Subiecte:
- General
- Roata pinion coroana
- Funcționarea diferenţialului
- Dezavantajele unui diferenţial
- Reglarea pinionului coroanei
- LSD (diferenţial sferic limitat)
- Diferenţial Torsen
- Întreținerea și defecte ale unui diferențial
- Reglați preîncărcarea rulmentului diferenţial
General:
Diferenţialul, numit şi cardan, face posibilă o diferenţă de viteză în unitate. Pe această pagină este folosit doar termenul diferenţial.
La viraje, o roată face mai multe rotații decât cealaltă roată. Prin urmare, atunci când o mașină face un viraj la stânga (ca în imaginea de mai jos), roțile din dreapta vor face mai multe rotații decât roțile din stânga (r1 > r2). Deci există o diferență de viteză. Un diferențial asigură că acest lucru este posibil.
La mașinile cu tracțiune față, diferențialul se află în cutia de viteze. La mașinile cu tracțiune spate, acesta este situat pe puntea spate, între roțile din spate. Un arbore cardanic merge apoi de la cutia de viteze spre spate, spre diferenţial.
Imaginea de mai jos este a unei mașini cu tracțiune spate. Arborele dintre cutia de viteze si diferential (cardan) se numeste arbore cardanic sau arbore intermediar. Acest lucru este descris separat pe pagină arbore cardanic. Există doi arbori de antrenare montați pe diferențial care antrenează roțile din spate.
Roata pinion coroana:
Roata pinion coroana din diferential este mentionata separat, deoarece aceste piese trebuie reglate foarte precis dupa lucru. Pinionul este atașat la arborele elicei. Motorul și cutia de viteze antrenează arborele elicei, iar pinionul antrenează roata coroană. Reglarea dintre coroană și roata pinionului este o muncă foarte specializată. Angrenajele trebuie reglate între ele folosind datele din fabrică și echipamentele de măsurare/reglare. Reglarea corectă asigură cea mai mică dezvoltare a zgomotului și cea mai lungă durată de viață.
Funcționarea diferenţialului:
Roata de coroană 1 este antrenată de pinionul din motor/cutie de viteze. Când conduceți drept înainte, arborii de antrenare 2 și 3 se vor roti cu aceeași viteză, iar roata satelit 4 nu se va roti pe axa sa.
În situația acestei imagini, arborele de antrenare din stânga este staționar. Acest lucru se poate datora faptului că roata din stânga este pe asfalt, iar roata din dreapta este pe un drum neasfaltat. În acest caz, roata de pe drumul de pământ se va învârti.
Roata satelit se rotește acum pe axa sa și întreaga forță de antrenare este plasată pe arborele de antrenare din dreapta. Cel din stânga este acum staționar. O situație similară apare și atunci când conduceți printr-o curbă, presiunea în anvelope este mai mică pe o parte, profilele anvelopelor diferă mult și suprafața drumului nu este complet plană.
Dezavantajele unui diferențial:
Faptul că diferenţialul permite diferenţe de viteză între roţi este, de asemenea, un dezavantaj major în anumite circumstanţe. Când una dintre roțile motoare își pierde aderența, se pierde întreaga unitate. Când o mașină are 1 roată pe asfalt și 1 roată în noroi, roata din noroi va fi condusă 1%, iar roata de pe asfalt (cu cea mai mare aderență) va rămâne staționară. Acest lucru se datorează faptului că roata satelit se va învârti rapid, iar roata cu cea mai mică rezistență va conduce cel mai mult.
Reglarea pinionului coroanei:
Înălțimea și distanța suprafețelor de contact ale coroanei și pinionului pot fi reglate. Imaginile arată consecințele unei ajustări incorecte.
Prin lubrifierea coroanei pe un sfert de tură cu unsoare specială (care se dizolvă în ulei), se poate determina suprafața de sprijin dintre coroana și pinionul. Prin rotirea roții cu pinion înainte și înapoi cu un număr de rotații, suprafața de sprijin devine clară (vezi imagini). Prin reglarea și răsucirea de mai multe ori, întregul poate fi ajustat la suprafața ideală de sprijin.
Trebuie să se țină cont de faptul că sarcina de pe unitate determină și deplasarea suprafeței de sprijin. Pe măsură ce sarcina crește, suprafața rulmentului se deplasează mai mult spre exteriorul roții coroanei (imaginea de sus). Sub sarcini ușoare, suprafața de rulment se mișcă mai mult spre interior. La reglare, suprafața de sprijin trebuie să fie în mijloc. Consultați întotdeauna datele din fabrică pentru dimensiuni.
O reglare incorectă provoacă (uneori extrem de) mult zgomot în unitate, cum ar fi un șuierat sau un zgomot. Uzura va crește și ea. De exemplu, diferenţialul se poate defecta după doar câteva mii de kilometri din cauza unei ajustări neglijente (sau fără). Desigur, aceasta a fost precedată de un zgomot puternic.
LSD (Diferenţial cu alunecare limitată)
Pentru a preveni situația de mai sus, este util să dezactivați (parțial) funcționarea diferenţialului în unele cazuri. Asta se numește blocare. Când un diferențial este blocat, transmisia pe ambele axe este aceeași. Roata satelit este oprită sau ambele roți solare sunt cuplate împreună. Există diverse evoluții cu cuplaje cu mai multe plăci, cuplaje vâscoase și cuplaje cu gheare.
Imaginea de mai jos arată un LSD (Diferenţial cu alunecare limitată). Acesta este un diferențial cu frecare internă crescută. Ambreiajele cu mai multe plăci sunt plasate între suprafețele drepte exterioare ale roților solare conice ale semiaxelor și carcasa diferenţialului.
Inelele de presiune din LSD sunt conectate la carcasa diferenţialului pe de o parte şi pot fi deplasate axial pe de altă parte. Inelele de presiune sunt în formă de pană la interior datorită formei convexe a roților satelit. Lamelele interioare (de culoare închisă în imaginea de mai sus) se cuplează cu dinții interni din dinții arborilor de osie. Dinții externi ai lamelelor exterioare se cuplează în canelurile longitudinale ale carcasei diferenţialului. Aceasta înseamnă că lamelele exterioare nu se pot roti.
Când conduceți drept înainte, roata coroană și arborele de antrenare se rotesc cu aceeași viteză, astfel încât nu există frecare. Când una dintre roți are o aderență prea mică și, prin urmare, se rotește mai repede decât cealaltă roată, apare o diferență de viteză între suprafețele conice ale inelului de presiune. Inelul de presiune este presat pe lamele și se creează un moment de frecare dependent de sarcină între lamelele exterioare (care sunt blocate de carcasa diferenţialului) și lamelele interioare care se rotesc rapid care sunt conectate la arborele de antrenare.
Sistemele mai moderne controlate electronic au fost dezvoltate în continuare pe sistemele de autoblocare. Inelele de presiune descrise anterior prezente în sistemele de autoblocare sunt apoi înlocuite cu cilindri inelari care acţionează hidraulic. Ambreiajele cu mai multe plăci sunt acționate folosind electronice.
Diferenţial Torsen
Diferenţialul Torsen („torsen” este o scurtare a „senzație de cuplu”, tradus vag: „senzație de cuplu”) este, în principiu, un diferenţial simetric. Când ambii arbori de ieșire se rotesc la aceeași frecvență de rotație, cuplurile de antrenare în acești arbori sunt egale. Dacă are loc o acțiune diferențială din orice motiv, cuplul de antrenare la arborele de ieșire care se rotește mai rapid scade și la arborele care se rotește mai lent. Și aici, în principiu, se creează un moment de frecare intern care, pe de o parte, reduce cuplul de ieșire și, pe de altă parte, crește cuplul de ieșire. Funcționarea se bazează pe comportamentul de autoblocare al transmisiei cu melc, care este creat prin alegerea unghiului corect de pas al acestor angrenaje.
Diferenţialul de osie din imaginea de mai jos este prins cu şuruburi pe inelul dinţat. Arborele angrenajului melcat sunt montați în carcasa diferenţialului. Roțile melcate, care sunt conectate două câte două prin roți dințate cilindrice, se pot roti liber în jurul axelor lor.
Sunt instalate trei seturi de două angrenaje melcate fiecare. Un angrenaj melcat din fiecare set se cuplează cu melcul care este canelat pe arborele de antrenare al roții spre roata dreaptă; celălalt angrenaj melcat se cuplează cu melcul de pe arborele de antrenare al roții spre roata din stânga.
În timpul conducerii în linie dreaptă (înainte sau înapoi), când nu există nicio acțiune diferențială, ambele osii se rotesc cu aceeași viteză. Carcasa diferenţialului poartă angrenajele melcate, care la rândul lor antrenează melcatele cu arborii de antrenare a roţilor. Ambele angrenaje melcate doresc să se rotească în aceeași direcție datorită pasului lor, ceea ce nu este posibil din cauza cuplării cu roți dințate cilindrice. Diferenţialul se roteşte acum ca un singur bloc şi asigură o distribuţie simetrică a cuplului (50% – 50%).
Dacă apare un efect diferențial, de exemplu în timpul conducerii printr-o curbă, sau dacă o roată alunecă, un melc se va întoarce mai repede, iar celălalt vierme mai lent decât carcasa diferențialului. Un cuplu mai mare este acum furnizat roții cu rotație mai lentă decât roții care se rotesc mai rapid. Vimelul care se rotește mai rapid antrenează angrenajul melcat corespunzător și astfel angrenajul melcat care conduce melcul către roata care se rotește mai lentă. Cuplul la roata care se rotește mai lentă este sporit suplimentar de efectul de autoblocare parțial al antrenării prin angrenajul melcat în direcția melcului. Prin alegerea unghiului corect de pas pe melc se poate obține distribuția dorită a cuplului, aici valoarea de blocare.
Diferenţialul Torsen nu are nicio influenţă asupra vreunei funcţii ABS, deoarece efectul de blocare are loc numai sub sarcină, adică atunci când acceleraţia este accelerată.
Mai ales in curse, cu drifting, diferentialul este blocat. Dacă acest lucru nu este posibil din punct de vedere tehnic la anumite mașini, roata satelit este sudată de roțile solare. În acest mod ieftin, diferenţialul este întotdeauna blocat. Dezavantajul este ca cu greu se mai poate circula pe drumurile publice, deoarece roata care are cea mai mica viteza in viraje va incepe sa alunece. Șansa de defecte la arborii de transmisie și la articulațiile CV este, de asemenea, mai mare.
O altă modalitate este să intervină ESP (Electronic Stability Program). Acest sistem frânează roata care alunecă prin cuplarea scurtă a etrierului de frână. Prin frânarea roții care alunecă, mai multă putere va fi transferată automat către cealaltă roată prin funcționarea diferenţialului. În acest fel, a fost eliminat și acel dezavantaj. Aceasta este uneori numită și o funcționare electronică cu diferențial cu alunecare limitată.
Întreținerea și defecte ale unui diferențial:
În zilele noastre, un diferențial conține adesea „ulei pe viață”. Producătorul indică faptul că uleiul nu trebuie schimbat periodic. Unii producători indică un interval de scurgere într-un anumit număr de kilometri. Această perioadă nu poate fi depășită. De asemenea, este bine să schimbați uleiul ocazional pentru diferențiale cu ulei pe viață. Fiecare ulei intră în contact cu oxigenul și suferă un proces de oxidare. Efectul lubrifiant scade. De aceea este bine să schimbi acest ulei la un anumit kilometraj (de ex. 150.000 km).
Diferențiale defecte, unde rulmenții sunt defecte sau spațiul de pe roata coroană-pinion nu este în regulă, vor face mult zgomot în transmisie. Diferențialele pot fi de obicei revizuite. În timpul reviziei, se măsoară suprafețele dinților coroanei și pinionului și se înlocuiesc rulmenții. Dacă suprafețele dinților sunt prea mult uzate, piesele vor trebui înlocuite. Înlocuirea coroanei este adesea foarte costisitoare.
Reglarea preîncărcării lagărului diferenţial:
Rulmenții din diferențial trebuie montați sub o anumită preîncărcare. Această valoare este determinată de producătorul diferenţialului. Dacă preîncărcarea este fie prea mică, fie prea mare, rulmentul se poate defecta în timp. Luați în considerare o sarcină axială prea mare, care ar putea face ca rulmentul să devină prea fierbinte. La revizia diferenţialului sau la înlocuirea rulmenţilor, preîncărcarea trebuie întotdeauna verificată şi reglată dacă este necesar. Prin măsurători se poate determina ce grosime trebuie să aibă inelul de umplere (între rulment și suportul de etanșare).
Mai jos sunt prezentate exemple de măsurători care trebuie efectuate.
Distanța dintre exteriorul carcasei cutiei de viteze și rulment trebuie măsurată cu un calibre de adâncime. Valoarea măsurată în fotografie este de 12 mm.
Cu acest indicator de adâncime poate fi măsurată și înălțimea umărului suportului simeringului. Valoarea măsurată în fotografie este de 10,0 mm.
În timpul instalării, umărul suportului simeringului este montat în carcasa diferenţialului. Scăzând cele două valori tocmai măsurate, se determină distanța dintre rulmentul diferențial și umărul suportului de etanșare: Adâncime – înălțime = 12,0 0 mm – 10,00 mm = 2 mm.
Dacă s-a plasat o lamă de 2 mm între rulmentul diferenţial şi suportul de etanşare, rulmentul ar fi montat fără tensiune.
Desigur, nu aceasta este intenția; va trebui plasată o lamă mai groasă pentru a monta rulmentul sub tensiune. Preîncărcarea este prescrisă de producător. Aceasta poate fi, de exemplu, 0,25 mm.
Lama care trebuie plasata in acest caz este distanta masurata + presarcina, deci; 2 mm + 0,25 mm = 2,25 mm. Când este plasată lama cu grosimea de 2,25 mm, preîncărcarea este setată corect. Inelul de lame adecvat trebuie găsit într-un recipient cu diferite dimensiuni de inele de lame. Șaiba corectă poate fi găsită cu un calibre cu șurub.
In imaginea de mai jos se poate observa ca lama are o grosime de 2,25 mm. Deci aceasta este lama corectă. Mai multe informații despre măsurarea cu micrometrul găsiți pe pagina „Instrumente mecanice de măsurare".
Măsurătorile adâncimii rulmentului și înălțimii umărului suportului de etanșare din imaginile de mai sus au fost făcute cu un calibre de adâncime. Cu toate acestea, aceste măsurători pot fi efectuate și cu un indicator cadran. Explicația despre măsurarea cu cadranul este dată și pe pagina „Instrumente mecanice de măsurare".
Citirile din imaginile de mai jos nu corespund măsurătorilor de mai sus. Fotografiile sunt, de asemenea, foarte neclare. Acestea vor fi înlocuite în curând cu noi imagini care afișează corect măsurătorile.
Valorile comparatorului și ale indicatorului de adâncime trebuie să se potrivească. În principiu, nu contează ce instrument este folosit pentru a efectua măsurarea, cu condiția ca ambele instrumente de măsurare să fie disponibile. De exemplu, în timpul unui examen practic, este posibil să fie pus la dispoziție un singur tip de instrument de măsurare. Prin urmare, este important să puteți utiliza toate instrumentele de măsurare; etrierul, micrometrul și cadranul indicator.
