Mismunur

Viðfangsefni:

General
Krónuhjól
Rekstur mismunadrifsins
Ókostir við mismunadrif
Að stilla krúnuhjólið
LSD (takmarkaður kúlulaga mismunur)
Torsen mismunadrif
Viðhald og gallar á mismunadrif
Stilltu forhleðslu mismunalagers

Almennt:
Mismunadrifið, einnig kallað kardan, gerir hraðamun á drifinu mögulegan. Aðeins hugtakið mismunur er notað á þessari síðu.
Í beygju snýst annað hjólið fleiri snúninga en hitt hjólið. Þess vegna, þegar bíll snýr til vinstri (eins og á myndinni hér að neðan), munu hægri hjólin snúa meira en vinstri hjólin (r1 > r2). Svo það er hraðamunur. Mismunur tryggir að þetta sé mögulegt.

Í framhjóladrifnum bílum er mismunadrifið í gírkassanum. Í afturhjóladrifnum bílum er þetta staðsett á afturásnum, á milli afturhjólanna. Kardanás liggur síðan frá gírkassanum að aftan, að mismunadrifinu.

Myndin hér að neðan er af afturhjóladrifnum bíl. Skaftið á milli gírkassa og mismunadrifs (kardan) er kallað kardanás eða milliskaft. Þessu er lýst sérstaklega á síðunni kardanskaft. Á mismunadrifinu eru tveir drifskaftar sem knýja afturhjólin.

Krónuhjól:
Kórónuhjólið í mismunadrifinu er nefnt sérstaklega, því þessa hluta þarf að stilla mjög nákvæmlega eftir vinnu. Tannhjólið er fest við skrúfuás. Vélin og gírkassinn knýja skrúfuásinn og tússhjólið knýr kórónuhjólið. Aðlögunin á milli kórónu og tússhjóls er mjög sérhæft starf. Gírin verða að stilla hvert að öðru með því að nota verksmiðjugögn og mæli-/stillingarbúnað. Rétt aðlögun tryggir minnsta hávaðaþróun og lengsta líftíma.

Rekstur mismunadrifsins:
Kórónuhjólið 1 er knúið áfram af pinionhjólinu frá vélinni/gírkassanum. Þegar ekið er beint áfram munu drifskaftar 2 og 3 snúast á sama hraða og gervihnattahjól 4 mun ekki snúast um ásinn.

Í aðstæðum á þessari mynd er vinstri drifskaftið kyrrstætt. Þetta getur stafað af því að vinstra hjólið er á malbikinu og það hægra er á ómalbikuðum vegi. Í þessu tilviki mun hjólið á malarveginum snúast.
Gervihnattahjólið snýst nú um ásinn og fullur drifkrafturinn er settur á hægri drifskaftið. Sá vinstri er nú kyrrstæður. Svipuð staða kemur einnig upp þegar ekið er í beygju, þrýstingur í dekkjum er lægri á annarri hliðinni, dekkjasnið eru mjög mismunandi og vegyfirborð er ekki alveg flatt.

Ókostir við mismunadrif:
Sú staðreynd að mismunurinn leyfir mismun á hraða á milli hjólanna er einnig mikill ókostur við vissar aðstæður. Þegar eitt af drifhjólunum missir grip tapast allt drifið. Þegar bíll er með 1 hjól á malbikinu og 1 hjól í drullu verður hjólið í drullunni keyrt 1% og hjólið á malbikinu (með mest grip) helst kyrrstætt. Þetta er vegna þess að gervihnattahjólið mun snúast hratt og hjólið með minnstu mótstöðu mun keyra mest.

Stilling á túrhjóli:
Hægt er að stilla hæð og fjarlægð snertiflötanna á kórónu- og snúningshjólunum. Myndirnar sýna afleiðingar rangrar aðlögunar.

Með því að smyrja kórónuhjólið í fjórðung úr snúningi með sérstakri fitu (sem leysist upp í olíu) er hægt að ákvarða burðarflöt á milli kórónuhjóls og tússhjóls. Með því að snúa pinionhjólinu fram og til baka nokkrum snúningum verður burðarflöturinn skýr (sjá myndir). Með því að stilla og snúa nokkrum sinnum er hægt að stilla heildina að ákjósanlegu undirlagi.

Taka þarf með í reikninginn að álagið á drifið veldur einnig að burðarflöturinn færist til. Eftir því sem álagið eykst færist burðarflöturinn meira út á kórónuhjólið (fyrir ofan hægri mynd). Við létt álag færist burðarflöturinn meira inn á við. Við aðlögun þarf burðarflöturinn að vera í miðjunni. Skoðaðu alltaf verksmiðjugögnin fyrir stærðir.
Röng aðlögun veldur (stundum mjög) miklum hávaða í akstrinum, svo sem flautandi eða öskur hljóði. Slit mun einnig aukast. Til dæmis getur mismunadrifið bilað eftir aðeins nokkur þúsund kílómetra vegna kærulausrar (eða engrar) stillingar. Auðvitað var mikill hávaði á undan þessu.

LSD (takmarkaður rennismunur)
Til að koma í veg fyrir ofangreindar aðstæður er gagnlegt að slökkva (að hluta til) á virkni mismunadrifsins í sumum tilfellum. Það er kallað blokkun. Þegar mismunadrif er læst er drifið á báðum ásum eins. Gervihnattahjólið er stöðvað eða bæði sólhjólin eru tengd saman. Ýmis þróun er með fjölplötutengi, seigfljótandi tengi og klótengi.

Myndin hér að neðan sýnir LSD (Limited Slip Differential). Þetta er mismunur með auknum innri núningi. Margplötukúplingar eru settar á milli ytri beina yfirborða keilulaga sólhjóla á hálfásnum og mismunadrifshúsinu.

Þrýstihringirnir í LSD eru annars vegar tengdir við mismunadrifshúsið og er hins vegar hægt að færa þær í ás. Þrýstihringirnir eru fleyglaga að innan vegna kúptrar lögunar gervihnattahjólanna. Innri rimlurnar (dökklitaðar á myndinni hér að ofan) tengjast innri tennur ásskaftanna. Ytri tennur ytri rimlanna festast í lengdarróp mismunadrifshússins. Þetta þýðir að ytri rimlurnar geta ekki snúist.

Þegar ekið er beint áfram snúast kórónuhjólið og drifskaftið á sama hraða, þannig að það er enginn núningur. Þegar annað hjólið hefur of lítið grip og snýst því hraðar en hitt hjólið verður hraðamunur á milli keilulaga yfirborðs þrýstihringsins. Þrýstihringnum er þrýst á rimlana og álagsháð núningsmoment myndast á milli ytri rimla (sem eru stíflað af mismunadrifshúsinu) og innri rimla sem snúast hratt sem eru tengdir drifskaftinu.

Nútímalegri rafstýrð kerfi hafa verið þróuð áfram á sjálflæsandi kerfum. Þrýstihringjunum sem áður hefur verið lýst sem eru til staðar í sjálflæsandi kerfunum er síðan skipt út fyrir vökvavirkandi hringhólka. Fjölplötu kúplingar eru notaðar með rafeindatækni.

Torsen mismunadrif
Torsen mismunurinn („torsen“ er stytting á „torque sensing“, lauslega þýtt: „torque feeling“) er í grundvallaratriðum samhverfur mismunadrif. Þegar báðir úttaksöxlar snúast við sömu snúningstíðni eru drifkraftar í þessum öxlum jöfn. Ef mismunadrif á sér stað af einhverri ástæðu minnkar drifkrafturinn á úttaksás sem snýst hraðar og á skaft sem snýst hægar. Einnig hér myndast í grundvallaratriðum innra núningsmoment sem annars vegar dregur úr úttaksvægi og hins vegar eykur úttaksvægi. Aðgerðin byggist á sjálflæsandi hegðun ormgírskiptingar, sem skapast með því að velja rétt hallahorn þessara gíra.
Ásmismunurinn á myndinni hér að neðan er boltaður við hringgírinn. Ormgírskaftarnir eru festir í mismunadrifshúsinu. Ormgírin, sem eru tengd saman tvö og tvö með sívalningum, geta snúist frjálslega um ása sína.
Þrjú sett af tveimur ormgírum hver eru sett upp. Einn ormagangur úr hverju setti tengist orminn sem er spólaður á hjóldrifskaftinu á hægra hjólið; hinn ormgírinn tengist orminn á drifskaftinu á vinstra hjólið.
Við akstur beint áfram (fram eða afturábak), þegar engin mismunadrif er, snúast báðir ásarnir á sama hraða. Mismunadrifshúsið ber ormgírin, sem aftur reka orma með hjóladrifsöxlum. Bæði ormgírin vilja snúast í sömu átt vegna halla þeirra, sem er ekki mögulegt vegna tengingar við sívalur gír. Mismunadrifið snýst nú sem ein blokk og tryggir samhverfa togdreifingu (50% – 50%).

Ef mismunadrifsáhrif koma fram, til dæmis þegar ekið er í gegnum beygju, eða ef annað hjólið sleppur, snýst annar ormurinn hraðar og hinn ormurinn hægar en mismunadrifshúsið. Stærra tog er nú gefið til hjólsins sem snýst hægar en hjólsins sem snýst hraðar. Ormurinn sem snýst hraðar knýr samsvarandi ormgír og þar með ormgírinn sem keyrir orminn að hægara snúningshjólinu. Togið á hægara snýst hjólið eykst til viðbótar með sjálflæsandi áhrifum akstursins í gegnum ormgírinn í átt að orminum. Með því að velja rétt hallahorn á orminn er hægt að fá æskilega togdreifingu, hér blokkunargildið.
Torsen mismunadrifið hefur engin áhrif á neina ABS-virkni, þar sem læsingaráhrifin koma aðeins fram við álag, þ.e.a.s. þegar inngjöfinni er hraðað.

Sérstaklega í kappakstri, með reki, er mismunadrifinu læst. Ef þetta er ekki tæknilega mögulegt á ákveðnum bílum er gervihnattahjólið soðið við sólhjólin. Á þennan ódýra hátt er mismunadrifið alltaf læst. Ókosturinn er sá að það er varla hægt að aka honum á þjóðvegum lengur, því hjólið sem er með minnsta hraða í beygjum fer að renna. Líkurnar á göllum á drifsköftum og CV samskeytum eru einnig meiri.
Önnur leið er að láta ESP (Electronic Stability Program) grípa inn í. Þetta kerfi bremsar rennihjólið með því að tengja bremsuklossann í stutta stund. Með því að hemla rennihjólið færist meira afl sjálfkrafa yfir á hitt hjólið með notkun mismunadrifsins. Þannig hefur þeim óhagræði einnig verið eytt. Þetta er stundum einnig kallað rafræn mismunadrifsaðgerð með takmörkuðum miðum.

Viðhald og gallar mismunadrifs:
Nú á dögum inniheldur mismunadrif oft „líftímaolíu“. Framleiðandinn gefur til kynna að ekki þurfi að skipta um olíu reglulega. Sumir framleiðendur gefa til kynna tæmingarbil í ákveðnum fjölda kílómetra. Ekki má fara fram úr þessum tíma. Það er líka gott að skipta um olíu af og til fyrir mismun með lífstíðarolíu. Sérhver olía kemst í snertingu við súrefni og fer í oxunarferli. Smuráhrifin minnka. Þess vegna er gott að skipta um þessa olíu á ákveðnum kílómetrafjölda (t.d. 150.000 km).
Gallaður mismunadrif, þar sem legur eru gallaðar eða plássið á krúnuhjólinu er ekki í lagi, mun gera mikinn hávaða í drifinu. Venjulega er hægt að endurskoða mismuninn. Við yfirferðina eru tannflötir kórónu- og tannhjólabúnaðarins mældir og skipt um legur. Ef tannflötin eru of slitin þarf að skipta um hlutana. Það er oft mjög dýrt að skipta um kórónuhjól.

Stilling á forhleðslu mismunalaganna:
Legurnar í mismunadrifinu verða að vera festar undir ákveðnu forálagi. Þetta gildi er ákvarðað af mismunadrifsframleiðandanum. Ef forálagið er annað hvort of lágt eða of hátt getur legið bilað með tímanum. Íhuga of mikið ásálag, sem gæti valdið því að legið verði of heitt. Þegar mismunadrifið er endurnýjað eða skipt um legur þarf alltaf að athuga forálagið og stilla það ef þörf krefur. Með mælingum er hægt að ákvarða hvaða þykkt fyllingarhringurinn (milli legu og þéttihaldara) á að vera.
Dæmi um þær mælingar sem þarf að framkvæma eru gefin hér að neðan.

Mæla skal fjarlægðina á milli ytra hluta gírkassahússins og legunnar með dýptarmæli. Gildið mælt á myndinni er 12 mm.

Með þessum dýptarmæli er einnig hægt að mæla hæð öxlsins á olíuþéttihaldaranum. Gildið mælt á myndinni er 10,0 mm.

Við uppsetningu er öxl olíuþéttihaldarans fest í mismunadrifshúsinu. Með því að draga frá gildin tvö sem nýlega voru mæld, er fjarlægðin milli mismunalegs og öxlar olíuþéttihaldarans ákvörðuð: Dýpt – hæð = 12,0 0mm – 10,00 mm = 2 mm.
Ef 2 mm shim væri komið fyrir á milli mismunalagsins og innsiglishaldarans væri legið sett upp spennulaust.
Það er auðvitað ekki ætlunin; setja þarf þykkari shim til að festa leguna undir spennu. Forhleðslan er ávísað af framleiðanda. Þetta getur til dæmis verið 0,25 mm.
The shim sem verður að setja í þessu tilfelli er mæld fjarlægð + forhleðslan, svo; 2 mm + 0,25 mm = 2,25 mm. Þegar shim með þykkt 2,25 mm er komið fyrir er forhleðslan rétt stillt. Hentugan shim-hring verður að finna í íláti með mismunandi stærðum af shim-hringjum. Réttu þvottavélina má finna með skrúfumæli.
Á myndinni hér að neðan má sjá að shiminn er 2,25 mm þykkur. Svo þetta er rétta shimið. Frekari upplýsingar um mælingu með míkrómeter er að finna á síðunni “Vélræn mælitæki".

Mælingar á dýpt legunnar og hæð á öxl innsiglishaldarans á myndunum hér að ofan voru gerðar með dýptarmæli. Hins vegar er einnig hægt að framkvæma þessar mælingar með skífuvísi. Útskýring á mælingu með skífuvísinum er einnig gefin á síðunni “Vélræn mælitæki".

Álestur á myndunum hér að neðan samsvarar ekki mælingunum hér að ofan. Myndirnar eru líka mjög óskýrar. Þessum verður brátt skipt út fyrir nýjar myndir sem sýna mælingarnar rétt.

Gildin á skífumælinum og dýptarmælinum verða að passa saman. Í grundvallaratriðum skiptir ekki máli hvaða tæki er notað til að framkvæma mælinguna, að því gefnu að bæði mælitækin séu til staðar. Sem dæmi má nefna að á verklegu prófi getur vel verið að aðeins ein tegund mælitækja sé tiltæk. Það er því mikilvægt að geta notað öll mælitæki; mælirinn, míkrómælirinn og skífuvísirinn.