كيف توزّع تفاضلات سيارات WRC القوة في المنعطفات؟

تعرّف إلى وظيفة التفاضل في سيارات WRC، والفرق بين التفاضل المفتوح ومحدود الانزلاق، وتأثيرهما في التماسك والتوجيه أثناء المنعطف.

يتيح نظام التفاضل في سيارات WRC للعجلات على المحور نفسه أن تدور بسرعات مختلفة في المنعطف، كما يؤثر في كيفية استخدام عزم المحرك عندما يختلف التماسك بين العجلات. يشرح هذا الدليل وظيفة التفاضل الأساسية، والفرق بين النوع المفتوح ومحدود الانزلاق، وموقعه في منظومة الدفع الرباعي، وعلاقته بتوازن السيارة.

لماذا تحتاج السيارة إلى تفاضل؟

عندما تنعطف السيارة، تسلك العجلة الداخلية مساراً أقصر من مسار العجلة الخارجية. لذلك تحتاج العجلة الخارجية إلى الدوران بسرعة أكبر خلال الفترة نفسها. ولو رُبطت العجلتان بعمود واحد ربطاً صلباً، لتعذر اختلاف سرعتيهما. وقد تضطر إحدى الإطارات إلى الانزلاق لتعويض الفرق، ما يجعل التحكم أصعب وقد يزيد تآكل الإطارات.

ينقل التفاضل الحركة الدورانية من مجموعة نقل الحركة إلى جانبي المحور، مع السماح للعجلتين بالدوران بسرعتين مختلفتين. على طريق مستقيم ومع ظروف تماسك متقاربة، قد تكون سرعتاهما متقاربتين. أما في المنعطف فيسمح النظام بالفرق اللازم. وهذا لا يعني أن إحدى العجلتين تحصل دائماً على قوة أكبر؛ فاختلاف السرعة وتوزيع العزم أمران مترابطان لكنهما ليسا شيئاً واحداً.

التفاضل المفتوح وحدود التماسك

التفاضل المفتوح آلية بسيطة وشائعة تسمح للعجلتين بالدوران بسرعتين مختلفتين. لكن إذا كان تماسك إحدى العجلتين ضعيفاً جداً، فقد تدور بسهولة أكبر. عندها قد يصبح العزم الذي يستطيع التفاضل المفتوح نقله محدوداً بما يمكن للعجلة ضعيفة التماسك تحمله. وحتى إذا كان تماسك العجلة الأخرى أفضل، قد يحد ذلك من مقدار الجر المتاح للسيارة.

تظهر أهمية ذلك عند التسارع خارج المنعطف. فقد يقل الحمل على العجلة الداخلية، كما يمكن للحصى المفكك أو الطين أو السطح غير المستوي أن يمنح العجلتين درجات تماسك مختلفة. وإذا بدأت إحداهما بالدوران بلا فائدة، فلن تنتقل قوة المحرك إلى الأرض بكفاءة. لا يضمن التفاضل أعلى جر في كل الظروف؛ فالنتيجة تتأثر ببنية النظام والإطارات والسطح ومدخلات السائق على دواسة الوقود والفرامل.

ما الذي يتغير مع التفاضل محدود الانزلاق؟

يحد التفاضل محدود الانزلاق، أو LSD، من فرق السرعة بين العجلتين بدرجة معينة بدلاً من تركه حراً تماماً. وإذا بدأت إحدى العجلتين بفقدان التماسك، فقد يسمح التصميم بوصول عزم أكبر إلى العجلة الأخرى. ويمكن أن يساعد ذلك على استخدام قوة المحرك بفاعلية أكبر عند الخروج من المنعطف.

يستعمل الناس أحياناً وصف «تفاضل مقفول» على نحو عام، لكن التفاضل محدود الانزلاق لا يجبر العجلتين بالضرورة على الدوران بالسرعة نفسها في جميع الحالات. توجد تصاميم تعتمد على أقراص احتكاك أو تروس أو تحكم إلكتروني، وتختلف استجابتها. قد يؤثر الضبط في رغبة السيارة بالانعطاف عند الدخول، وفي توازنها بمنتصف المنعطف، وفي جرها عند الخروج. وقد يجعل القفل المفرط أو الضبط غير الملائم السيارة أقل استجابة للانعطاف أو يغير استجابة الجزء الخلفي. لذلك لا يوجد ضبط «أفضل» دائماً؛ المطلوب ملاءمته للمرحلة والسطح والإطارات وأسلوب القيادة.

الترتيب الأمامي والوسطي والخلفي في سيارة WRC

تنقل سيارة الرالي ذات الدفع الرباعي الحركة إلى المحورين الأمامي والخلفي. وقد تضم منظومة الحركة تفاضلات للمحاور ومكونات تدير انتقال العزم بين المحورين. يعتمد عدد هذه الأجزاء ونوعها وطريقة التحكم بها والتكوين المسموح على فئة السيارة وتصميمها الفني. لا يصح افتراض أن جميع سيارات WRC تستخدم العتاد أو الضبط نفسه.

• المحور الأمامي: يدير فرق السرعة بين العجلتين الأماميتين. ويرتبط ضبطه بكيفية محافظة السيارة على خطها تحت التسارع واستجابتها للتوجيه.
• المحور الخلفي: يدير فرق السرعة بين العجلتين الخلفيتين، وقد يؤثر في جر الخروج وتوازن السيارة أثناء الانعطاف.
• انتقال العزم بين المحورين: يتعلق بكيفية توزيع العزم بين الأمام والخلف. وتختلف الآلية وطريقة التحكم باختلاف التصميم الفني للسيارة.

يتغير التماسك باستمرار على مراحل الرالي. فالأسفلت الصلب الأملس والحصى المفكك والثلج لا تتطلب السلوك نفسه من التفاضل. يختار الفريق الضبط مع مراعاة طبيعة المرحلة واستجابة السيارة والإطارات. ثم يدير السائق الفرملة والتوجيه والتسارع وفق ملاحظات المسار وما يشعر به من استجابة. لا يحل التفاضل محل قرارات السائق؛ بل هو جزء من منظومة الحركة يؤثر في كيفية وصول مدخلاته إلى العجلات.

تأثير التفاضل في مراحل المنعطف الثلاث

دخول المنعطف

عندما يخفف السائق الفرملة ويبدأ بتوجيه السيارة، يتغير توزيع الحمل. وقد تؤثر خصائص التفاضل في إحساس دوران السيارة عند الدخول عبر مقدار السماح للعجلات باختلاف السرعة. لكن توازن الفرامل والتعليق والإطارات والسطح تؤثر في الوقت نفسه؛ لذلك لا يكفي النظر إلى جزء واحد لتفسير سلوك السيارة.

منتصف المنعطف

للمحافظة على المسار، تحتاج الإطارات إلى توليد قوى التوجيه والجر معاً. وينبغي أن يتناسب فرق سرعة العجلتين مع هندسة المنعطف. وقد تغير درجة تقييد التفاضل لهذا الفرق إحساس السائق باتباع مقدمة السيارة للمسار أو اتساع خطها. ويمكن أن يظهر هذا التأثير بوضوح أكبر عندما يختلف التماسك عبر السطح.

الخروج من المنعطف

عندما يفتح السائق دواسة الوقود، ينتقل العزم إلى العجلات. وإذا فقدت إحدى العجلتين تماسكها مبكراً، فقد يساعد التفاضل محدود الانزلاق على توجيه العزم إلى الجانب الآخر. ومع ذلك، قد يؤدي الضغط الزائد على الوقود أو ضعف التماسك أو الضبط غير المناسب إلى دوران العجلة بلا جر. لا يخلق التفاضل التماسك؛ بل يؤثر في طريقة استخدام التماسك المتاح بين العجلات.

التفاضل وتوجيه العزم والتحكم في الجر

ترتبط هذه المصطلحات بعضها ببعض، لكنها لا تصف الوظيفة نفسها. يسمح التفاضل ميكانيكياً باختلاف السرعة بين العجلات في منظومة الحركة، ويؤثر تصميمه في توزيع العزم. أما توجيه العزم فيصف أسلوب التأثير في اتجاه السيارة عبر إرسال عزم مختلف إلى عجلات أو محاور مختلفة؛ وقد يتحقق ذلك بتفاضلات خاصة أو بأنظمة أخرى. ويكتشف التحكم في الجر دوران العجلة ويحاول الحد منه عبر تعديل عزم المحرك أو استخدام الفرامل. ولمعرفة كيفية تطبيق هذه الوظائف في سيارة WRC بعينها، ينبغي الرجوع إلى اللوائح الفنية لفئتها والوثائق الفنية للسيارة.

ما الذي يمكن ملاحظته أثناء مشاهدة الرالي؟

• ينبغي النظر إلى دوران العجلة الداخلية عند الخروج من المنعطف مع مراعاة تماسك السطح وتوقيت ضغط السائق على الوقود.
• لا يعني اتساع خط السيارة بالضرورة وجود مشكلة في التفاضل؛ فالسرعة والتوجيه والإطارات والتعليق تؤثر أيضاً.
• قد تكون آثار العجلات المختلفة على الحصى أو الثلج طبيعية، ولا تثبت وحدها وجود عطل أو ضبط سيئ.
• إذا اختلفت استجابة السيارة نفسها من مرحلة إلى أخرى، فقد يكون تغير السطح وظروف التماسك جزءاً من التفسير.

الخلاصة والخطوة التالية

يسمح التفاضل باختلاف سرعات العجلات في المنعطف، ويمكن للتصاميم محدودة الانزلاق أن تؤثر في استخدام العزم عندما يختلف التماسك. وفي سيارة الرالي ذات الدفع الرباعي، يشارك المحوران الأمامي والخلفي وانتقال العزم بينهما في الاستجابة الكلية. عند متابعة السلوك، انظر إلى مرحلة المنعطف والسطح ودوران العجلات وخط السيارة معاً. للتفاصيل الفنية، راجع لوائح FIA للموسم المعني والوثائق الفنية المتاحة من المُصنّع. وإذا كان السؤال عن منظومة الحركة أو الاستخدام في سيارة مستأجرة، فتحقق من المعلومات الخاصة بتلك السيارة لدى الفرع الذي ستستأجر منه.