انتقال قدرت در خودروها، فارغ از ابعاد و نوع سوختشان، اهمیت زیادی دارد. درواقع در نبود این سیستم و یا عملکرد ناقص آن، نیروی تولیدی توسط موتور خودرو به چرخها و محرکها نرسیده در نتیجه حرکتی اتفاق نمیافتد. علاوه بر انتقال، رساندن این قدرت به صورت بهینه و بدون هدررفت نیز اهمیت بالایی دارد. به این ترتیب که در صورت انتقال ناقص قدرت، بازده موتور و در نتیجه خودرو پایین آمده و انرژی هدر خواهد رفت. بنابراین انجام وظیفه بینقص تکتک بخشهای سیستم انتقال قدرت اهمیت بالایی دارد. این سیستم که از کنار هم قرار گرفتن مجموعههای متعدد حاصل میگردد بخش عمدهای از سیستم فنی خودرو را شامل میشود. چرا که هر مجموعه مجزا در این سیستم اجزای خود را دارد. شفت یکی از این اجزا است که در سیستم انتقال قدرت نقش رابط را بین بخشهای مختلف بازی میکند. میخواهیم از شفت خودرو و انواع آن بیشتر بدانیم.
شفت خودرو چیست و چه عملکردی دارد؟
انتقال قدرت در خودرو از موتور به چرخها توسط سیستمهای متعددی به صورت متوالی صورت میگیرد. بنابراین بهجز اهمیت بالای عملکرد صحیح هریک از این سیستمها، برقراری ارتباط کامل و دقیق بین آنها نیز اهمیت بالایی دارد. شفت یکی از اجزایی است که این ارتباط را برقرار میکند. بنابراین شفت خودرو را میتوان بخشی از سیستم انتقال قدرت آن دانست که نیروی چرخشی موتور را به اجزای مختلف منتقل میکند.
شفت یا شافت در لغت به معنای محور است. این محور میتواند متحرک یا ثابت باشد. در صورت ثابت بودن میتواند تنها نقش تکیهگاه برخی اجزای بزرگتر را داشته و برای نگهداشتن دو یا سه سیستم در کنار و در ارتباط با یکدیگر به کار رود. درصورت متحرک بودن میتواند نیروی لازم را به صورت رفت و برگشتی و یا چرخشی از یک سیستم به سیستمی دیگر منتقل کند. برهمین اساس شفت دارای ساختار متفاوت در بدنه خود است. به این ترتیب که شافتهای ثابت به شکل یک محور یا میله ثابت دیده میشوند و شافتهای متحرک معمولا زاویهدار یا مفصلی هستند.
این قطعه همچنین معمولا چند تکه ساخته میشود و از جنسی که تحمل بار وارده از تنشهای ناشی از انتقال قدرت را داشته باشد. همچنین شفت باید سبک باشد. چرا که وزن سنگین آنها در انتقال بهینه قدرت موثر خواهد بود و باعث میشود که بخش مهمی از انرژی توسط خود این قطعه جذب شود و در نتیجه در فرآیند انتقال هدر رود. بنابراین شفت را از فولاد آلیاژی سختکاریشده میسازند.
تاریخچه پیدایش شفت خودرو
تاریخچه پیدایش شفت به قرن ۱۹ میرسد. در این زمان از شفت در لوکوموتیوها و کامیونها استفاده میشد. اما استفاده از شفت در خودرو سازی از ۱۸۹۵ آغاز شد. در این زمان شفت برای انتقال قدرت موتور از میل لنگ به گیربکس مورد استفاده قرار میگرفت. از سال ۱۹۰۰ استفاده از شفت در انتقال گشتاور به چرخها نیز رایج شد و نقش رابط بین دیفرانسیل و چرخها را پیدا کرد. به مرور استفاده از این قطعه در صنعت خودروسازی رواج یافت تا جایی که امروزه انواع شافت محور لولهای و فیبر کربنی نیز در خودروهای مدرن دیده میشود.
حتما بخوانید: استعلام خلافی خودرو؛ چگونه خلافی خودرو را کم کنیم؟
انواع شفت خودرو
در صنعت انواع متفاوتی از شفت وجود دارد که در موارد مختلف مورد استفاده قرار میگیرند. در خودروها نیز انواع مختلفی از شافت را شاهد هستیم که ضمن برقراری ارتباط اجزای مختلف، وظیفه انتقال قدرت بین آنها را برعهده دارند. برخی از این شفتها ممکن است با توجه به نوع خودرو، نوع سیستم انتقال قدرت آن و یا نوع محور محرکش تغییر کند اما تعدادی شفت در تمام خودروها بهصورت ثابت وجود دارند که به نوعی میتوان آنها را اجزای سیستم گیربکس خودرو دانست. این شفتها عبارتند از:
۱. شفت ورودی یا محور کلاچ
این محور را میتوان یکی از اصلیترین محورهای هر خودرویی دانست. حتی برخی میللنگ موتور را که در راستای این محور قرار دارد، بخشی از آن میدانند. شفت ورودی بهصورت یکپارچه ارتباط بین موتور، کلاچ و گیربکس را برقرار کرده و نیروی گشتاور موتور را از میللنگ به پوسته داخلی گیربکس منتقل میکند. در این میان شفت ورودی تحت تاثیر کلاچ قرار میگیرد و انتقال قدرت روی آن قطع یا وصل میشود. در انتهای شافت ورودی چرخدندهای وجود دارد که نیرو را به چرخدندههای درون پوسته منتقل میکند.
۲. شفت واسط یا محور زیر
این شافت نوعی رابط درون پوسته گیربکس محسوب میشود که ارتباط بین شافت ورودی و خروجی را برقرار میکند. روی شافت واسط چرخدندههای مختلفی سوار هستند که بهصورت یکپارچه با آن طراحی شدهاند. شافت واسط نیروی موتور را از شفت ورودی دریافت و آن را به محور اصلی یا شفت خروجی منتقل میکند.
حتما بخوانید: نکاتی که درباره خرید خودروی چینی باید بدانید
۳. شفت خروجی یا محور اصلی
همانطور که از اسمش مشخص است، گشتاور تغییر یافته درون گیربکس را به خارج از پوسته گیربکس منتقل میکند. برخی چرخدندههای گیربکس روی این محور سوار میشوند اما بهصورت متحرک. به این معنی که چرخدندهها به کمک یاتاقانهای خود روی آن قدرت حرکت دارند. شافت خروجی گشتاور خروجی را به میلگاردان یا دیفرانسیل منتقل میکند. این نکته بستگی به نوع خودرو و محور محرک آن دارد.
۴. شفت اکسل
نکته مهم این است که چرخدنده یکپارچه محور واسط و چرخدندههای سوارشده روی محور خروجی با یکدیگر در ارتباط هستند و این ارتباط منتقلکننده گشتاور تولیدی در میللنگ به دیفرانسل است. در این مسیر چرخدندههای گیربکس تغییرات لازم را روی این گشتاور ایجاد میکنند و انرژی را با سرعت و شدت مناسب برای حرکت چرخها منتقل مینمایند. شفت دیگری که در خودرو مورد استفاده قرار میگیرد، در انتقال حرکت دیفرانسیل به چرخها نقش دارد. این شفت رابط بین پلوس و دیفرانسیل است و گشتاور را به پلوس چرخها منتقل میکند. شفت پلوس، از نوع مفصلی و زاویهدار است. این شفت را اکسل شفت نیز مینامند.
تفاوت شفتها در خودروهای دیفرانسیل عقب و دیفرانسیل جلو
در خودروهای محور محرک عقب و محور محرک جلو تفاوت در شفتها وجود دارد. به این ترتیب که در خودروهای محور محرک جلو، شفت میانی حذف شده و انتقال قدرت درون پوسته گیربکس بین شافت ورودی و خروجی انجام میشود. در این خودروها، شفت ورودی، گشتاور را از موتور دریافت و درون پوسته با چرخدنده انتهایی خود، آن را بین چرخدندههای دیگر تقسیم میکند. دنده خروجی نیز از یک سو دندهای دارد که با دنده شافت ورودی درگیر است و از سوی دیگر نیز دنده آن با دیفرانسیل در ارتباط است. در خودروهای محور عقب ارتباط بین این دو از طریق محور واسط اتفاق میافتد.
شافت درایو و انواع آن
شافت درایو به نوعی شفت گفته میشود که بهعنوان محوری میلهای حرکات رفت و برگشتی و دورانی را منتقل میکند. در خودروها شافت درایو به محوری عرضی گفته میشود که نیروی موتور را به گیربکس منتقل میکند. این نوع شفت را به سه شکل میسازند:
- درایو شفت یکتکه؛
- درایو شفت دوتکه؛
- درایو شفت لولهمحور.
البته درایو شفت معمولا تنها در جای شفت ورودی گیربکس مورد استفاده قرار میگیرد. درایو شفت از مقاومت بیشتری در برابر ضربات برخوردار است و همچنین قابلیت لرزهگیری نیز دارد.
اجزای شفت خودرو
شفت ماشین از چند بخش اصلی تشکیل شده است که هرکدام نقش خاصی در عملکرد صحیح آن دارند. آشنایی با اجزای شفت خودرو به شما کمک میکند تا در صورت بروز مشکل، بتوانید عیب خودرو را زودتر پیدا کنید. اجزای اصلی شفت خودرو عبارتند از:
- لوله شفت: بخش اصلی و بدنه شفت که معمولاً از جنس فولاد یا آلومینیوم ساخته میشود. این بخش باید استحکام بالایی داشته باشد تا بتواند گشتاور موتور را تحمل کند.
- اتصالات Uشکل (یا گشتاورگیر): این اتصالات در دو انتهای شفت قرار دارند و امکان حرکت در زوایای مختلف را فراهم میکنند. با توجه به اینکه محورهای گیربکس و دیفرانسیل ممکن است همراستا نباشند، این اتصالات باعث میشوند شفت بتواند نیرو را با زاویه مناسب منتقل کند.
- بلبرینگ مرکزی (در شفتهای دو تکه): در شفتهای دو تکه، یک بلبرینگ در میانه شفت قرار میگیرد که از ارتعاش و لرزش بیشازحد شفت جلوگیری میکند. این قطعه نقش مهمی در افزایش عمر شفت و کاهش صداهای ناهنجار دارد. برای آشنایی بیشتر با بلبرینگها و مشکلات آنها، میتوانید مقاله بلبرینگ گیربکس را مطالعه کنید.
- اسپلاین (دندانههای اتصال): در انتهای شفت، دندانههایی تعبیه شده است که بهوسیله آن به گیربکس و دیفرانسیل متصل میشود. این دندانهها باید کاملاً سالم باشند تا نیرو بهدرستی منتقل شود.
کاربرد شفت خودرو
شفت خودرو کاربردهای متعددی در سیستم انتقال قدرت دارد که مهمترین آنها عبارتند از:
- انتقال گشتاور از گیربکس به دیفرانسیل: اصلیترین کاربرد شفت خودرو، انتقال نیروی چرخشی تولید شده در موتور و تغییر یافته در گیربکس، به دیفرانسیل و در نهایت به چرخهاست.
- اتصال اجزای مختلف سیستم انتقال قدرت: شفت بهعنوان رابط بین بخشهای مختلف مانند گیربکس، دیفرانسیل و چرخها عمل میکند و ارتباط مکانیکی بین آنها را برقرار میسازد.
- جبران اختلاف زاویه و ارتفاع: با توجه به اینکه محور گیربکس و دیفرانسیل ممکن است در یک راستا نباشند، شفت با کمک اتصالات مفصلی خود، این اختلاف زاویه را جبران کرده و انتقال نیرو را ممکن میسازد.
- کاهش لرزش و ارتعاشات: شفتهای دو تکه با کمک بلبرینگ مرکزی، لرزشهای ناشی از دوران را کاهش میدهند و سواری نرمتری را برای سرنشینان فراهم میکنند.
مزایا و معایب شفت ماشین
شفت ماشین مانند هر قطعه دیگری مزایا و معایبی دارد:
مزایا:
- انتقال بهینه نیرو با حداقل هدررفت انرژی
- قابلیت تحمل گشتاور بالا و ضربات ناگهانی
- طراحی ساده و قابلیت تعمیر و نگهداری آسان
- امکان جبران اختلاف زاویه بین محورها با کمک اتصالات مفصلی
معایب:
- افزایش وزن خودرو به دلیل وجود قطعات فلزی سنگین
- نیاز به نگهداری و روغنکاری دورهایی اتصالات
- احتمال خرابی و ایجاد لرزش در صورت فرسودگی بلبرینگها یا اتصالات
- هزینههای تعمیر و تعویض در صورت خرابی که میتواند بر خرید و فروش خودرو نیز تأثیرگذار باشد، چرا که خریداران معمولاً به سلامت شفت توجه ویژهای دارند.
علائم خرابی شفت خودرو
تشخیص بهموقع علائم خرابی شفت خودرو میتواند از بروز مشکلات جدیتر و هزینههای سنگینتر جلوگیری کند. مهمترین نشانههایی که بیانگر خرابی شفت ماشین هستند عبارتند از:
- لرزش شدید خودرو در هنگام شتابگیری: اگر هنگام فشار دادن پدال گاز، لرزش غیرعادی در کابین یا زیر خودرو احساس میکنید، احتمالاً شفت یا اتصالات آن دچار مشکل شدهاند.
- صدای تقتق یا ضربه هنگام تغییر دنده: شنیدن صدای ضربه یا تقتق هنگام تعویض دنده، بهویژه در خودروهای دیفرانسیل عقب، میتواند نشانهای از فرسودگی اتصالات U-شکل باشد.
- شنیدن صدای جیرجیر یا ناله از زیر خودرو: این صداها معمولاً به دلیل خشک شدن یا فرسودگی بلبرینگهای شفت ایجاد میشوند و با افزایش سرعت، شدت بیشتری پیدا میکنند.
- مشکل در پیچیدن و نبود تعادل در فرمان: اگر هنگام پیچیدن، خودرو به یک سمت کشیده میشود یا فرمان سنگین میشود، ممکن است شفت پلوس دچار مشکل شده باشد.
- روغنریزی از محل اتصالات شفت: نشت روغن از اتصالات یا بلبرینگ مرکزی میتواند نشانهای از فرسودگی واشرها یا خرابی بلبرینگ باشد.
اگر هرکدام از این علائم را در خودروی خود مشاهده کردید، بهتر است هرچه سریعتر برای تعمیر شفت خودرو یا بررسی دقیق آن اقدام کنید. ادامه رانندگی با شفت خراب میتواند خطرات جدی به همراه داشته باشد و هزینههای نهایی را بهشدت افزایش دهد.
با شفت خودرو و عملکرد آن آشنا شدیم. فکر میکنید نکتهای هست که در این مطلب بررسی نکرده باشیم؟ اگر دیدگاه یا سؤالی درباره شفت خودرو دارید، حتما در قسمت کامنتها با ما در میان بگذارید. کارشناسان ما آماده پاسخگویی به سؤالات شما هستند.