Differenciálmű

Differenciálmű egy autóban (hasított modell)

A differenciálmű, magyar nevén kiegyenlítőmű feladata a hajtott oldalak felé a nyomaték átvitele, fordulatszám különbség lehetővé tétele mellett. Járművekben, a hajtott tengelyen történő felhasználás a legismertebb.

Tartalomjegyzék

[szerkesztés] Szükségessége

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 keréknyomás változása miatt keletkező, vagy a kopásból adódó átmérőkülönbség önmagában is szükségessé teszi az alkalmazását, egyenes haladáskor is.

[szerkesztés] Általános kialakítása

A kihajtó tengelyek egymással szembefordított kúpfogaskerekeivel (napkerekek) kapcsolódó kúpkerekek (bolygókerekek) csapágyazott felfüggesztő házát hajtjuk meg. Normál tapadási viszonyok között, ez mindkét féltengely felé azonos nagyságú nyomatékot biztosít, de a bolygókerekek elfordulásával lehetővé válik az egymáshoz képesti szögelfordulás. A két kihajtás szögsebességének összege állandó. Egyenes menetben a bolygókeréktartó ház forog, a bolygókerekek állnak, és egyenlő sebességgel forgatják a kihajtó tengelyeket. Íven kanyarodáskor a forgó bolygókeréktartóban, a bolygókerekek elforognak, és a napkerekeken legördülnek, a tartó fordulatszámához képest az egyik tengely gyorsul, a másik ugyanannyival lassul. A bolygókeréktartó ház meghajtása általában nagy módosítású kúpkerékhajtással történik. A bolygókerék-házra szerelt nagy átmérőjű kúpfogaskereket nevezik általában tányérkeréknek, a meghajtó kis kereket nyeleskerék néven emlegetik, mert általában egy anyagból készül a tengelyével. Azért szükséges a nagy módosítás, hogy a sebességváltótól a teljesítményt nagy furdulatszámon vigyük oda, így a tengely vékonyabb, tehát könnyebb lehet. Előfordul homlokkerekes kivitel is.

[szerkesztés] Speciális változatok

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 (sárban vagy jégen lévő kerék) kétszeres fordulatszámmal szabadon pörög. Mivel a két oldal felé kivitt nyomaték is egyenlő, egyik oldal sem hajt. (A forgómozgás teljesítménye a nyomaték és a szögsebesség szorzata P=M×ω, bármelyik nulla, hajtás nincs.) Ennek kiküszöbölésére több különböző megoldást találtak:

Differenciálzár Féltengelyek közötti oldható mechanikus kapcsolat, általában csúszó bordás kapcsolóhüvely, ritkábban lemezes súrlódó tengelykapcsoló. Szükség esetén kézzel kell kapcsolni.

Növelt belső súrlódású differenciálmű A két oldal között rugóval előfeszített tengelykapcsoló, ami egy előre beállított nyomatéknál megcsúszhat. Egyenesmenetben nem terhel, kanyarban csekély veszteséget okoz ugyan, de normál üzemi körülmények között nem fenyeget sem jelentős túlmelegedés, sem számottevő kopás.

Önzáró differenciálműNem fogaskerekes elven működik, két bonyolult felületű,különböző osztású bordázott tárcsa között csúszó kapcsolóelemek viszik át a nyomatékot, ezért kipörgés nem fenyeget, Csak akkor képes fordulatszám különbséget lehetővé tenni, ha mindkét oldal forog, ellenkező esetben merev kényszerhajtásként viselkedik.

Nem csak a fordulatszám lehet különböző a két oldal között, hanem a nyomaték-igény is. Ha a jármű első és hátsó futóműve is hajtott, de a kialakítás más (például hátul dupla kerék, vagy két tengely) szükség lehet a nem 1:1 arányú nyomatékelosztásra. Erre szolgál az

Asszimetrikus differenciálmű

Különböző átmérőjű napkerekeket építenek be, ezeket vagy különálló de közös tengelyre szerelt bolygókerekekkel kapcsolják össze, vagy nem derékszögű, ferdén elhelyezett bolygókerékkel szerelik. A kimenő fordulatszámok a kerekek tapadása miatt megegyeznek, az arányos nyomatékelosztást biztosítják a folyamatosan legördülő bolygókerekek. Ennek a hajtóműtípusnak a neve: osztómű

[szerkesztés] Egyéb felhasználás

Az irányítástechnikában fordulatszámok, szögsebességek összehasonlítására, és elforduló alkatrészek egymáshoz viszonyított szöghelyzetének ellenőrzéséhez alkalmazzák: a féltengelyeket meghajtva a két bemenő fordulatszám különbsége jelenik meg a bolygókerék ház tengelyén.