی نقش حیاتی خود را در هر خودرویی ایفا می‌کنند. اما این بردار گشتاور چیست؟ چگونه روی عملکرد خودرو تأثیر می‌گذارد و در حالت کلی آیا می‌توان نقطه‌ضعفی در آن پیدا کرد یا خیر؟

بردار گشتاور چیست؟

رسیدن به عملکرد قابل‌قبول در جاده‌های صاف و مستقیم و افزودن به‌سرعت خودرو و در اختیار داشتن کنترل آن، کار چندان سختی برای یک راننده نخواهد بود. اما زمانی که این جاده شروع به پیچش کرده و مسیر مستقیم خود را از دست می‌دهد، موارد کنترلی و عملکرد خودرو کمی جالب‌تر به نظر می‌رسند. در یک مسیر مستقیم، تمامی چرخ‌های موجود در دو طرف خودرو با یک سرعت ثابت و یکسانی به چرخش خود ادامه می‌دهند اما زمانی که خودرو بپیچد ازآنجایی‌که شعاع دایره چرخ بیرونی خودرو در این دور بزرگ‌تر از شعاع چرخ داخلی خودرو است، چرخ‌های بیرونی مجبورند در این مدت‌زمان یکسان، مسافت بیشتری را نسبت به چرخ‌های داخلی بپیمایند.

برای حل این مشکل، خودروها به‌وسیله‌ دیفرانسیل‌هایشان مجهز شده‌اند. قطعات مکانیکی که به چرخ‌ها اجازه می‌دهد با سرعت‌های مستقل از یکدیگر به چرخش دربیایند. دیفرانسیل‌ها از انواع ساده تا پیچیده و با کارکردهای متفاوت از یکدیگر بسته به شرایط خودرو ساخته می‌شوند.

اما آنچه این بردار گشتاور را شکل می‌دهد همین دیفرانسیل‌ها هستند. بردار گشتاور به بیان ساده، توانایی تغییر گشتاور اعمال‌شده بر روی هر چرخ را به خودرو می‌دهد. به‌طوری‌که، شاخصه هندلینگ یا همان میزان کنترل بر روی خودرو می‌تواند به‌منظور به وجود آوردن بیش فرمانی (Oversteer) و یا کم فرمانی (Understeer) در موقعیت‌های متفاوت تغییر کرده و یا یک رانندگی آرام و خنثی و با امنیت کامل و یا تجربه هیجان در مسابقات دریفت را به راننده خود منتقل کند.

به‌طور خلاصه می‌توان گفت که بردار گشتاور در بهبود دقت رانندگی در مسیرهای غیرمستقیم نقش بسزایی دارد. همچنین راه‌های متفاوتی وجود دارند که در آن‌ها این بردار گشتاور می‌تواند مدیریت و کنترل شود. در انواع گشتاور برداری چهار نوع اصلی وجود دارند که هرکدام دارای اثرات مثبت و منفی و کارایی متفاوتی هستند.

بردار گشتاور دیفرانسیلی

این بردار یک نوع برداری است که برای مشتریانی بدون محدودیت مالی برای خرید خودرو، می‌تواند در کارایی بالای خودروها اثر بسیار زیادی داشته باشد. این سیستم سنتی به این صورت عمل می‌کند که در پیچ‌ها گشتاور بیشتری را به چرخ‌های بیرونی نسبت به چرخ‌های درونی منتقل کرده تا بتوانند مسافت بیشتری را طی کنند.

در سال‌های اخیر، این سیستم با استفاده از حس‌گرهای الکترونیک به‌کاررفته در خودرو و حس‌گر سرعت موجود در چرخ‌ها تکامل بیشتری پیداکرده است. تکاملی که می‌تواند از کم فرمانی خودرو در پیچ‌ها جلوگیری کرده و سرعت چرخش چرخ بیرونی را بیشتر کند.

بردار گشتاور مبتنی بر ترمز

این بردار در سال‌های اخیر و مخصوصاً در خودروهای هاچبک دیفرانسیل جلو که چرخ‌هایشان هم وظیفه‌ی قدرت دهی و هم فرمان دهی رادارند از اهمیت بیشتری برخوردار شده است. به‌منظور افزایش این بردار گشتاور، خودروهایی مانند مرسدس AMG CLA45 و حتی فولکس‌واگن گلف GTI از سیستمی مبتنی بر ترمز خودرو که در پیچ‌ها و مسیرهای منحنی ترمز موجود بر روی چرخ‌های جلو راکمی جابجا می‌کند، استفاده می‌کنند. با کمتر کردن سرعت چرخ داخلی در پیچ‌ها، باعث افزایش سرعت چرخ خارجی و درنتیجه طی مسافت بیشتر توسط آن‌ها می‌شود.

اما این سیستم‌ها علاوه بر نقاط مثبتی مانند ارزان بودن استفاده از آن‌ها برای تولید انبوه، دارای نقطه‌ضعف‌هایی نیز هستند. اولین مشکل، به کار گرفتن ترمز توسط این سیستم و مجبور کردن رانند به‌سرعت گرفتن بیشتر است. طرحی که شبیه یک تضاد در بحث خودرویی است. دومین و بزرگ‌ترین مشکل نیز این است که تحت‌فشار و پیچ‌های پی‌درپی جاده و استفاده مداوم از ترمز روی یک چرخ باعث داغ شدن نقطه‌ای خاص در چرخ شده و کارایی سیستم و خودرو را پایین می‌آورد.

با داغ شدن ناگهانی ترمزها و استفاده بیش‌ازحد از آن‌ها، سطح آن‌ها نرم و صاف‌شده و کاربرد خود را از دست می‌دهند. پس سیستم‌های بردار گشتاور مبتنی بر ترمز یک‌راه حل کوتاه‌مدت بوده و نیاز کسانی که به دنبال گرفتن بالاترین میزان عملکرد پتانسیلی خودروی خود هستند را پاسخ نخواهد داد.

بردار دیفرانسیلی کلاچ

سیستم‌های سنتی بردار دیفرانسیل و بردار مبتنی بر ترمز برای مدت زیادی در خودروها وجود داشته‌اند تا اینکه یک سیستم نسبتاً جدید مبتنی بر کلاچ نیز به آن‌ها اضافه شد.

این سیستم که در خودرویی مانند فورد Focus RS نیز استفاده‌شده است، از یک دیفرانسیل منحصربه‌فرد در قسمت عقبی خودرو که دارای پک کلاچ بر روی هر دو سمت محور خودرو هستند استفاده می‌کند. دیفرانسیلی که می‌تواند چرخ‌های عقب را بسته به شرایط، آن‌ها را درگیر کرده و یا اتصال آن‌ها از مدار را قطع کند. اقدامی که باعث متعادل‌سازی میزان گشتاور برای هر چرخ می‌شود.

این سیستم علاوه بر بالاتر بردن هندلینگ و کنترل خودرو شده و 70 درصد گشتاور خروجی را به چرخ بیرونی عقب در سرپیچ‌ها داده و با سریع‌تر چرخیدن آن، باعث ایجاد کنترل بیشتر در بیش فرمانی خودرو می‌شود.

بردار گشتاور الکتریکی

این‌یک بردار گشتاور برای عصر جدید خودروهاست. برداری که با حرکت صنعت خودرو به سمت برقی شدن جایی برای خود خواهد داشت. بردار گشتاور الکتریکی زمانی اتفاق می‌افتد که دو موتور الکتریکی روی یک محور قرار بگیرند. جایی که یک موتور الکتریکی به هرکدام از چرخ‌ها متصل شده و به چرخ‌ها به‌صورت مستقل از یکدیگر اجازه چرخش می‌دهد.

این عمل باعث ایجاد گشتاور برداری صحیح وقتی‌که هرکدام از چرخ‌ها به‌صورت مجزا تحت کنترل هستند می‌شود. به‌طوری‌که به هر چرخ اجازه داده می‌شود به‌اندازه 100 درصد گشتاور در دسترس خود به چرخش دربیاید.

البته محدودیت‌هایی نیز بر سر چرخش 100 درصدی اعمالی موتورهای برقی به چرخ‌ها وجود دارد که با ترکیب خاصیت‌های بردار گشتاور الکتریکی با سیستم مبتنی بر کلاچ به خودرو اجازه می‌دهند تا از تنها یک موتور بزرگ‌تر با خروجی بیشتر استفاده کنند. ترکیبی که به‌منظور رانندگی بهتر از طریق سیستم دوکلاچه بهره می‌برد.