Μαθήματα:
- Γενικός
- Τροχός πινιόν κορώνας
- Λειτουργία του διαφορικού
- Μειονεκτήματα ενός διαφορικού
- Ρύθμιση του οδοντωτού τροχού της κορώνας
- LSD (Περιορισμένη σφαιρική διαφορική)
- Διαφορικό Torsen
- Συντήρηση και ελαττώματα διαφορικού
- Ρυθμίστε την προφόρτιση ρουλεμάν διαφορικού
Γενικά:
Το διαφορικό, που ονομάζεται επίσης cardan, κάνει δυνατή τη διαφορά ταχύτητας στην κίνηση. Σε αυτή τη σελίδα χρησιμοποιείται μόνο ο όρος διαφορικό.
Στις στροφές, ο ένας τροχός κάνει περισσότερες στροφές από τον άλλο τροχό. Επομένως, όταν ένα αυτοκίνητο κάνει μια αριστερή στροφή (όπως στην παρακάτω εικόνα), οι δεξιοί τροχοί θα κάνουν περισσότερες στροφές από τους αριστερούς τροχούς (r1 > r2). Άρα υπάρχει διαφορά ταχύτητας. Ένα διαφορικό διασφαλίζει ότι αυτό είναι δυνατό.
Στα προσθιοκίνητα αυτοκίνητα, το διαφορικό βρίσκεται στο κιβώτιο ταχυτήτων. Σε αυτοκίνητα με κίνηση στους πίσω τροχούς, αυτό βρίσκεται στον πίσω άξονα, ανάμεσα στους πίσω τροχούς. Στη συνέχεια, ένας άξονας κάρδανου τρέχει από το κιβώτιο ταχυτήτων προς τα πίσω, προς το διαφορικό.
Η παρακάτω εικόνα είναι ένα αυτοκίνητο με κίνηση στους πίσω τροχούς. Ο άξονας μεταξύ του κιβωτίου ταχυτήτων και του διαφορικού (cardan) ονομάζεται άξονας καρντάν ή ενδιάμεσος άξονας. Αυτό περιγράφεται ξεχωριστά στη σελίδα άξονας καρδανίου. Υπάρχουν δύο κινητήριοι άξονες τοποθετημένοι στο διαφορικό που κινούν τους πίσω τροχούς.
Τροχός πινιόν κορώνας:
Ο τροχός γρανάζι στο διαφορικό αναφέρεται ξεχωριστά, επειδή αυτά τα μέρη πρέπει να ρυθμίζονται με μεγάλη ακρίβεια μετά την εργασία. Ο τροχός του πινιόν είναι στερεωμένος στον άξονα της προπέλας. Ο κινητήρας και το κιβώτιο ταχυτήτων κινούν τον άξονα της προπέλας και ο τροχός του πινιόν κινεί τον τροχό κορώνας. Η ρύθμιση μεταξύ κορώνας και τροχού πινιόν είναι μια πολύ εξειδικευμένη εργασία. Τα γρανάζια πρέπει να ρυθμίζονται μεταξύ τους χρησιμοποιώντας τα εργοστασιακά δεδομένα και τον εξοπλισμό μέτρησης/ρύθμισης. Η σωστή ρύθμιση εξασφαλίζει τη μικρότερη ανάπτυξη θορύβου και τη μεγαλύτερη διάρκεια ζωής.
Λειτουργία του διαφορικού:
Ο τροχός κορώνας 1 κινείται από τον τροχό πινιόν από τον κινητήρα/κιβώτιο ταχυτήτων. Όταν οδηγείτε ευθεία, οι άξονες κίνησης 2 και 3 θα περιστρέφονται με την ίδια ταχύτητα και ο δορυφορικός τροχός 4 δεν θα περιστρέφεται στον άξονά του.
Στην κατάσταση αυτής της εικόνας, ο αριστερός κινητήριος άξονας είναι ακίνητος. Αυτό μπορεί να οφείλεται στο γεγονός ότι ο αριστερός τροχός είναι στην άσφαλτο και ο δεξιός τροχός είναι σε μη ασφαλτοστρωμένο δρόμο. Σε αυτή την περίπτωση, ο τροχός στο χωματόδρομο θα περιστρέφεται.
Ο δορυφορικός τροχός περιστρέφεται πλέον στον άξονά του και η πλήρης κινητήρια δύναμη τοποθετείται στον δεξιό κινητήριο άξονα. Το αριστερό είναι πλέον ακίνητο. Παρόμοια κατάσταση προκύπτει επίσης όταν οδηγείτε σε μια στροφή, η πίεση των ελαστικών είναι χαμηλότερη στη μία πλευρά, τα προφίλ των ελαστικών διαφέρουν πολύ και το οδόστρωμα δεν είναι τελείως επίπεδο.
Μειονεκτήματα ενός διαφορικού:
Το γεγονός ότι το διαφορικό επιτρέπει διαφορές στις ταχύτητες μεταξύ των τροχών είναι επίσης ένα σημαντικό μειονέκτημα υπό ορισμένες συνθήκες. Όταν ένας από τους κινούμενους τροχούς χάσει την πρόσφυση, χάνεται ολόκληρη η κίνηση. Όταν ένα αυτοκίνητο έχει 1 τροχό στην άσφαλτο και 1 τροχό στη λάσπη, ο τροχός στη λάσπη θα κινείται 1% και ο τροχός στην άσφαλτο (με το μεγαλύτερο κράτημα) θα παραμένει ακίνητος. Αυτό συμβαίνει επειδή ο δορυφορικός τροχός θα περιστρέφεται γρήγορα και ο τροχός με τη μικρότερη αντίσταση θα οδηγεί περισσότερο.
Ρύθμιση του τροχού γρανάζι:
Το ύψος και η απόσταση των επιφανειών επαφής των γραναζιών κορώνας και πινιόν μπορούν να ρυθμιστούν. Οι εικόνες δείχνουν τις συνέπειες της λανθασμένης προσαρμογής.
Λιπάνοντας τον τροχό κορώνας για ένα τέταρτο της στροφής με ειδικό γράσο (το οποίο διαλύεται στο λάδι), μπορεί να προσδιοριστεί η επιφάνεια έδρασης μεταξύ του τροχού κορώνας και του τροχού του γρανάζι. Περιστρέφοντας τον τροχό του πινιόν πολλές περιστροφές, η επιφάνεια στήριξης γίνεται καθαρή (δείτε εικόνες). Ρυθμίζοντας και περιστρέφοντας πολλές φορές, το σύνολο μπορεί να προσαρμοστεί στην ιδανική επιφάνεια στήριξης.
Πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι το φορτίο στον ηλεκτροκινητήρα προκαλεί επίσης μετατόπιση της επιφάνειας στήριξης. Καθώς αυξάνεται το φορτίο, η επιφάνεια έδρασης μετακινείται περισσότερο προς το εξωτερικό του τροχού της κορώνας (πάνω δεξιά εικόνα). Υπό ελαφρά φορτία, η επιφάνεια έδρασης κινείται περισσότερο προς τα μέσα. Κατά τη ρύθμιση, η επιφάνεια στήριξης πρέπει να βρίσκεται στη μέση. Να συμβουλεύεστε πάντα τα εργοστασιακά δεδομένα για μεγέθη.
Μια λανθασμένη ρύθμιση προκαλεί (μερικές φορές εξαιρετικά) πολύ θόρυβο στη μονάδα δίσκου, όπως σφύριγμα ή ήχο τρίξιμο. Η φθορά θα αυξηθεί επίσης. Για παράδειγμα, το διαφορικό μπορεί να χαλάσει μετά από μερικές χιλιάδες χιλιόμετρα λόγω απρόσεκτης (ή μη) ρύθμισης. Φυσικά, προηγήθηκε ένας δυνατός θόρυβος.
LSD (Διαφορικό περιορισμένης ολίσθησης)
Για να αποφευχθεί η παραπάνω κατάσταση, είναι χρήσιμο να απενεργοποιήσετε (μερικώς) τη λειτουργία του διαφορικού σε ορισμένες περιπτώσεις. Αυτό λέγεται μπλοκάρισμα. Όταν ένα διαφορικό είναι κλειδωμένο, η κίνηση και στους δύο άξονες είναι ίδια. Ο δορυφορικός τροχός είναι σταματημένος ή και οι δύο ηλεκτρικοί τροχοί συνδέονται μεταξύ τους. Υπάρχουν διάφορες εξελίξεις με συνδέσμους πολλαπλών πλακών, ιξώδεις συνδέσμους και συνδέσμους με νύχια.
Η παρακάτω εικόνα δείχνει ένα LSD (Limited Slip Differential). Αυτό είναι ένα διαφορικό με αυξημένη εσωτερική τριβή. Μεταξύ των εξωτερικών ευθύγραμμων επιφανειών των κωνικών ηλιακών τροχών των ημιαξόνων και του περιβλήματος του διαφορικού τοποθετούνται συμπλέκτες πολλαπλών δίσκων.
Οι δακτύλιοι πίεσης στο LSD συνδέονται με το περίβλημα του διαφορικού αφενός και μπορούν να μετακινηθούν αξονικά από την άλλη. Οι δακτύλιοι πίεσης έχουν σχήμα σφήνας στο εσωτερικό λόγω του κυρτού σχήματος των δορυφορικών τροχών. Οι εσωτερικές λωρίδες (σκούρου χρώματος στην παραπάνω εικόνα) εμπλέκονται με τα εσωτερικά δόντια των αξόνων του άξονα. Τα εξωτερικά δόντια των εξωτερικών πτερυγίων εμπλέκονται στις διαμήκεις αυλακώσεις του περιβλήματος του διαφορικού. Αυτό σημαίνει ότι τα εξωτερικά πηχάκια δεν μπορούν να περιστραφούν.
Όταν οδηγείτε ευθεία, ο τροχός κορώνας και ο κινητήριος άξονας περιστρέφονται με την ίδια ταχύτητα, οπότε δεν υπάρχει τριβή. Όταν ένας από τους τροχούς έχει πολύ μικρό κράτημα και επομένως στρίβει πιο γρήγορα από τον άλλο τροχό, εμφανίζεται μια διαφορά ταχύτητας μεταξύ των κωνικών επιφανειών του δακτυλίου πίεσης. Ο δακτύλιος πίεσης πιέζεται πάνω στις λωρίδες και δημιουργείται μια εξαρτώμενη από το φορτίο ροπή τριβής μεταξύ των εξωτερικών πτερυγίων (που μπλοκάρονται από το περίβλημα του διαφορικού) και των ταχέως περιστρεφόμενων εσωτερικών πτερυγίων που συνδέονται με τον κινητήριο άξονα.
Τα πιο σύγχρονα ηλεκτρονικά ελεγχόμενα συστήματα έχουν αναπτυχθεί περαιτέρω στα συστήματα αυτόματου κλειδώματος. Οι δακτύλιοι πίεσης που περιγράφηκαν προηγουμένως που υπάρχουν στα συστήματα αυτοασφάλισης αντικαθίστανται στη συνέχεια από κυλίνδρους δακτυλίου που λειτουργούν υδραυλικά. Οι πολύδισκοι συμπλέκτες λειτουργούν με ηλεκτρονικά.
Διαφορικό Torsen
Το διαφορικό Torsen (το «torsen» είναι συντόμευση του «αισθήματος ροπής», χαλαρά μεταφρασμένο: «αίσθημα ροπής») είναι κατ' αρχήν ένα συμμετρικό διαφορικό. Όταν και οι δύο άξονες εξόδου περιστρέφονται με την ίδια συχνότητα περιστροφής, οι ροπές κίνησης σε αυτούς τους άξονες είναι ίσες. Εάν συμβεί διαφορική δράση για οποιονδήποτε λόγο, η ροπή μετάδοσης κίνησης στον ταχύτερα περιστρεφόμενο άξονα εξόδου μειώνεται και στον πιο αργό περιστρεφόμενο άξονα. Και εδώ, καταρχήν δημιουργείται μια εσωτερική ροπή τριβής που αφενός μειώνει τη ροπή εξόδου και αφετέρου αυξάνει τη ροπή εξόδου. Η λειτουργία βασίζεται στη συμπεριφορά αυτοασφάλισης του κιβωτίου ταχυτήτων ατέρμονα, η οποία δημιουργείται με την επιλογή της σωστής γωνίας κλίσης αυτών των γραναζιών.
Το διαφορικό άξονα στην παρακάτω εικόνα είναι βιδωμένο στο γρανάζι. Οι άξονες του γραναζιού ατέρμονας είναι τοποθετημένοι στο περίβλημα του διαφορικού. Τα ατέρμονα γρανάζια, τα οποία συνδέονται δύο-δύο με κυλινδρικά γρανάζια, μπορούν να περιστρέφονται ελεύθερα γύρω από τους άξονές τους.
Είναι εγκατεστημένα τρία σετ από δύο ατέρμονα γρανάζια το καθένα. Ένα γρανάζι ατέρμονα από κάθε σετ εμπλέκεται με το σκουλήκι που είναι στριμωγμένο στον άξονα μετάδοσης κίνησης του τροχού στον δεξιό τροχό. το άλλο γρανάζι ατέρμονα εμπλέκεται με το ατέρμονα στον άξονα κίνησης του τροχού στον αριστερό τροχό.
Κατά την ευθεία οδήγηση (εμπρός ή όπισθεν), όταν δεν υπάρχει διαφορική δράση, και οι δύο άξονες περιστρέφονται με την ίδια ταχύτητα. Το περίβλημα του διαφορικού φέρει τα ατέρμονα γρανάζια, τα οποία με τη σειρά τους κινούν τα ατέρμονα με τους άξονες κίνησης των τροχών. Και τα δύο ατέρμονα γρανάζια θέλουν να περιστρέφονται προς την ίδια κατεύθυνση λόγω του βήματος τους, κάτι που δεν είναι δυνατό λόγω της σύζευξης με κυλινδρικά γρανάζια. Το διαφορικό περιστρέφεται πλέον ως ένα μπλοκ και εξασφαλίζει συμμετρική κατανομή ροπής (50% – 50%).
Εάν παρουσιαστεί ένα διαφορικό φαινόμενο, για παράδειγμα κατά την οδήγηση σε μια στροφή, ή εάν ο ένας τροχός γλιστρήσει, το ένα σκουλήκι θα στρίψει πιο γρήγορα και το άλλο σκουλήκι πιο αργά από το περίβλημα του διαφορικού. Τώρα παρέχεται μεγαλύτερη ροπή στον πιο αργό περιστρεφόμενο τροχό από τον ταχύτερο περιστρεφόμενο τροχό. Ο ταχύτερα περιστρεφόμενος ατέρμονας σκουλήκι οδηγεί τον αντίστοιχο ατέρμονα τροχό και συνεπώς το γρανάζι ατέρμονα που οδηγεί το ατέρμονα στον πιο αργό περιστρεφόμενο τροχό. Η ροπή στον πιο αργό περιστρεφόμενο τροχό αυξάνεται επιπρόσθετα από το μερικώς αυτοασφαλιζόμενο αποτέλεσμα της μετάδοσης κίνησης μέσω του ατέρμονα γραναζιού προς την κατεύθυνση του ατέρμονα. Επιλέγοντας τη σωστή γωνία βήματος στο σκουλήκι, μπορεί να ληφθεί η επιθυμητή κατανομή ροπής, εδώ η τιμή μπλοκαρίσματος.
Το διαφορικό Torsen δεν επηρεάζει καμία λειτουργία ABS, καθώς το φαινόμενο κλειδώματος εμφανίζεται μόνο υπό φορτίο, δηλαδή όταν το γκάζι επιταχύνεται.
Ειδικά στους αγώνες, με drifting, το διαφορικό κλειδώνει. Εάν αυτό δεν είναι τεχνικά δυνατό σε ορισμένα αυτοκίνητα, ο δορυφορικός τροχός συγκολλάται στους τροχούς του ήλιου. Με αυτόν τον φτηνό τρόπο το διαφορικό είναι πάντα κλειδωμένο. Το μειονέκτημα είναι ότι δύσκολα μπορεί να οδηγηθεί πλέον σε δημόσιους δρόμους, γιατί ο τροχός που έχει τη χαμηλότερη ταχύτητα στις στροφές θα αρχίσει να γλιστράει. Η πιθανότητα ελαττωμάτων στους κινητήριους άξονες και στις αρθρώσεις CV είναι επίσης μεγαλύτερη.
Ένας άλλος τρόπος είναι να παρέμβει το ESP (Ηλεκτρονικό Πρόγραμμα Ευστάθειας). Αυτό το σύστημα φρενάρει τον τροχό ολίσθησης ενεργοποιώντας για λίγο τη δαγκάνα του φρένου. Φρενάροντας τον τροχό ολίσθησης, περισσότερη ισχύς θα μεταφερθεί αυτόματα στον άλλο τροχό μέσω της λειτουργίας του διαφορικού. Με αυτόν τον τρόπο, εξαλείφθηκε και αυτό το μειονέκτημα. Αυτό μερικές φορές ονομάζεται επίσης ηλεκτρονική λειτουργία διαφορικού περιορισμένης ολίσθησης.
Συντήρηση και ελαττώματα διαφορικού:
Σήμερα, ένα διαφορικό περιέχει συχνά «λάδι διάρκειας ζωής». Ο κατασκευαστής υποδεικνύει ότι το λάδι δεν χρειάζεται να αλλάζει περιοδικά. Ορισμένοι κατασκευαστές υποδεικνύουν ένα διάστημα αποστράγγισης σε συγκεκριμένο αριθμό χιλιομέτρων. Δεν επιτρέπεται η υπέρβαση αυτής της περιόδου. Επίσης καλό είναι να αλλάζετε περιστασιακά το λάδι για διαφορικά με λάδι διάρκειας ζωής. Κάθε λάδι έρχεται σε επαφή με το οξυγόνο και υφίσταται μια διαδικασία οξείδωσης. Το λιπαντικό αποτέλεσμα μειώνεται. Γι' αυτό καλό είναι να αλλάζετε αυτό το λάδι σε μια συγκεκριμένη χιλιομετρική απόσταση (π.χ. 150.000 km).
Τα ελαττωματικά διαφορικά, όπου τα ρουλεμάν είναι ελαττωματικά ή ο χώρος στον τροχό κορώνας-πινιόν δεν είναι σωστός, θα κάνουν πολύ θόρυβο στην κίνηση. Τα διαφορικά μπορούν συνήθως να επισκευαστούν. Κατά την γενική επισκευή, μετρώνται οι επιφάνειες των δοντιών της στεφάνης και του γραναζιού πινιόν και αντικαθίστανται τα ρουλεμάν. Εάν οι επιφάνειες των δοντιών έχουν φθαρεί πολύ, τα εξαρτήματα θα πρέπει να αντικατασταθούν. Η αντικατάσταση του τροχού κορώνας είναι συχνά πολύ δαπανηρή.
Ρύθμιση της προφόρτισης ρουλεμάν διαφορικού:
Τα ρουλεμάν στο διαφορικό πρέπει να τοποθετηθούν υπό συγκεκριμένη προφόρτιση. Αυτή η τιμή καθορίζεται από τον κατασκευαστή του διαφορικού. Εάν η προφόρτιση είναι είτε πολύ χαμηλή είτε πολύ υψηλή, το ρουλεμάν μπορεί να αποτύχει με την πάροδο του χρόνου. Θεωρήστε ένα πολύ υψηλό αξονικό φορτίο, το οποίο θα μπορούσε να προκαλέσει υπερβολική ζέστη στο ρουλεμάν. Κατά την επισκευή του διαφορικού ή την αντικατάσταση των ρουλεμάν, η προφόρτιση πρέπει πάντα να ελέγχεται και να ρυθμίζεται εάν χρειάζεται. Με τη λήψη μετρήσεων μπορεί να προσδιοριστεί το πάχος του δακτυλίου πλήρωσης (ανάμεσα στο ρουλεμάν και τη θήκη στεγανοποίησης).
Παραδείγματα των μετρήσεων που πρέπει να γίνουν δίνονται παρακάτω.
Η απόσταση μεταξύ του εξωτερικού περιβλήματος του κιβωτίου ταχυτήτων και του ρουλεμάν πρέπει να μετράται με μετρητή βάθους. Η τιμή που μετρήθηκε στη φωτογραφία είναι 12 mm.
Με αυτό το μετρητή βάθους μπορεί επίσης να μετρηθεί το ύψος του ώμου της βάσης στεγανοποίησης λαδιού. Η τιμή που μετρήθηκε στη φωτογραφία είναι 10,0 mm.
Κατά την εγκατάσταση, ο ώμος της θήκης τσιμούχας λαδιού τοποθετείται στο περίβλημα του διαφορικού. Αφαιρώντας τις δύο τιμές που μόλις μετρήθηκαν, προσδιορίζεται η απόσταση μεταξύ του διαφορικού ρουλεμάν και του ώμου της βάσης στεγανοποίησης λαδιού: Βάθος – ύψος = 12,0 0mm – 10,00 mm = 2 mm.
Εάν τοποθετηθεί ένα κάλυμμα 2 mm μεταξύ του διαφορικού ρουλεμάν και της θήκης στεγανοποίησης, το ρουλεμάν θα τοποθετηθεί χωρίς τάση.
Φυσικά δεν είναι αυτή η πρόθεση. θα χρειαστεί να τοποθετηθεί ένα παχύτερο στέλεχος για να τοποθετηθεί το ρουλεμάν υπό τάση. Η προφόρτιση καθορίζεται από τον κατασκευαστή. Αυτό μπορεί να είναι, για παράδειγμα, 0,25 mm.
Το στόμιο που πρέπει να τοποθετηθεί σε αυτή την περίπτωση είναι η μετρούμενη απόσταση + η προφόρτιση, άρα? 2mm + 0,25mm = 2,25mm. Όταν τοποθετηθεί η στεφάνη πάχους 2,25 mm, η προφόρτιση έχει ρυθμιστεί σωστά. Ο κατάλληλος δακτύλιος στεφάνης πρέπει να βρίσκεται σε δοχείο με διαφορετικά μεγέθη δαχτυλιδιών. Η σωστή ροδέλα μπορεί να βρεθεί με ένα μετρητή βιδών.
Στην παρακάτω εικόνα μπορείτε να δείτε ότι το στέλεχος έχει πάχος 2,25 mm. Άρα αυτό είναι το σωστό παρέμβυσμα. Περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη μέτρηση με το μικρόμετρο μπορείτε να βρείτε στη σελίδα "Μηχανικά εργαλεία μέτρησης".
Οι μετρήσεις του βάθους του ρουλεμάν και του ύψους του ώμου της θήκης στεγανοποίησης στις παραπάνω εικόνες έγιναν με μετρητή βάθους. Ωστόσο, αυτές οι μετρήσεις μπορούν να πραγματοποιηθούν και με ένδειξη καντράν. Επεξήγηση σχετικά με τη μέτρηση με την ένδειξη καντράν δίνεται επίσης στη σελίδα "Μηχανικά εργαλεία μέτρησης".
Οι μετρήσεις στις παρακάτω εικόνες δεν αντιστοιχούν στις παραπάνω μετρήσεις. Οι φωτογραφίες είναι επίσης πολύ θολές. Αυτές θα αντικατασταθούν σύντομα από νέες εικόνες που θα εμφανίζουν σωστά τις μετρήσεις.
Οι τιμές του μετρητή καντράν και του μετρητή βάθους πρέπει να ταιριάζουν. Καταρχήν, δεν έχει σημασία ποιο εργαλείο χρησιμοποιείται για τη διεξαγωγή της μέτρησης, υπό την προϋπόθεση ότι υπάρχουν και τα δύο εργαλεία μέτρησης. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια μιας πρακτικής εξέτασης μπορεί κάλλιστα να διατίθεται μόνο ένας τύπος εργαλείου μέτρησης. Επομένως, είναι σημαντικό να μπορείτε να χρησιμοποιείτε όλα τα εργαλεία μέτρησης. το παχύμετρο, το μικρόμετρο και η ένδειξη καντράν.
