نظام السرعة الزائدة (الميكانيكا)

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة

وحدة السرعة الزائدة هي أحيانًا وحدة منفصلة تُركّب في الجزء الخلفي من علبة التروس، كما هو الحال مع وحدة فيري هذه . وتحذر لوحة من تشغيل الوحدة فقط في الترسين الثالث والرابع.
علبة تروس من طراز ترايمف من ستينيات القرن الماضي مزودة بنظام تعشيق كهربائي هيدروليكي من لايكوك دي نورمانفيل
وحدة زيادة السرعة من نوع "J" من لايكوك دي نورمانفيل

نظام السرعة الزائدة هو وحدة ميكانيكية تحتوي على تروس كوكبية مصممة لتمكين السيارة من السير بسرعة ثابتة مع تقليل سرعة دوران المحرك (عدد دورات المحرك في الدقيقة)، مما يؤدي إلى تحسين استهلاك الوقود وتقليل التآكل ومستوى الضوضاء. [ 1 ] المصطلح غامض. [ 1 ] نسبة التروس بين المحرك والعجلات تجعل السيارة ذات تروس زائدة ، ولا يمكنها الوصول إلى سرعتها القصوى المحتملة، أي أن السيارة يمكنها السير بسرعة أكبر إذا كانت في ترس أقل، مع دوران المحرك بسرعة دوران أعلى. [ 1 ]

تزداد القدرة التي ينتجها المحرك مع زيادة عدد دوراته في الدقيقة (RPM) حتى تصل إلى أقصى قيمة لها، ثم تبدأ بالتناقص. تقع نقطة القدرة القصوى عند سرعة أقل قليلاً من أقصى سرعة دوران للمحرك، والتي تُعرف بـ" الخط الأحمر ". تُحدَّد سرعة السيارة بالقدرة اللازمة لتحريكها في مواجهة مقاومة الهواء، والتي تزداد مع السرعة. عند أقصى سرعة ممكنة، يعمل المحرك عند نقطة قدرته القصوى، أو ذروة القدرة ، وتسير السيارة عند السرعة التي تتساوى فيها مقاومة الهواء مع تلك القدرة القصوى. لذلك، توجد نسبة تروس محددة واحدة يمكن للسيارة من خلالها بلوغ أقصى سرعة لها: وهي النسبة التي تُطابق سرعة المحرك مع سرعة السير. [ 1 ] عند سرعات سير أقل من هذه السرعة القصوى، توجد مجموعة من نسب التروس التي تُطابق قدرة المحرك مع مقاومة الهواء، وتكون النسبة الأكثر كفاءة في استهلاك الوقود هي تلك التي تُؤدي إلى أدنى سرعة دوران للمحرك. وبالتالي، تحتاج السيارة إلى نسبة تروس معينة للوصول إلى أقصى سرعة، ونسبة أخرى لتحقيق أقصى كفاءة في استهلاك الوقود عند سرعة أقل.

مع التطور المبكر للسيارات وانتشار نظام الدفع الخلفي بشكل شبه عالمي ، تم اختيار نسبة التروس النهائية (أي المحور الخلفي ) للسيارات السريعة لتحقيق أقصى سرعة. صُممت علبة التروس بحيث تكون أسرع نسبة، من أجل الكفاءة، هي نسبة "الدفع المباشر" أو "النقل المباشر" 1:1، لتجنب فقدان الطاقة الناتج عن الاحتكاك في التروس. ولتحقيق نسبة تروس عالية للقيادة بسرعات ثابتة، كان لا بد من استخدام نسبة تروس أعلى من ذلك، أي أن يدور عمود خرج علبة التروس بسرعة أكبر من سرعة دوران المحرك. وبالتالي، يتم تشغيل عمود الدوران الذي يربط علبة التروس بالمحور الخلفي بسرعة عالية، وأصبح ناقل الحركة القادر على ذلك يُطلق عليه ناقل الحركة "عالي السرعة". [ 1 ]

كانت آلية تحقيق نقل الحركة ذي السرعة الزائدة عبارة عن علبة تروس صغيرة منفصلة، ​​مثبتة في الجزء الخلفي من علبة التروس الرئيسية ويتم التحكم بها بواسطة ذراع تغيير سرعات خاص بها. [ 1 ] وكانت هذه الأجهزة اختيارية في كثير من الأحيان في بعض طرازات السيارة نفسها.

مع ازدياد سرعة السيارات الشائعة مقارنةً بالحدود القانونية، وتزايد أهمية تكاليف الوقود، لا سيما بعد أزمة النفط عام 1973 ، أصبح استخدام علب التروس الخماسية أكثر شيوعًا في سيارات السوق الشامل. كانت هذه العلب تحتوي على ترس رابع مباشر (1:1) وترس خامس للسرعة الزائدة ، مما أغنى عن الحاجة إلى علبة تروس منفصلة للسرعة الزائدة. [ 1 ]

مع انتشار سيارات الدفع الأمامي ، دُمجت علبة التروس ونظام الدفع النهائي المنفصلان في وحدة نقل حركة واحدة . لم يعد هناك عمود نقل الحركة، وبالتالي لم يعد بالإمكان تطبيق أحد معاني مصطلح "السرعة الزائدة". مع ذلك، لا يزال المعنى الأساسي، وهو نسبة إجمالية أعلى من نسبة السرعة القصوى، ساريًا: تُوصف التروس الأعلى، ذات النسب الأكبر من 1:1، بأنها "تروس سرعة زائدة". [ 1 ]

وصف

خلفية

يمكن حساب القدرة اللازمة لتحريك سيارة في أي ظروف وسرعة محددة بسهولة، وذلك بالاعتماد بشكل أساسي على وزن السيارة وسرعتها. ينتج عن هذين العاملين قوتان رئيسيتان تُبطئان السيارة: مقاومة التدحرج ومقاومة الهواء . تتغير الأولى تقريبًا بتغير سرعة السيارة، بينما تتغير الثانية بتغير مربع السرعة. يُعد حساب هاتين القوتين من المبادئ الأساسية أمرًا صعبًا عمومًا نظرًا لتعدد العوامل الواقعية، لذا غالبًا ما يتم قياسهما مباشرةً في أنفاق الرياح وأنظمة مماثلة.

تزداد القدرة التي ينتجها المحرك مع زيادة عدد دوراته في الدقيقة (RPM) حتى تصل إلى أقصى قيمة، ثم تتناقص. تُعرف هذه النقطة بنقطة القدرة القصوى . وبوجود منحنى يصف مقاومة الهواء الكلية المؤثرة على المركبة، يسهل إيجاد السرعة التي تتساوى عندها قوى مقاومة الهواء الكلية مع القدرة القصوى للمحرك. وهذا يُحدد أقصى سرعة يمكن للمركبة بلوغها. ويمكن حساب سرعة دوران العجلات عند تلك السرعة الأمامية بسهولة، وذلك بضرب محيط الإطار في عدد دورات المحرك في الدقيقة (RPM). [ أ ] بما أن عدد دورات الإطارات في الدقيقة عند أقصى سرعة لا يُساوي عدد دورات المحرك في الدقيقة عند تلك القدرة، يُستخدم ناقل حركة بنسبة تروس لتحويل أحدهما إلى الآخر. [ ب ]

حتى عند سرعات أقل بقليل من السرعة القصوى، تقل مقاومة الهواء الكلية على المركبة بشكل ملحوظ، ويحتاج المحرك إلى توليد هذه الكمية المنخفضة من الطاقة. في هذه الحالة، يتغير عدد دورات المحرك في الدقيقة بشكل كبير، بينما لا يتغير عدد دورات العجلات إلا قليلاً. من الواضح أن هذه الحالة تتطلب نسبة تروس مختلفة. إذا لم يتم توفيرها، يُجبر المحرك على العمل عند عدد دورات أعلى من الأمثل. ولأن المحرك يحتاج إلى طاقة أكبر للتغلب على الاحتكاك الداخلي عند عدد دورات أعلى، فهذا يعني استهلاك المزيد من الوقود لمجرد إبقاء المحرك يعمل عند هذه السرعة. كل دورة للمحرك تؤدي إلى تآكل، لذا فإن إبقاء المحرك عند عدد دورات أعلى يضر بعمره. بالإضافة إلى ذلك، يرتبط صوت المحرك ارتباطًا وثيقًا بعدد دوراته، لذا فإن التشغيل عند عدد دورات أقل يكون عادةً أكثر هدوءًا. [ 1 ]

إذا تم تطبيق نفس تمرين نقل الحركة المذكور أعلاه لأقصى سرعة، ولكن تم ضبط "السرعة القصوى" على سرعة القيادة على الطرق السريعة، فإن الناتج سيكون نسبة تروس أعلى توفر استهلاكًا مثاليًا للوقود. في حقبة لم تكن فيها السيارات قادرة على السير بسرعات عالية، ربما كانت نقطة الطاقة القصوى قريبة بما يكفي من السرعة المطلوبة بحيث لا تكون هناك حاجة إلى تروس إضافية. ولكن مع ظهور سيارات أكثر قوة، خاصة خلال الستينيات، ازداد هذا التباين بين نقطة الطاقة القصوى والسرعة المطلوبة بشكل كبير. هذا يعني أن السيارات كانت غالبًا ما تعمل بعيدًا عن نقطة كفاءتها المثلى. ومع تزايد الرغبة في تحسين كفاءة استهلاك الوقود ، خاصة بعد أزمة النفط عام 1973 ، أصبحت الحاجة إلى "ترس للقيادة على الطرق السريعة" أكثر إلحاحًا. [ 1 ]

علبة التروس مقابل ناقل الحركة النهائي

الحل الواضح لهذه المشكلة هو إضافة المزيد من التروس إلى ناقل الحركة. وهذا أمر شائع في السيارات الحديثة. إلا أنه، نظراً لخصوصيات تاريخية، لم يكن هذا الحل عملياً دائماً.

في تصميم الدفع الخلفي التقليدي ، يتألف نظام نقل الحركة عادةً من جزأين: علبة التروس أو ناقل الحركة، المثبتة خلف المحرك، ووحدة الدفع النهائي، المثبتة في المحور الخلفي للسيارة. والسبب وراء هذا الفصل بين وظائف الجزء الأمامي والخلفي من السيارة هو السماح لعمود الدوران بالعمل بعزم دوران أقل، وذلك باستخدام عدد دورات أعلى في الدقيقة. وبما أن القدرة هي نتاج عدد الدورات في الدقيقة وعزم الدوران ، فإن تشغيل العمود بعدد دورات أعلى في الدقيقة يسمح بنقل قدرة أكبر بعزم دوران أقل. ويؤدي ذلك إلى تقليل عزم الدوران الذي يتحمله عمود الدوران، وبالتالي تقليل القوة والوزن المطلوبين.

على الرغم من أن المصمم كان حرًا نظريًا في اختيار أي نسبة لعلبة التروس ونظام الدفع النهائي، إلا أن هناك اعتبارًا إضافيًا جعل نسبة الترس الأعلى في معظم علب التروس 1:1 أو "الدفع المباشر". يُختار هذا النظام لزيادة الكفاءة، إذ لا يتطلب أي تروس لنقل الطاقة، وبالتالي يقلل من الطاقة المفقودة. كان هذا الأمر بالغ الأهمية في بدايات صناعة السيارات، حيث كانت تروسها ذات القطع المستقيم رديئة الصنع، ومزعجة، وغير فعالة. بعد ذلك، كان نظام الدفع النهائي يأخذ هذه الطاقة ويضبطها بنسبة ثابتة، مما يسهل عملية التصنيع. كانت نسب الدفع النهائي 4:1 شائعة، مما يعني أن العجلات ستدور بربع سرعتها لو كانت متصلة مباشرة بالمحرك.

أوفر درايف

في عصرٍ كان فيه من الممكن استيعاب طرازات السيارات المختلفة ذات أحجام العجلات المتنوعة بمجرد تغيير نسبة التروس النهائية، كان من المنطقي أن تستخدم جميع ناقلات الحركة نظام الدفع المباشر كأعلى ترس. ولكن كما ذُكر سابقًا، كان هذا سيؤدي إلى تشغيل المحرك بسرعة دوران عالية جدًا، مما يُعيق القيادة الاقتصادية على الطرق السريعة. ورغم إمكانية إضافة ترس القيادة على الطرق السريعة إلى علبة التروس الرئيسية، إلا أنه كان من الأسهل عمومًا إضافة نظام تروس علوية منفصل ثنائي السرعات إلى علبة التروس الموجودة. لم يقتصر الأمر على إمكانية ضبطه ليناسب مختلف المركبات، بل تميز أيضًا بسهولة تركيبه كخيار إضافي.

مع استخدام تصميمات الدفع الأمامي، يتم دمج علبة التروس ونسبة التروس النهائية في وحدة نقل حركة واحدة. لم يعد هناك عمود إدارة بينهما، وبالتالي فإن مفهوم "الدفع المباشر" غير قابل للتطبيق. على الرغم من أن مصطلح "السرعة الزائدة" لا يزال يُستخدم، إلا أنه أصبح الآن مصطلحًا تسويقيًا في الغالب للإشارة إلى أي نسبة عالية جدًا لتحقيق كفاءة في القيادة، سواء تم تحقيق ذلك من خلال نسب علبة التروس، أو من خلال نسبة تروس نهائية عالية بشكل غير عادي .

الاستخدام

بشكل عام، يُعدّ وضع القيادة الاقتصادية (Overdrive) أعلى ترس في ناقل الحركة. يسمح هذا الوضع للمحرك بالعمل عند عدد دورات أقل في الدقيقة (RPM) عند سرعة معينة على الطريق. يُحسّن هذا من كفاءة استهلاك الوقود، ويُقلّل من ضوضاء القيادة على الطرق السريعة. عند تفعيل وضع القيادة الاقتصادية، ينتقل ناقل الحركة الأوتوماتيكي إلى هذا الوضع بعد بلوغ سرعة معينة (عادةً 70 كم/ساعة  أو أكثر، حسب الحمولة). عند إيقاف هذا الوضع، يقتصر تغيير التروس في ناقل الحركة الأوتوماتيكي على التروس المنخفضة. يُنصح باختيار وضع القيادة الاقتصادية عادةً عندما تتجاوز السرعة المتوسطة 70  كم/ساعة  .

مؤشر لوحة القيادة للسرعة الزائدة (سيارة أوتوماتيكية، صنعت عام 2000)

يقوم ناقل الحركة الأوتوماتيكي بالتبديل تلقائيًا من وضع القيادة المباشرة (OD) إلى وضع القيادة العادية عند زيادة الحمل. وعند انخفاض الحمل، يعود إلى وضع القيادة المباشرة (OD). في بعض الظروف، مثل القيادة صعودًا أو سحب مقطورة، قد يتردد ناقل الحركة بين وضع القيادة المباشرة (OD) والترس الأعلى التالي، مُبدِّلًا بينهما. في هذه الحالة، قد يُساعد إيقاف تشغيله ناقل الحركة على اتخاذ القرار. كما قد يكون من المفيد إيقاف تشغيله عند الرغبة في استخدام فرامل المحرك ، مثلاً عند القيادة نزولًا. غالبًا ما يحتوي دليل مالك السيارة على معلومات وإجراءات مناسبة لكل سيارة على حدة، وذلك فيما يتعلق بهذه الحالات.

جميع المركبات تقريبًا (سيارات وشاحنات) مزودة اليوم بنظام السرعة الزائدة (Overdrive)، سواء كانت بناقل حركة يدوي أو أوتوماتيكي. في سوق قطع غيار السيارات، يمكنك أيضًا إضافة نظام السرعة الزائدة إلى نواقل الحركة القديمة الموجودة. كان نظام السرعة الزائدة شائع الاستخدام في السيارات الأوروبية ذات ناقل الحركة اليدوي في الستينيات والسبعينيات لتحسين استهلاك الوقود والقيادة الرياضية كخيار إضافي، ولكن أصبح من الشائع بشكل متزايد أن تكون هذه الميزة مدمجة في نواقل الحركة الأحدث. إذا كانت المركبة مزودة بنظام سرعة زائدة قابل للتركيب (مثل GKN أو Gear Vendors)، بدلاً من أن يكون مدمجًا، فسيكون لديك عادةً خيار استخدام نظام السرعة الزائدة في تروس أكثر من الترس الأخير. في هذه الحالة، يظل تغيير التروس ممكنًا في جميع التروس، حتى مع فصل نظام السرعة الزائدة. ببساطة، يضيف نظام السرعة الزائدة نطاقات فعالة للتروس، وبالتالي يصبح الترسان الثالث والرابع في نظام السرعة الزائدة بمثابة "الترس الثالث والنصف" والترس الخامس. عمليًا، يمنح هذا السائق نسب تروس أكثر تقاربًا، مما يوفر مرونة أكبر، خاصة في السيارات عالية الأداء.

كيف تعمل وحدة زيادة السرعة

زر السرعة الزائدة على عصا ناقل الحركة في سيارة أوتوماتيكية مصنعة عام 2000.

تتكون وحدة السرعة الزائدة من مجموعة تروس كوكبية تعمل كهربائيًا أو هيدروليكيًا، مثبتة خلف وحدة ناقل الحركة . يمكنها إما توصيل عمود الإدخال مباشرةً بعمود الإخراج (أو عمود المروحة ) (بنسبة 1:1)، أو زيادة سرعة الإخراج بحيث يدور أسرع من عمود الإدخال (بنسبة 1:1  + n ). وبالتالي، قد يكون عمود الإخراج "مُدارًا بسرعة زائدة" بالنسبة لعمود الإدخال. في نواقل الحركة الحديثة، تنتج سرعة السرعة الزائدة عادةً عن مجموعات تروس كوكبية/كوكبية مدمجة في ناقل الحركة. على سبيل المثال، يحتوي ناقل الحركة ZF 8HP على 8 تروس أمامية، اثنان منها بنسب سرعة زائدة (أقل من 1:1). في المركبات القديمة، يتم تشغيلها أحيانًا بواسطة مقبض أو زر، غالبًا ما يكون مدمجًا في مقبض تغيير السرعات، ولا يتطلب تشغيل القابض . أما المركبات الحديثة، فتستخدم السرعة الزائدة الإلكترونية حيث يقوم الكمبيوتر بضبطها تلقائيًا وفقًا لاحتياجات الطاقة والحمل. 

في أوروبا

اخترع إدغار دي نورمانفيل غالبية أنظمة السرعة الزائدة في السيارات الأوروبية وطوّرها ، [ 2 ] وقامت بتصنيعها شركة لايكوك إنجينيرينغ الإنجليزية (لاحقًا جي كي إن لايكوك) في موقعها في ليتل لندن رود بمدينة شيفيلد . وقد تبنّت لايكوك النظام الذي ابتكره دي نورمانفيل وبدأت بتصنيعه بعد لقاءٍ عابرٍ بينه وبين أحد مهندسي منتجاتها. وُجدت أنظمة السرعة الزائدة من تصميم دي نورمانفيل في سياراتٍ من إنتاج ستاندرد-ترايمف ، التي كانت أول من استخدمها، تلتها فورد ، وبي إم سي، وبريتيش ليلاند ، وجاكوار ، ومجموعة روتس ، وفولفو ، على سبيل المثال لا الحصر. كما قامت شركة بريطانية أخرى، وهي شركة فيري لصناعة الطائرات سابقًا ، ببناء وحدة ميكانيكية بالكامل ناجحة لسيارة لاند روفر ، والتي لا تزال تُصنّع في أمريكا حتى اليوم.

كانت سيارة ستاندرد فانجارد صالون موديل 1948 أول سيارة إنتاجية مزودة بنظام لايكوك . أما أول وحدة تم تصنيعها فكانت وحدة السرعة الزائدة من النوع A، والتي تم تركيبها في العديد من السيارات الرياضية خلال الخمسينيات وحتى أواخر الستينيات. استخدمت العديد من العلامات التجارية الشهيرة وحدات السرعة الزائدة من النوع A، بما في ذلك جاكوار، وأستون مارتن، وفيراري، وأوستن هيلي، وجينسن، وبريستول، وإيه سي، وأرمسترونج سيدلي، ومجموعة سيارات ترايمف الرياضية TR، بدءًا من طراز TR2 وحتى نهاية طراز TR6 لعام 1972.

في عام 1959، قدمت شركة Laycock Engineering نظام السرعة الزائدة من النوع D، والذي تم تركيبه في مجموعة متنوعة من السيارات بما في ذلك سيارات فولفو 120 و 1800 ، وسيارات صن بيم ألباين ورابير ، وسيارات تريومف سبيتفاير ، وأيضًا سيارات MGB من عام 1962 إلى عام 1967 (تلك التي تحتوي على ناقل حركة متزامن ثلاثي).

تم تقديم نظام السرعة الزائدة من النوع LH ابتداءً من عام 1967، وقد ظهر هذا النظام في مجموعة متنوعة من الطرازات، بما في ذلك سيارات MGB من عام 1968 إلى عام 1980 ، و MGC ، وفورد زفير ، وسيارات ريلاينت سيميتار المبكرة ، وTVR، وجيلبيرن .

تم تقديم نظام السرعة الزائدة من النوع J في أواخر الستينيات، وتم تعديله ليتناسب مع سيارات فولفو، وترايمف، وفاوكسهول/أوبل، وأمريكان موتورز، وكرايسلر، وشاحنات فورد ترانزيت .

مثّل نظام السرعة الزائدة من النوع P آخر التحديثات، وتم تصنيعه بنسختين: نسخة Gear Vendors الأمريكية ونسخة فولفو. حافظت نسخة فولفو على نفس حجم نظام J، ولكن مع ترس حر مُحدّث بـ 18 عنصرًا وأسنان أقوى في حامل التروس الكوكبية. أما نسخة Gear Vendors الأمريكية فتستخدم عمود إخراج بقطر خارجي أكبر يبلغ 1.375 بوصة لزيادة السعة، بالإضافة إلى علبة تروس خلفية أطول.

على مدى أربعين عاماً، قامت شركة Laycock Engineering بتصنيع أكثر من ثلاثة ملايين ونصف مليون وحدة من وحدات السرعة الزائدة، وتم تركيب أكثر من مليون منها في سيارات فولفو.

في عام 2008، قامت شركة Gear Vendors, Inc. الأمريكية [ 3 ] من مدينة إل كاجون بولاية كاليفورنيا بشراء جميع أصول نظام السرعة الزائدة لشركة GKN لمواصلة إنتاج النسخة الأمريكية وجميع قطع الغيار لأنواع J و P في جميع أنحاء العالم.

يتميز النظام بجهاز يعمل بضغط الزيت، مُثبّت في الجزء الخلفي من علبة التروس القياسية، ويعمل على عمود خرج علبة التروس. من خلال نظام ضغط الزيت، والصمامات اللولبية، والمكابس، يُخفّض نظام السرعة الزائدة عدد دورات المحرك بنسبة 22% (0.778) في أي ترس يُستخدم عليه. على سبيل المثال، يعمل نظام السرعة الزائدة المُطبّق على سيارة ترايمف TR5 في الترس الثاني والثالث والترس الأخير. عند تشغيله، يُخفّض نظام السرعة الزائدة عدد دورات المحرك من 3000 دورة في الدقيقة بمقدار 666 دورة في الدقيقة، أو من 3500 دورة في الدقيقة بمقدار 777 دورة في الدقيقة، ليصل صافي عدد الدورات إلى 2723 دورة في الدقيقة. غالبًا ما تكون فوائد هذا الانخفاض في عدد الدورات في الدقيقة على استهلاك الوقود قريبة من 22% أثناء القيادة على الطرق السريعة.

في أمريكا الشمالية

في الأيام التي سبقت شيوع ناقلات الحركة الأوتوماتيكية، وخاصة في خمسينيات القرن الماضي، كانت العديد من السيارات الأمريكية ذات الدفع الخلفي متوفرة بخيار السرعة الزائدة (أوفر درايف). وبفضل التحسينات الكبيرة التي طوّرها ويليام ب. بارنز في مونسي، إنديانا ، لإنتاج قسم وارنر جير التابع لشركة بورغ وارنر ، قامت الشركة بتوفير علبة التروس التي تم تركيبها في المصنع بين ناقل الحركة وعمود نقل الحركة المختصر. وبما أن وظيفة السرعة الزائدة، عند تفعيلها، يمكن تغييرها ببساطة عن طريق تخفيف الضغط على دواسة الوقود دون الضغط على دواسة القابض ، فإن آلية عملها تشبه إلى حد كبير ناقل الحركة شبه الأوتوماتيكي. كما يقوم ملف لولبي يعمل بالكهرباء بتعطيل الوحدة عبر مفتاح أسفل دواسة الوقود، مما يوفر ما يعادل خاصية التسارع المفاجئ في ناقل الحركة الأوتوماتيكي. وتم توفير مقبض متصل بكابل باودن ، على غرار بعض تطبيقات فرامل الطوارئ، لقفل الوحدة ميكانيكيًا. وكان استخدام السرعة الزائدة مع ناقل الحركة الرئيسي ثلاثي السرعات في الترس الثاني مشابهًا في النسبة للترس الثالث، ومع ناقل الحركة الرئيسي في الترس الثالث، كانت النسبة الإجمالية كسرية (أي "سرعة زائدة حقيقية"). كان هذا الأمر مهماً في تقليل التآكل والتمزق والضوضاء وصعوبة التحكم.

كانت صناديق السرعة الإضافية هذه متوفرة من ثلاثينيات القرن العشرين وحتى سبعينياته للسيارات والشاحنات الخفيفة.

اليوم، تأتي معظم سيارات وشاحنات البنزين والديزل مزودة بناقل حركة ذي سرعة زائدة (أوفر درايف) لزيادة كفاءة استهلاك الوقود. [ 4 ] وتُضاف السرعة الزائدة إلى كل من ناقل الحركة الأوتوماتيكي واليدوي كترس إضافي (أو ترسين في بعض الحالات). [ 5 ]

كفاءة استهلاك الوقود وتآكل مجموعة نقل الحركة

عند استخدام نظام السرعة الزائدة (Overdrive)، تنخفض سرعة محرك السيارة، مما يقلل من التآكل ويوفر الوقود عادةً. منذ صدور قانون متوسط ​​استهلاك الوقود للشركات الأمريكية (CAFE) عام ١٩٨١، أصبحت جميع السيارات المحلية تقريبًا مزودة بنظام السرعة الزائدة لتوفير الوقود. يُنصح بالرجوع إلى دليل مالك السيارة لمعرفة السرعة المناسبة لاستخدام نظام السرعة الزائدة. تتمتع جميع المحركات بنطاق كفاءة قصوى، وقد يؤدي استخدام نظام السرعة الزائدة إلى إبقاء المحرك خارج هذا النطاق طوال فترة التشغيل أو جزء منها إذا تم استخدامه بسرعات غير مناسبة، مما يقلل من أي توفير في الوقود ناتج عن انخفاض سرعة المحرك.

تتلخص نسبة تخفيض عزم الدوران في نظام نقل الحركة في ثلاثة عوامل أساسية: نسبة تروس ناقل الحركة (بما في ذلك نسبة السرعة الزائدة)، ونسبة تروس الترس التفاضلي (في المحور)، وحجم الإطارات. تظهر مشكلة سرعة الدوران عندما تكون نسبة تروس الترس التفاضلي عالية ويتم استخدام نسبة السرعة الزائدة للتعويض. قد يؤدي ذلك إلى اهتزازات مزعجة عند السرعات العالية، واحتمالية تلف عمود الدوران نتيجة لقوى الطرد المركزي أو عدم التوازن.

عادةً ما يكون عمود الدوران عبارة عن أنبوب معدني مجوف يتطلب موازنة لتقليل الاهتزاز ولا يحتوي على دعامات داخلية.

قد تؤدي السرعات العالية على عمود الدوران والأجزاء المرتبطة به إلى مشاكل في الحرارة والتآكل عند استخدام تروس تفاضلية عالية السرعة (أو حتى إطارات صغيرة جدًا)، مما يُولّد احتكاكًا غير ضروري. ويكتسب هذا الأمر أهمية خاصة لأن التروس التفاضلية مغمورة في زيت كثيف ونادرًا ما تُزوّد ​​بأي تبريد باستثناء الهواء المتدفق فوق الغلاف.

يكمن الدافع في تقليل استخدام السرعة الزائدة وتوفير نسبة تروس أعلى للترس الأول، مما يعني وجود عدد أكبر من التروس بين الأول والأخير للحفاظ على المحرك عند سرعته المثلى. وهذا أحد أسباب احتواء السيارات الحديثة على عدد أكبر من التروس في ناقل الحركة. كما أنه السبب في ندرة وجود أكثر من ترس سرعة زائدة واحد في المركبات إلا في ظروف خاصة، أي عندما تكون هناك حاجة إلى ترس تفاضلي ذي نسبة عالية لتحريك المركبة، كما هو الحال في الشاحنات أو سيارات الأداء العالي، على الرغم من شيوع ناقلات الحركة ذات السرعة الزائدة المزدوجة في المركبات الأخرى، وغالبًا ما يكون هناك رقم صغير لتخفيض تروس المحور، ولكنها عادةً ما تعمل فقط عند سرعات تتجاوز 100 كيلومتر في الساعة (62 ميلًا في الساعة) . 

ملاحظات توضيحية

  1. على سبيل المثال ، يبلغ قطر عجلة مقاس 15 بوصة مزودة بإطارات 215/65 حوالي 26 بوصة، أو محيطها حوالي 82 بوصة. عند سرعة 100 ميل في الساعة، أو 1760 بوصة في الثانية، ستدور العجلة 21.5 مرة في الثانية، أو أقل بقليل من 1300 دورة في الدقيقة.
  2. باستخدام المثال أعلاه، عند سرعة 100 ميل في الساعة، قد يحتاج المحرك إلى الدوران بسرعة 5000 دورة في الدقيقة لتوليد الطاقة اللازمة لتدوير الإطارات بسرعة 1300 دورة في الدقيقة. في هذه الحالة، سيكون ناقل الحركة بنسبة تروس 4:1 مناسبًا.
  3. ↑ تختلف هذه النسبة بين السيارات، من حوالي 3.5:1 إلى 5:1. تستخدم السيارات الأمريكية ذات المحركات الكبيرة بطيئة الدوران نسبًا أعلى، بينما تستخدم السيارات الأوروبية المدمجة ذات المحركات الصغيرة عالية الدوران نسبًا أقل. غالبًا ما تختلف نسبة التروس النهائية بين الطرازات ضمن نطاق معين، حيث يتميز الطراز "الرياضي" بنسبة أقل.
  4. ↑ تم تسويق سيارات فولكس فاجن الصغيرة في الثمانينيات، مثل بولو ، لسوق مهتم بالبيئة مع نسبة تروس علوية زائدة تحمل علامة "E" على عصا ناقل الحركة، والتي توصف بشكل مختلف بأنها "كفاءة" أو "اقتصاد" أو "بيئة".

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 سيترايت، إل جيه كيه (1976). "القيادة الزائدة". في وارد، إيان (محرر). تشريح السيارة . أوربيس. ص 93-95 . ISBN  0-85613-230-6.
  2. ↑ "نعي: إي جيه دي نورمانفيل". موتور . 27 يناير 1968. ص 112. 
  3. ↑ "gearvendors.com" . gearvendors.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 سبتمبر 2011 .
  4. ↑ "ما هو وضع Overdrive؟ (ومتى يُستخدم؟)" . 16 فبراير 2022.
  5. ↑ "ما هو Overdrive؟" . 30 نوفمبر 2020.