Aiheet:
- Yleinen
- Kruunuhammaspyörä
- Tasauspyörästön toiminta
- Differentiaalin haitat
- Kruunupyörän säätö
- LSD (rajoitettu pallomainen ero)
- Torsen tasauspyörästö
- Tasauspyörästön huolto ja viat
- Säädä tasauspyörästön laakerin esijännitys
yleinen:
Tasauspyörästö, jota kutsutaan myös kardaaniksi, mahdollistaa nopeuseron ajossa. Tällä sivulla käytetään vain termiä ero.
Kaarressa yksi pyörä tekee enemmän kierroksia kuin toinen pyörä. Siksi, kun auto kääntyy vasemmalle (kuten alla olevassa kuvassa), oikeat pyörät tekevät enemmän kierroksia kuin vasemmat pyörät (r1 > r2). Nopeuseroa siis on. Erotusjärjestelmä varmistaa, että tämä on mahdollista.
Etuvetoisissa autoissa tasauspyörästö on vaihteistossa. Takavetoisissa autoissa tämä sijaitsee taka-akselilla, takapyörien välissä. Kardaaniakseli kulkee sitten vaihteistosta taakse, tasauspyörästölle.
Alla oleva kuva on takavetoautosta. Vaihteiston ja tasauspyörästön (kardaani) välistä akselia kutsutaan kardaani- tai väliakseliksi. Tämä on kuvattu sivulla erikseen nivelakseli. Tasauspyörästössä on kaksi vetoakselia, jotka käyttävät takapyöriä.
Kruunuhammaspyörä:
Tasauspyörästön kruunupyörä on mainittu erikseen, koska nämä osat on säädettävä erittäin tarkasti työn jälkeen. Hammaspyörä on kiinnitetty potkurin akseliin. Moottori ja vaihdelaatikko käyttävät potkuriakselia ja hammaspyörä pyörittää kruunupyörää. Kruunun ja hammaspyörän välinen säätö on erittäin erikoista työtä. Vaihteet tulee säätää toisiinsa tehdastietojen ja mittaus-/säätölaitteiden avulla. Oikea säätö takaa vähiten melun kehittymisen ja pisimmän käyttöiän.
Tasauspyörästön toiminta:
Kruunupyörää 1 käyttää moottorin/vaihteiston hammaspyörä. Suoraan eteenpäin ajettaessa vetoakselit 2 ja 3 pyörivät samalla nopeudella ja satelliittipyörä 4 ei pyöri akselinsa ympäri.
Tämän kuvan tilanteessa vasen vetoakseli on paikallaan. Tämä voi johtua siitä, että vasen pyörä on asfaltilla ja oikea pyörä päällystämättömällä tiellä. Tässä tapauksessa hiekkatiellä oleva pyörä pyörii.
Satelliittipyörä pyörii nyt akselinsa ympäri ja täysi käyttövoima asetetaan oikealle vetoakselille. Vasen on nyt paikallaan. Samanlainen tilanne syntyy myös mutkissa ajettaessa, rengaspaineet ovat toisella puolella alhaisemmat, rengasprofiilit vaihtelevat suuresti ja tienpinta ei ole täysin tasainen.
Differentiaalin haitat:
Se, että tasauspyörästö sallii pyörien väliset nopeuserot, on myös suuri haitta tietyissä olosuhteissa. Kun jokin vetävistä pyöristä menettää pidon, koko veto menetetään. Kun autossa on 1 pyörä asfaltilla ja 1 pyörä mudassa, mudassa oleva pyörä ajetaan 1 % ja asfaltilla oleva pyörä (jolla on eniten pitoa) pysyy paikallaan. Tämä johtuu siitä, että satelliittipyörä pyörii nopeasti ja pienimmän vastuksen omaava pyörä ajaa eniten.
Kruunupyörän säätö:
Kruunu- ja hammaspyörän kosketuspintojen korkeutta ja etäisyyttä voidaan säätää. Kuvissa näkyy virheellisen säädön seuraukset.
Voitelemalla kruunupyörää neljäsosa kierrosta erikoisrasvalla (joka liukenee öljyyn), voidaan määrittää kruunupyörän ja hammaspyörän välinen laakeripinta. Kääntämällä hammaspyörää edestakaisin useita kierroksia, tukipinta tulee selkeäksi (katso kuvat). Säätämällä ja kääntämällä useita kertoja, kokonaisuus voidaan säätää ihanteelliseen tukipintaan.
On otettava huomioon, että käyttövoimaan kohdistuva kuormitus aiheuttaa myös tukipinnan siirtymisen. Kuorman kasvaessa laakeripinta siirtyy enemmän kruunupyörän ulkopuolelle (yllä oikea kuva). Kevyellä kuormituksella laakeripinta liikkuu enemmän sisäänpäin. Säädettäessä tukipinnan tulee olla keskellä. Katso aina tehdastiedot koot.
Väärä säätö aiheuttaa (joskus erittäin) paljon melua taajuusmuuttajaan, kuten viheltävää tai kiljuvaa ääntä. Myös kuluminen lisääntyy. Esimerkiksi tasauspyörästö voi pettää jo muutaman tuhannen kilometrin jälkeen huolimattomasta (tai ei) säädöstä johtuen. Tietysti tätä edelsi kova ääni.
LSD (rajoitettu liukuero)
Yllä olevan tilanteen estämiseksi on hyödyllistä (osittain) poistaa differentiaalin toiminta joissakin tapauksissa. Sitä kutsutaan estämiseksi. Kun tasauspyörästö on lukittu, molempien akselien veto on sama. Satelliittipyörä pysähtyy tai molemmat aurinkopyörät on kytketty yhteen. Monilevyliittimillä, viskoosiliittimillä ja kynsiliittimillä on erilaisia kehityskohteita.
Alla olevassa kuvassa näkyy LSD (Limited Slip Differential). Tämä on differentiaali, jossa on lisääntynyt sisäinen kitka. Monilevykytkimet on sijoitettu puoliakselien kartiomaisten aurinkopyörien suorien ulkopintojen ja tasauspyörästön kotelon väliin.
LSD:n painerenkaat on yhdistetty toisaalta tasauspyörästön koteloon ja toisaalta niitä voidaan liikuttaa aksiaalisesti. Painerenkaat ovat sisäpuolelta kiilan muotoisia satelliittipyörien kuperan muodon vuoksi. Sisäsäleet (tummat värilliset yllä olevassa kuvassa) kytkeytyvät akselin akselien sisähampaisiin. Ulompien säleiden ulkohampaat kytkeytyvät tasauspyörästön kotelon pituussuuntaisiin uriin. Tämä tarkoittaa, että ulommat säleet eivät voi pyöriä.
Suoraan eteenpäin ajettaessa kruunupyörä ja vetoakseli pyörivät samalla nopeudella, joten kitkaa ei synny. Kun toinen pyörästä saa liian vähän pitoa ja pyörii siksi nopeammin kuin toinen pyörä, syntyy nopeusero painerenkaan kartiomaisten pintojen välillä. Painerengas puristuu säleitä vasten ja kuormituksesta riippuvainen kitkamomentti syntyy ulompien säleiden (jotka on estetty tasauspyörästön kotelolla) ja vetoakseliin liitettyjen nopeasti pyörivien sisempien säleiden väliin.
Nykyaikaisempia elektronisesti ohjattuja järjestelmiä on kehitetty edelleen itselukittuviin järjestelmiin. Aiemmin kuvatut itselukittuvissa järjestelmissä olevat painerenkaat korvataan sitten hydraulisesti toimivilla rengassylintereillä. Monilevykytkimiä käytetään elektroniikan avulla.
Torsen tasauspyörästö
Torsen-differentiaali ('torsen' on lyhenne sanoista 'torque sensing', löyhästi käännettynä: 'vääntömomentin tunne') on periaatteessa symmetrinen differentiaali. Kun molemmat ulostuloakselit pyörivät samalla pyörimistaajuudella, näiden akselien käyttömomentit ovat samat. Jos differentiaalitoiminta tapahtuu jostain syystä, käyttömomentti nopeammin pyörivään lähtöakseliin pienenee ja hitaammin pyörivään akseliin. Tässäkin syntyy periaatteessa sisäinen kitkamomentti, joka toisaalta pienentää ulostulomomenttia ja toisaalta lisää lähtömomenttia. Toiminta perustuu kierukkavaihteiston itselukittuvaan käyttäytymiseen, joka saadaan aikaan valitsemalla näiden vaihteiden oikea nousukulma.
Alla olevassa kuvassa oleva akselin tasauspyörästö on pultattu hammaspyörään. Kierukkavaihteen akselit on asennettu tasauspyörästön koteloon. Kierukkapyörät, jotka on yhdistetty kaksitellen lieriömäisillä hammaspyörillä, voivat pyöriä vapaasti akseliensa ympäri.
Asennettuna on kolme kahden kierukkavaihteen sarjaa. Yksi kierukkavaihde kustakin sarjasta kytkeytyy kierteeseen, joka on kierretty pyörän vetoakselilla oikeaan pyörään; toinen kierukkavaihde kytkeytyy vasemman pyörän vetoakselin kierteeseen.
Ajettaessa suoraan eteenpäin (eteen tai taaksepäin), kun tasauspyörästöä ei ole, molemmat akselit pyörivät samalla nopeudella. Tasauspyörästön kotelossa on kierukkavaihteet, jotka puolestaan ajavat matoja pyörän vetoakseleilla. Molemmat kierukkapyörät haluavat pyöriä samaan suuntaan nousunsa vuoksi, mikä ei ole mahdollista sylinterihammaspyörien kytkennän vuoksi. Tasauspyörästö pyörii nyt yhtenä lohkona ja varmistaa symmetrisen vääntömomentin jakautumisen (50 % – 50 %).
Jos differentiaalivaikutus ilmenee esimerkiksi mutkissa ajettaessa tai jos yksi pyörä luistaa, yksi mato kääntyy nopeammin ja toinen hitaammin kuin tasauspyörästön kotelo. Nyt hitaammin pyörivään pyörään syötetään suurempi vääntö kuin nopeammin pyörivään pyörään. Nopeammin pyörivä kierukka ajaa vastaavaa kierukkapyörää ja siten kierukkapyörää, joka ajaa kierukan hitaammin pyörivälle pyörälle. Hitaammin pyörivään pyörään kohdistuvaa vääntömomenttia lisää lisäksi kierukkapyörän kautta kulkevan kierukkapyörän osittain itselukittuva vaikutus kierukan suuntaan. Valitsemalla oikean kallistuskulman matolle saadaan haluttu vääntömomentin jakautuminen, tässä lukitusarvo.
Torsen-tasauspyörästö ei vaikuta mihinkään ABS-toimintoon, koska lukitusvaikutus ilmenee vain kuormitettuna, eli kun kaasua kiihdytetään.
Varsinkin kilpailussa driftissä tasauspyörästö on lukittu. Jos tämä ei ole teknisesti mahdollista joissakin autoissa, satelliittipyörä hitsataan aurinkopyöriin. Tällä halvalla tasauspyörästö on aina lukittu. Haittapuolena on, että sillä ei voi enää ajaa yleisillä teillä, koska se pyörä, jolla on pienin nopeus mutkissa, alkaa luistaa. Myös käyttöakseleiden ja CV-nivelten vikojen mahdollisuus on suurempi.
Toinen tapa on saada ESP (Electronic Stability Program) puuttumaan asiaan. Tämä järjestelmä jarruttaa liukuvaa pyörää painamalla lyhyesti jarrusatulaa. Liukuvaa pyörää jarruttamalla siirtyy automaattisesti enemmän tehoa toiseen pyörään tasauspyörästön toiminnan kautta. Tällä tavalla myös tuo epäkohta on eliminoitu. Tätä kutsutaan joskus myös elektroniseksi rajoitetun luiston differentiaalitoiminnaksi.
Tasauspyörästön huolto ja viat:
Nykyään tasauspyörästö sisältää usein "elinikäistä öljyä". Valmistaja ilmoittaa, että öljyä ei tarvitse vaihtaa säännöllisesti. Jotkut valmistajat ilmoittavat vaihtovälin tietyssä kilometrimäärässä. Tätä ajanjaksoa ei saa ylittää. Myös tasauspyörästöjen öljyt on hyvä vaihtaa silloin tällöin elinikäisellä öljyllä. Jokainen öljy joutuu kosketuksiin hapen kanssa ja käy läpi hapettumisprosessin. Voiteluvaikutus heikkenee. Siksi tämä öljy on hyvä vaihtaa tietyllä ajokilometrillä (esim. 150.000 XNUMX km).
Vialliset tasauspyörästöt, joissa laakerit ovat viallisia tai hammaspyörän tila ei ole kunnossa, aiheuttavat voimakasta melua käytössä. Differentiaalit voidaan yleensä korjata. Kunnostuksen aikana kruunun ja hammaspyörän hammaspinnat mitataan ja laakerit vaihdetaan. Jos hampaiden pinnat ovat kuluneet liikaa, osat on vaihdettava. Kruunupyörän vaihto on usein erittäin kallista.
Tasauspyörästön laakerin esijännityksen säätö:
Tasauspyörästön laakerit on asennettava tietyllä esikuormituksella. Tämän arvon määrittää tasauspyörästön valmistaja. Jos esijännitys on joko liian pieni tai liian korkea, laakeri voi pettää ajan myötä. Harkitse liian suurta aksiaalista kuormitusta, joka voi aiheuttaa laakerin liian kuuman. Tasauspyörästöä huollettaessa tai laakereita vaihdettaessa on esijännitys aina tarkistettava ja tarvittaessa säädettävä. Mittausten avulla voidaan määrittää, minkä paksuinen täyttörenkaan (laakerin ja tiivisteen pidikkeen välissä) tulee olla.
Alla on esimerkkejä suoritettavista mittauksista.
Vaihteiston kotelon ulkopinnan ja laakerin välinen etäisyys on mitattava syvyysmittarilla. Kuvassa mitattu arvo on 12 mm.
Tällä syvyysmittarilla voidaan mitata myös öljytiivisteen pidikkeen olakkeen korkeus. Kuvassa mitattu arvo on 10,0 mm.
Asennuksen aikana öljytiivisteen pitimen olake asennetaan tasauspyörästön koteloon. Vähentämällä kaksi juuri mitattua arvoa saadaan erotuspyörästön laakerin ja öljytiivisteen pitimen olakkeen välinen etäisyys: Syvyys – korkeus = 12,0 0mm – 10,00 mm = 2 mm.
Jos tasauspyörästön laakerin ja tiivisteen pidikkeen väliin laitetaan 2 mm välilevy, laakeri asennettaisiin jännitteetön.
Se ei tietenkään ole tarkoitus; paksumpi välilevy on asennettava laakerin kiinnittämiseksi jännityksen alaisena. Esijännitys on valmistajan määräämä. Tämä voi olla esimerkiksi 0,25 mm.
Välilevy, joka on asetettava tässä tapauksessa, on mitattu etäisyys + esijännitys, joten; 2mm + 0,25mm = 2,25mm. Kun välilevy, jonka paksuus on 2,25 mm, asetetaan, esijännitys on asetettu oikein. Sopiva välilevyrengas on löydettävä säiliöstä, jossa on erikokoisia välilevyrenkaita. Oikea aluslevy löytyy ruuvimittarilla.
Alla olevasta kuvasta näet, että välilevyn paksuus on 2,25 mm. Tämä on siis oikea välilevy. Lisätietoa mikrometrillä mittaamisesta löytyy sivulta “Mekaaniset mittaustyökalut".
Yllä olevien kuvien laakerin syvyyden ja tiivistepitimen olakkeen korkeuden mittaukset tehtiin syvyysmittarilla. Nämä mittaukset voidaan kuitenkin suorittaa myös kellonäytöllä. Selitys mittausnäytöllä mittaamisesta löytyy myös sivulta "Mekaaniset mittaustyökalut".
Alla olevien kuvien lukemat eivät vastaa yllä olevia mittoja. Kuvat ovat myös erittäin epäselviä. Nämä korvataan pian uusilla kuvilla, jotka näyttävät mitat oikein.
Kellomittarin ja syvyysmittarin arvojen on vastattava toisiaan. Periaatteessa ei ole väliä millä työkalulla mittaus suoritetaan, mikäli molemmat mittausvälineet ovat käytettävissä. Esimerkiksi käytännön kokeen aikana voi hyvinkin käydä niin, että vain yhden tyyppinen mittaustyökalu on saatavilla. Siksi on tärkeää pystyä käyttämään kaikkia mittaustyökaluja; jarrusatula, mikrometri ja kellotaulun osoitin.
