خودروهای دیفرانسیل جلو FWD ؛ بررسی مشخصات, مزایا و معایب

آخرین خودرو/ به خودرویی دیفرانسیل جلو گفته می شود که موتور آن به صورت عرضی نصب شده باشد و توان فقط از طریق چرخ های جلو به سطح جاده منتقل شود.

مفهوم دیفرانسیل جلو چیست؟
خودروی دیفرانسیل جلو یا محرک جلو (Front-Wheel Drive – FWD) به خودرویی گفته می شود که در آن نیروی تولید شده توسط موتور، پس از عبور از جعبه دنده و دیفرانسیل، مستقیماً به چرخ های جلو منتقل می شود. در این ساختار، چرخ های جلو نه تنها وظیفه فرمان پذیری را بر عهده دارند، بلکه نیروی محرکه را نیز به سطح جاده منتقل می کنند. این یعنی محور جلو همزمان نقش هدایت و حرکت خودرو را ایفا می کند. آنچه این آرایش را از سایر سیستم ها متمایز می کند، نحوه قرارگیری اجزای اصلی پیشرانه است. معمولاً در خودروهای دیفرانسیل جلو، موتور به صورت عرضی در جلوی خودرو نصب می شود و این دقیقا بر خلاف ساختار طولی در دیفرانسیل عقب ها است، به طوری که میل لنگ موتور در راستای عرضی خودرو قرار می گیرد؛ یعنی اگر از بالا به خودرو نگاه کنیم، میل لنگ از سمت چپ به راست خودرو کشیده شده، نه از جلو به عقب. این نوع چیدمان که به آن آرایش عرضی موتور (Transverse Layout) گفته می شود، باعث می شود موتور، گیربکس و دیفرانسیل به شکل یک مجموعه فشرده در جلوی خودرو قرار بگیرند.

چگونگی انتقال قدرت در خودروی FWD

---

بازار

---

در یک خودروی دیفرانسیل جلو، فرآیند انتقال نیرو از موتور به چرخ های محرک در قالب یک ساختار مهندسی شده و فشرده انجام می شود که در آن موتور، گیربکس و دیفرانسیل در بخش جلوی خودرو جای دارند. نیروی حاصل از احتراق در سیلندرها توسط میل لنگ به فلایویل و سپس به کلاچ به گیربکس یا مستقیما از فلایویل به گیربکس در خودروهای با جعبه دنده اتوماتیک منتقل می شود. این نیرو وارد جعبه دنده شده و پس از عبور از چرخ دنده های انتخابی، گشتاور مناسب برای شرایط رانندگی به دیفرانسیل ارسال می شود. در خودروهای دیفرانسیل جلو، دیفرانسیل یا درون گیربکس تعبیه شده یا به آن متصل است که در خودرو های نسل جدید دیفرانسیل با گیربکس یکپارچه شده است؛

دیفرانسیل وظیفه دارد تا گشتاور را به صورت متعادل بین دو چرخ جلو تقسیم کند. این کار به گونه ای انجام می شود که هنگام چرخش خودرو، چرخ داخلی با سرعتی کمتر از چرخ خارجی بچرخد و لغزش به حداقل برسد. پس از عبور گشتاور از دیفرانسیل، نیرو از طریق دو عدد پلوس به چرخ های جلو منتقل می شود. این پلوس ها مجهز به مفصل های هم سرعت (CV joints) هستند که امکان انتقال یکنواخت گشتاور را حتی زمانی که چرخ ها در حال پیچیدن یا بالا و پایین رفتن بر اثر ناهمواری سطح جاده اند، فراهم می کنند.

تاریخچه خودروی با دیفرانسیل جلو
تاریخچه خودروهای دیفرانسیل جلو برخلاف تصور عمومی، قدمتی بیش از صد سال دارد. نخستین ایده ها برای انتقال نیرو به چرخ های جلو به قرن هجدهم بازمی گردد، زمانی که نیکولا-ژوزف کوگنو، مخترع فرانسوی، در سال ۱۷۷۰ وسیله ای بخار با چرخ محرک جلو ساخت. البته، مفهوم مدرن دیفرانسیل جلو در صنعت خودرو، نخستین بار در اوایل قرن بیستم شکل گرفت. در دهه ۱۹۰۰، مهندسانی مانند جان کریستی در آمریکا به طراحی خودروهای مسابقه ای با موتور عرضی و انتقال قدرت به محور جلو پرداختند.

اما نخستین پیشرفت عملی مهم در این زمینه، با تولید مدل Alvis FWD در بریتانیا در سال ۱۹۲۸ اتفاق افتاد. در همین زمان، شرکت آلمانی DKW نیز خودرویی به نام F1 را در سال ۱۹۳۱ معرفی کرد که یکی از نخستین مدل های دیفرانسیل جلو تولید انبوه محسوب می شود. در آمریکا نیز برند لوکس Cord، با مدل L-29 در سال ۱۹۲۹، نخستین خودروی دیفرانسیل جلو آمریکایی را روانه بازار کرد. اما نقطه عطف واقعی در سال ۱۹۳۴ رقم خورد، زمانی که سیتروئن، مدل Traction Avant را معرفی کرد؛ خودرویی انقلابی با شاسی یکپارچه، سیستم تعلیق مستقل و انتقال قدرت به چرخ های جلو. این خودرو الگویی نوین برای طراحی خودروهای آینده شد. تمامی تلاش ها برای تولید خودروی با دیفرانسیل جلو در قبل از این تلاش ستیرئن منجر به شکست شده بود.
 
در دهه های ۶۰ و ۷۰ میلادی، با افزایش تقاضا برای خودروهای کوچک و اقتصادی، و نیز به واسطه بحران های نفتی، خودروسازان اروپایی و آسیایی مانند هوندا، رنو و تویوتا، به سمت توسعه بیشتر خودروهای دیفرانسیل جلو رفتند. مزایایی مانند مصرف سوخت پایین تر، فضای کابین بیشتر، و عملکرد بهتر در جاده های لغزنده باعث شد این سیستم به استاندارد غالب در خودروهای شهری تبدیل شود. تا دهه ۱۹۸۰، اغلب خودروهای سواری جدید به این سیستم مجهز شدند. به ویژه موتورهای عرضی که به طور طبیعی با دیفرانسیل جلو سازگار بودند، امکان طراحی جمع و جورتر خودروها را فراهم کردند. امروزه بیش از ۷۰ درصد خودروهای تولیدی در جهان از سیستم دیفرانسیل جلو بهره می برند.

مزایا و معایب  FWD

سیستم دیفرانسیل جلو به دلیل طراحی فشرده و ترکیب پیشرانه و مجموعه انتقال قدرت در بخش جلویی خودرو، مزایای مهندسی قابل توجهی ارائه می دهد. این آرایش باعث بهینه سازی فضا و حذف اجزای حجیم مانند میل گاردان و دیفرانسیل عقب می شود، که در نتیجه آن فضای داخلی و بار افزایش یافته و بسته بندی کلی خودرو ساده تر می گردد. کاهش قطعات مکانیکی متحرک نه تنها منجر به کاهش وزن کلی خودرو می شود، بلکه پیچیدگی ساخت را نیز کاهش داده و هزینه تولید و نگهداری را پایین می آورد. همچنین، تمرکز جرم در محور جلو، به ویژه در خودروهای سبک، موجب افزایش کشش (traction) چرخ های محرک در سطوح کم اصطکاک مانند برف یا باران می شود که به معنای آن است خودروی های دیفرانسیل جلو در شرایط برف و گلولای عملکرد بهتری نسبت به دیفرانسیل عقب ها دارند. در کنار این ویژگی ها، کاهش تلفات مکانیکی در مسیر انتقال قدرت به معنای بهبود راندمان سوخت و افزایش بهره وری کلی سیستم است. به همین دلیل، خودروهای دیفرانسیل جلو در کلاس های شهری، اقتصادی و کراس اوورهای سبک انتخابی بهینه به شمار می روند.

علیرغم مزایای متعدد، سیستم دیفرانسیل جلو محدودیت های فنی خاص خود را دارد که در شرایط رانندگی پرفشار یا عملکرد بالا آشکار می شوند. مهم ترین چالش آن، ترکیب همزمان نیروی محرکه و فرمان پذیری در چرخ های جلو است که در خودروهای با گشتاور بالا منجر به پدیده torque steer می شود؛ حالتی که خودرو هنگام شتاب گیری تمایل به انحراف از مسیر مستقیم دارد. همچنین، این سیستم به صورت ذاتی مستعد کم فرمانی (understeer) در پیچ هاست، زیرا محور جلو درگیر اعمال همزمان دو وظیفه ی حیاتی است. تمرکز جرم در بخش جلویی باعث اختلال در توزیع وزن ایده آل و افت پایداری در ترمزگیری های شدید یا تغییر مسیر ناگهانی می شود. افزون بر آن، چرخ های جلو تحت فشار دائمی بیشتری هستند و در نتیجه سایش لاستیک در این محور بیشتر از عقب خواهد بود. به دلیل محدودیت های انتقال گشتاور، استفاده از این سیستم در خودروهای با عملکرد بالا، خودروهای اسپرت و مدل های آفرودی عموماً توصیه نمی شود و جای خود را به سیستم های RWD یا AWD می دهد.

به پیج اینستاگرامی «آخرین خودرو» بپیوندید
instagram.com/akharinkhodro.ir