Az L200 Elektromos Differenciálmű Működése és Az Összkerékhajtás Rendszerei
A Mitsubishi Motors az L200-zal a Pick-up koncepciót új szintre emelte, ahol az egyedi megjelenés és a mindennapi hasznosság találkozik. A vadonatúj L200-as olyan különleges pick-up, amely állandó összkerékhajtással, terepáttétellel, valamint elektronikus stabilitáskontroll és kipörgésgátló rendszerrel is elérhető.
A következőkben részletesen bemutatjuk az L200 elektromos differenciálmű működését, valamint áttekintjük a különböző összkerékhajtási rendszereket és azok előnyeit.
Miért Van Szükség Differenciálműre?
Az autóvezetői műszaki tanfolyamokon megtanultuk, hogy a differenciálmű azért van a hajtott kerekek között, hogy a kerekek eltérő sebességgel foroghassanak. Erre azért van szükség, mert kanyarban az íven belül és kívül haladó kerekek forgási sebessége eltér. Enélkül valami eltörne a hajtásláncban.
Azonban a differenciálmű engedi azt is, hogy ha az egyik kerék csúszós felületen van, a másik pedig tapad, akkor a csúszós felületen lévő kerék kipörög, míg a másik egy helyben áll. A diffi tehát akkor kell, ha jó a tapadás, síkos úton viszont igazi átok.
Az ideális terepjáróban ezért három zárható differenciálmű van:
- Egy az első tengelyen (a hajtott első bal és jobb kerék szétcsatolásához).
- Egy a hátsó tengelyen (a hajtott hátsó bal és jobb kerék szétcsatolásához).
- Valamint egy a két tengely között (hogy ha az első, vagy a hátsó tengelyeken különböző méretű, tapadású gumik vannak, akkor se törjön el a kihajtás).
Amikor pedig valamelyik kerék megcsúszik, a megfelelő differenciált egy karral zárhatjuk akár az összest is.
Az épített spéci gépek mellett az egyetlen szériagép, amely ezt tudta hajdanán, a korai Mercedes-Benz G osztály volt. Azóta költségtakarékossági okokból mindenki azon van, hogy elspórolja a zárható diffiket. Az osztóművet legyártani ugyanis drága, állandó összkerékhajtás mellett megdobja a fogyasztást, rontja a dinamikát, növeli a tömeget és a zajt.
Azért létezik hát olyan sokféle összkerekes hajtáslánc, mert a gyártók keresik az ideális kompromisszumot a jó mindennapi használhatóság, a kiváló terepképesség, az elfogadható fogyasztás és a vevőnek még épp beadható vételár között.
Az Összkerékhajtás Rendszerei
Az összkerékhajtásos rendszer szinte mindig arról szól, hogy az első és a hátsó tengelyek között hogyan jön létre a kapcsolat. Erre két konzervatív módszer létezik: az egyiknél csak a hátsó (ritkábban az első) kerekek viszik az autót, amíg valamelyik meg nem csúszik, a másiknál állandó az összkerékhajtás.
A kapcsolható 4x4-es hajtások legprimitívebb verziója az, amelyikben nincsen középen differenciálmű. Ilyen volt kamaszkorunk Arója: alapvetően hátsókerekes kisteherautó, amelynél egy váltó mellett meredező kar segítségével körmös kapcsoló rögzítheti a hátsó hajtást az elsőhöz. Az ilyet kizárólag laza talajon szabad bekapcsolni, mert aszfalton, betonon úgy összefeszül az egész miskulancia, hogy először lelassul a gépsárkány, majd valami eltörik a váltóban.
L200 váltótartó gumibak csere – részletes leírás
A jól kivitelezett kapcsolható rendszerben viszont központi differenciálművet működtet a kar (Mitsubishi Pajero, Pajero Pinin nagy motorral), itt csak a fogyasztáscsökkenés érdekét szolgálja, hogy az első hajtás leválasztható, viszont bekapcsolva sem feszül meg semmi. Gond, hogy drága és nehéz a beépített holmi.
Félig-meddig ebbe a tárgykörbe tartozik a tengelykapcsolóval záródó hajtás is. A kocsi épp' csak addig összkerékhajtásos, amíg az állandóan hajtott kerekek tapadni nem kezdenek, onnantól ismét a kétkerék-hajtás játszik. A rendszer előnye, hogy egészen jól megbirkózik a legtöbb gonosz terepfajtával, de mivel az elektromechanikus elven működő megoldásnak időre van szüksége, hogy felismerje a kipörgés tényét (a kerekeknél ez kb. negyed-fél fordulatban mérhető), komoly elakadásnál csak a Zetor, vagy a bütykösgumis, Pannónia-motoros csettegő segít.
Nehéz eldönteni viszont, hová tartozik a Haldex-kuplung. Ennél szintén olajfürdős tengelykapcsoló osztja a nyomatékot előre és hátra. Vezérlése viszont alapvetően hidraulikus, és nincs kitüntetett hajtott tengely - tehát a kocsi mindig éppen azokkal a kerekeivel hajt, amelyeknél a legjobb a tapadás.
A Haldexnél az első és a hátsó tengelyek differenciálműve egyenként hajt egy-egy hidraulikus szivattyút. Ezek nyomását egy sematikailag általában központinak jelölt (ennyit a sajtóanyagokról), a valóságban általában a hátsó osztóművel egy házba épített, mindkét oldalról működtethető kuplunghoz vezetik - ha az első kerekek fordulatszáma kisebb, onnan a nyomás is kisebb lesz, tehát a kuplung zár, a hátsók lelassulása esetén ugyanez a helyzet.
A hidraulikus elv miatt a Haldex jóval gyorsabban reagál, mint a sima elektronikusan vezérelt tengelykapcsoló - itt nyolcad-negyed kerékfordulatnyi csúszás a maximum. Ez már komoly kátyúkból való kijutáshoz is elég, igaz, maga a rendszer érzékenyebb, nehezebb és drágább.
Mitsubishi L200 ablakcsere Kaposvár
Ezzel a kvázi állandó összkerékhajtással eljutottunk a valódi állandó összkerekes csoporthoz - de a sorrend alapján nehogy bárki azt gondolja, hogy a konstans 4x4 jobb a kapcsolhatónál. Mondjuk általában igen, de csak az igényesebbike. Például ebbe a csoportba tartozik minden idők legsérülékenyebb és legkevésbé potens megoldása, a viszkokuplung.
A viszkós rendszernél ugyanis az első és hátsó diffit felvonultató kiépítésnél úgy próbálják olcsón megvalósítani az önmagától záródó, mégis kellő fordulatszám-különbséget lehetővé tevő központi elosztást, hogy egy irdalt, több kör alakú lemezkével teli, zselével feltöltött, hőre keményedő géllel feltöltött konzervdobozt építenek be középre. Ennek két oldalán két tengely meredezik: az első kerekekhez menő tengely minden első, a hátsó kerekekhez menő minden második tárcsához rögzül.
Amíg azonos sebességgel forog az első és a hátsó tengely, konzervünk is velük forog. Ha megcsúszik valamelyik kerék, az ahhoz tartozó tengely felpörög, a dobozban minden második korong más sebességgel forog, mint az elsők, ennek következtében, a súrlódás hatására a szalontüdő-szaft (bocsánat, űrtechnikás gél) megdermed, és összezárja a dobozba vezető tengelyeket.
A viszkó előnye az olcsóság, hátránya számos. A másik, hogy komoly elakadásnál, nagy gázt adva - jégen, homokban, nagy gödörben - hatalmas fordulatszám-különbség alakul ki a tárcsák között, a gél ilyenkor megfő, ami örökre összezárja az első és hátsó hajtást. Az átlagautós észre sem veszi, hogy a gödörből nagy nehezen kikecmergett kocsija milyen nehézkesen lódul, és amikor végre eljut a szervizig, már nemcsak a viszkós dobozt, de valamelyik differenciálművet is javíttatnia kell.
A korrekt állandó összkerékhajtási rendszerben középen hagyományos osztómű van. A legegyszerűbb a Subaru, marketinges szlogennel "szimmetrikus" hajtáslánca, ami nem más, mint egy pofonegyszerű központi diffi, amelyikből elspóroltak mindenféle zárási trükköt. Ugyanez persze létezik elektronikus, aktív vezérléssel is, amelyiknél állítható, mekkora nyomaték jusson az első és a hátsó tengelyekre.
Parasztosabb, de fél évszázada bevált megoldás a Land Rover-féle, szorult esetben karral zárható központi differenciálmű, amellyel csak akkor van gond, ha a kocsi kerekei átlóban pörögnek ki. Igaz, a Defender például megrendelhető zárható hátsó diffivel is, amelynél csak a három zárható diffis Mercedes G osztály a jobb. Egyébként ilyen zárható központi differenciálmű van a Lada Nivában, a Mercedes ML-ben, a Volkswagen Touaregben is.
Ezeket a központi diffis szisztémákat szokás kiegészíteni manapság zógenante elektronikus differenciálzárral, amely úgy működik, hogy az ESP jeladója érzékeli, hogy kipörgött valamelyik kerék, s azt a fékkel egyedileg megfogja. A szép technikai megoldásokat kedvelők sugárban hánynak az ilyen bitbuziságba hajló megoldástól, de sajnos működik.
Szintén a zárható központi diffis megoldások közé sorolandó az egyik legötletesebb és legszebb műszaki szerkezet, amit valaha kitaláltak, a Torsen-differenciál. A régi sport- és raliautóknál a hajtott két kereket (a régieknél a hátsókat, az újabbaknál az elsőket) zárta össze ilyen szerkezet, az Audi quattro rendszerénél (csak az új RS4-nél nem) az első és a hátsó hajtás között van ilyen.
Torsen differenciálmű
A gépezet komplikáltabb annál, hogy röviden leírható legyen: lényege, hogy az első és a hátsó kerekeket trükkösen ívelt csigakerék-rendszer kapcsolja össze. Ha máshol nem, hát darun sokan láttak már csigahajtást. Lényege, hogy az emelést végző orsó az egyik irányból könnyen, nagy áttétellel hajtható, de a másik irányból - ahol a függesztett tömeg van - nem mozdítható meg.
Ilyen a Torsen bele is, a csigakerekek az első és a hátsó kerekeket érő hatások következtében összerágódnak, ezzel zárják a hajtásokat. Azért dimenzionálisan jobb a többinél, mert a) nincs benne elektronika, hidraulika, hajfesték és Viagra, azaz gyanús, működési biztonságot veszélyeztető tényező; b) nem fordulatszám-különbségre, hanem nyomatékkülönbségre lép működésbe, tehát "előre érzi a bajt". Egyszerűen zseniális, de a finom megmunkálás, a komoly fogaskerékrendszer miatt igen drága.
A végére ígértem az alternatív megoldásokat. Ilyenek voltak régebben például a kétmotoros autók. Az Alfa készített egy kétszer nyolchengeres, Bimotore nevű versenyszörnyeteget a harmincas években, de a műfaj talán leghíresebb képviselője a néhány ezres példányszámban legyártott Citroën 2CV Sahara, a kétmotoros Kacsa, amely sikerrel küzdi le a sivatagi homokot is, bár megbízhatóság, menetdinamika, árérzékenység, fogyasztás vonalán súlyos hendikepjei mutatkoznak.
Mai, korrektül kivitelezett megfelelője a Lexus RX400h, amely alapvetően elsőkerék-hajtásos (ide hat a kombinált benzin-elektromotoros hibrid hajtás), de gyorsításnál, elakadáskor a hátsó kerekek is bekapcsolódnak a mozgatásba egy külön villanymotor segítségével.
Persze a legjobb földi terepjáró akkor is a lánctalpas.
A Differenciálművek Működése és Típusai Részletesen
A gépkocsikba szerelt differenciálművek feladata, hogy a sebességváltótól érkező nyomatékot szétossza a két hajtott kerékre, hogy azoknál az elinduláshoz és a haladáshoz szükséges vonóerő alakuljon ki. Eközben lehetővé teszi a gépkocsival a kanyarodást is úgy, hogy a külső és a belső íven gördülő kerekek eltérő úthosszakat tesznek meg.
Hosszanti motor beépítésű gépkocsiknál a differenciálművet összeépítik a haránthajtással és a hátsó futóműbe szerelik be. Ennél a tányérkerék forgatja a differenciálművet. Kereszt irányú motor beépítésnél pedig a sebességváltó kimenő tengelyéről egy nagy átmérőjű homlok fogaskerék hajtja és a sebességváltóba szerelik be.
Ha nagy a tapadási tényező különbség a jobb és a bal kerék alatt (havas, jeges út), a csúszós felületen lévő kerék kipörög, ezért nem alakul ki vonóerő sem ott, sem a jól tapadó keréknél.
Differenciálzár, vagy növelt belső súrlódású differenciálmű nélkül nem tud elindulni a gépkocsi, amikor jelentősen eltér egymástól a tapadási tényező a bal- és a jobb oldali kerék alatt.
Középső Differenciálmű
Érdekes megoldása volt a 80-as években ennél az állandó összkerékhajtású gépkocsinál a középső differenciálmű integrálása a sebességváltóba. Ezzel a „Quattro” technikával új fejezet kezdődött az állandó összkerékhajtás történetében. A középső differenciálmű 50% - 50% arányban osztja szét a nyomatékot az első és a hátsó futómű között.
Ha a bal és a jobb oldali kerekek alatt azonos a tapadási tényező a kerekek hajtása azonos fordulatszámmal történik, de kanyarban lehetőség van a fordulatszám kiegyenlítésre. Ha egy első-, és egy hátsó kerék kipörög nincs lehetőség a közlekedésre.
Ha a középső differenciálzár van bekapcsolva a futóművek között fix lesz a nyomatékarány. Fékezéskor megakadályozható, hogy valamelyik futómű túlfékezetté váljon. Erős fékezéskor mind a négy kerék egyszerre fog blokkolni és a gépkocsi elveszti a stabilitását.
Ha mindkét differenciálzár be van kapcsolva, minden útviszonynál a legnagyobb vonóerő alakulhat ki. Ebben az állapotban az első és a hátsó kerekek hajtása azonos fordulatszámmal történik és nincs lehetőség a fordulatszám kiegyenlítésre. A hátsó differenciálzárat szilárd burkolatú úton azonnal oldani kell, hogy lehessen kanyarodni. Ennek elmulasztásakor fokozódik a gumikopás, és növekszik a hajtásláncban kialakuló belső feszültség.
A differenciálzárakat kapcsolóhüvellyel kapcsolják. Ennek elmozdulásakor világít a műszerfalon az ellenőrző lámpa. Két fokozatú pneumatikus húzó kapcsolóval működtethetők a differenciálzárak. A differenciálzár bekapcsolásakor az ABS működése elektromos jel segítségével kikapcsol. A differenciálzárak működtetése ennél a típusváltozatnál a gépkocsivezetőre van bízva.
Évtizedekkel később is alkalmaztak hasonló differenciálzár megoldást például a Haldex rendszerű összkerék hajtással, a 4MOTION -al szerelt VW Transporter hátsó futóművében. Ez a kézi kapcsolású differenciálzár opcionális. A műszerfalon elhelyezett nyomógombbal kapcsolhatja be a vezető. Ekkor jelet kap a működtető elektronika és hatására kapcsolja az elektromágneses szelepeket. Ekkor a műszerfalon is világítani kezd az ellenőrző lámpa.
A differenciálzárat működtető-, az összkerék hajtás-, és az ESP elektronikák között a CAN hálózaton keresztül folyamatos kommunikáció valósul meg. A differenciálzár csak akkor kapcsol be, ha a gépkocsi sebessége kisebb 72 km/h -nál.
Homlokkerekes Differenciálmű
Ha összkerék hajtású gépkocsinál a tengelyterhelések elöl és hátul nem azonosak és mégis azzal arányos nyomaték felosztást akarnak megvalósítani a futóművek között, homlokkerekes differenciálművet kell beépíteni. Ez a fogaskerekek átmérőjével arányos nyomaték felosztást valósít meg. Ennél a változatnál a sebességváltótól érkező nyomaték a bolygókerék tartót forgatja. A nagyobb átmérőjű, belső fogazatú koszorú kerék például a mellékelt ábrán a hátsó futómű felé közvetíti a bejövő nyomaték 63%-át.
A homlokkerekes differenciálműveknél jelentősen eltérő tapadási tényező esetén hasonló problémákkal állunk szemben, mint az előzőekben leírtuk. Ennek elhárítására a hetvenes évek második felében gyakran alkalmazták a VISCO tengelykapcsolót, mint differenciálzárat. Előnye az volt, hogy automatikusan működésbe lép, amikor szükséges és egy bizonyos fordulatszám különbséget például kanyarodáskor lehetővé tesz.
Torque vectoring
VISCO Tengelykapcsoló
Az előzőhöz hasonló VISCO differenciálzárat szereltek be például a Mitsubishi Galant középső, kúpkerekes differenciálművébe is.
A VISCO technikával bár megvalósult az automatikusan záródó differenciálmű, de azzal a hátránnyal járt, hogy nagyon megnehezítette ezen gépkocsiknál a görgős fékpadi mérést. A fékpad görgőivel forgatott kereke és a másik két álló kerék közötti fordulatszám különbség hatására zár a VISCO differenciálzár és nyomatékot ad a műhely padlóján lévő kerekekre. Ennek hatására a gépkocsi kiugrik a fékpadról. Ez balesetet is okozhat.
A problémát tovább tetézi, ha kereszt irányban, vagyis a jobb és a bal kerék közé is beépítettek VISCO differenciálzárat és a görgőpárok a kisebb áramfelvétel érdekében külön - külön indíthatók. A megoldás vagy szabadon futó kiegészítő görgőpár, vagy speciális görgős fékpad alkalmazása lehet. Ezen hátrányos tulajdonságok miatt a VISCO technika alkalmazása az utóbbi évtizedekben már háttérbe szorult.
Növelt Belső Súrlódású Differenciálmű
A differenciálműveknél a belső súrlódás előnyös, mert a jobb és a bal oldali kerekek között, ha elér a tapadási tényező, ez teszi lehetővé az elindulást. Ugyanis a belső súrlódással arányos nyomaték kerül a jól tapadó kerékre.
Ennél a változatnál a differenciálműbe szerelt kúpkerekek mögé olajban futó súrlódó lemezeket építenek be. A kúpkerék hajtásnál ébredő tengely irányú erő fogja összeszorítani a súrlódó felületeket. A zárási foka a működtető erővel és a lemezek számával lesz arányos.
A differenciálmű belső súrlódása tovább növelhető, ha növeljük a súrlódó felület nagyságát. Ez több súrlódó lemez beépítésével válik lehetővé. Beépíthető például egy - egy olajlemezes tengelykapcsoló a differenciálmű ház és a féltengelyek közé.
ZF Önzáró Differenciálmű
A ZF által gyártott önzáró differenciálművet elsősorban hátsó kerék hajtású gépkocsik hátsó futóművénél alkalmazták. Akkor teszi lehetővé az elindulást, amikor az egyik hajtott kerék csúszós, a másik jól tapadó útfelületen van. Különböző zárási fokú változatok készültek.
Ennél a működtetéshez már felhasználják az elektronikát és a hidraulikát is. A differenciálműbe beszerelt hidraulikus munkahengerek szorítják össze az olajlemezes tengelykapcsolókat. A blokkolásgátló rendszereknél alkalmazott kerékfordulatszám érzékelők adják a működéshez szükséges jeleket az elektronikának.
tags: #l200 #elektromos #differenciálmű #működése