Tárgyak:
- Általános
- Korona fogaskerék
- A differenciálmű működése
- A differenciálmű hátrányai
- A korona fogaskerék beállítása
- LSD (Limited Spherical Differential)
- Torsen differenciálmű
- A differenciálmű karbantartása és hibái
- Állítsa be a differenciálmű csapágy előfeszítését
összesen:
A kardánnak is nevezett differenciálmű sebességkülönbséget tesz lehetővé a hajtásban. Ezen az oldalon csak a differenciál kifejezést használjuk.
Kanyarban az egyik kerék többet fordul, mint a másik. Ezért amikor egy autó balra kanyarodik (mint az alábbi képen), a jobb oldali kerekek több fordulatot tesznek, mint a bal kerekek (r1 > r2). Tehát van sebesség különbség. A differenciálmű biztosítja, hogy ez lehetséges.
Az elsőkerék-hajtású autókban a differenciálmű a sebességváltóban található. A hátsókerék-hajtású autókban ez a hátsó tengelynél, a hátsó kerekek között található. Ezután a sebességváltótól hátrafelé, a differenciálműig egy kardántengely fut.
Az alábbi képen egy hátsókerék-hajtású autó látható. A sebességváltó és a differenciálmű (kardán) közötti tengelyt kardántengelynek vagy közbenső tengelynek nevezik. Erről az oldalon külön van leírás kardántengely. A differenciálműre két hajtótengely van felszerelve, amelyek a hátsó kerekeket hajtják.
Korona fogaskerék:
A differenciálműben lévő korona fogaskerékről külön említést teszünk, mert ezeket az alkatrészeket munka után nagyon pontosan kell beállítani. A fogaskerék a kardántengelyhez van rögzítve. A motor és a sebességváltó hajtja a kardántengelyt, a fogaskerék pedig a koronás kereket. A korona és a fogaskerék közötti beállítás nagyon speciális munka. A fogaskerekeket a gyári adatok és mérő/beállító berendezések segítségével egymáshoz kell állítani. A megfelelő beállítás biztosítja a legkisebb zajkibocsátást és a leghosszabb élettartamot.
A differenciálmű működése:
Az 1 koronakereket a motor/sebességváltó fogaskereke hajtja. Ha egyenesen halad előre, a 2. és 3. hajtótengely azonos sebességgel forog, és a 4. műholdkerék nem forog a tengelye körül.
Ezen a képen a bal oldali hajtótengely álló helyzetben van. Ennek oka lehet, hogy a bal oldali kerék az aszfalton, a jobb oldali pedig burkolatlan úton van. Ebben az esetben a kerék a földúton forog.
A műholdkerék most forog a tengelye körül, és a teljes hajtóerő a jobb oldali hajtótengelyre kerül. A bal oldali most mozdulatlan. Hasonló helyzet adódik kanyarban is, az egyik oldalon alacsonyabb a guminyomás, az abroncsprofilok jelentősen eltérnek, és az útfelület sem teljesen sík.
A differenciálmű hátrányai:
Az a tény, hogy a differenciálmű lehetővé teszi a kerekek közötti sebességkülönbséget, szintén jelentős hátrányt jelent bizonyos körülmények között. Ha az egyik hajtott kerék elveszíti a tapadást, a teljes hajtás elveszik. Ha egy autónak 1 keréke van az aszfalton és 1 kerék sárban, a sárban lévő kerék 1%-ban meghajtott, és az aszfalton lévő (legjobb tapadású) kerék álló helyzetben marad. Ennek az az oka, hogy a műholdkerék gyorsan forog, és a legkisebb ellenállású kerék hajt a legtöbbet.
A korona fogaskerék beállítása:
A korona- és fogaskerekes fogaskerekek érintkezési felületeinek magassága és távolsága állítható. A képeken a helytelen beállítás következményei láthatók.
A koronakerék negyed fordulatig tartó speciális zsírral (amely az olajban oldódik) megkenve meghatározható a csapágyfelület a koronakerék és a fogaskerék között. A fogaskerék több fordulatszámú előre-hátra forgatásával a tartófelület tisztává válik (lásd a képeket). Többszöri beállítással és elforgatással az egész az ideális támasztófelületre állítható.
Figyelembe kell venni, hogy a hajtás terhelése a tartófelület elmozdulását is okozza. A terhelés növekedésével a csapágyfelület jobban a koronakerék kifelé mozdul el (jobb oldali kép). Kis terhelés hatására a csapágyfelület jobban befelé mozdul el. Beállításkor a támasztófelületnek középen kell lennie. A méreteket mindig a gyári adatokban találja meg.
A helytelen beállítás (néha rendkívül) sok zajt okoz a hajtásban, például sípoló vagy csikorgó hangot. A kopás is növekedni fog. Például a differenciálmű már néhány ezer kilométer megtétele után meghibásodhat a gondatlan (vagy nem) beállítás miatt. Ezt persze nagy zaj előzte meg.
LSD (Limited Slip Differential)
A fenti helyzet megelőzése érdekében célszerű bizonyos esetekben (részlegesen) letiltani a differenciálmű működését. Ezt hívják blokkolásnak. Ha a differenciálmű reteszelt, a hajtás mindkét tengelyen azonos. A műholdkerék leáll, vagy mindkét napkerék össze van kapcsolva. Különféle fejlesztések léteznek többlemezes tengelykapcsolókkal, viszkózus tengelykapcsolókkal és karmos tengelykapcsolókkal.
Az alábbi képen egy LSD (Limited Slip Differential) látható. Ez egy fokozott belső súrlódású differenciálmű. A többtárcsás tengelykapcsolók a féltengelyek kúpos napkerekeinek külső egyenes felületei és a differenciálműház között vannak elhelyezve.
Az LSD-ben lévő nyomógyűrűk egyrészt a differenciálműházhoz csatlakoznak, másrészt axiálisan mozgathatók. A nyomógyűrűk belülről ék alakúak a szatellit kerekek domború alakja miatt. A belső lamellák (a fenti képen sötét színűek) a tengelytengelyek belső fogaihoz kapcsolódnak. A külső lamellák külső fogai a differenciálműház hosszirányú hornyaiba kapcsolódnak. Ez azt jelenti, hogy a külső lamellák nem foroghatnak.
Egyenesen haladva a koronakerék és a hajtótengely azonos sebességgel forog, így nincs súrlódás. Ha az egyik keréknek túl kicsi a tapadása, és ezért gyorsabban forog, mint a másik kerék, sebességkülönbség lép fel a nyomógyűrű kúpos felületei között. A nyomógyűrűt a lécekhez nyomják, és terheléstől függő súrlódási nyomaték jön létre a külső lamellák (amelyeket a differenciálműház blokkol) és a gyorsan forgó belső lamellák között, amelyek a hajtótengelyhez vannak csatlakoztatva.
Az önzáró rendszereken továbbfejlesztették a korszerűbb elektronikus vezérlésű rendszereket. Az önzáró rendszerekben lévő, korábban leírt nyomógyűrűket ezután hidraulikusan működő gyűrűs hengerekre cserélik. A többtárcsás tengelykapcsolók működtetése elektronikával történik.
Torsen differenciálmű
A Torsen differenciálmű (a „torsen” a „nyomatékérzékelés” rövidítése, lazán fordítva: „nyomatékérzet”) elvileg szimmetrikus differenciálmű. Ha mindkét kimenő tengely azonos forgási frekvencián forog, ezekben a tengelyekben a meghajtó nyomatékok egyenlőek. Ha bármilyen okból differenciálműködés lép fel, a gyorsabban forgó kimenő tengely meghajtó nyomatéka csökken, a lassabban forgó tengelyé pedig csökken. Itt is elvileg egy belső súrlódási nyomaték jön létre, amely egyrészt csökkenti a kimenő nyomatékot, másrészt növeli a kimenő nyomatékot. A működés a csigakerekes hajtómű önzáró viselkedésén alapul, amely a fogaskerekek megfelelő dőlésszögének megválasztásával jön létre.
Az alábbi képen látható tengely differenciálmű a fogaskerékhez van csavarozva. A csigahajtómű tengelyei a differenciálműházba vannak szerelve. A két-két hengeres fogaskerekű csigakerekes fogaskerekek szabadon foroghatnak tengelyük körül.
Három, egyenként két csigakerekes készlet van felszerelve. Mindegyik készletből egy csigakerék kapcsolódik a kerék meghajtó tengelyén a jobb kerékhez hordott csigahoz; a másik csigakerék a bal oldali kerék hajtótengelyén lévő csigához kapcsolódik.
Egyenes menet közben (előre vagy hátra), amikor nincs differenciálmű, mindkét tengely azonos sebességgel forog. A differenciálmű háza hordozza a csigakerekeket, amelyek viszont a kerékhajtó tengelyekkel hajtják meg a csigákat. Mindkét csigakerekes fogaskereke a dőlésszögéből adódóan egy irányba akar forogni, ami a hengeres fogaskerekes kapcsolás miatt nem lehetséges. A differenciálmű most egy blokkként forog, és szimmetrikus nyomatékelosztást biztosít (50% – 50%).
Ha differenciálhatás lép fel, például egy kanyarban áthaladás közben, vagy ha az egyik kerék megcsúszik, az egyik csiga gyorsabban, a másik pedig lassabban forog, mint a differenciálmű háza. A lassabban forgó kerék most nagyobb nyomatékot kap, mint a gyorsabban forgó kerék. A gyorsabban forgó csiga hajtja a megfelelő csigakereket, és így a csigakereket a lassabban forgó kerékre hajtja. A lassabban forgó kerék forgatónyomatékát ezenkívül növeli a hajtómű részlegesen önzáró hatása a csigakeréken keresztül a csiga irányában. A csiga helyes dőlésszögének kiválasztásával megkapható a kívánt nyomatékeloszlás, itt a blokkolási érték.
A Torsen differenciálműnek nincs befolyása egyetlen ABS funkcióra sem, mivel a reteszelő hatás csak terhelés alatt, azaz a gázpedál felgyorsítása esetén jelentkezik.
Főleg a versenyzésben, a driftelésnél a differenciálmű le van zárva. Ha ez bizonyos autókon műszakilag nem lehetséges, a műholdkereket a napkerekekhez hegesztik. Ilyen olcsó módon a differenciálmű mindig reteszelve van. Hátránya, hogy közúton már alig lehet vele haladni, mert a kanyarokban a legkisebb sebességű kerék elkezd csúszni. A hajtótengelyek és a CV-csuklók meghibásodásának esélye is nagyobb.
Egy másik lehetőség az ESP (elektronikus stabilitási program) beavatkozása. Ez a rendszer a féknyereg rövid megnyomásával lefékezi a csúszó kereket. A csúszó kerék fékezésével a differenciálmű működése révén automatikusan több erő jut át a másik kerékre. Ezzel azt a hátrányt is kiküszöbölték. Ezt néha elektronikus korlátozott szlip differenciálműnek is nevezik.
A differenciálmű karbantartása és hibái:
Manapság a differenciálmű gyakran „élettartamú olajat” tartalmaz. A gyártó jelzi, hogy az olajat nem kell rendszeresen cserélni. Egyes gyártók bizonyos számú kilométerben jelzik az ürítési intervallumot. Ezt az időszakot nem lehet túllépni. Az is jó, ha időnként olajat cserélünk a differenciálműnél élettartamra szóló olajjal. Minden olaj érintkezésbe kerül oxigénnel és oxidációs folyamaton megy keresztül. A kenőhatás csökken. Ezért érdemes ezt az olajat egy bizonyos futásteljesítménynél (pl. 150.000 XNUMX km) lecserélni.
A hibás differenciálművek, ahol a csapágyak hibásak, vagy a koronás fogaskeréken nincs rendben a hely, nagy zajt adnak a hajtásban. A differenciálművek általában javíthatók. A nagyjavítás során megtörténik a korona és a fogaskerekes fogaskerekek fogfelületeinek mérése és a csapágyak cseréje. Ha a fogfelületek túlságosan lekoptak, az alkatrészeket ki kell cserélni. A koronakerék cseréje gyakran nagyon költséges.
A differenciálmű csapágy előfeszítésének beállítása:
A differenciálmű csapágyait bizonyos előfeszítés mellett kell felszerelni. Ezt az értéket a differenciálmű gyártója határozza meg. Ha az előfeszítés túl alacsony vagy túl magas, a csapágy idővel meghibásodhat. Vegye figyelembe a túl nagy axiális terhelést, ami a csapágy túlmelegedését okozhatja. A differenciálmű nagyjavítása vagy a csapágycsere során az előfeszítést mindig ellenőrizni kell és szükség esetén be kell állítani. Mérésekkel meghatározható, hogy milyen vastagságú legyen a töltőgyűrű (a csapágy és a tömítéstartó között).
Az alábbiakban példákat adunk az elvégzendő mérésekre.
Mélységmérővel meg kell mérni a hajtómű házának külseje és a csapágy közötti távolságot. A képen mért érték 12 mm.
Ezzel a mélységmérővel az olajtömítés-tartó vállának magassága is mérhető. A képen mért érték 10,0mm.
A beszerelés során az olajtömítés-tartó vállát a differenciálmű házába szerelik. Az imént mért két érték kivonásával meghatározható a differenciálmű csapágyazása és az olajtömítés-tartó válla közötti távolság: Mélység – magasság = 12,0 0mm – 10,00 mm = 2 mm.
Ha egy 2 mm-es alátétet helyeznek el a differenciálmű csapágya és a tömítéstartó közé, akkor a csapágy feszültségmentesen kerül felszerelésre.
Természetesen nem ez a szándék; vastagabb alátétet kell helyezni a csapágy feszített rögzítéséhez. Az előfeszítést a gyártó írja elő. Ez lehet például 0,25 mm.
Az alátét, amit ebben az esetben el kell helyezni, a mért távolság + az előfeszítés, tehát; 2 mm + 0,25 mm = 2,25 mm. A 2,25 mm vastag alátét behelyezésekor az előfeszítés megfelelően van beállítva. A megfelelő alátétgyűrűt különböző méretű alátétgyűrűket tartalmazó tartályban kell megtalálni. A megfelelő alátétet egy csavaros mérőműszerrel találja meg.
Az alábbi képen látható, hogy az alátét vastagsága 2,25 mm. Tehát ez a megfelelő alátét. A mikrométerrel történő mérésről bővebb információ a “ oldalon található.Mechanikus mérőeszközök".
A fenti képeken a csapágy mélység és a tömítéstartó váll magasságának mérései mélységmérővel történtek. Ezek a mérések azonban mérőórával is elvégezhetők. A tárcsajelzővel történő mérés magyarázata szintén megtalálható a „ oldalon.Mechanikus mérőeszközök".
Az alábbi képeken látható értékek nem felelnek meg a fenti méréseknek. A fotók is nagyon homályosak. Ezeket hamarosan új képek váltják fel, amelyek helyesen jelenítik meg a méréseket.
A mérőóra és a mélységmérő értékeinek egyeznie kell. Elvileg nem mindegy, hogy melyik eszközzel végezzük a mérést, feltéve, hogy mindkét mérőeszköz rendelkezésre áll. Például egy gyakorlati vizsga során előfordulhat, hogy csak egyfajta mérőeszközt bocsátanak rendelkezésre. Ezért fontos, hogy minden mérőeszközt használni lehessen; a tolómérő, a mikrométer és a számlapjelző.
