Předměty:
- obecný
- Korunní pastorkové kolo
- Činnost diferenciálu
- Nevýhody diferenciálu
- Nastavení korunového pastorku
- LSD (Limited Spherical Differential)
- diferenciál Torsen
- Údržba a závady diferenciálu
- Nastavte předpětí diferenciálního ložiska
Obecné:
Diferenciál, nazývaný také kardan, umožňuje rozdíl rychlosti v pohonu. Na této stránce je použit pouze termín diferenciál.
V zatáčce dělá jedno kolo více otáček než druhé kolo. Proto, když auto zatočí doleva (jako na obrázku níže), pravá kola udělají více otáček než levá kola (r1 > r2). Takže tam je rozdíl v rychlosti. Diferenciál zajišťuje, že je to možné.
U vozů s pohonem předních kol je diferenciál v převodovce. U vozů s pohonem zadních kol je umístěn na zadní nápravě mezi zadními koly. Kardanová hřídel pak vede od převodovky dozadu, k diferenciálu.
Na obrázku níže je vůz s pohonem zadních kol. Hřídel mezi převodovkou a diferenciálem (kardanem) se nazývá kardan nebo mezihřídel. To je popsáno samostatně na stránce kardanový hřídel. Na diferenciálu jsou namontované dva hnací hřídele, které pohánějí zadní kola.
Korunní pastorkové kolo:
Samostatně je zmíněno korunové pastorkové kolo v diferenciálu, protože tyto díly je nutné po práci velmi přesně seřídit. Pastorkové kolo je připevněno k hřídeli vrtule. Motor a převodovka pohání hnací hřídel a pastorkové kolo pohání korunové kolo. Nastavení mezi korunovým a pastorkovým kolem je velmi specializovaná práce. Ozubená kola musí být vzájemně seřízena pomocí továrních údajů a měřicího/nastavovacího zařízení. Správné seřízení zajišťuje nejmenší hlučnost a nejdelší životnost.
Provoz diferenciálu:
Korunové kolo 1 je poháněno pastorkem od motoru/převodovky. Při přímé jízdě se hnací hřídele 2 a 3 budou otáčet stejnou rychlostí a satelitní kolo 4 se nebude otáčet kolem své osy.
V situaci na tomto obrázku je levá hnací hřídel nehybná. Může to být způsobeno tím, že levé kolo je na asfaltu a pravé na nezpevněné cestě. V tomto případě se kolo na polní cestě bude protáčet.
Satelitní kolo se nyní otáčí kolem své osy a plná hnací síla je umístěna na pravý hnací hřídel. Levý je nyní nehybný. Podobná situace nastává také při průjezdu zatáčkou, tlak v pneumatikách je na jedné straně nižší, profily pneumatik se velmi liší a povrch vozovky není zcela rovný.
Nevýhody diferenciálu:
Velkou nevýhodou je za určitých okolností také fakt, že diferenciál umožňuje rozdíly v rychlostech mezi koly. Když jedno z poháněných kol ztratí přilnavost, ztratí se celý pohon. Když auto stojí s 1 kolem na asfaltu a 1 kolem v blátě, kolo v blátě bude jet 1% a kolo na asfaltu (s největší přilnavostí) zůstane nehybné. Satelitní kolo se totiž bude rychle točit a kolo s nejmenším odporem pojede nejvíce.
Nastavení korunového pastorku:
Výška a vzdálenost styčných ploch korunového a pastorkového kola lze nastavit. Obrázky ukazují důsledky nesprávného nastavení.
Promazáním korunového kola na čtvrt otáčky speciálním tukem (který se rozpouští v oleji) lze určit dosedací plochu mezi korunovým kolem a pastorkem. Otáčením pastorkového kola tam a zpět o několik otáček se opěrná plocha vyčistí (viz obrázky). Několikanásobným nastavením a otočením lze celek upravit na ideální nosnou plochu.
Je třeba vzít v úvahu, že zatížení pohonu způsobuje i posun nosné plochy. S rostoucím zatížením se nosná plocha pohybuje více na vnější stranu korunového kola (obrázek vpravo nahoře). Při mírném zatížení se dosedací plocha posouvá více dovnitř. Při nastavování musí být opěrná plocha uprostřed. Velikosti vždy konzultujte s údaji výrobce.
Nesprávné nastavení způsobuje (někdy extrémně) velký hluk v měniči, jako je pískání nebo skřípění. Zvýší se také opotřebení. Například diferenciál může selhat již po pár tisících kilometrech kvůli neopatrnému (nebo žádnému) seřízení. Tomu samozřejmě předcházel hlasitý zvuk.
LSD (Limited Slip Differential)
Aby se předešlo výše uvedené situaci, je užitečné v některých případech (částečně) deaktivovat činnost diferenciálu. Tomu se říká blokování. Při uzamčeném diferenciálu je pohon obou náprav stejný. Satelitní kolo je zastaveno nebo jsou obě centrální kola spojena dohromady. Existuje různý vývoj s vícelamelovými spojkami, viskózními spojkami a zubovými spojkami.
Obrázek níže ukazuje LSD (Limited Slip Differential). Jedná se o diferenciál se zvýšeným vnitřním třením. Mezi vnějšími přímými plochami kuželových centrálních kol polonáprav a skříní diferenciálu jsou umístěny lamelové spojky.
Přítlačné kroužky v LSD jsou na jedné straně připojeny ke skříni diferenciálu a na druhé straně jsou axiálně pohyblivé. Přítlačné kroužky jsou z vnitřní strany klínovité díky konvexnímu tvaru satelitních kol. Vnitřní lamely (tmavě zbarvené na obrázku výše) zabírají s vnitřními zuby hřídelí nápravy. Vnější zuby vnějších lamel zasahují do podélných drážek skříně diferenciálu. To znamená, že vnější lamely se nemohou otáčet.
Při přímé jízdě se korunové kolo a hnací hřídel točí stejnou rychlostí, takže nedochází ke tření. Když má jedno z kol příliš malou přilnavost, a proto se otáčí rychleji než druhé kolo, dochází k rozdílu otáček mezi kuželovými plochami přítlačného kroužku. Přítlačný kroužek je přitlačován k lamelám a mezi vnějšími lamelami (které jsou blokovány pouzdrem diferenciálu) a rychle se otáčejícími vnitřními lamelami, které jsou spojeny s hnací hřídelí, vzniká třecí moment závislý na zatížení.
Na samosvorných systémech byly dále vyvinuty modernější elektronicky řízené systémy. Výše popsané přítlačné kroužky přítomné v samosvorných systémech jsou pak nahrazeny hydraulicky ovládanými kroužkovými válci. Vícelamelové spojky jsou ovládány pomocí elektroniky.
diferenciál Torsen
Diferenciál Torsen ('torsen' je zkrácený výraz 'torque sensing', volně přeloženo: 'pocit točivého momentu') je v principu symetrický diferenciál. Když se oba výstupní hřídele otáčejí stejnou rotační frekvencí, jsou hnací momenty na těchto hřídelích stejné. Dojde-li z jakéhokoli důvodu k diferenciální akci, hnací moment k rychleji se otáčejícímu výstupnímu hřídeli a k pomaleji se otáčejícímu hřídeli sníží. I zde v zásadě vzniká vnitřní třecí moment, který na jedné straně snižuje výstupní moment a na druhé straně zvyšuje výstupní moment. Činnost je založena na samosvorném chování šnekového převodu, které vzniká volbou správného úhlu stoupání těchto převodů.
Nápravový diferenciál na obrázku níže je přišroubován k ozubenému věnce. Hřídele šnekového převodu jsou uloženy ve skříni diferenciálu. Šneková kola, která jsou spojena po dvou válcovými koly, se mohou volně otáčet kolem svých os.
Jsou instalovány tři sady po dvou šnekových převodech. Jedno šnekové kolo z každé sady zabírá se šnekem, který je drážkován na hnacím hřídeli kola k pravému kolu; druhé šnekové kolo zapadá se šnekem na hnací hřídel kola do levého kola.
Při přímé jízdě (vpřed nebo vzad), kdy není žádný diferenciální účinek, se obě nápravy otáčejí stejnou rychlostí. Skříň diferenciálu nese šneková kola, která zase pohánějí šneky pomocí hnacích hřídelí kol. Obě šneková kola se chtějí kvůli svému stoupání otáčet ve stejném směru, což není možné z důvodu spojení s válcovými koly. Diferenciál se nyní otáčí jako jeden blok a zajišťuje symetrické rozdělení točivého momentu (50 % – 50 %).
Dojde-li k diferenciálnímu efektu, například při jízdě zatáčkou, nebo prokluzuje jedno kolo, bude se jeden šnek otáčet rychleji a druhý šnek pomaleji než pouzdro diferenciálu. Větší krouticí moment je nyní dodáván pomaleji se otáčejícímu kolu než rychleji se otáčejícímu kolu. Rychleji rotující šnek pohání odpovídající šnekové kolo a tím šnekové kolo, které pohání šnek na pomaleji se otáčející kolo. Točivý moment k pomaleji se otáčejícímu kolu je navíc zvýšen částečně samosvorným účinkem pohonu přes šnekové kolo ve směru šneku. Volbou správného úhlu stoupání na šneku lze získat požadované rozdělení točivého momentu, zde hodnotu blokování.
Diferenciál Torsen nemá žádný vliv na žádnou funkci ABS, protože k blokování dochází pouze při zatížení, tedy při akceleraci.
Zejména v závodech, při driftování, se diferenciál zablokuje. Pokud to u některých vozů není technicky možné, je satelitní kolo přivařeno k centrálním kolům. Tímto levným způsobem je diferenciál vždy uzamčen. Nevýhodou je, že po veřejných komunikacích se s ním už téměř nedá jezdit, protože kolo, které má v zatáčkách nejnižší rychlost, začne prokluzovat. Pravděpodobnost defektů na hnacích hřídelích a kloubech CV je také větší.
Dalším způsobem je nechat zasáhnout ESP (Electronic Stability Program). Tento systém přibrzdí prokluzující kolo krátkým sepnutím brzdového třmenu. Přibrzděním prokluzujícího kola se automaticky přenese více výkonu na druhé kolo prostřednictvím činnosti diferenciálu. Tímto způsobem byla odstraněna i tato nevýhoda. Někdy se tomu také říká elektronický provoz diferenciálu s omezeným prokluzem.
Údržba a závady diferenciálu:
V dnešní době diferenciál často obsahuje „doživotní olej“. Výrobce uvádí, že olej není nutné pravidelně měnit. Někteří výrobci udávají interval vypouštění v určitém počtu kilometrů. Tato lhůta nesmí být překročena. U diferenciálů s doživotním olejem je také dobré občas vyměnit olej. Každý olej přichází do styku s kyslíkem a prochází procesem oxidace. Snižuje se mazací účinek. Proto je dobré tento olej při určitém nájezdu kilometrů (např. 150.000 XNUMX km) měnit.
V pohonu budou hodně hučet vadné diferenciály, kde jsou vadná ložiska nebo není v pořádku prostor na korunovém kole. Diferenciály se většinou dají repasovat. Při generální opravě se změří zubové plochy korunového a pastorkového kola a vymění se ložiska. Pokud jsou povrchy zubů příliš opotřebené, bude nutné díly vyměnit. Výměna korunového kola je často velmi nákladná.
Nastavení předpětí ložiska diferenciálu:
Ložiska v diferenciálu musí být namontována pod určitým předpětím. Tato hodnota je určena výrobcem diferenciálu. Pokud je předpětí příliš nízké nebo příliš vysoké, může ložisko časem selhat. Zvažte příliš vysoké axiální zatížení, které by mohlo způsobit přílišné zahřátí ložiska. Při generální opravě diferenciálu nebo výměně ložisek je třeba vždy zkontrolovat a případně upravit předpětí. Provedením měření lze určit, jakou tloušťku by měl mít plnicí kroužek (mezi ložiskem a držákem těsnění).
Příklady měření, která je třeba provést, jsou uvedeny níže.
Vzdálenost mezi vnějškem skříně převodovky a ložiskem musí být změřena hloubkoměrem. Hodnota naměřená na fotografii je 12 mm.
Pomocí tohoto hloubkoměru lze také měřit výšku ramene držáku olejového těsnění. Hodnota naměřená na fotografii je 10,0 mm.
Při montáži je osazení držáku gufera namontováno ve skříni diferenciálu. Odečtením dvou právě naměřených hodnot se určí vzdálenost mezi ložiskem diferenciálu a osazením držáku ucpávky: Hloubka – výška = 12,0 0 mm – 10,00 mm = 2 mm.
Pokud by se mezi ložisko diferenciálu a držák těsnění umístila podložka 2 mm, ložisko by bylo namontováno bez pnutí.
To samozřejmě není záměr; Pro montáž ložiska pod napětím bude nutné umístit silnější podložku. Předpětí je předepsáno výrobcem. To může být například 0,25 mm.
Podložka, která musí být v tomto případě umístěna, je měřená vzdálenost + předpětí, takže; 2 mm + 0,25 mm = 2,25 mm. Při umístění podložky o tloušťce 2,25 mm je předpětí správně nastaveno. Vhodný vyrovnávací kroužek musí být nalezen v nádobě s různými velikostmi vyrovnávacích kroužků. Správnou podložku najdete pomocí šroubové měrky.
Na obrázku níže můžete vidět, že podložka má tloušťku 2,25 mm. Tak tohle je ta správná podložka. Více informací o měření pomocí mikrometru naleznete na stránce „Mechanické měřicí nástroje".
Měření hloubky ložiska a výšky osazení držáku těsnění na obrázcích výše byla provedena pomocí hloubkoměru. Tato měření však lze provádět i číselníkovým úchylkoměrem. Vysvětlení k měření pomocí úchylkoměru je také uvedeno na stránce „Mechanické měřicí nástroje".
Hodnoty na obrázcích níže neodpovídají měřením uvedeným výše. Fotografie jsou také velmi rozmazané. Ty budou brzy nahrazeny novými obrázky, které správně zobrazují měření.
Hodnoty číselníkového úchylkoměru a hloubkoměru se musí shodovat. V zásadě nezáleží na tom, jaký nástroj se použije k provedení měření, za předpokladu, že jsou k dispozici oba měřicí nástroje. Například při praktické zkoušce se může dobře stát, že bude k dispozici pouze jeden typ měřicího nástroje. Je proto důležité mít možnost používat všechny měřicí nástroje; posuvné měřítko, mikrometr a úchylkoměr.
