لماذا تنقل بعض السيارات القوة إلى الطريق بشكل أفضل من غيرها؟

إذا سبق لك أن خضت نقاشًا حول السيارات مع أحد أصدقائك المهووسين بها، فربما ذكروا أن بعض سيارات الأداء العالي مزودة أو غير مزودة بترس تفاضلي محدود الانزلاق.

في لغة عشاق السيارات، يُشير مصطلح LSD إلى الترس التفاضلي محدود الانزلاق، وبناءً على الاسم، قد تفترض أن هذا النوع من التروس يحد من الانزلاق. وهذا صحيح. ولكن كيف يعمل؟ ما هو الترس التفاضلي محدود الانزلاق تحديدًا، وكيف يؤثر فعليًا على قيادة السيارة؟

لا داعي للحيرة بعد الآن، فموقع Motor101 هنا ليُوضح لك كل شيء.

ما هو الترس التفاضلي؟

لفهم الترس التفاضلي محدود الانزلاق، من الأفضل فهم الترس التفاضلي العادي. عند انعطاف السيارة، يجب أن تدور العجلات الخارجية (أي العجلات اليسرى عند الانعطاف يمينًا مثلاً) أسرع قليلاً من العجلات الداخلية لأنها تقطع مسافة أكبر.

تحل السيارات هذه المشكلة باستخدام الترس التفاضلي. الترس التفاضلي هو جهاز يسمح لعجلتين على جانبي المحور بالدوران بسرعات مختلفة. تخيل محرك السيارة الأمامي وهو يرسل الطاقة إلى العجلات الخلفية. يدير المحرك عمود نقل الحركة الممتد أسفل الركاب باتجاه المحور الخلفي. يُسمى الجهاز المعدني البارز الموجود عند نقطة التقاء عمود نقل الحركة بالمحور بالترس التفاضلي.

2007-34493-acd-active-center-differential1

الصورة بواسطة: Motorsport.com

الترس التفاضلي هو جهاز يسمح لعجلتين على جانبي المحور بالدوران بسرعات مختلفة.

هنا يصبح الشرح تقنيًا للغاية، لذا يمكنك تخطي هذه الفقرة إذا كنت ترغب فقط في شرح مبسط. داخل الترس التفاضلي العادي "المفتوح"، يدير عمود نقل الحركة ترسًا صغيرًا يدير بدوره ترسًا دائريًا. يحتوي غلاف أسطواني داخل ترس الحلقة على مجموعة من التروس العنكبوتية المخروطية، بالإضافة إلى تروس جانبية متصلة بأعمدة الإخراج، والتي بدورها متصلة بالعجلات. فعندما تنعطف السيارة إلى اليسار، على سبيل المثال، تؤدي مقاومة الطريق المتزايدة على العجلة الداخلية (اليسرى) إلى إبطاء الترس الجانبي الأيسر مقارنةً بالترس الجانبي الخارجي (الأيمن)، وتعمل التروس العنكبوتية داخل الغلاف، التي تدور حول محاورها، على تعويض فرق السرعة.

يستخدم الترس التفاضلي المفتوح العادي مجموعة من التروس الموضوعة بذكاء لتوزيع عزم دوران عمود الإدارة الدوار على عجلتين على جانبي السيارة بطريقة تسمح للعجلات الخارجية بالدوران بسرعة أكبر عند انعطاف السيارة. تجدر الإشارة إلى أن التروس التفاضلية ضرورية فقط للعجلات الدافعة في السيارة (على سبيل المثال، تحتاج السيارة ذات الدفع الخلفي إلى ترس تفاضلي في الخلف فقط، وليس في الأمام)، حيث يمكن للعجلات غير الدافعة أن تدور بحرية بأي سرعة تحتاجها.

تُعدّ التروس التفاضلية المفتوحة شائعة الاستخدام وغير مكلفة نسبيًا، ولكن لها عيب كبير: إذا فقدت إحدى العجلات الدافعة تماسكها نتيجةً لبقعة جليد، أو مثلاً بسبب قيادة السائق بسرعة زائدة عند الخروج من منعطف، فإن طبيعة الترس التفاضلي المفتوح تعني انتقال عزم الدوران إلى تلك العجلة، مما يؤدي إلى انزلاقها. والانزلاق أمر غير مرغوب فيه.

ما هو الترس التفاضلي محدود الانزلاق؟

كيف نحدّ من الانزلاق؟ كما توقعتم: باستخدام الترس التفاضلي محدود الانزلاق (LSD). صُمّم هذا الترس لأول مرة من قِبل شركة بورشه في ثلاثينيات القرن الماضي لتركيبه في سيارات السباق، وتتمثل وظيفته الأساسية في الحفاظ على التحكم عن طريق تحويل الطاقة إلى العجلة الأخرى الأكثر تماسكًا عندما تبدأ إحدى العجلات بفقدان التماسك والدوران بشكل عشوائي خارج عن السيطرة.

هناك أنواع عديدة من التروس التفاضلية محدودة الانزلاق، ولكن في النوع الأكثر شيوعًا الذي يعتمد على القابض، توجد مجموعة من القوابض خلف ترس كل عجلة. نصف أقراص القابض على كل جانب متصلة بالتروس الجانبية (تتحرك مع العجلات)، بينما النصف الآخر مثبت على غلاف الترس التفاضلي (يتحرك مع نظام نقل الحركة الأمامي). عند الانعطاف بشكل طبيعي، تكون مجموعات القابض مُحمّلة بشكل خفيف (بفضل نابض في منتصف الترسين الجانبيين) بحيث تدور العجلتان معًا، ولكن بسرعات مختلفة قليلاً.

تتمثل الوظيفة الأساسية للترس التفاضلي محدود الانزلاق في الحفاظ على التحكم عن طريق تحويل الطاقة إلى العجلة الأخرى ذات التماسك الأفضل عندما تبدأ إحدى العجلات بفقدان التماسك والدوران بشكل عشوائي.

عند التسارع بينما تفقد إحدى العجلات تماسكها، تدفع آليات داخلية التروس الجانبية للخارج، مما يؤدي إلى إحكام ربط مجموعات القابض. عندما تكون مجموعات القابض مُحكمة الربط، يتم تحييد فرق السرعة، مما يسمح بوصول عزم دوران أكبر إلى العجلة ذات التماسك الأفضل. وبالتالي، يتم الحد من الانزلاق، ومن ثم، لدينا ترس تفاضلي محدود الانزلاق.

هذه بعض العلامات الشائعة التي تدل على أن سيارتك لا تحتوي على ترس تفاضلي محدود الانزلاق:

انزلاق إحدى العجلات عند التسارع الشديد

صعوبة الانطلاق على الثلج أو الجليد

انزلاق العجلات عند الخروج من المنعطفات

انخفاض التماسك على الأسطح غير المستوية

أنواع متعددة، هدف واحد

يُعدّ ترس تورسن نوعًا شائعًا بديلًا للترس التفاضلي محدود الانزلاق، حيث يستخدم مجموعة من التروس الدودية لنقل عزم الدوران ميكانيكيًا إلى العجلة ذات التماسك الأفضل؛ ولا يحتاج إلى قابض.

كما توجد تروس تفاضلية محدودة الانزلاق لزجة، تحافظ على دوران العجلتين بسرعة متقاربة نسبيًا عبر ربط عمودَي الإخراج في حجرة مملوءة بسائل سيليكون كثيف.

في حين أن معظم التروس التفاضلية محدودة الانزلاق في سيارات الأداء العالي تعمل تلقائيًا، فإن سيارات الطرق الوعرة المزودة بترس تفاضلي مفتوح قابل للقفل تسمح للسائق بتفعيل قفل العجلات يدويًا لضمان دورانها بنفس السرعة. وهذا مفيد عند انغراس إحدى العجلات في الوحل أو تعليقها في الهواء.

في الوقت نفسه، تستطيع العديد من السيارات الحديثة ذات التروس التفاضلية المفتوحة العادية محاكاة تأثير الترس التفاضلي محدود الانزلاق إلكترونيًا باستخدام أجهزة استشعار وحواسيب ومكابح؛ فعندما تستشعر أجهزة الاستشعار انزلاق إحدى العجلات، تقوم الحواسيب الداخلية بتطبيق المكابح على تلك العجلة فقط للحد من الانزلاق. هذه الأنظمة فعالة بما يكفي للقيادة العادية على الطرق المعبدة، ولكن نظرًا لاعتمادها الأساسي على إبطاء السيارة، فهي ليست مرغوبة بقدر نظام الترس التفاضلي محدود الانزلاق الحقيقي في سيارات الأداء العالي.

ترس تفاضلي محدود الانزلاق

شائع في السيارات العادية

شائع في سيارات الأداء العالي

يرسل الطاقة إلى العجلة الدوارة

يعيد توجيه الطاقة إلى العجلة ذات التماسك

سهولة دوران عجلة واحدة

لماذا تحتاج إلى ترس تفاضلي محدود الانزلاق؟

مثل الخادم الماهر، يكمن الهدف الأساسي من الترس التفاضلي محدود الانزلاق الجيد في أنك لا تشعر بوجوده على الإطلاق: فالسيارة تسير حيثما توجهها، مهما كانت وعورة الطرق وسرعة الخروج من المنعطفات. قد ترغب في اقتنائه إذا كنت:

تستمتع بالطرق الريفية

تمتلك سيارة أداء عالي

في المقابل، تشعر بوجوده أكثر عندما لا تحتوي السيارة على ترس تفاضلي محدود الانزلاق أو بديل إلكتروني مناسب. يُعدّ "انزلاق عجلة واحدة" نتيجة شائعة في سيارات العضلات القديمة ذات الدفع الخلفي التي لا تحتوي على ترس تفاضلي محدود الانزلاق، بينما كانت سيارات الهاتشباك الرياضية المبكرة ذات الدفع الأمامي عرضة لدوران عجلاتها الأمامية الداخلية عند الخروج من المنعطفات. استقل سيارة حديثة ذات أداء عالٍ (مثل فورد موستانج جي تي، أو هوندا سيفيك تايب آر، أو أي سيارة بي إم دبليو إم جديدة)، وستجد أن التحكم أسهل بكثير، ويعود الفضل في ذلك بشكل كبير إلى الترس التفاضلي محدود الانزلاق.

في الواقع، يُسهّل هذا الترس القيادة الدقيقة لدرجة أن وجوده (أو في بعض حلبات السباق، الترس التفاضلي الملحوم) يُعدّ شرطًا أساسيًا لإتقان الانجرافات المذهلة. مع ذلك، فهو ليس مفتاحًا للغش، ولن يُحوّلك امتلاك سيارة مزودة به إلى بطل سباقات الانجراف بين ليلة وضحاها. هذا ضرب من الخيال.

ما هو الترس التفاضلي في السيارة؟

الترس التفاضلي في السيارة هو أحد مكونات نظام نقل الحركة، وهو يسمح لعجلات القيادة بالدوران بسرعات مختلفة مع استمرار تلقيها الطاقة من المحرك. هذا ضروري لأنه عند انعطاف السيارة، تقطع العجلة الخارجية مسافة أطول من العجلة الداخلية. يُعوّض الترس التفاضلي هذا الفرق، مما يُساعد السيارة على الانعطاف بسلاسة والحفاظ على ثباتها. بدون ترس تفاضلي، ستُجبر العجلات على الدوران بنفس السرعة، مما يؤدي إلى تآكل الإطارات، وانخفاض أداء التوجيه، وزيادة الضغط على مكونات نظام نقل الحركة.

ما هي أنواع التروس التفاضلية المختلفة؟

تُستخدم أنواع عديدة من التروس التفاضلية في المركبات الحديثة، كل منها مصمم لظروف قيادة محددة واحتياجات أداء معينة. يُعد الترس التفاضلي المفتوح الأكثر شيوعًا، ويوجد في العديد من سيارات الركاب لبساطته وفعاليته من حيث التكلفة. تُحسّن التروس التفاضلية محدودة الانزلاق من قوة الجر عن طريق توجيه الطاقة إلى العجلة ذات التماسك الأفضل عند انزلاقها. أما التروس التفاضلية القفلية، فتُقفل العجلتين معًا ميكانيكيًا، مما يجعلها شائعة الاستخدام في الطرق الوعرة. وتستخدم التروس التفاضلية الإلكترونية وتروس توجيه عزم الدوران تقنيات متقدمة لتوزيع الطاقة بكفاءة أكبر، مما يُحسّن قوة الجر، والتحكم، وأداء المركبة بشكل عام.

ما هي علامات تلف الترس التفاضلي؟

قد يُظهر الترس التفاضلي التالف عدة أعراض ملحوظة لا ينبغي تجاهلها. قد يسمع السائقون أصوات أزيز أو طنين أو طقطقة قادمة من منطقة المحور، خاصة أثناء التسارع أو التباطؤ أو الانعطاف. قد تشير الاهتزازات أثناء القيادة، وتسرب السوائل حول علبة التروس التفاضلية، والتآكل غير الطبيعي للإطارات إلى وجود مشكلة. في الحالات الأكثر خطورة، قد يؤثر تلف الترس التفاضلي على ثبات السيارة ويجعل الانعطافات خشنة أو غير مستقرة. يساعد معالجة هذه المشكلات مبكرًا على تجنب إصلاحات أكثر تكلفة وتعقيدًا.

ما هو معدل تغيير زيت الترس التفاضلي؟

يلعب زيت الترس التفاضلي دورًا حيويًا في تزييت التروس والمحامل داخل الترس التفاضلي، مما يساعد على تقليل الاحتكاك والحرارة. مع مرور الوقت، قد يتلوث هذا الزيت أو يفقد فعاليته، مما قد يزيد من تآكل المكونات الداخلية. توصي معظم الشركات المصنعة بتغيير زيت الترس التفاضلي بين 30,000 و60,000 ميل، على الرغم من أن الفترة الدقيقة تختلف باختلاف نوع السيارة وظروف القيادة. قد تتطلب السيارات التي تسحب أحمالًا ثقيلة بشكل متكرر، أو تسير على الطرق الوعرة، أو تعمل في بيئات قاسية، تغيير الزيت بشكل متكرر. يُعد الرجوع إلى دليل المالك أفضل طريقة لتحديد جدول الصيانة الصحيح.

لماذا يُعد الترس التفاضلي محدود الانزلاق أفضل من الترس التفاضلي المفتوح؟

يوفر الترس التفاضلي محدود الانزلاق قوة جر أفضل مقارنةً بالترس التفاضلي المفتوح، لأنه ينقل الطاقة إلى العجلة ذات التماسك الأكبر. في الترس التفاضلي المفتوح، إذا فقدت إحدى العجلات تماسكها على سطح زلق، فقد تنتقل معظم قوة المحرك إلى تلك العجلة، مما يقلل من قدرة السيارة على الحركة بكفاءة. يساعد الترس التفاضلي محدود الانزلاق على منع ذلك من خلال توزيع عزم الدوران بشكل أكثر توازنًا بين العجلات. ينتج عن ذلك أداء أفضل في الظروف الرطبة أو الثلجية أو على الطرق الوعرة، ويمكنه أيضًا تحسين التحكم والتسارع في السيارات ذات الأداء العالي.