Gépjármű-differenciál: eszköz, meghibásodások és kiválasztási módszer
Tartalom
A teljes értékű terepjárók, néhány crossover és összkerék-meghajtású városi személygépkocsi műszaki dokumentációjában szerepel a "differenciálzár" kifejezés. Kitaláljuk, mi ez, mi a célja az autóban, hogyan működik, és azt is, hogyan válasszunk újat a meghibásodott helyettesítésére.
Mi a gépi differenciálmű
Az autó differenciálműje egy erőátviteli elem. Biztosítja a hajtókerekek független forgását, ugyanakkor mindegyiknek ugyanazt a nyomatékot továbbítja.
Ez az elem különösen fontos az autó kanyarokban való stabilitása szempontjából. A fizikából tudjuk, hogy forduláskor a félkör belsejében lévő kerék rövidebb utat halad, mint a kör külső oldalán lévő kerék. A meghajtott kerekeknél ez egyáltalán nem érezhető.
Ami a meghajtott kerekeket illeti, ha nem lenne különbség a sebességváltóban, bármelyik autó jelentősen elveszítené a stabilitását a kanyarok során. A probléma az, hogy a külső és belső kerekeknek kanyarodáskor különböző sebességgel kell forogniuk a tapadás fenntartása érdekében. Ellenkező esetben az egyik kerék vagy csúszik, vagy megcsúszik.
A differenciálmű a hajtótengelyre van felszerelve. Négykerék-meghajtású (SUV vagy 4x4 osztályú) járművek esetében ez a mechanizmus minden tengelyen elérhető.
Egyes autókban a differenciálmű kifejezetten hegesztett, hogy az autó sodródjon. Példa erre a kétkerekű, hegesztett differenciálművel ellátott rallyautók. A rendszeres városi vezetéshez azonban jobb, ha gyári differenciálművet, vagy, ahogy másképpen hívják, nyitott differenciálművet használunk.
Differenciális történelem és cél
A differenciálmű kialakítása szinte egyidőben jelent meg a belső égésű motorral felszerelt járművek gyártásának megkezdésével. A különbség csak pár év volt.
Az első autók olyan ingatagak voltak a kanyarok körül, hogy a mérnököknek meg kellett találniuk, hogyan lehet ugyanazt a tolóerőt átvinni a meghajtó kerekekre, ugyanakkor meg kell tenniük őket, hogy különböző sebességgel foroghassanak a kanyarokban.
Bár nem mondható el, hogy magát a mechanizmust a belső égésű motorral ellátott autók megjelenése után fejlesztették ki. Az a tény, hogy az első autók kezelhetőségének megoldása érdekében olyan fejlesztést kölcsönöztek, amelyet korábban gőzkocsikon használtak.
Magát a mechanizmust egy francia mérnök fejlesztette ki - Onesifor Pekker 1825-ben. Ferdinand Porsche folytatta a munkát az autó csúszókerekén. Cége és a ZF AG (Friedrichshafen) közreműködésével kifejlesztettek egy bütykös differenciálművet (1935).
Az LSD differenciálművek tömeges használata 1956-ban kezdődött. A technológiát minden autógyártó alkalmazta, mivel új lehetőségeket nyitott meg a négykerekű járművek előtt.
Differenciálmű
A differenciálmű bolygókerekes sebességváltón alapult. Egy egyszerű sebességváltó két fogaskerékből áll, amelyek különböző számú, azonos méretű fogakkal rendelkeznek (állandó bekapcsoláshoz).
Amikor a nagyobb sebességfokozat forog, a kisebbik több fordulatot tesz meg a tengelye körül. A bolygómódosítás nemcsak a nyomaték átadását biztosítja a hajtótengelyhez, hanem átalakítja azt úgy, hogy a meghajtott és hajtott tengelyek sebessége eltérő legyen. A bolygókerekes hajtóművekben szokásos sebességváltó mellett számos további elemet használnak, amelyek három fővel lépnek kölcsönhatásba.
A differenciálmű kihasználja a bolygókerekes hajtóművek teljes potenciálját. Annak a ténynek köszönhetően, hogy egy ilyen mechanizmus két fokú szabadsággal rendelkezik, és lehetővé teszi az áttétel megváltoztatását, az ilyen mechanizmusok hatékonynak bizonyultak a különböző sebességgel forgó hajtókerekek stabilitásának biztosítására.
A differenciálmű a következőket tartalmazza:
- Differenciálház vagy pohár. A teljes bolygómű és a fogaskerekek rögzülnek benne;
- Semiaxis fogaskerekek (leggyakrabban napelemes típusokat használnak). Vegye ki a műholdak nyomatékát és továbbítsa a meghajtó kerekekhez;
- A főáttétel hajtott és hajtott fogaskerekei;
- Műholdak. Bolygóművekként működnek. Ha az autó személygépkocsi, akkor két ilyen alkatrész lesz egy mechanizmusban. Terepjárókban és teherautókban a bolygóműnek 4 műholdja van.
Differenciálműveleti ábra
Kétféle ilyen mechanizmus létezik - szimmetrikus és aszimmetrikus differenciál. Az első módosítás képes a nyomaték egyenlő továbbítására a tengely tengelyére. Működésüket a hajtókerekek szögsebessége nem befolyásolja.
A második módosítás a nyomaték beállítását biztosítja a hajtótengely kerekei között, ha azok különböző sebességgel kezdenek forogni. Gyakran ilyen differenciálművet telepítenek egy összkerék-meghajtású jármű tengelyei közé.
További részletek a differenciálmű működési módjairól. A mechanizmus másképp működik ilyen helyzetekben:
- Az autó egyenesen megy;
- Az autó manővert hajt végre;
- A hajtókerekek csúszni kezdenek.
Így működik a differenciálmű:
Egyenes mozdulattal
Amikor az autó egyenesen halad, a műholdak egyszerűen összekapcsolják a tengely fogaskerekeit. Az autó kerekei azonos sebességgel forognak, így a pohár úgy forog, mint egyetlen cső, amely összeköti mindkét tengelytengelyt.
A forgatónyomaték egyenletesen oszlik el a két kerék között. A kerék fordulatszáma megfelel a fogaskerék fordulatszámának.
Forduláskor
Amikor a gép manőverezik, a kerék a külső fordulási sugárban több fordulatot tesz meg, mint a belső fordulási sugáré. A belső kerék nagy ellenállást tapasztal, mivel a külső kerék nyomatéka növekszik, és az út megakadályozza, hogy a megfelelő sebességgel forogjon.
Ebben az esetben a műholdak játékba lépnek. A belső tengely tengelyének fogaskeréke lelassul, emiatt a pohárban lévő bolygókerék ellentétes irányba kezd forogni. Ez a mechanizmus lehetővé teszi az autó stabilitásának fenntartását szűk és szoros kanyarokban is. Megakadályozza a lassuló kerék abroncsának túlzott kopását is.
Csúszáskor
A harmadik helyzet, amelyben a differenciálmű hasznos, a kerékcsúszás. Ez például akkor történik, amikor az autó sárba kerül vagy jégen mozog. Ebben az üzemmódban a differenciálmű teljesen más elven működik, mint kanyarban.
A helyzet az, hogy megcsúszáskor a felfüggesztett kerék szabadon forogni kezd, ami a kerék nyomatékának elvesztéséhez vezet, amely kellően tapad az útfelülethez. Ha a differenciálmű kanyar módban működött, sárba vagy jégbe került, az autó teljesen leállt, mivel a tapadás teljesen eltűnt.
Ennek a problémának a kiküszöbölésére a mérnökök egy korlátozott csúszási különbséget fejlesztettek ki. Kicsit később beszélünk a munkájáról. Először érdemes figyelembe venni a differenciálok meglévő módosulásait és azok különbségeit.
Differenciáltípusok
Ha az autónak egy hajtótengelye van, akkor kereszttengelyes differenciálművel lesz felszerelve. Egy összkerék-meghajtású jármű középső differenciálművet használ. Az elsőkerék-meghajtású autóknál ezt első differenciálműnek, a hátsókerék-meghajtású autók modelljeit pedig hátsó differenciálműnek hívják.
Ezeket a mechanizmusokat három kategóriába sorolják a hajtómű típusa szerint:
- Ferde differenciálmű;
- Féreg hajtómű differenciálmű;
- Hengeres differenciálmű.
A fő- és axiális fogaskerék alakja szerint különböznek egymástól. Az elülső és a hátsókerék-meghajtású járművekbe kúpos módosításokat telepítenek. Az összkerékhajtású modelleknél hengereseket használnak, és a csigahajtóművek minden típusú sebességváltóhoz alkalmasak.
Az autó típusától és az adott útviszonyoktól függően a következő differenciálművek hasznosak lehetnek:
- Mechanikus reteszelés;
- Önzáró differenciálmű;
- Elektromos reteszelés.
Mechanikusan reteszelt differenciálművek
Ebben a módosításban a műholdakat maga a sofőr blokkolja a kerekeken lévő speciális kapcsolók segítségével. Amikor a gép egyenes vonalban van vagy fordul, a differenciálmű normálisan működik.
Amint egy autó instabil felületű úttestre esik, például sárral vagy havas úttal hajt be az erdőbe, a vezető a karokat a kívánt helyzetbe mozgatja, így a műholdak blokkolva vannak.
Ebben a módban a bolygómű nem működik, és az autó elvileg differenciál nélkül van. Valamennyi hajtott kerék ugyanolyan sebességgel forog, ami megakadályozza a megcsúszást, és az összes keréken megmarad a tapadás.
Az ilyen mechanizmusok egyszerűbb eszközzel rendelkeznek, és egyes költségvetési terepjárókra vannak felszerelve, például a UAZ háztartási járműveiben. Mivel az abroncsok nem kopnak túlzottan, amikor lassan haladnak át a sárban, ez a kialakítás nem károsítja az autó gumiabroncsait.
Korlátozott csúszáskülönbség
Ebben a kategóriában többféle mechanizmus létezik. Ilyen eszközök például:
- LSD. Az ilyen sebességváltókban az egyik tengely tengelyének túlzottan nagy forgása esetén a műholdak automatikusan reteszelődnek. Ez megakadályozza, hogy a stabil kerék elveszítse tapadását;
- Viszkózus tengelykapcsoló. Ezek a különbségek viszkózus szilikon alapú anyagokat használnak. Hűvös állapotban folyékony állapotban marad. Amint felmelegszik és keveredni kezd, az anyag tulajdonságai megváltoznak, és ragadós szerkezetet kap, ami növeli annak viszkozitását. Ez a jellemző növekszik a tengelyek tengelyeinek forgási különbségének növekedésével. A viszkózus kapcsolásoknak számos jelentős hátránya van. Először is, nem javítják meg őket. Amikor az anyag elveszíti tulajdonságait, az egész blokkot ki kell cserélni. Másodszor, a blokkolás akkor következik be, amikor a kerék erősen megcsúszik, így az autó nem mindig képes hatékonyan megbirkózni az off-road körülmények között. E hiányosságok ellenére a mechanizmus költségvetési árában eltér. A legtöbb olcsó crossover éppen ilyen differenciálművel van felszerelve.
- Torsen. A törzs féregzárat használ. Amikor az egyik tengely nyomaték együtthatója növekszik vagy csökken a másik tengelyhez képest, akkor a retesz aktiválódik. Ezt a technológiát használják például az Audi járművekben. A készülék mechanikailag összekapcsolt mechanizmusok közé is sorolható. Mindenféle differenciálmű közül a legmegbízhatóbbnak tartják, és egyszerűsége különbözteti meg. Emiatt drágák.
Elektromos reteszelés
Az ilyen különbségek a jármű elektronikájához kapcsolódnak. A legdrágábbnak tartják őket, mert összetett felépítésűek és blokkoló meghajtóval rendelkeznek. Ez a mechanizmus a jármű ECU-jához kapcsolódik, amely adatokat kap a kerekek forgását ellenőrző rendszerektől, például az ABS-től. Egyes járműveknél az automatikus reteszelés kikapcsolható. Ehhez van egy speciális gomb a kezelőpanelen.
Az elektronikus opciók előnye, hogy lehetővé teszik a blokkolás több fokozatának beállítását. Az ilyen mechanizmusok további pluszja, hogy tökéletesen segítenek megbirkózni a túlkormányzással. Ilyen modellekben a forgatónyomatékot a tengely fogaskerékére alkalmazzák, amely alacsonyabb sebességgel forog.
További információ a differenciálzárról
Bármely kereszttengely-differenciálnak jelentős hátránya van - a nyomaték automatikusan a kerék felé kerül, amely erősebben forog. Emiatt a második kerék, amely megfelelő tapadással rendelkezik, elveszíti a tapadását. Emiatt az ilyen sebességváltó nem ad lehetőséget arra, hogy önállóan kijusson a sárból vagy a hóviharból.
Mint korábban említettük, a problémát műholdak blokkolásával oldják meg. Két blokkolási mód van:
- A teljes blokkolás annak a ténynek köszönhető, hogy a sebességváltó minden eleme mereven van összekapcsolva. Ez biztosítja, hogy a legjobb tapadású kerék elegendő nyomatékot kapjon;
- Részleges blokkolás a blokkolási tényező megváltoztatásával lehetséges. Amikor az autó egyenes vonalban halad, ez a tényező 1. Amint a műholdak bezáródnak a szimmetrikus differenciálba, ez a tényező 3 és 5 közötti értékkel változik. Ebben az esetben a forgó kerék továbbra is forog, de kevesebb nyomatékot kap.
Itt van egy videó arról, hogy miért van blokkolva a differenciálmű:
Differenciálműködési zavarok
Tekintettel arra, hogy bármely differenciálmű kialakítása a fogaskerekek és a tengelyek kölcsönhatását használja, egy ilyen mechanizmus hajlamos a gyors kopásra és leomlásra. A bolygókerekes elemek elemei komoly terhelés alatt állnak, ezért megfelelő karbantartás nélkül gyorsan meghibásodnak.
Bár a fogaskerekek tartós anyagokból készülnek, a mechanizmusra érdemes odafigyelni, ha vezetés közben fokozódik a zaj, a kopogás és a rezgés, ami korábban nem volt ott. Szintén riasztó pillanat a kenőanyag szivárgása. A legrosszabb, ha a mechanizmus elakadt. Megfelelő karbantartás mellett azonban ez ritkán fordul elő.
Amint olaj szivárgás jelenik meg a sebességváltó házában, azonnal kapcsolatba kell lépnie egy autószervizzel. A csomópontot maga ellenőrizheti. Az utazás utáni szemrevételezésen felül ellenőrizheti a hajtómű olaj hőmérsékletét is. A mechanizmus normál működése során ez az érték körülbelül 60 fok lesz. Ha a differenciálmű sokkal jobban felmelegszik, akkor szakember segítségét kell kérnie.
A kenőanyag szintjét és minőségét a rutinszerű karbantartás részeként ellenőrizni kell. A sebességváltó olaj minden gyártója saját szabályait állapítja meg annak cseréjére. Ne hagyja figyelmen kívül ezt az ajánlást, mivel az olaj apró koptató részecskéket tartalmazhat, amelyek károsíthatják a fogazat fogait, valamint tönkretehetik a fémrészek súrlódását megakadályozó olajfilmet.
Ha szemrevételezés eredményeként észlelték a középső differenciálmű szivárgását vagy hasonló problémát észleltek az első kerék meghajtású autó analógjainál, akkor ki kell cserélni az olajtömítést. A kenőanyagszint csökkenése az alkatrészek súrlódásának növekedéséhez vezet, ami jelentősen csökkenti a készülék élettartamát. A sebességváltó szárazon működtetése használhatatlanná teszi a műholdakat, a csapágyas és axiális hajtóműveket.
A differenciáldiagnosztikát az alábbiak szerint végezzük. Először emelje fel az autó hajtótengelyét. A sebességváltó üresbe van kapcsolva. Az egyik kerék először az egyik, majd a másik irányba forog. Ugyanezt az eljárást hajtják végre a második kerékkel is.
Működő differenciálművel a kerekek játék és zaj nélkül forognak. Ezenkívül egyes hibákat maga is kiküszöbölhet. Ehhez a sebességváltót eltávolítják, szétszerelik, és minden elemét benzinnel mossák (a hibás foltok azonosítása érdekében). Ezen eljárás során megtalálhatja a műholdak visszahatását és a fogaskerekek fejlődését.
Az elhasználódott elemeket eltávolítják, helyette új alkatrészeket helyeznek el. Alapvetően a műholdakat, a csapágyakat és az olajtömítéseket ki kell cserélni, mivel gyorsabban meghibásodnak. A műholdakat úgy állítják be, hogy olyan fogaskerekeket választanak, amelyek minimális hézaggal rendelkeznek a fogak között.
Itt van egy másik videó a differenciál csapágy előterhelésének beállításáról:
Új differenciálszám keresése
Annak ellenére, hogy a kerékközi vagy középső differenciálmű könnyen megtalálható az autóalkatrészek piacán, annak költsége meglehetősen magas (egy új alkatrész száz dollároktól ezer dollárokba kerülhet). Emiatt a legtöbb autós ritkán járul hozzá a mechanizmus teljes cseréjéhez.
Új mechanizmus vagy annak egyes elemei ugyanúgy megtalálhatók, mint a szokásos autóalkatrészek. A legegyszerűbb módja az, ha elmegy egy boltba, és egy adott járművet kér egy adott alkatrésztől. Ez azonban érvényes, ha a járművet nem fejlesztették tovább. Ellenkező esetben az alkatrészt az összeszerelési kódnak vagy annak az autómodellnek megfelelően választják ki, amelyből a pótalkatrészt eltávolították.
A legjobb, ha egy alkatrészt autóadatok alapján keresünk, és nem termékkód alapján, mivel ezek a szimbólumok csak a mechanizmus szétszerelése után találhatók meg. Ez a csomópont sok módosítást tartalmaz. Még ugyanazon márkájú autókhoz is lehet különbözõ különbségeket használni.
E pillanatban rendkívül nehéz megtalálni a tökéletes analógot egy másik autóból. Ami a differenciál vásárlását illeti a másodlagos piacon, ez maga az autótulajdonos veszélyére és kockázatára hárul, mivel senki nem szereli szét és nem ellenőrzi az alkatrész állapotát. Ez növeli az erősen kopott mechanizmus megvásárlásának kockázatát.
Összefoglalva el kell mondani, hogy differenciálmű nélkül lehetetlen biztonságos és hatékony autót létrehozni, bár a száraz aszfalton fillérekért csavart rajongók vitatkoznak ezzel.
Kérdések és válaszok:
Egyszerűen fogalmazva mit jelent a differenciálmű egy autóban? Ez egy mechanikus elem, amelyet a hajtókerék tengelyei közé szerelnek be. A forgatónyomaték a kardánon keresztül jut a differenciálmű házába, majd független fogaskerekeken keresztül jut el a kerekekhez.
Mire való a differenciálmű egy autóban? Ez a mechanizmus biztosítja a forgatónyomaték átvitelét a meghajtó kerekekre, de manőverek végrehajtásakor vagy ütések feletti vezetés közben lehetővé teszi, hogy a kerekek különböző sebességgel forogjanak.
Hol van a differenciálmű az autóban? Ez a mechanizmus a hajtótengelyre van felszerelve a tengelyek közé. A XNUMXWD és a plug-in XNUMXWD modellekben minden tengelyre fel van szerelve.
Melyik autóban van közép differenciálmű? Minden autóban van kereszttengelyes differenciálmű (a tengelyek között áll). A középső differenciálművet csak az összkerék-meghajtású autómodellekben használják (a tengelyek közé szerelik).
