التوجيه التفاضلي

في نظام التوجيه التفاضلي باستخدام القابض والفرامل، يتم فصل الطاقة عن أحد جانبي المركبة باستخدام القابض ، ويمكن أيضًا تطبيق الفرامل على الجانب غير المُزوَّد بالطاقة لزيادة حدة الانعطاف. ^{[ 1 ]} تجدر الإشارة إلى أنه لا يوجد ترس تفاضلي في هذا التصميم. ستدور الجنزيرات على جانبي المركبة دائمًا بنفس السرعة ما لم يتم فصل أحدها للتوجيه. هذه الطريقة سهلة التطبيق ولكنها غير فعالة ومناسبة فقط للمركبات الخفيفة. كذلك، عند السير على منحدر مع استخدام فرامل المحرك، قد يؤدي فصل أحد الجانبين للانعطاف إلى الانعطاف في الاتجاه المعاكس. ^{[ 1 ] [ 5 ]}

في نظام التوجيه التفاضلي المزود بفرامل، تُنقل الطاقة إلى كلا الجانبين عبر ترس تفاضلي ، ويُضغط على أحد الجانبين. يؤدي تباطؤ أحد الجانبين إلى تسارع الجانب الآخر، بفضل الترس التفاضلي، وبالتالي تحافظ المركبة على سرعة ثابتة. ومن عيوب هذا النظام أن التغيرات في مقاومة التدحرج أو قوة الجر من جانب إلى آخر تؤدي تلقائيًا إلى توجيه المركبة ما لم يتدخل السائق لمقاومة ذلك. ^{[ 1 ]} وقد استُخدم هذا النوع من التوجيه التفاضلي في العديد من تصميمات المركبات نصف المجنزرة للمساعدة في الانعطافات الحادة.

في نظام التوجيه التفاضلي المُتحكم به، تُقفل التروس داخل الترس التفاضلي، مما يؤدي إلى دوران أحد الجانبين بسرعة أكبر من الآخر. ومن مزايا هذا النظام عدم فقدان الطاقة أثناء الكبح. أما عيبه، فهو إمكانية تنفيذ نصف قطر دوران واحد فقط بكفاءة. وقد طورت شركة كليفلاند تراكتور هذا النظام عام ١٩٢١، وأطلقت عليه اسم نظام التوجيه التجديدي كليتراك . ^{[ ١ ]}

في نظام التوجيه التفاضلي المُسنّن، تُستخدم علبتا تروس كاملتان لتوفير الطاقة لكل جانب، ويمكن اشتقاق نصف قطر دوران مميز من كل تركيبة نسبة تروس . العيب الرئيسي لهذا النظام هو أنه يُضاعف حجم ووزن ناقل الحركة الكلي، ولذلك لم يُطبّق إلا تجريبياً. ^{[ 1 ]}

في نظام مايباخ ذي الترس التفاضلي المزدوج، تُنقل الطاقة عبر ناقل حركة رئيسي واحد، ثم عبر ترس نهائي حلقي على كل جانب. وينتج اختلاف سرعة القيادة عن نقل عزم الدوران، من ناقل حركة "توجيه" منفصل، إلى أحد التروس النهائية باستخدام زوج من القوابض. عادةً ما يدور مدخل التوجيه بنسبة ثابتة بالنسبة للمحرك، مما ينتج عنه نصف قطر دوران مختلف لكل نسبة من نسب ناقل الحركة الرئيسي. طُبّق هذا النظام على دبابات بانثر الألمانية خلال الحرب العالمية الثانية. ^{[ 1 ]} يتمثل عيب هذا التصميم، مقارنةً بتصاميم التروس التفاضلية المتعددة الأخرى، في أن تطبيق مدخل التوجيه على أحد الجنزيرين يزيد أيضًا من متوسط ​​سرعة الجنزيرين، وبالتالي لا تكون سرعة المركبة ثابتة.

في نظام التوجيه التفاضلي المزدوج، كما هو الحال في نظام مايباخ التفاضلي المزدوج، تُنقل الطاقة من ناقل حركة ثانٍ إلى ترس إيبسيكل في المحور النهائي لأحد الجانبين. في هذا التصميم، تُحافظ سرعة دوران الجنزير المتوسطة بإضافة بكرة وسيطة لتطبيق عزم الدوران المعاكس على ترس الإيبسيكل على الجانب الآخر من المنعطف. يُستخدم زوج من القوابض لتطبيق خرج ناقل حركة التوجيه، الذي يدور في اتجاه واحد فقط، على عمود التوجيه العرضي في أي من الاتجاهين. طُوّر هذا النظام عام ١٩٢٨ على يد الرائد ويلسون. ^{[ ١ ]} هنا، لا يُستخدم مدخل التوجيه لتطبيق عزم الدوران على أي من الجانبين بقدر ما يُستخدم للتحكم في الفرق بين عزم الدوران والسرعة بين الجانبين.

تجدر الإشارة أيضًا إلى أنه في أي من طرق التوجيه التفاضلي المزدوج أو الثلاثي، يتم تحديد أنصاف أقطار الدوران الفعالة (على سبيل المثال، بدون انزلاق قابض التوجيه أو الفرامل) بنسبة سرعة إدخال التوجيه إلى سرعة إدخال المحرك الرئيسي في كل محرك نهائي كوكبي. وهذا يعني أن وجود نسب متعددة في ناقل حركة التوجيه ينتج عنه أنصاف أقطار دوران متعددة لكل نسبة من نسب ناقل الحركة الرئيسي. ونظرًا للتعقيد الإضافي في الأنظمة الميكانيكية وأنظمة التحكم في القيادة، نادرًا ما يتم تطبيق هذه الإمكانية.

نظام التوجيه ثلاثي التفاضلات مشابه لنظام التوجيه ثنائي التفاضلات، إلا أنه بدلاً من استخدام عمود توجيه عرضي وترس وسيط، يستخدم عمودين عرضيين متصلين بترس تفاضلي للتوجيه. يُنقل جزء من عزم الدوران دائمًا عبر الترس التفاضلي للتوجيه والترسين التفاضليين الكوكبيين. تُستخدم المكابح، بدلاً من القوابض، لإبطاء أحد عمودي التوجيه العرضيين. يعمل نظام التوجيه بشكل مشابه لنظام التوجيه التفاضلي المزود بمكابح المذكور سابقًا، إلا أن عدم الكفاءة الناتج عن استخدام مكابح التوجيه يؤثر فقط على عزم الدوران المنقول عبر مدخلات التوجيه.

يتكون نظام التوجيه التفاضلي الهيدروليكي من نظام قيادة هيدروليكي مزود بمضخة هيدروليكية واحدة ومحركين هيدروليكيين ، واحد لكل جانب. ^{[ 3 ]} يُستخدم هذا النظام غالبًا في الجرافات الانزلاقية وجزّازات العشب ذات الدوران الصفري .

يتكون نظام التوجيه التفاضلي الكهربائي من محركين كهربائيين أو أكثر - محرك لكل جانب من جوانب المركبة، أو ما يصل إلى محرك واحد لكل عجلة - يتم تشغيلها بسرعات (أو اتجاهات) مختلفة، حسب متطلبات التوجيه. ^{[ 4 ]} ويُستخدم هذا النظام غالبًا في الروبوتات ذات العجلات .

يتم توجيه معظم الكراسي المتحركة التقليدية عن طريق التوجيه التفاضلي عند دفعها بواسطة الراكب.