1 ) نيروهاي برشي ناشي از وزن وسيله نقليه

2 ) ممان خمشي ناشي از اختلاف فاصله عکس العمل وزن و خود وزن

3 ) نيروهاي کششي يا فشاري ناشي از نيروهاي جانبي

4 ) نيروي خمشي ناشي از هم امتداد نبودن نيروي جانبي و عکس العمل مربوطه

5 ) گشتاور پيشران

در تمام نمونه هايي که براي نگهداري شفت اکسل استفاده مي شود، گشتاور پيشران توسط شفت تحمل مي شود؛ اما اختلاف اين نمونه ها ناشي از ديگر بارهايي است که ممکن است توسط شفت اکسل تحمل شود. انواع مختلفي از آنها را در زير بررسي مي کنيم :

 Semi floating axle : در اين نوع از اکسل که نمونه آن را در شکل 3-17 مشاهده مي کنيد، توپي چرخ مستقيماً به شفت اکسل متصل است. انتهاي داخلي هرکدام از شفتها با ديفرانسيل در ارتباط است؛ در حاليکه سر ديگر آن بوسيله ياتاقان و بلبرينگ با پوسته اکسل در تماس است.

در اين حالت تمام نيروها و بارهايي که در بالا به آن اشاره شد توسط شفت اکسل تحمل مي شود. بارهاي خودرو از طريق پوسته و ياتاقان به اين شفتها منتقل مي شوند. به همين علت نقطه A يک بار خمشي را تحمل مي کند که در نتيجه آن تمايل به برش در آن نقطه ايجاد مي شود. همچنين نيروهاي جانبي سبب بوجود آمدن نيروهاي محوري و ممان خمشي در شفتهاي اکسل مي شوند، ضمن اينکه شفتها بايد گشتاور پيشران را هم تحمل کنند. Semi floating axle ساده ترين و ارزانترين نوع از ميان آنهاست که بصورت نسبتاً گسترده اي در خودروها استفاده مي شود. از آنجاييکه تمام بارها توسط شفت اکسل تحمل مي شود، اين شفتها براي انتقال گشتاور يکسان به نسبت قطر بزرگتري بايد داشته باشند؛ چرا که اگر شفت در اين حالت بشکند، خطرات زيادي در بر دارد چون تاير کاملاً از مجموعه جدا خواهد شد.

شکل3-17 Semi floating axle 

Full floating axle : اين نمونه بسيار مقاوم و محکم است و اکثراً در خودروهاي سنگين از آنها استفاده مي شود. همانطور که در شکل 3-18 مشاهده مي شود، شفتهاي اکسل فلانجهايي در انتهاي خارجي خود دارندکه بوسيله پيچ به کفي فلانج متصل مي شوند. دو رولربرينگ نيز پوسته اکسل را درون توپي چرخ نگه مي دارند که بارهاي جانبي را تحمل مي کنند؛ بنابراين در اين حالت شفتهاي اکسل فقط گشتاور پيشران را تحمل مي کنند و نيروي وزن را پوسته اکسل و چرخها متحمل مي شوند؛ بنابراين احتمال شکست در آنها کم است و حتي در صورت وقوع چنين امري، شفت بعلت مهارهايي که دارد از جاي خود خارج نمي شود. اما اشکال عمده در اينجا هزينه بسيار بالاي آن نسبت به ساير گونه اکسلها است.

شکل3-18 Full floating axle

 Three quarter floating axle  : اين نمونه حالتي بين مدل مقاوم Full floating و مدل ساده Semi floating  است. در اينجا بجاي اينکه همانند نمونه Semi floating ياتاقان بين پوسته اکسل و شفت قرار داشته باشد، بين پوسته اکسل و توپي چرخ قرار دارد. همانطور که با توجه به  شکل3-19 نيز مشخص است، در اين حالت شفتهاي اکسل، نيروي خمشي و برشي ناشي از وزن خودرو را تحمل نمي کنند. بلکه اين نيروها از طريق توپي و ياتاقان و توسط پوسته اکسل تحمل مي شود. اما در هر صورت گشتاور پيشران در اين جا نيز بايد توسط شفت تحمل گردد و نيز نيروهاي جانبي که به شفت وارد مي شوند.

زماني در خودروها معمولي و اتومبيلهاي سبک از اين نمونه از اکسل بيشتر استفاده مي شد اما امروزه با بهبود در طراحي مواد و روشهاي ساخت استفاده از Semi floating  به اينگونه از اکسلها ترجيح داده مي شود.

شکل3-19 Three quarter floating axle

انواع پوسته اکسل

1 ) split type : در اين نمونه پوسته اکسل بصورت دو تکه ساخته مي شود و سپس توسط پيچ بهم وصل مي شوند. اشکال عمده چنين نمونه اي اين است که با رخ دادن هر گونه خرابي، کل اکسل عقب بايد خارج شود و پس از تعمير دوباره نصب گردد. از اين نمونه از پوسته اکسل امروزه کمتر استفاده مي شود.

2 ) banjo or separate carrier type : اين نمونه بصورت يکپارچه است و شکلي شبيه کمانچه دارد. کل مجموعه ديفرانسيل درون محفظه اي قرار دارد که به پوسته اکسل پيچ شده است و دو نيم شفت نيز از دو طرف به آن متصل هستند. بنابراين در اين حالت چنانچه نيازي به تعمير مجموعه شود، هرکدام از شفتها مي تواند مستقيماً از کنار خارج شود و ديفرانسيل تنها با باز کردن پيچهاي مربوط به خود، خارج مي گردد.

3 ) &nbspSalisbury or integral  carrier type: اين نمونه از لحاظ ساختاري شبيه نمونه قبلي است بجز اينکه در اينجا محفظه ديفرانسيل به طور دائمي به مجموعه توسط جوش متصل است. از اين نمونه از پوسته اکسل بطور گسترده اي در خودروهاي محرک عقب استفاده مي شود.

خطوط انتقال در خودروهاي ديفرانسيل جلو

 در خودروهاي ديفرانسيل جلو به ميل گاردانهاي طويل نيازي نيست. همانطور که در شکل 3-20 نيز مشاهده مي شود، توان از بخش ديفرانسيل چسبيده به جعبه دنده و از طريق ميل پلوسهاي کوتاه به چرخها منتقل مي شود.

شکل3-20 نمونه اي از خطوط انتقال در خودروهاي ديفرانسيل جلو

اين ميل پلوسها ممکن است توپر يا توخالي باشند و حتي طولهاي آنها نابرابر باشند، اما معمولاً با قرار دادن يک ميله واسط سعي مي کنند طول آنها را برابر کنند.از انواع مختلفي ازاتصالات سرعت ثابت در دو سر ميل پلوسها استفاده مي شود که در زير به آنها اشاره مي کنيم : 

سه شاخه پلوس ( Rzeppa joint ) : نوعي مفصل سرعت ثابت است که با استفاده از آن فقط زاويه انتقال مي تواند تغيير کند. توسط اين نوع مفصل مي توان محور متحرک را تحت زاويه اي تا 40 درجه به چرخش درآورد. اين نوع اتصال شش ساچمه فولادي دارد که در شيارهاي دايره اي بين يک پوسته داخلي و يک پوسته خارجي حرکت مي کنند. گشتاور از پوسته داخلي و از طريق ساچمه ها به پوسته خارجي منتقل مي شود. (شکل3-21)

شکل3-21 سه شاخه پلوس ( Rzeppa joint )

سه شاخه کشويي ( Tripod joint ) : نوعي مفصل کشويي يا پيستوني است که با استفاده از آن طول موثر هر کدام از محورها در اثر بالا و پايين رفتن چرخها و پيچيدن آنها به طرف داخل و خارج، مي تواند تغيير کند. در اين اتصال پوسته شامل سه شاخه اي توخالي است. يک سه شاخه ديگر که سه عدد بلبرينگ در سر آنها قرار دارد درون پوسته جا زده مي شود. (شکل3-22) گشتاور محور محرک، از طريق ساچمه و سه شاخه به محور متحرک منتقل مي شود. وقتي زاويه انتقال گشتاور تغيير مي کند، ساچمه ها طوري حرکت مي کنند که زاويه بين محورهاي محرک و متحرک را نصف کنند. بنابراين محور متحرک، بدون توجه به زاويه انتقال با سرعت ثابت مي چرخد.حرکت محور متحرک بطرف بالا و پايين نيز سبب مي شود که ساچمه ها در شيارها عقب و جلو بروند.

References :

 -  ” Automobile Engineering “    by   Dr. KIRPAL SINGH

-   ” Automobile Engineering “   by    K.K.JAIN

-   ” Advanced  Vehicles Technology “     by    HEINZ HEISLER

-  ” The Motor Vehicle “    by   T.K. GARRETT

-   ” Automotive Mechanics “   by   WILLIAM  HARRY CRUISE

&nbsp-  www.howstuffworks.com

-  www.carbibles.com

-  www.cvt.org

-  www.swri.edu/3pubs/ttoday/summer00/cvt.htm