پلوس ماشین؛ انواع و عملکرد آن

سیستم انتقال نیرو در خودرو شامل پیشرانه، گیربکس، میل گاردان و سپس قطعه‌ای تحت نام پلوس است که در اصطلاح تخصصی انگلیسی به آن نیم شفت (Half Shat) و گاهی اوقات Drive Shaft نیز می‌گویند. این قطعه مهم آخرین بخش از سیستم انتقال نیرو برای انتقال گشتاور و حرکت دورانی به چرخ‌ها است.

اما پلوس ماشین دارای انواع و عملکردهای مختلف است. این تنوع و شیوه انجام کار در اتباط با نوع سیستم انتقال نیرو و نوع طراحی محورها شکل می‌گیرد. به این معنا که طراحی پلوس در خودروهای مختلف بر اساس نوع طراحی سیستم تعلیق و نوع محور، متفاوت است.

پلوس ماشین چیست؟

پلوس یا نیم شفت، آخرین بخش از سیستم انتقال نیرو است. گشتاور و حرکت دورانی پیشرانه پس از عبور از گیربکس یا وارد گاردان و سپس دیفرانسیل شده یا بلافاصله بعد از گیربکس و دیفرانسیل به پلوس منتقل می‌شود.

در خودروهای پیشرانه جلو/متحرک جلو (سختار FF) نظیر تندر ۹۰، پراید و خانواده پژو ۲۰۶ یا پیشرانه عقب/متحرک عقب (ساختار RR) نظیر لامبورگینی گالاردو، فراری ۴۸۸ و لامبورگینی کونتاش میل گاردان وجود ندارد. در نتیجه خروجی دیفرانسیل مستقیما به دو میله بسیار محکم به نام پلوس خودرو منتقل می‌‌شود تا گشتاور را به توپی محور که چرخ‌ها بر آن سوار هستند، منتقل کند.

در خودروهای دارای ساختار پیشرانه جلو/متحرک عقب (ساختار FR) نظیر پیکان، خودروهای قدیمی آمریکایی و اروپایی، و خودروهای دارای ساختار پیشرانه جلو/چهار چرخ متحرک (ساختار F4) نظیر پاترول، پاجرو، جیپ، مرسدس بنز 4-Matic و خودروهای دارای ساختار پیشرانه عقب/چهار چرخ متحرک (ساختار R4) نظیر لامبورگینی گالاردو دو دیفرانسیل، بوگاتی شیرون و ویرون، سیستم انتقال نیرو حداقل دارای یک (یا دو) گاردان است. از این رو، گشتاور پس از عبور از گاردان وارد پلوس‌های هر محور می‌شود و انتقال نیرو به چرخ‌ها را انجام می‌دهد.

توجه داشته باشید که هر محور متحرک، دارای دو عدد پلوس است. در نتیجه در خودروهای تک محور یک جفت پلوس و در خودروهای دو محور (دو دیفرانسیل)، دو جفت پلوس وجود دارد. طبیعتا در صورت افزایش تعداد محور مانند خودروهای نظامی ۸ چرخ متحرک (۴ محور)، دارای ۴ جفت پلوس خواهیم بود.

ساختار پلوس خودرو

پلوس یکی از مستحکم‌ترین، دقیق‌ترین و از نظر تولید دشوارترین قطعات به‌کاررفته در خودرو است. اما چرا؟ دلیل آن است که گشتاور استاندارد پیشرانه (به عنوان مثال ۳۰۰ نیوتن.متر) پس از عبور از دنده ۱ گیربکس خودرو با ضریب فرضی ۳.۵ به ۱، به رقم ۱۰۵۰ نیوتون.متر می‌رسد. سپس این گشتاور عظیم از دیفرانسیل خودرو با ضریب فرضی ۴.۰ به ۱، معادل با ۴۲۰۰ نیوتون.متر خواهد بود.

گشتاور معمولی ۳۰۰ نیوتن.متری با عبور از مجموعه دنده‌های گیربکس و دیفرانسیل به رقم عظیم و قابل توجه ۴۲۰۰ نیوتون.متر رسیده است که قرار است مستقیما وارد توپی و سپس چرخ‌های خودرو شود و حرکت خودرو را ممکن کند. در نتیجه، پلوس ماشین به عنوان آخرین عضو از سیستم انتقال نیرو، متحمل گشتاور و تنش‌های بسیار زیادی است که با هر بار اعمال پدال گاز به منظور غلبه بر اصطکاک ایستایی و به حرکت درآوردن خودرو، به آن وارد می‌شود. به همین دلیل این عضو باید بسیار قوی، توانمند و مستحکم باشد تا چنین گشتاور عظیمی را تاب آورد.

در نتیجه پلوس خودرو از یک میله با آلیاژ خاص به روش فورج (Forge / کوبیدن فلز گداخته به منظور افزایش تراکم مولکولی و انسجام درونی قطعه) ساخته می‌شود. این قطعه همچنین فرایند ماشین‌کاری برای بالانس شدن (حذف تاب و لنگی احتمالی) و همچنین ایجاد هزارخار برای اتصال به توپی و هوزینگ دیفرانسیل را پشت سر می‌گذارد. مجموعه این رویه تولید بر استحکام و هزینه نهایی پلوس می‌افزاید.

انواع پلوس ماشین

پیش از آن‌که به بررسی متعلقات پلوس بپردازیم، ابتدا باید با انواع طراحی در مجموعه پلوس خودرو آشنا شویم. به جز پلوس‌های گاردانی (Drive Shaft)، باقی پلوس‌ها با همان ساختار میله‌ای منسجم و سنگین طراحی و تولید می‌شوند. اما تفاوت جزئی در میان برخی از آن‌ها وجود دارد.

پلوس یکپارچه

اگر پلوس را در سیستم تعلیق یکپارچه دیفرانسیل عقب در نظر بگیریم، این قطعه یک واحد نسبتا بلند و کشیده و کاملا یکپارچه است. پلوس‌های این‌چنینی از هر دو سوی محور وارد هوزینگ دیفرانسیل شده و در محل اتصال چرخ‌ها، بر بلبرینگ‌های تعبیه‌شده در دو سر محور سوار می‌شوند. سپس یک مکانیزم دارای ۴ پیچ یا ۴ مهره آنها را در جای خود نگه می‌دارد یا اینکه از داخل هوزینگ دیفرانسیل با یک خار C شکل و پین دشلی دیفرانسیل در جای خود مهار می‌شوند تا به هنگام حرکت از محل خود خارج نشوند. این نوع پلوس‌ها را می‌توان در خودروهای دیفرانسیل عقب نظیر پیکان و خودروهای قدیمی آمریکایی دید.

پلوس گاردانی (Drive Shaft)

اگرچه میل گاردان بخش مستقلی از سیستم انتقال نیرو به حساب می‌آید، اما در برخی خودروها قطعه پلوس همانند آنچه تعریف شد طراحی و ساخته نمی‌شود. نوع دیگری از پلوس ماشین که به آن گاردان یا Drive Shaft نیز می‌گویند، یک لوله توخالی دقیقا همانند گاردان خودروهای دیفرانسیل عقب یا دو دیفرانسیل است، با این تفاوت که طول آن بسیار کوتاه‌تر است. این نوع پلوس‌ها در خودروهای قدیمی نظیر شورولت کوروت C2 و C3، فورد GT40، خودروهای ایتالیایی ساختار پیشرانه عقب/متحرک عقب (ساختار RR) نظیر بسیاری از فراری‌ها و لامبورگینی‌ها کاربرد داشت.

پلوس سه تکه

حالا اگر قرار باشد پلوس در محور متحرک و فرمان‌پذیر ایفای نقش کند چطور؟ خودرو تندر ۹۰ یا پراید یا پژو ۲۰۶ را در نظر بگیرید. این خودرو یک نمونه پیشرانه جلو/متحرک جلو با ساختار FF است. در نتیجه گاردان ندارد و گشتاور خروجی گیربکس و دیفرانسیل مستقیما به پلوس‌های محور جلو منتقل می‌شود تا چرخ‌های جلو را به چرخش وادارد. اما در عین حال، چرخ‌های جلو خودرو عامل فرمان‌پذیری و اجرای مانورهای رانندگی است. به این معنا که زاویه راستای چرخ‌های محور جلو بر راستای انتقال نیرو پلوس‌ها عمود نیست. در نتیجه با چرخاندن فرمان و ایجاد تغییر در زاویه راستای انتقال گشتاور پلوس‌ها و زاویه چرخ‌ها، این راستای عمود بر هم می‌ریزد و از سوی دیگر، با افتادن چرخ‌ها در دست‌انداز، محور خودرو در راستای سیستم تعلیق بالا و پایین می‌رود. این مورد نیز موجب بر هم خوردن راستای عمودی انتقال نیرو با راستای انتقال گشتاور پلوس است که در صورت یکپارچه بودن پلوس، انتقال گشتاور تحت این شرایط ممکن نخواهد بود.

در نتیجه پلوس ماشین در این نوع سیستم انتقال نیرو، به‌صورت سه تکه ساخته می‌شود و در محل هر بخش جداشده از پلوس قطعه‌ای به کار می‌رود که با نام چهار شاخ پلوس (Universal Joint) یا سه شاخ پلوس (CV Joint) شناخته می‌شود. کار این قطعه ایجاد یک محور دورانی آزاد در راستای محورهای X و Y است. همچنین نوع طراحی آن موجب می‌شود که سرعت دورانی پلوس بین هر سه بخش ثابت بماند. وجود این قطعه باعث می‌شود که اختلاف زاویه بین راستای انتقال گشتاور پلوس و راستای چرخش چرخ‌ها بر اثر چرخاندن فرمان و همچنین راستای بالا و پایین سیستم تعلیق همچنان ممکن باشد. به بیان ساده‌تر، کار این قطعه دقیقا با کاری که چهارشاخ گاردان در محل اتصال به دیفرانسیل انجام می‌دهد، کاملا یکسان و حتی طراحی آن در بسیاری از مواقع کاملا مشترک است.

لازم به تاکید است که دو قطعه چهارشاخ یا سه‌شاخ پلوس تنها در پلوس‌ خودروهایی یافت می‌شود که یا دارای سیستم تعلیق مستقل (فاقد پوسته دیفرانسیل) هستند یا انتقال نیرو در آن‌ها به محور فرمان‌پذیر جلو انجام می‌گیرد. در خودرو‌های دارای پوسته دیفرانسیل (محور یکپارچه یا سالید اکسل) نظیر پیکان و خودروهای قدیمی آمریکایی، چنین قطعه‌ای وجود ندارد.

اجزای پلوس خودرو

پلوس ماشین از قطعات و اجزای مختلفی به شرح زیر تشکیل شده است.

گردگیر پلوس

همان‌طور که از نامش پیدا است، گردگیر پلوس یک قطعه لاستیکی بسیار مقاوم و منعطف است که عناصر طبیعی نظیر آب و خاک را از قطعه حساس چهارشاخ یا سه‌شاخ پلوس دور نگه می‌دارد. این قطعه همچنین موظف است تا گریس روانکاری مخصوص چهارشاخ و سه‌شاخ پلوس را در خود نگه دارد تا این محل همواره در گریس شناور باشد.

پلوس خلاص کن یا قفل پلوس

این قطعه تنها در سر پلوس‌های محور جلو خودروهای دو دیفرانسیل آفرودی رویت می‌شود. بیشتر خودروهای دو دیفرانسیل آفرودی، به‌صورت استاندارد بر محور جلو خود فاقد این قطعه هستند. به این معنا که پلوس خودرو در محور جلو آن‌ها به‌صورت استاندارد قفل است. با نصب قفل پلوس یا پلوس خلاص‌کن، مالک می‌تواند به‌صورت دستی (یا در نمونه‌های خاص به‌صورت برقی)، به هنگام عدم نیاز به سیستم انتقال نیرو دو دیفرانسیل، پلوس‌های محور جلو را آزاد (خلاص) و از چرخش دائمی دیفرانسیل جلو به هنگام حرکت جلوگیری کند. این قطعه دارای دو دنده متقابل با مقطع برش مربع است که به‌صورت دستی و با چرخاندن اهرم دورانی روی قفل پلوس، داخل یکدیگر فرو رفته و در هم درگیر می‌شوند یا از دل یکدیگر بیرون آمده و خلاص می‌شوند.

کاربرد این قطعه، از کار انداختن دستی و هوشمندانه محور جلو خودرو به هنگام استفاده از سیستم دو دیفرانسیل سنگین (4L) در خودروهای دو دیفرانسیل آفرودی است. خلاص بودن قفل پلوس محور جلو موجب تبدیل حالت 4L (4 چرخ سنگین) به وضعیت 2L (دو چرخ سنگین محور عقب) می‌شود که به‌صورت استاندارد در هیچ خودرو دو دیفرانسیل آفرودی وجود ندارد.

علائم خرابی‌ پلوس ماشین

پلوس قطعه‌ای بسیار مستحکم با طول عمر بسیار بالا است که در صورت استفاده صحیح، شاید تا پایان عمر مفید خودرو نیز دچار هیچ مشکلی نشود. به عبارت دیگر پلوس یا سالم است یا بر اثر فشار ناگهانی شکسته و به اصطلاح می‌بُرد. اما همچنان ایرادهایی پیرامون این قطعه بسیار مهم و حساس، مخصوصا در نسخه‌های سه تکه وجود دارد.

خرابی گردگیر پلوس

بروز پارگی در گردگیر پلوس ماشین نه‌تنها موجب نفوذ آب و گرد و خاک به درون قطعه بسیار حساس چهارشاخ و سه‌شاخ پلوس می‌شود، بلکه در بسیاری از خودروهای متحرک جلو نظیر خودرو تندر ۹۰، موجب بیرون ریختن واسکازین گیربکس نیز شده و می‌تواند باعث بروز آسیب به گیربکس خودرو شود. بنابراین، سلامت گردگیر پلوس در این دست خودروها بسیار حیاتی است. در صورت مشاهده روغن‌ریزی از زیر خودرو، یکی از محل‌هایی که باید به خوبی بررسی شود، گردگیرهای پلوس است.

خرابی چهارشاخ یا سه شاخ پلوس

در خودروهای پیشرانه جلو/متحرک جلو (ساختار FF)، معمولا هر پلوس دارای دو عدد سه‌شاخ پلوس است. نفوذ رطوبت و گرد و خاک موجب سایش و فرسودگی زودهنگام این قطعه حساس می‌شود. علائم این خرابی بروز لرزه اتاق به هنگام شتابگیری و لقی بیش از حد استاندارد در راستای گردش چرخ و شنیده شدن صدای تقه به هنگام چرخاندن فرمان به چپ یا راست، در پیچ‌ها و مخصوصا آغاز حرکت (چرخاندن فرمان برای خروج از پارک) است.

تا زمانی که فرمان خودرو به یک سمت چرخیده باشد، صدای تق تق پیوسته و منظم سه‌شاخ پلوس شنیده می‌شود که ریتم آن منطبق با سرعت خودرو تغییر می‌کند. ادامه یافتن بیش از حد این فرسودگی و لقی در سه‌شاخ و چهارشاخ پلوس می‌تواند به بریدن ناگهانی پلوس از این محل منجر شود. بیشتین فشار وارده بر سه‌شاخ یا چهارشاخ پلوس هنگامی است که فرمان خودرو تا آخر به یک سمت چرخیده باشد. در نتیجه از لانچ ناگهانی به هنگام زاویه داشتن فرمان تا جای ممکن خودداری کنید.

خرابی هزارخار پلوس

در یک سر یا دو سر پلوس (وابسته به نوع طراحی پلوس) بخشی دنده مانند وجود دارد که به آن هزارخار می‌گویند. وظیفه هزارخار قفل شدن پلوس در هوزینگ دیفرانسیل یا در توپی محور (محل نصب چرخ) است. بیشترین فشار انتقال نیرو به این محل اعمال می‌شود. اگر در این بخش سایش بیش از حد رخ دهد، لقی پلوس از حد استاندارد فراتر رفته و با بروز صدا به هنگام آغاز حرکت همراه خواهد بود. اگر این سایش بررسی و با پلوس یا هوزینگ جدید دیفرانسیل تعویض نشود، ادامه یافتن آن می‌تواند به بریدن ناگهانی پلوس بر اثر ضعف و خستگی فلز، یا هرز شدن ناگهانی هزارخار پلوس یا هزارخار هوزینگ دیفرانسیل منجر شود.

بریدن پلوس ماشین

پلوس ماشین چه از نوع گاردانی و چه نوع رایج میله‌ای، قطعه‌ای بسیار مستحکم و قدرتمند است، اما همواره گشتاور بسیار زیادی را متحمل می‌شود و دائما تحت فشار است. در نتیجه پدیده خستگی فلز در این قطعه نیز رخ می‌دهد. بیشترین فشار واردشده بر پلوس‌ها به هنگام آغاز حرکت مخصوصا در سربالایی یا زمان حمل وزن زیاد است. در این حالت باید کلاچ را به آرامی رها و از گاز دادن ناگهانی خودداری کرد تا گشتاور به نرمی در راستای پلوس منتقل و غلبه بر اصطکاک ایستایی چرخ‌ها به آرامی انجام شود.

خطرات خرابی پلوس خودرو

خرابی پلوس خودرو مخصوصا در صورت تشخیص زودهنگام، تنها با صرف هزینه مادی همراه است. به عنوان مثال خرابی در سه‌شاخ پلوس تا مدت قابل توجهی با بروز تقه و صدا و لرزه اتاق همراه خواهد بود، اما به‌تنهایی خطرآفرین نیست.

اما بزرگ‌ترین خطر در زمینه خرابی پلوس، مربوط به بریدن پلوس خودرو است. در خودروهای پیشرانه جلو/متحرک جلو (ساختار FF)، در صورت بریدن ناگهانی پلوس یا خرد شدن سه‌شاخ پلوس، خودرو وارد وضعیت خلاص می‌شود و دیگر قادر به ادامه حرکت نخواهد بود. اگرچه این مهم می‌تواند به گیر کردن پلوس شکسته به زمین و چپ کردن خودرو نیز بینجامد، اما به دلیل ساختار توپی‌دار محور جلو این دست خودروها (معروف به محور نیمه شناور یا Semi-Floating Axle)، چرخ از پلوس جدا نمی‌شود. این ساختار نیمه شناور یا توپی‌دار محور را می‌توان در محور عقب برخی خودروهای آفرودی و باربری از جمله برخی از نمونه‌های نیسان زامیاد، جیپ سیمرغ، شورولت C/K، برخی نمونه‌های پاترول و بیشتر خودروهای تجاری نیمه سنگین و سنگین مشاهده کرد. در این دست خودروها، بریدن پلوس تنها با خلاص شدن خودرو همراه است.

در خودروهای دارای محور شناور (معروف به Full-Floating Axle) نظیر پیکان، برخی نسخه‌های پاترول و زامیاد، بریدن پلوس ماشین به معنای جدا شدن چرخ از محور است. این مهم اگر در سرعت بالا اتفاق بیفتد، احتمال از دست دادن کنترل خودرو توسط راننده و چپ کردن آن بسیار زیاد است.

نویسنده: شهاب انیسی