Sperr differenciálmű utólagos beépítése és típusai
A differenciálmű, magyar nevén kiegyenlítőmű egy mechanikai szerkezet, amelynek feladata a hajtott oldalak felé a nyomaték átvitele, fordulatszám-különbség lehetővé tétele mellett. Járművekben, a hajtott tengelyen történő felhasználása a legismertebb. Ha egy járműnek merev hajtott tengelye van, a két hajtott kerék azonos fordulatszámmal forog. Ez azonban csak egyenes haladáskor kívánatos, kanyarodáskor a külső íven futó keréknek nagyobb, a belsőnek kisebb utat kell megtennie, mint a jármű középvonalának, tehát különböző fordulatszámmal kell, hogy forogjanak. Ellenkező esetben vagy az egyik hajtott oldal fog megcsúszni, vagy jó tapadás esetén akkora csavaró igénybevétel terheli a merev tengelyt, hogy az eltörik. A megcsúszás káros a rendellenes kopás és a plusz teljesítményszükséglet miatt, de az úttartás is romlik, mert a csúszási súrlódási erő lényegesen kisebb, mint a tapadási, így az oldalvezető erő is lecsökken, a hajtott tengely sodródni kezd. Ugyancsak ez a helyzet a több hajtott tengellyel rendelkező járművek esetében, mivel itt a kormányzott tengely nagyobb íven kanyarodik, mint a nem kormányzott, tehát itt is más a fordulatszám.
A hagyományos nyitott diffi egyenlően osztja el a motor nyomatékát a kerekek között. Éppen kinematikai jellemzői okoznak gondot a tapadás egyik oldali elvesztésekor, amikor a jól tapadó oldal (pl. a jó úton lévő kerék) megáll, a másik pedig (pl. sárban vagy jégen lévő kerék) kétszeres fordulatszámmal szabadon pörög. Mivel a két oldal felé kivitt nyomaték is egyenlő, egyik oldal sem hajt. Ha az egyik kerék például tükörjégen áll, akkor az lényegében semennyi nyomatéktól máris kipörög. A másik, tapadó kerékre pedig pont ugyanennyi nyomaték jut: semennyi. Így nem mozdul az autó. Ezen probléma megoldására fejlesztették ki a korlátozottan önzáró differenciálművet (LSD), vagy közismertebb nevén a sperrdifit.
Mi az a sperrdifi?
Az önzáró kiegyenlítőmű (ún. "sperr diffi", az elnevezés a német sperren: zár, zárol igéből származik) kanyarban megengedi a hajtó kerekek egymástól eltérő forgását. Ha viszont a tapadóerő csökkenése miatt az egyik kerék nem tud megfelelő vonóerőt kifejteni, a másik keréken az önzárási tényezővel arányosan nagyobb vonóerő adódik át. Az önzáró kiegyenlítőművel ellátott gépkocsi akkor is el tud indulni, ha egyik hajtott kereke éppen nem érintkezik a talajjal. Természetesen csak akkor, ha egyrészt elég nagy a kiegyenlítőmű önzárási tényezője, másrészt ha a másik hajtott keréken az elinduláshoz szükséges vonóerő átadásához megvan a szükséges tapadás.
Technikai szempontból a sperrdifi egy differenciálmű fajta, melynek nagyobb a belső súrlódása (tehát korlátozott a csúszása), mint a hagyományos differenciálműnek. A sperrdifi feladata, hogy a belső súrlódást olyan szinten generálja, hogy a kerekekre nagyjából azonos értékű forgatónyomaték jusson. Erre különösen a sportautók esetében van szükség, melyekkel egyenetlen, vagy síkos felületeken versenyeznek. Amikor a hagyományos differenciálművel felszerelt jármű egyik kereke sárba kerül, nem tud belőle kikerülni, mert az erre a (csúszós sárban ellenállás nélkül forgó) kerékre jutó nyomaték túl kicsi. A másik, tapadással rendelkező kerék nem kap elegendő nyomatékot, hogy ki tudja húzni a járművet a sárból. A sperrdifi használatával ez a probléma kiküszöbölhető.
Németh Zoltán - A tökéletes prezentáció (Mindenki Akadémiája)
A sperrdiffik főbb típusai
A sperrdifik többféle működési elv alapján csoportosíthatók. Az alábbi táblázat összefoglalja a négy leggyakoribb technológiát és azok legfontosabb jellemzőit:
Összehasonlító táblázat: Sperrdifferenciálmű típusok
- Mechanikus kuplungos (Lamellás): Nyomatékra záródik. Egyszerű, erős kialakítású, de a lamellák kopása miatt karbantartást igényel.
- Torsen (Fogaskerekes): Nyomatékérzékeny, tisztán fogaskerekes kapcsolat. Nagyon finom működésű, de ha az egyik kerék teljesen a levegőbe kerül, nem képes nyomatékot átvinni a másikra.
- Viszkós (VLSD): Sebességkülönbségre reagál a folyadék (szilikonolaj) sűrűsödése révén. Olcsó és egyszerű, de lassú a reakcióideje és az élettartama korlátozott (50-70 ezer km után elhasználódik).
- Hidraulikus kuplungos: Sebességkülönbség generálta olajnyomás vagy számítógépes vezérlés működteti. Nagyon precíz, modern járművekben elterjedt.
A mechanikus kuplungos és ékpályás rendszerek
A legegyszerűbb és legelterjedtebb verseny célú megoldás a mechanikus kuplungos sperr. Ezt a diffibe a motor felől érkező nyomaték zárja össze, minél nagyobb, annál jobban. Három fő fajtája van:
- 1 utas sperr: csak gázadásra zár össze. Elsőkerekes autókhoz ez az egyetlen biztonságosan használható típus kanyarodáskor.
- 1,5 utas sperr: gázadásra erősen, gázelvételre (motorféken) kevésbé zár össze.
- 2 utas sperr: gázra és gázelvételre is egyaránt erősen zár. Főleg hátsókerekes drift- és versenyautókban használatos.
Az ékpályás kiegyenlítőműveknél a két féltengelyre hullámos kiképzésű gyűrűfelület, ún. ékpályakoszorú van erősítve, amelyek között a csúszótagok mozoghatnak. A külső és belső hullámos fogazással ellátott gyűrűk között helyezkedik el a kiegyenlítőműházzal egybeépített hajtó gyűrű. Amikor a főáttétel a hajtó gyűrűt forgatja, a csúszótagok beékelődnek a hullámhegyek közé, így a két kerék azonos fordulatszámmal forog. Kanyarodáskor a csúszótagok elmozdulása teszi lehetővé az eltérő sebességet. Hátránya, hogy a csúszótagok és a gyűrűk kopása miatt idővel csökken a hatékonysága, és a hajtó gyűrű akár el is törhet.
Torsen és Tochigi-Fuji differenciálművek
A Torsen diffi tisztán fogaskerekeket tartalmaz, és fokozatosan, a tapadás mértékének megfelelően osztja el a nyomatékot. Mivel azonban a tapadó kerékre a másik kerék nyomatékának szorzatát küldi, nulla tapadás esetén (levegőben lógó kerék) teljesen hatástalanná válik. Ezzel szemben a Tochigi-Fuji torque-sensing differenciálmű egy előfeszített, korlátozott csúszású egység. Ennél nem áll fenn az a jelenség, mint a Torsennél, hogy nulla tapadásnál megszűnik a hajtás, a beépített rugós előfeszítésnek köszönhetően mindig jut nyomaték mindkét tengelyre. Hátránya viszont, hogy a kúpos fészekkoszorút a házhoz rögzítő fülek a folyamatos nyíróerő hatására idővel letörhetnek, amitől a diffi nyitottként kezd viselkedni.
Utólagos beépítés, javítás és karbantartás
Sok autósban felmerül a kérdés, hogy a gyári nyitott differenciálmű helyére beépíthető-e utólagosan sperrdifi, illetve hogy ezek az egységek javíthatók-e. A válasz határozottan igen: léteznek utólag beépíthető sperr-magok a piacon, és a kopott lamellás vagy viszkós egységek felújíthatók, egyedi igények szerint hangolhatók.
Ugyanakkor bizonyos típusok, mint például a fent említett Tochigi-Fuji diffik, gyárilag nem javíthatók. A gyártó cserealkatrészeket nem biztosít, és a letört rögzítőfülek visszahegesztése sem járható út a speciális edzési eljárások miatt. A karbantartás során rendkívül fontos a megfelelő minőségű váltó- és diffiolaj (például a 75w90-es specifikáció) használata és annak rendszeres cseréje, különösen pályahasználat vagy fokozott igénybevétel esetén, hogy elkerüljük a fémreszelék felhalmozódását és az alkatrészek idő előtti elhasználódását.
hogyan javítja a tapadást a Quaife sperrdiffi BMW-ben
tags: #sperr #differencialmu #utolag #információk