ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΘΕΜΑ: «ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΕΝΗΣ ΟΛΙΣΘΗΣΗΣ»

Transcript

1 ΤΕΙ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΑΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΚΑΙ Φ.Α. ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. ΤΟΜΕΑΣ: ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΘΕΜΑ: «ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΕΝΗΣ ΟΛΙΣΘΗΣΗΣ» ΣΠΟΥΔΑΣΤΡΙΑ: ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Α.Μ.: 5017 ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΙΩΑΝΝΗΣ Θ. ΑΡΑΜΠΑΤΖΗΣ ΚΑΒΑΛΑ ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2013

2 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα εργασία είναι προϊόν βιβλιογραφικής έρευνας, η οποία πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια της εκπόνησης της πτυχιακής διατριβής στο Τμήμα Τεχνολογίας Πετρελαίου και Φ.Α. Μηχανολόγων Μηχανικών της Σχολής Τεχνολογικών Εφαρμογών του ΤΕΙ Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης. Σκοπός της εργασίας είναι να διερευνήσει τις αρχές που διέπουν το σύστημα μετάδοσης κίνησης και ειδικότερα τα διαφορικά περιορισμένης ολίσθησης, έτσι ώστε ο αναγνώστης να μπορεί να κατανοήσει τις διεργασίες που γίνονται κατά την κίνηση ενός οχήματος στο οδόστρωμα, τόσο σε ευθεία πορεία όσο και σε στροφή, έτσι ώστε να εξασφαλίζεται η καλύτερη δυνατή πρόσφυση. Ακόμη παρέχονται οι βασικές πληροφορίες για όλους τους τύπους διαφορικών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή οχημάτων έως και σήμερα. Έτσι ο αναγνώστης μπορεί να καταλήξει στο συμπέρασμα ότι τα διαφορικά περιορισμένης ολίσθησης είναι η καλύτερη επιλογή. Στο σημείο αυτό θα ήθελα να εκφράσω τις ειλικρινείς μου ευχαριστίες και την ευγνωμοσύνη μου σε όσους συνέβαλαν για την επιτυχή εκπόνηση αυτής της διπλωματικής εργασίας και στάθηκαν δίπλα μου σε κάθε βήμα. Αρχικά θα ήθελα να ευχαριστήσω τον Καθηγητή κ. Αραμπατζή Ιωάννη του τμήματος Μηχανολογίας, για τη δυνατότητα ανάληψης της διπλωματικής εργασίας, την εξαιρετική συνεργασία και τη διαρκή καθοδήγηση του αλλά και για την εμπιστοσύνη που έδειξε στο πρόσωπό μου για την εκτέλεση και ολοκλήρωσή της. Ιδιαίτερα θέλω να ευχαριστήσω τους εξαίρετους καθηγητές του τμήματος της Μηχανολογίας για τις πολύτιμες γνώσεις που μου μετέδωσαν καθ όλη τη διάρκεια σπουδών, αλλά επίσης και για τη διδακτική τους παρουσία που, κατ ελάχιστον, μένει ως μέτρο σύγκρισης στο μυαλό μου για την αποτίμηση του κάθε δικού μου βήματος στη διδασκαλία. Δεν θα μπορούσα να παραλείψω από τις ευχαριστίες τους συμφοιτητές και καλούς φίλους που απέκτησα κατά την διάρκεια των σπουδών μου, τους ευχαριστώ I

3 λοιπόν για τη στήριξη, τη βοήθεια, τη συνεργασία και τις όμορφες στιγμές που περάσαμε μαζί. Αλλά και τους ανθρώπους με τους οποίους συνεργάστηκα κατά την διάρκεια της πρακτικής μου άσκησης στην εταιρεία «Ελληνικός Χρυσός Α.Ε.», οι οποίοι μου προσέφεραν με όλη τους την καρδιά τη βοήθεια τους, μέσω των γνώσεων τους και της εμπειρίας τους, τη στήριξη τους, τη συνεργασίας τους αλλά και για τις όμορφες στιγμές που μοιραστήκαμε πάνω στο άγχος της δουλείας. Τέλος θα ήθελα να ευχαριστήσω την υπέροχη οικογένεια μου για την ηθική υποστήριξή και την υπομονή που έδειξαν κατά την διάρκεια των σπουδών μου καθώς και για την αμέριστη συμπαράστασή τους. II

4 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Πρόλογος Περίληψη Ελληνικά σελ. I σελ. i Περίληψη Αγγλικά σελ. ii Μέρος Α Σύστημα Μετάδοσης Κίνησης Κεφάλαιο 1 ο Εισαγωγή σελ Σκοπός Διαφορικού σελ Ορισμοί σελ. 3 Κεφάλαιο 2 ο Σύστημα Μετάδοσης Κίνησης σελ Γενικά σελ Συμπλέκτης σελ Γενικά σελ Αρχή λειτουργίας του συμπλέκτη σελ Συμπλέκτης με κυλινδρικά ελατήρια σελ Συμπλέκτης με ελατηριωτό διάφραγμα σελ Φυγοκεντρικός συμπλέκτης σελ Ρευστός σφόνδυλος (υδραυλικός συμπλέκτης) σελ Μετατροπέας ροπής (τύπος υδραυλικού συμπλέκτη) σελ Τρόποι μετάδοσης της κίνησης από το πεντάλ στο συμπλέκτη σελ Ρύθμιση της ελεύθερης διαδρομής του πεντάλ του συμπλέκτη σελ Συντήρηση και βλάβες συμπλέκτη σελ Κιβώτιο ταχυτήτων σελ Γενικά σελ Χρησιμότητα του κιβωτίου ταχυτήτων σελ Λίγα λόγια για τα εξαρτήματα του κιβωτίου ταχυτήτων σελ Προορισμός και θέση του κιβωτίου ταχυτήτων στο αυτοκίνητο σελ Ταξινόμηση των κιβωτίων ταχυτήτων σελ Ανάλογα με τον τρόπο που αλλάζουν ταχύτητες σελ Ανάλογα με τις σχέσεις μετάδοσης που δίνουν σελ. 29

5 Ανάλογα με το σκοπό που εξυπηρετούν σελ Άξονας μετάδοσης της κίνησης σελ Γενικά σελ Κατασκευή - Λειτουργία σελ Συντήρηση και έλεγχος του άξονα μετάδοσης της κίνησης σελ Μηχανισμός γωνιακής μετάδοσης - Διαφορικό σελ Γενικά σελ Σύστημα γωνιακής μετάδοσης της κίνησης σελ Μηχανισμός γωνιακής μετάδοσης της κίνησης με κωνικό ζεύγος οδοντοτροχών, πινιό και κορώνα σελ Μηχανισμός γωνιακής μετάδοσης κίνησης με ατέρμονα κοχλία και οδοντοτροχό σελ Διαφορικό σελ Γενικά σελ Συντήρηση διαφορικού σελ Άξονες των τροχών σελ Γενικά σελ Διευθυντήριοι άξονες σελ Κινητήριοι άξονες σελ Κινητήριοι και διευθυντήριοι άξονες σελ Απλοί άξονες σελ Χαρακτηρισμός αυτοκινήτων σε σχέση με τους κινητήριους και μη κινητήριους άξονες σελ. 42 Κεφάλαιο 3 ο Διαφορικό σελ Ορισμός σελ Λειτουργία διαφορικού σελ Λειτουργία διαφορικού σε ευθεία πορεία σελ Λειτουργία διαφορικού σε στροφή σελ Γιατί είναι απαραίτητο το διαφορικό σελ Πόσα διαφορικά και που σελ Κατηγορίες διαφορικών σελ Συντελεστής κατανομής ροπής διαφορικού T.B.R σελ. 50

6 3.7 Εξαρτήματα συμβατικού διαφορικού σελ. 51 ΜΕΡΟΣ Β ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΕΝΗΣ ΟΛΙΣΘΗΣΗΣ Κεφάλαιο 4 ο Ανοιχτό διαφορικό σελ Το ανοιχτό διαφορικό σελ Εκμετάλλευση της ιδανικής πρόσφυσης ελαστικού - οδοστρώματος σελ Συντελεστής φραγής (S) σελ. 61 Κεφάλαιο 5 ο Ελεγχόμενα ή μπλοκέ διαφορικά σελ Διαφορικά περιορισμένης ολίσθησης σελ Διαφορικά περιορισμένης ολίσθησης με πολύδισκους συμπλέκτες σελ Λειτουργία διαφορικού περιορισμένης ολίσθησης με πολύδισκους συμπλέκτες σελ Ευθύγραμμη κίνηση σελ Κίνηση σε στροφή σελ Πλεονεκτήματα του διαφορικού περιορισμένης ολίσθησης με πολύδισκους συμπλέκτες σελ Διαφορικά περιορισμένης ολίσθησης με πολύδισκους συμπλέκτες με υδραυλικό σύστημα σελ Hydra - Lock σελ Διαφορικό Torsen σελ Συμπεριφορά του διαφορικού Torsen στο δρόμο σελ Διαφορικό Torsen Τ-1 σελ Αρχή λειτουργίας του Torsen Τ-1 σελ Λειτουργία του διαφορικού Torsen Τ-1 σελ Διαφορικό Torsen Τ-2 σελ Ονοματολογία και εξαρτήματα του διαφορικού Torsen Τ-2 σελ Διαφορικό Torsen Τ -2R σελ Διαφορικό Torsen Τ-3 σελ Διαφορικά συνεκτικής σύζευξης Viscous σελ Λειτουργία συνεκτικού συμπλέκτη σελ Ηλεκτρονικός έλεγχος στο διαφορικό μηχανισμό σελ. 93 Κεφάλαιο 6 ο Διαφορικό με αναστολέα σελ. 95

7 Κεφάλαιο 7 ο Μπλοκέ διαφορικά AIR LOCKER της ARB σελ Εισαγωγή σελ Σχεδιασμός και κατασκευή σελ Το κεντρικό μπλοκέ διαφορικό σελ. 100 Κεφάλαιο 8 ο Διαφορικό Ανρί σελ. 102 Κεφάλαιο 9 ο Διαφορικό Salisbury σελ Λειτουργία διαφορικού Salisbury σελ. 109 Κεφάλαιο 10 ο Διαφορικό Haldex σελ Σύστημα Haldex σελ Τι είναι το Haldex σελ Πως ενεργοποιείται το Haldex σελ Πλεονεκτήματα του διαφορικού Haldex σελ Πως λειτουργεί το διαφορικό Haldex σελ Αυξάνεται η κατανάλωση καυσίμου; σελ Τι συντήρηση απαιτείται; σελ Η πρώτη εφαρμογή του Haldex και οι εξελίξεις του σελ. 115 Συμπεράσματα σελ. 116 Βιβλιογραφία σελ. 119 Βιβλιογραφία εικόνων σελ. 121

8 ΠΙΝΑΚΑΣ ΕΙΚΟΝΩΝ Σχήμα 1.1 Ροπή δύναμης F περί σημείο Α. Ροπή δύναμης F περί άξονα αα σελ. 4 Σχήμα 2.1 Κύρια μέρη του συστήματος μετάδοσης της κίνησης στους πίσω τροχούς σελ. 8 Σχήμα 2.2 Μέρη του συμπλέκτη με κυλινδρικά ελατήρια σελ. 11 Σχήμα 2.3 Μέρη του συμπλέκτη με διάφραγμα σελ. 12 Σχήμα 2.4 Σύμπλεξη όπου 1 είναι το διάφραγμα σελ. 13 Σχήμα 2.5 Αποσύμπλεξη σελ. 14 Σχήμα 2.6 Ρευστός σφόνδυλος σελ. 16 Σχήμα 2.7 Ρελαντί 1. Στρόβιλος, 2. Στροφείο σελ. 17 Σχήμα 2.8 Χαμηλές-Μέσες Στροφές σελ. 17 Σχήμα 2.9 Μέσες-Υψηλές Στροφές σελ. 17 Σχήμα 2.10 Τομή ενός μετατροπέα ροπής σελ. 19 Σχήμα 2.11 Ρευστός σφόνδυλος σελ. 20 Σχήμα 2.12 Μετατροπέας ροπής σελ. 20 Σχήμα 2.13 Υδραυλικό σύστημα σελ. 21 Σχήμα 2.14 Μηχανικό σύστημα σελ. 22 Σχήμα 2.15 Κιβώτιο ταχυτήτων σελ. 27 Σχήμα 2.16 Τα μέρη ενός τυπικού κεντρικού άξονα σελ. 31 Σχήμα 2.17 Σταυρός τύπου Hooke σελ. 32 Σχήμα 2.18 Σταυρός Καρντάν σελ. 33 Σχήμα 3.1 Τροχιά που διαγράφουν οι τροχοί σελ. 43 Σχήμα 3.2 σελ. 45 Σχήμα 3.3 σελ. 45 Σχήμα 3.4 σελ. 46 Σχήμα 3.5 Κίνηση σε ευθεία σελ. 46 Σχήμα 3.6 Λειτουργία του διαφορικού σε ευθεία πορεία σελ. 47 Σχήμα 3.7 Κίνηση σε στροφή σελ. 47 Σχήμα 3.8 Λειτουργία του διαφορικού σε στροφή σελ. 49 Σχήμα 3.9 Συμβατικό διαφορικό σελ. 52 a

9 Σχήμα 4.1 Ανοιχτό διαφορικό σελ. 55 Σχήμα 4.2 Δυναμική μετατόπιση του βάρους σε στροφές σελ. 56 Σχήμα 4.3 Καμπύλη μεταβολής του συντελεστή πρόσφυσης σελ. 57 Σχήμα 4.4 Μεταβολή του συντελεστή πρόσφυσης στα διάφορα είδη διαφορικών σελ. 58 Σχήμα 4.5 Κατανομή της ροπής στους κινητήριους τροχούς σελ. 60 Σχήμα 5.1 Τα εξαρτήματα του διαφορικού περιορισμένης ολίσθησης σελ. 66 Σχήμα 5.2 Διαφορικό με πολύδισκους συμπλέκτες σελ. 68 Σχήμα 5.3 Διαφορικά 1 δρόμου, 1,5 δρόμων και 2 δρόμων σελ. 69 Σχήμα 5.4 Διαφορικά περιορισμένης ολίσθησης με πολύδισκους συμπλέκτες με υδραυλικό σύστημα, όπου 1: αντλία σελ. 71 Σχήμα 5.5 Hydra Lock σελ. 72 Σχήμα 5.6 Διαφορικό Torsen σελ. 74 Σχήμα 5.7 Διαφορικό Torsen T 1 σε τομή σελ. 78 Σχήμα 5.8 Διάταξη του Torsen T 1 με τα επιμέρους εξαρτήματα σελ. 78 Σχήμα 5.9 Ζεύγος ατέρμονα κορώνα σελ. 79 Σχήμα 5.10 Οι τρεις φάσεις λειτουργίας του Torsen Τ 1 σελ. 80 Σχήμα 5.11 Το Torsen T 2 σε τομή σελ. 82 Σχήμα 5.12 Torsen T 2 σε διάφορες όψεις σελ. 83 Σχήμα 5.13 Το διαφορικό T-2R και τα εξαρτήματά του σελ. 86 Σχήμα 5.14 Toδιαφορικό Torsen T-3 σε τομή σελ. 86 Σχήμα 5.15 Διαφορικό Torsen T-3 με συμβατικό πλανητικό σύστημα. σελ. 87 Σχήμα 5.16 Διαφορικό συνεκτικής σύζευξης Viscous σε τομή σελ. 90 Σχήμα 5.17 Τα επιμέρους εξαρτήματα του διαφορικού συνεκτικής σύζευξης Viscous σελ. 91 Σχήμα 5.18 Διαφορικό συνεκτικής σύζευξης σελ. 92 Σχήμα 8.1 Απεικονίσεις της κατασκευατικής αρχής της αντεπίστροφης μετάδοσης της κίνησης Σχήμα 8.2 Απεικονίσεις της κατασκευατικής αρχής της αντεπίστροφης μετάδοσης της κίνησης σελ. 103 σελ. 103 Σχήμα 9.1 Εξαρτήματα από διαφορικό Salisbury σελ. 106 Σχήμα 9.2 Δύο ράμπες για έναν δορυφόρο σελ. 107 Σχήμα 9.3 Οι δορυφόροι του διαφορικού Salisbury σελ. 108 b

10 Σχήμα 9.4 Ο συνολικός μηχανισμός του διαφορικού Salisbury σελ. 108 Σχήμα 10.1 Απεικόνιση συστήματος Haldex σελ. 110 Σχήμα 10.2 Απεικόνιση συστήματος Haldex εσωτερικά σελ. 111 Σχήμα 10.3 Απεικόνιση ενεργοποίησης Haldex σελ. 112 c

11 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΙΝΑΚΩΝ - ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΩΝ Πίνακας 2.1 Βασικές βλάβες στο συμπλέκτη, οι αιτίες που τις προκαλούν και η επιδιόρθωση τους. σελ. 24 Πίνακας 2.2 Βλάβες, αιτίες βλαβών κα επιδιόρθωσή τους στον άξονα μετάδοσης της κίνησης σελ. 35 Πίνακας 3.1 Διάφοροι συντελεστές κατανομής ροπής σελ. 51 Διάγραμμα 5.1 Αντοχή του διαφορικού Torsen σε σχέση με τα πολύδισκα διαφορικά περιορισμένης ολίσθησης σελ. 75 d

12 ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΕΛΛΗΝΙΚΑ Στη παρούσα εργασία γίνεται μια προσπάθεια για την κατανόηση σε βάθος του συστήματος μετάδοσης κίνησης με έμφαση στο ρόλο και τη σημασία του διαφορικού περιορισμένης ολίσθησης. Στην εισαγωγή αρχικά γίνεται λόγος για την μεγάλη συνεισφορά του διαφορικού στην καλή λειτουργία του οχήματος και εν συνεχεία γίνεται μια βιβλιογραφική ανασκόπηση όσο αναφορά στην αποσαφήνιση βασικών όρων όπως αυτός της γωνιακής ταχύτητας, της ροπής, της τριβής (στατικής και ολίσθησης), της ισχύος (μηχανική, θερμική, ηλεκτρική και υδραυλική). Στα επόμενα κεφάλαια αναλύεται αρχικά ο σκοπός και τα κύρια μέρη του συστήματος μετάδοσης κίνησης. Δίνοντας έμφαση στον μηχανισμό γωνιακής μετάδοσης διαφορικό, το οποίο χωρίζεται σε δύο κατηγορίες ανάλογα με τον αν εκτελεί διαφορισμό πάντα ή αν ελέγχει τον διαφορισμό που εκτελεί. Στην κατηγορία των ελεγχόμενων διαφορικών ανήκουν και τα διαφορικά περιορισμένης ολίσθησης, τα οποία χωρίζονται σε τρείς διαφορετικούς τύπους οι οποίοι είναι: με πολύδισκους συμπλέκτες, με ατέρμονες οδοντωτούς τροχούς (TORSEN), με συνεκτικής σύζευξης (SYNCHRO VISCO). Ωστόσο στα πλαίσια του σχεδιασμού οχημάτων για όσο το δυνατόν λιγότερες περιβαλλοντικές συνέπειες η εταιρεία ARBπροχώρησε στο σχεδιασμό του μπλοκέ διαφορικού ARB AIR LOCKER. Επίσης, υπάρχουν στο εμπόριο και τα διαφορικά Salisbury καθώς και το διαφορικό τύπου Haldex. Στην παρούσα εργασία αναλύονται εκτενώς τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της κάθε κατηγορίας διαφορικών. i

13 ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΑΓΓΛΙΚΑ In this paper an attempt is made to understand in depth the drive system with emphasis on the role and importance of the limited slip differential. The introduction is referred to the great contribution of the differential to the proper functioning of the vehicle and then a literature review takes place in order to clarify key terms as that of the angular velocity, torque, friction (static and sliding), power (mechanical, thermal, electrical and hydraulic). In the following chapters is analyzed the purpose and the main parts of the drive system. Emphasis is given to the mechanism angular transmission - differential, which is divided into two categories depending on whether diversity always performs or controls the differentiation performing. In the category of controlled differential limited slip differentials are also included, which are divided into three different types: a multiple-plate clutches, gears (TORSEN), coherent coupling (SYNCHRO - VISCO). However in the design of vehicles for the least possible environmental impact the company ARB proceeded to design differential lock ARB AIR LOCKER. Also there are also available the Salisbury differential and differential-type Haldex. In this paper are discussed in detail the advantages and disadvantages of each category of differentials. ii

14 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΜΕΡΟΣ Α ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Σκοπός Διαφορικού Το Διαφορικό είναι ο μηχανισμός που σκοπό έχει να επιτρέπει στους δύο κινητήριους τροχούς στα προσθιοκίνητα ή στα οπισθιοκίνητα οχήματα, ή στους δύο άξονες μετάδοσης στα τετρακίνητα, να περιστρέφονται με διαφορετικές γωνιακές ταχύτητες και να κατανέμει τη ροπή στρέψης, ανάλογα με τον συντελεστή πρόσφυσης στους κινητήριους τροχούς, είτε μεγεθύνοντας είτε ελαχιστοποιώντας την. Για να μπορεί να στρίψει ένα όχημα, οι τροχοί που βρίσκονται στην εξωτερική πλευρά της καμπύλης διανύουν μεγαλύτερη απόσταση από τους τροχούς που βρίσκονται στην εσωτερική πλευρά. Άρα, οι εξωτερικοί τροχοί θα πρέπει να στρέφονται ταχύτερα από τους εσωτερικούς, ώστε να μπορούν να ακολουθήσουν τη γεωμετρική μορφή της οδού. Στη περίπτωση που οι εξωτερικοί και οι εσωτερικοί τροχοί στρέφονταν από τον κινητήρα με την ίδια ταχύτητα, τότε το όχημα δεν θα μπορούσε να διαγράψει καμπύλη τροχιά χωρίς σημαντικές τριβές στα ελαστικά του. Οι τριβές αυτές θα εκδηλώνονταν ως τάση του οχήματος να «υπακούσει» στις στροφές που παίρνουν οι τροχοί του: να κινηθεί ευθεία και όχι να διαγράψει καμπύλη τροχιά. Όταν τώρα το όχημα κινείται στην ευθεία και κάποιος από τους κινητήριους τροχούς συναντήσει μια ανωμαλία του οδοστρώματος, παραδείγματος χάρη ένα σαμαράκι ή μια λακκούβα, θα υπάρξει και σε αυτή τη περίπτωση πρόβλημα, καθώς δεν θα υπάρχει δυνατότητα να διαφοροποιήσει τις στροφές του από τον άλλο τροχό ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 1 από 135

15 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ και ολόκληρο το όχημα θα υποστεί μια αποσταθεροποιητική φόρτιση η οποία θα εκδηλωθεί ως τάση εκτροπής του οχήματος. Τα προβλήματα αυτά αντιμετωπίζονται με τη χρήση του διαφορικού, το οποίο μπορεί να αλλάξει το ποσοστό ισχύος που λαμβάνει ο κάθε τροχός ενός άξονα, αλλά και να μπορεί να περιστρέψει τους κινητήριους τροχούς με διαφορετική γωνιακή ταχύτητα λαμβάνοντας υπ όψη την απόσταση που κάθε τροχός πρέπει να διανύσει. Το μέγεθος της μεταφερόμενης ροπής στρέψης καθορίζεται από εκείνον το τροχό ο οποίος έχει τη μικρότερη πρόσφυση στο οδόστρωμα. Ο διαφορικός μηχανισμός, είναι ο μηχανισμός που «λαμβάνει πληροφορίες» ανάλογα με την επαφή καθενός κινητήριου τροχού με το οδόστρωμα και σύμφωνα με αυτές τις πληροφορίες, διαμοιράζει την ισχύ ή τη ροπή του κινητήρα στους άξονες των τροχών. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 2 από 135

16 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Ορισμοί Γωνιακή ταχύτητα Η γωνιακή ταχύτητα είναι διανυσματικό μέγεθος που εκφράζει την ταχύτητα ενός σώματος που εκτελεί κυκλική κίνηση. Ισούται με τον ρυθμό μεταβολής του τόξου που διαγράφει το σώμα και μετράται σε ακτίνια ανά δευτερόλεπτα (rad/sec). Συμβολίζεται διεθνώς με το γράμμα ω και μαθηματικά εκφράζεται από την σχέση: (1.1) Όπου: dθ είναι η μεταβολή της γωνίας που αντιστοιχεί στο διαγραφόμενο τόξο και dt είναι η μεταβολή του χρόνου Η διεύθυνση του διανύσματος της γωνιακής ταχύτητας είναι κάθετη στο επίπεδο της τροχιάς της κίνησης και εμπειρικά η φορά του ακολουθεί τον κανόνα του δεξιού χεριού, δηλαδή για αριστερόστροφη κίνηση η φορά του διανύσματος είναι προς τα πάνω και για δεξιόστροφη κίνηση προς τα κάτω. Εναλλακτικά η φορά της γωνιακής ταχύτητας είναι η φορά του παρακάτω εξωτερικού γινομένου: (1.2) Η σχέση που συνδέει τη γραμμική και γωνιακή ταχύτητα είναι: (1.3) Ροπή Ροπή είναι το φυσικό μέγεθος που προκαλεί την περιστροφή ενός σώματος, όπως ακριβώς η δύναμη προκαλεί την ευθύγραμμη κίνηση του. Αλλά και την ίδια τη ροπή τη δημιουργεί μία δύναμη F, που δρα σε κάθετη απόσταση r από ένα σημείο ή έναν άξονα. Αντίστοιχα μιλάμε για ροπή γύρω από σημείο και ροπή περί άξονα. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 3 από 135

17 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σχήμα 1.1 Ροπή δύναμης F περί σημείο Α. Ροπή δύναμης F περί άξονα αα [1] Αριθμητικά, η ροπή Μ είναι ίση με το γινόμενο της δύναμης F επί την απόσταση r. Σαν διανυσματικό μέγεθος όμως, η ροπή έχει διεύθυνση και φορά, χαρακτηριστικά που ορίζουν τη φορά περιστροφής του σώματος, γύρω από τον αντίστοιχο άξονα που επιδρά η ροπή. Η ροπή στρέψης και η ισχύς είναι μεγέθη που αλληλοεξαρτώνται αλλά δεν είναι ταυτόσημα. Η ροπή δείχνει τι μπορεί να κάνει ο κινητήρας σε μια ορισμένη στιγμή, ενώ η ισχύς δείχνει το πόσο γρήγορα μπορεί να επιτελέσει ένα ορισμένο έργο. Η ισχύς του κινητήρα μας δίνει ένα μέτρο του πόσο γρήγορο είναι γενικά το αυτοκίνητο, ενώ η ροπή μας δείχνει το πόσο άνετα μπορεί να αντιμετωπίσει διάφορες αντιστάσεις που θα παρουσιαστούν όπως παραδείγματος χάρη μια ανηφόρα, έναν αντίθετο άνεμο, την ανάγκη για άμεση επιτάχυνση. Τριβή Η τριβή είναι δύναμη αντίστασης που εκδηλώνεται ενάντια σε οποιαδήποτε μετακίνηση μερών του αυτού σώματος ή στην σχετική κίνηση δύο σωμάτων που οι επιφάνειες τους εφάπτονται. Στη πρώτη περίπτωση εκδηλώνεται εσωτερική τριβή, στη δεύτερη, μεταξύ σωμάτων, εξωτερική τριβή. Η φορά της εκδηλούμενης τριβής είναι πάντα αντίθετη στη φορά της κίνησης. Η δύναμη τριβής διακρίνεται σε στατική τριβή όταν τα σώματα ισορροπούν και σε τριβή ολίσθησης όταν τα σώματα κινούνται ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 4 από 135

18 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ μεταξύ τους. Στην εργασία μας, μας ενδιαφέρει μόνο η τριβή ολίσθησης, για το λόγο αυτό θα αναλύσουμε μόνο αυτή. Η δύναμη της τριβής οφείλεται σε ηλεκτροστατικές δυνάμεις ανάμεσα στα μόρια των δυο επιφανειών. Τριβή ολίσθησης Η τριβή ολίσθησης είναι η δύναμη που αντιστέκεται στην σχετική κίνηση των σωμάτων που εφάπτονται και βρίσκονται σε κίνηση. Επίσης λέγεται και κινητική τριβή. Έχει φορά αντίθετη της κίνησης και μέτρο που δίνεται που δίνεται από την σχέση: (1.4) Όπου μ κ ο συντελεστής τριβής ολίσθησης, σε αντιστοιχία με τον συντελεστή στατικής τριβής. Για όλες τις επιφάνειες με εξαίρεση τις πολύ λείες είναι ελαφρά μικρότερος από τον συντελεστή στατικής τριβής. Ισχύς Η ισχύς είναι ένα από τα πιο σημαντικά μεγέθη της φυσικής. Είναι ο ρυθμός παραγωγής έργου, ή περισσότερο κατανοητά, ο ρυθμός μεταβίβασης οποιασδήποτε ενέργειας. Για ένα καθορισμένο φυσικό σύστημα, ισχύς ορίζεται ως η ενέργεια στη μονάδα του χρόνου που προσδιορίζεται στο σύστημα από το περιβάλλον ή αντίστροφα αποδίδεται από το σύστημα προς το περιβάλλον. Η ισχύς χωρίζεται στις παρακάτω κατηγορίες: μηχανική ισχύς, με την οποία και θα ασχοληθούμε στην εργασία μας, θερμική ισχύς, ηλεκτρική ισχύς και υδραυλική ισχύς. Μηχανική ισχύς Η μηχανική ισχύς που προσδίδεται σε ένα σύστημα που κινείται σε γραμμική κίνηση ισούται με το γινόμενο της ταχύτητας του επί τη δύναμη, (1.5) ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 5 από 135

19 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η μηχανική ισχύς που προσδίδεται σε ένα σύστημα σε περιστροφική κίνηση ισούται με το γινόμενο της γωνιακής ταχύτητας του επί τη ροπή, (1.6) Παράδειγμα μηχανικής ισχύος είναι η ισχύς που αποδίδεται από βενζινοκινητήρα προς τον άξονα κίνησης των τροχών αυτοκινήτου. Η στιγμιαία ισχύς που αποδίδει το εργαζόμενο μέσο στο έμβολο ισούται με τη δύναμη που ασκεί στο έμβολο επί τη στιγμιαία του ταχύτητα. Η ισχύς που μεταδίδεται από τον άξονα στους τροχούς ισούται με τη ροπή που ασκείται στον άξονα επί τη γωνιακή του ταχύτητα. Μονάδα μέτρησης της ισχύς είναι η ιπποδύναμη: 1hp = 0.73kW = 730 W = 730J/s ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 6 από 135

20 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 7 από 135

21 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ 2.1 Γενικά Οι σκοποί του συστήματος μετάδοσης της κίνησης είναι: 1. Η μεταφορά της περιστροφικής κίνησης του κινητήρα, στους κινητήριους τροχούς. 2. Να μεταβάλλει τις στροφές και την ροπή που παρέχει ο κινητήρας ώστε οι κινητήριοι τροχοί να παίρνουν την απαιτούμενη ελκτική δύναμη για να μπορέσουν να αντιμετωπίσουν τις διάφορες αντιστάσεις κίνησης του οχήματος. 3. Δυνατότητα αναστροφής της κίνησης των τροχών για την οπίσθια πορεία του οχήματος. 4. Αλλαγή της κατεύθυνσης της κινήσεως από ευθύγραμμη σε εγκάρσια έτσι ώστε να φθάνει στους τροχούς. 5. Να δίνει διαφορετική περιστροφική ταχύτητα σε κάθε κινητήριο τροχό, όταν το όχημα κινείται σε καμπύλη τροχιά. 6. Διανομή της κίνησης και της ροπής στους εμπρόσθιους και στους οπίσθιους τροχούς. Η διαμόρφωση του συστήματος μετάδοσης κίνησης εξαρτάται από τη θέση του κινητήρα (εμπρός, πίσω, κέντρο), από τον τρόπο τοποθέτησης του κινητήρα (εγκάρσια ή κατά μήκος) και από τη θέση και τον αριθμό των κινητήριων τροχών, (κινητήριοι τροχοί είναι εκείνοι στους οποίους φθάνει η κίνηση από τον κινητήρα και δημιουργούν την απαιτούμενη ώθηση για την κίνηση του αυτοκινήτου). Κύρια μέρη του συστήματος μετάδοσης της κίνησης στους πίσω τροχούς 1. Ο συμπλέκτης 2. Το κιβώτιο ταχυτήτων 3. Ο άξονας μετάδοσης της κίνησης 4. Ο μηχανισμός γωνιακής μετάδοσης Το διαφορικό ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 8 από 135

22 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ 5. Τα ημιαξόνια 6. Οι άξονες των τροχών Τα παραπάνω κύρια μέρη φαίνονται παραστατικά στο σχήμα 2.1 που ακολουθεί. Σχήμα 2.1 Κύρια μέρη του συστήματος μετάδοσης της κίνησης στους πίσω τροχούς [2] ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 9 από 135

23 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ 2.1 Συμπλέκτης Γενικά Συμπλέκτης ονομάζεται ο μηχανισμός του συστήματος μετάδοσης της κίνησης, ο οποίος δημιουργεί τη σύμπλεξη και την αποσύμπλεξη της μηχανής με το υπόλοιπο σύστημα μετάδοσης της κίνησης. Τοποθετείται στο σφόνδυλο της μηχανής και βρίσκεται μεταξύ του σφονδύλου και του κιβωτίου ταχυτήτων. Πρέπει να έχει τη δυνατότητα να μεταφέρει τη ροπή της μηχανής στο υπόλοιπο σύστημα μετάδοσης της κίνησης. Με το συμπλέκτη εξυπηρετούνται οι εξής σκοποί: α. Σύμπλεξη και αποσύμπλεξη Η σύμπλεξη και η αποσύμπλεξη είναι ο βασικός σκοπός του συμπλέκτη. Κατά τη σύμπλεξη ο συμπλέκτης συνδέει τη μηχανή με το κιβώτιο ταχυτήτων, για να μεταδώσει την κίνηση στους κινητήριους τροχούς του αυτοκινήτου. Με την αποσύμπλεξη αποσυνδέει τη μηχανή από το κιβώτιο ταχυτήτων, με αποτέλεσμα να μη μεταδίδεται η κίνηση από τη μηχανή στους κινητήριους τροχούς. β. Ομαλή εκκίνηση του αυτοκινήτου Με τη σύμπλεξη επιτυγχάνεται προοδευτική και ομαλή μετάδοση της κίνησης στους κινητήριους τροχούς και κατά συνέπεια ομαλή εκκίνηση του αυτοκινήτου. γ. Ομαλή αλλαγή ταχυτήτων Με την αποσύμπλεξη επιτυγχάνεται ομαλή και αθόρυβη αλλαγή των ταχυτήτων και έτσι αποφεύγεται η πρόκληση φθορών στο κιβώτιο ταχυτήτων Αρχή λειτουργίας του συμπλέκτη Η αρχή λειτουργίας του συμπλέκτη βασίζεται στην αξιοποίηση της τριβής. Στη συνέχεια γίνεται επεξήγηση της λειτουργίας αυτής ώστε να γίνει ευκολότερα κατανοητός ο τρόπος μετάδοσης της κίνησης σ αυτούς τους συμπλέκτες. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 10 από 135

24 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ Ο λειαντικός δίσκος, που περιστρέφεται από το ηλεκτρικό πιστόλι, αντιπροσωπεύει εδώ τον σφόνδυλο που περιστρέφεται από τον στροφαλοφόρο. Αν ένας δεύτερος λειαντικός δίσκος έλθει σε επαφή με τον πρώτο, θα αναγκαστεί κι αυτός να περιστραφεί λόγω της τριβής, με αρκετά μικρότερη όμως ταχύτητα. Αν η πίεση επαφής των δύο δίσκων αυξηθεί, τότε οι δύο δίσκοι θα περιστρέφονται σαν ένα ενιαίο σώμα. Η μετάδοση της κίνησης είναι αποτέλεσμα της τριβής των επιφανειών των δυο δίσκων και εξαρτάται από τους ακόλουθους παράγοντες: α. Το συντελεστή τριβής του υλικού των επιφανειών τριβής. β. Τη δύναμη με την οποία πιέζονται οι δύο δίσκοι Συμπλέκτης με κυλινδρικά ελατήρια Ο συμπλέκτης με κυλινδρικά ελατήρια αποτελείται από μια πλάκα πίεσης (πλατώ) ενισχυμένη με έναν αριθμό κυλινδρικών ελατηρίων, συναρμολογημένη σ ένα κέλυφος από πρεσσαριστό ατσάλι που βιδώνεται στο σφόνδυλο. Τα ελατήρια ωθούν την πλάκα πίεσης προς την αντίθετη πλευρά από εκείνη όπου βρίσκεται το κέλυφος. Τόσο ο δίσκος, όσο και το πλατώ, δεν είναι στέρεα συνδεδεμένα με το σφόνδυλο. Και οι δύο μπορούν να πλησιάσουν, ή να απομακρυνθούν από αυτόν. Όταν ο οδηγός πατά το πεντάλ, ωθεί προς το σφόνδυλο ένα πλακάκι αποσυμπλέξεως (μπιτέ), που κινείται πάνω σε ένα κάρβουνο, ή ένα ρουλεμάν με σφαιρίδια, για να ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 11 από 135

25 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ μειώνονται οι τριβές. Το πλατώ τραβιέται τότε προς τα πίσω, κόντρα στα ελατήρια του, από μοχλούς που το ένα άκρο τους «πιάνει» πάνω στο πλακάκι αποσυμπλέξεως και το άλλο στο πλατώ έτσι παύει να πιέζεται ο δίσκος και το κιβώτιο ταχυτήτων απομονώνεται από τον κινητήρα. Στο σχήμα 2.2 φαίνονται τα μέρη που αποτελούν το συμπλέκτη με κυλινδρικά ελατήρια. Σχήμα 2.2 Μέρη του συμπλέκτη με κυλινδρικά ελατήρια [2] 1. Σφόνδυλος. Περιστρέφεται μαζί με τον στροφαλοφόρο 2. Ελατηριωτός σφικτήρας 3. Ζύγωθρα. Τραβά προς τα πίσω το πλατώ 4. Υποστηρίγματα 5. Πείρος. Στηρίζει το ζύγωθρο στο κέλυφος 6. Πειράκι. Πάνω του κινείται το ζύγωθρο 7. Κέλυφος 8. Πλακάκι αποσυμπλέξεως 9. Κάρβουνο ολισθήσεως πλακακιού αποσυμπλέξεως 10. Δίχαλο συμπλέκτη. Μεταφέρει την κίνηση από το πεντάλ 11. Κυλινδρικά ελατήρια ωθήσεως. Σπρώχνουν το πλατώ μακριά από το κέλυφος 12. Πλάκα πιέσεως. Πιέζει το δίσκο πάνω στο σφόνδυλο 13. Κυλινδρικά ελατήρια δίσκου. Αποσβαίνουν τους στρεπτικούς κραδασμούς και την απότομη σύμπλεξη 14. Δίσκος συμπλέκτη. Μεταφέρει την κίνηση στο κιβώτιο ταχυτήτων ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 12 από 135

26 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ Συμπλέκτης με ελατηριωτό διάφραγμα Ο συμπλέκτης με κυλινδρικά ελατήρια, εκτοπίστηκε πολύ γρήγορα από το συμπλέκτη με διάφραγμα, εξαιτίας της μικρότερης δύναμης που απαιτείται στο πεντάλ. Σ αυτόν το συμπλέκτη το κύριο στοιχείο-εξάρτημα του είναι ένα ελατηριωτό διάφραγμα. Το ελατηριωτό διάφραγμα είναι ένα ελαφρά κωνικό δακτυλιοειδές έλασμα που στο εσωτερικό του μέρος φέρει τομές σαν χτένι, που σχηματίζουν σειρά μοχλών με ακτινοειδή διάταξη. Η εξωτερική περιφέρεια του ελατηριωτού διαφράγματος στερεώνεται στην πλάκα πίεσης ενώ στην εσωτερική του περιφέρεια επενεργεί ο ωστικός τριβέας, για την αποσύμπλεξη του δίσκου. Σχήμα 2.3 Μέρη του συμπλέκτη με διάφραγμα [2] 1. Πλάκα πιέσεως 2. Καρφιά. Στηρίζουν το διάφραγμα 3. Δακτυλιοειδή υπομόχλια 4. Κέλυφος είναι βιδωμένο στο σφόνδυλο 5. Ρουλεμάν αποσυμπλέξεως 6. Δίχαλο συμπλέκτη 7. Διαφραγματικό ελατήριο. Πιέζει το πλατώ πάνω στο δίσκο 8. Δίσκος συμπλέκτη 9. Σφόνδυλος ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 13 από 135

27 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ Λειτουργία Σύμπλεξη Όταν το πεντάλ του συμπλέκτη είναι ελεύθερο, το ελατηριωτό διάφραγμα, το οποίο έχει περίπου επίπεδη μορφή, αναγκάζει το δίσκο να παραμένει σταθερά ακινητοποιημένος μεταξύ του σφονδύλου και της πλάκας πίεσης. Έτσι γίνεται η σύμπλεξη του δίσκου. Σχήμα 2.4 Σύμπλεξη όπου 1 είναι το διάφραγμα [2] Αποσύμπλεξη Όταν ο οδηγός πατήσει το πεντάλ του συμπλέκτη, ο ωστικός τριβέας πιέζει τα άκρα των ακτινοειδών μοχλών του ελατηριωτού διαφράγματος, το διάφραγμα γίνεται κοίλο και η εξωτερική του περιφέρεια τείνει να απομακρυνθεί από το σφόνδυλο με αποτέλεσμα να παρασύρει και την πλάκα πίεσης. Έτσι ο δίσκος του συμπλέκτη ελευθερώνεται και γίνεται η αποσύμπλεξη του. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 14 από 135

28 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ Σχήμα 2.5 Αποσύμπλεξη [2] 1. Στροφαλοφόρος, 2. Θερμουί δίσκου, 3. Διάφραγμα, 4. Πλατώ Φυγοκεντρικός συμπλέκτης Μερικά αυτοκίνητα είναι εφοδιασμένα με φυγοκεντρικούς συμπλέκτες. Οι συμπλέκτες αυτού του τύπου μοιάζουν με τους συμπλέκτες με κυλινδρικά ελατήρια, με τη διαφορά ότι έχουν βαρίδια προσαρμοσμένα στα ζύγωθρα. Καθώς όλο το σύστημα σύμπλεξης περιστρέφεται μαζί με τον κινητήρα, τα βαρίδια αυτά ωθούνται από τη φυγόκεντρο δύναμη προς τα έξω, αναγκάζοντας τα ζύγωθρα να πιέζουν πιο δυνατά το πλατώ. Όσο πιο μεγάλη είναι η ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα, τόσο ισχυρότερη είναι η δύναμη που ασκείται στο πλατώ. Αυτό το σύστημα μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε αντί για το σύστημα με κυλινδρικά ελατήρια, είτε σαν ένα συμπλήρωμα της πιέσεως που ασκούν τα ελατήρια. Στις μέρες μας, οι φυγόκεντροι συμπλέκτες χρησιμοποιούνται μόνο σε μερικές από τις απλούστερες αυτόματες ή ημιαυτόματες μεταδόσεις Ρευστός σφόνδυλος (υδραυλικός συμπλέκτης) Η υδραυλική μετάδοση, γνωστή και ως ρευστός σφόνδυλος, ή υδραυλικός συμπλέκτης, χρησιμοποιείται στη βασική μορφή της, στα αυτοκίνητα με ημιαυτόματα κιβώτια ταχυτήτων αντί για ένα συμβατικό συμπλέκτη τριβής. Αποτελείται ουσιαστικά από ένα στροφείο και ένα στρόβιλο με συνεχή κυκλοφορία λαδιού μεταξύ τους αμέσως μόλις πάρει μπροστά ο κινητήρας. Το στροφείο παίρνει κίνηση από τον ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 15 από 135

29 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ κινητήρα ενώ ο στρόβιλος μεταδίδει την κίνηση στον πρωτεύοντα άξονα του κιβωτίου ταχυτήτων. Όταν ο κινητήρας δουλεύει στο ρελαντί, το λάδι εκτοξεύεται από το στροφείο εξαιτίας της φυγόκεντρης δύναμης. Κατευθυνόμενο από τα πτερύγια, εισχωρεί στο στρόβιλο, που παραμένει ακίνητος επειδή η δύναμη του λαδιού δεν είναι ακόμη ικανή να τον περιστρέψει. Όταν ο οδηγός πατήσει το πεντάλ του γκαζιού, η ταχύτητα περιστροφής του στροφείου αυξάνει, και η δύναμη στρέψεως που οφείλεται στο γρήγορο κινούμενο λάδι μεγαλώνει, υπερνικώντας την αντίσταση του στροβίλου, που αρχίζει να περιστρέφεται, κινώντας έτσι το αυτοκίνητο. Αφού μεταδώσει την ενέργεια του στο στρόβιλο, το λάδι επιστρέφει ξανά στο στροφείο και από εκεί πάλι στο στρόβιλο και ου το κάθε εξής. Αν η ταχύτητα του κινητήρα συνεχίσει να αυξάνεται, η διαφορά των ταχυτήτων περιστροφής του στροφείου και του στροβίλου θα μειωθεί προοδευτικά μέχρις ότου η «απώλεια» μεταξύ τους περιοριστεί στο 2% περίπου. Το μειονέκτημα του ρευστού σφονδύλου είναι ότι η ροπή στρέψεως που αποδίδεται από το στρόβιλο δεν μπορεί ποτέ να ξεπεράσει αυτή που παρέχει το στροφείο. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 16 από 135

30 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ Σχήμα 2.6 Ρευστός σφόνδυλος [2] 1. Άξονας μετάδοσης κίνησης από κινητήρα σε στροφείο 2. Πλαίσιο στροβίλου 3. Πλαίσιο στροφείου 4. Πτερύγια στροβίλου 5. Άξονας μετάδοσης κίνησης από στρόβιλο σε κιβώτιο ταχυτήτων 6. Τσιμούχα λαδιού 7. Πτερύγιο στροφείου ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 17 από 135

31 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ Όταν ο κινητήρας δουλεύει στο ρελαντί, το τμήμα του ρευστού σφονδύλου που μεταδίδει την κίνηση είναι συνδεδεμένο με τον κινητήρα και είναι τοποθετημένο αντικριστά στο τμήμα που παρασύρεται από το οποίο το χωρίζει ένα μικρό διάκενο. Στο ρελαντί, η φυγόκεντρη δύναμη του λαδιού είναι χαμηλή και δεν επαρκεί για την περιστροφή του στροβίλου, πράγμα που θα κινούσε το αυτοκίνητο. Σχήμα 2.7 Ρελαντί 1. Στρόβιλος, 2. Στροφείο [2] Όταν ο κινητήρας λειτουργεί σε χαμηλές-μέσες στροφές τότε καθώς η ταχύτητα του κινητήρα αυξάνει, η φυγόκεντρη δύναμη ωθεί το λάδι στο στρόβιλο και μεταδίδεται έτσι ένα μέρος της ροπής στρέψεως. Όμως η «απώλεια» είναι ακόμη μεγάλη. Παρόλα αυτά, ο άξονας μεταδίδει την κίνηση στο κιβώτιο ταχυτήτων που περιστρέφεται με πολύ μικρότερη ταχύτητα όμως από εκείνη του άξονα που μεταδίδει την κίνηση από τον κινητήρα. Σχήμα 2.8 Χαμηλές-Μέσες Στροφές [2] Όταν ο κινητήρας λειτουργεί σε μέσες-υψηλές στροφές τότε όταν η ταχύτητα του κινητήρα φτάσει σ ένα ορισμένο επίπεδο, η δύναμη του λαδιού επαρκεί για τη μετάδοση όλης της ισχύος. Το φαινόμενο αυτό μοιάζει με την άμεση μετάδοση, δεδομένου ότι ο άξονας εξόδου περιστρέφεται στα 98% περίπου των στροφών του άξονα εισόδου. Σχήμα 2.9 Μέσες-Υψηλές Στροφές [2] ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 18 από 135

32 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ Ο μετατροπέας ροπής (τύπος υδραυλικού συμπλέκτη) Τα περισσότερα αυτοκίνητα με αυτόματη μετάδοση, χρησιμοποιούν ένα τύπο υδραυλικής σύμπλεξης που είναι γνωστός σαν μετατροπέας ροπής. Όπως δείχνει και το όνομά του, μεταβάλλει τη ροπή στρέψεως του κινητήρα αυξάνοντας την όταν χρειάζεται, παραδείγματος χάρη όταν το αυτοκίνητο κινείται με χαμηλή ταχύτητα. Η αύξηση της ροπής, αντιστοιχεί στην εκλογή μιας μικρότερης «ταχύτητας» σε ένα συμβατικό, μηχανικό, κιβώτιο ταχυτήτων. Μ άλλα λόγια, ο μετατροπέας ροπής είναι και «μειωτήρας», που λειτουργεί σαν ένα πρόσθετο ζεύγος γραναζιών προτού η ισχύς του κινητήρα φτάσει στο κιβώτιο ταχυτήτων. Όπως ο ρευστός σφόνδυλος, έτσι και ο μετατροπέας ροπής έχει στροφείο που παίρνει κίνηση από τον κινητήρα και ένα στρόβιλο που συνδέεται με τον άξονα που μεταδίδει την κίνηση στο κιβώτιο ταχυτήτων. Η ικανότητα του να παρέχει υψηλότερη ροπή απ αυτή που αποδίδει ο κινητήρας, οφείλεται στο ότι, εκτός από τα προηγούμενα, έχει μεταξύ του στροφείου και του στροβίλου ένα μικρό τροχό με πτερύγια, γνωστό και σαν αντιδραστήρα, στάτορα, ή στάτη. Ένας μονοδρομικός μηχανισμός σύμπλεξης σταθεροποιεί το στάτορα πάνω στο περίβλημα του κιβωτίου ταχυτήτων όταν ο κινητήρας δουλεύει με λίγες στροφές. Στο ρευστό σφόνδυλο, το λάδι που επιστρέφει από το στρόβιλο τείνει να μειώσει την ταχύτητα του στροφείου. Στον μετατροπέα ροπής, όμως τα πτερύγια του ακίνητου στάτορα δίνουν στο λάδι μια πιο πλεονεκτική κατεύθυνση προς το στροφείο, πράγμα που προκαλεί μια επιπλέον ώθηση στα πτερύγια του στροβίλου. Στις χαμηλές ταχύτητες, ο μετατροπέας μπορεί να διπλασιάσει τη δύναμη στρέψεως του κινητήρα, αποδίδοντας την στο κιβώτιο ταχυτήτων. Καθώς η ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα αυξάνει, αυτή η διπλασιασμένη στρεπτική δύναμη μειώνεται σταδιακά, μέχρι την πλήρη εξομοίωση της με την ροπή του κινητήρα, όταν το αυτοκίνητο κινείται με κανονική ταχύτητα. Ο στάτορας περιστρέφεται τώρα, ωθούμενος από το λάδι, με ταχύτητα όμοια με του στροβίλου. Ο μετατροπέας ροπής λειτουργεί πια σαν ένας ρευστός συμπλέκτης, με το στάτορα να περιστρέφεται «ελεύθερα», χωρίς να προκαλεί την αύξηση της ροπής. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 19 από 135

33 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ Σχήμα 2.10 Τομή ενός μετατροπέα ροπής [2] 1. Σφόνδυλος 2. Εξωτερικό περίβλημα 3. Στροφείο 4. Στάτορας 5. Άξονας στροβίλου. Μεταδίδει την κίνηση στο κιβώτιο ταχυτήτων 6. Ελεύθερος τροχός 7. Στρόβιλος ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 20 από 135

34 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ Τόσο ο ρευστός σφόνδυλος όσο και ο μετατροπέας ροπής, δεν είναι δυνατό να «αποσυμπλεχτούν» από τον οδηγό. Για το λόγο αυτό, χρησιμοποιούνται κατά κανόνα σε συνδυασμό με τους διάφορους τύπους επικυκλικών μεταδόσεων, πράγμα που επιτρέπει την αλλαγή «ταχυτήτων» χωρίς την αποσύμπλεξη του κιβωτίου από τον κινητήρα. Η βασική διαφορά του με τον ρευστό σφόνδυλο είναι ότι ο ρευστός σφόνδυλος εμπλέκεται προοδευτικά. Ο στρόβιλος του, ακίνητος αρχικά, παρασύρεται από το λάδι που εκτοξεύεται από το στροφείο. Όταν ο κινητήρας ξεπεράσει τις στρ/λεπτό, ο στρόβιλος και το στροφείο περιστρέφονται με την ίδια ταχύτητα περίπου. Ο μετατροπέας ροπής, εκτός από το στρόβιλο και το στροφείο, έχει τοποθετημένο στο κέντρο του έναν αντιδραστήρα που δίνει νέα κατεύθυνση στη ροή του λαδιού για να αυξηθεί η ροπή μέχρι ο κινητήρας να ξεπεράσει τις 2750 στρ/λεπτό περίπου. Σχήμα 2.11 Ρευστός σφόνδυλος [2] Σχήμα 2.12 Μετατροπέας ροπής [2] 1. Στρόβιλος, 2. Στροφείο 1. Στρόβιλος, 2. Στροφείο, 3. Αντιδραστήρας Τρόποι μετάδοσης της κίνησης από το πεντάλ στο συμπλέκτη Η λειτουργία των συμπλεκτών ξηρής τριβής επιτυγχάνεται, με τη βοήθεια του πεντάλ του συμπλέκτη. Όταν ο οδηγός εξασκήσει δύναμη στο πεντάλ, αυτή μεταδίδεται στο δίχαλο του ωστικού τριβέα με δύο τρόπους: ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 21 από 135

35 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ 1. Με υδραυλικό σύστημα 2. Με μηχανικό σύστημα Με υδραυλικό σύστημα Το υδραυλικό σύστημα, αποτελείται από το δοχείο υγρού, την κεντρική αντλία, τη βοηθητική αντλία και τις απαραίτητες σωληνώσεις για τη σύνδεση τους. Σχήμα 2.13 Υδραυλικό σύστημα [2] 1. Αντλία, 2. Κυλινδράκι, 3. Έμβολο Το δοχείο υγρού πρέπει να βρίσκεται σε τέτοια θέση, ώστε το σύστημα να είναι πάντα γεμάτο με υγρό. Όταν ο οδηγός πατήσει το πεντάλ του συμπλέκτη, η πίεση μεταδίδεται από την κεντρική αντλία στη βοηθητική, μέσω των σωληνώσεων του συστήματος. Ο μοχλός της βοηθητικής αντλίας μεταδίδει την πίεση στο δίχαλο, το οποίο με τη σειρά του πιέζει τον ωστικό τριβέα με αποτέλεσμα να επιτυγχάνεται η αποσύμπλεξη του δίσκου του συμπλέκτη. Το υδραυλικό σύστημα της λειτουργίας του συμπλέκτη μοιάζει πολύ με το υδραυλικό σύστημα πέδησης. Έχει και αυτό ανάγκη εξαέρωσης, η οποία γίνεται κατά ανάλογο τρόπο, από ένα ειδικό κοχλία εξαερισμού, που βρίσκεται στη βοηθητική αντλία. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 22 από 135

36 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ Με μηχανικό σύστημα Στο μηχανικό σύστημα μετάδοσης της κίνησης η δύναμη εξασκείται στο πεντάλ με το δίχαλο του ωστικού τριβέα. Όταν δηλαδή ο οδηγός πατήσει το πεντάλ του συμπλέκτη, το χαλύβδινο σύρμα έλκει το δίχαλο και ο ωστικός τριβέας πιέζει τους μοχλούς αποσύμπλεξης ή το ελατηριωτό διάφραγμα, με αποτέλεσμα να επιτυγχάνεται η αποσύμπλεξη του δίσκου του συμπλέκτη. Σχήμα 2.14 Μηχανικό σύστημα [2] Ρύθμιση της ελεύθερης διαδρομής του πεντάλ του συμπλέκτη Για την ομαλή λειτουργία του συμπλέκτη, το πεντάλ πρέπει να έχει μια ορισμένη ελεύθερη διαδρομή mm. Στο τέρμα αυτής της διαδρομής ο ωστικός τριβέας αρχίζει να πιέζει τους μοχλούς αποσύμπλεξης ή το ελατηριωτό διάφραγμα. Όταν η ελεύθερη διαδρομή του πεντάλ είναι πολύ μεγαλύτερη από την κανονική, ο δίσκος δεν ελευθερώνεται τελείως, με αποτέλεσμα να γίνεται δύσκολη η αλλαγή των ταχυτήτων. Στην αντίθετη περίπτωση, όταν δηλαδή δεν υπάρχει ελεύθερη διαδρομή, ο δίσκος ολισθαίνει με αποτέλεσμα, ενώ οι στροφές της μηχανής αυξάνονται, να μην παρατηρείται αντίστοιχη επιτάχυνση στο αυτοκίνητο. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 23 από 135

37 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ Και στο υδραυλικό και στο μηχανικό σύστημα μετάδοσης της κίνησης η ρύθμιση της ελεύθερης διαδρομής του πεντάλ ρυθμίζεται με ένα ρυθμιστικό και ένα ασφαλιστικό περικόχλιο που βρίσκεται στο μεν υδραυλικό σύστημα στο μοχλό της αντλίας, στο δε μηχανικό στην άκρη του σύρματος Συντήρηση και βλάβες συμπλέκτη Για την συντήρηση του συμπλέκτη επιβάλλεται να γίνεται περιοδικά έλεγχος του όσον αφορά: α. τη στάθμη του υγρού στο δοχείο της κεντρικής αντλίας. β. την ελεύθερη διαδρομή του πεντάλ. γ. τις σωληνώσεις του υδραυλικού συστήματος μετάδοσης της κίνησης. δ. την απώλεια υγρού από την κεντρική και βοηθητική αντλία του συμπλέκτη. Οι πιο βασικές βλάβες στο συμπλέκτη, οι αιτίες που τις προκαλούν και η επιδιόρθωση τους παρουσιάζονται στον πίνακα 2.1. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 24 από 135

38 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ Βλάβες Αιτίες βλαβών Επιδιόρθωση (α) Ο συμπλέκτης Δεν υπάρχει ελεύθερη διαδρομή του πεντάλ Ρύθμιση ολισθαίνει Λάδια ή γράσα στις επιφάνειες τριβής του δίσκου Αλλαγή δίσκου (β) Κακή αποσύμπλεξη του δίσκουδυσκολία στην αλλαγή ταχυτήτων (γ) Απότομη σύμπλεξη του δίσκου (δ) Ο συμπλέκτης θορυβεί κατά το πάτημα του πεντάλ (ε) Το αυτοκίνητο τρέμει κατά την εκκίνηση Φθαρμένος δίσκος Αδύνατα ή σπασμένα ελατήρια πίεσης Σπασμένο ελατηριωτό διάφραγμα Η ελεύθερη διαδρομή του πεντάλ είναι μεγάλη Δίσκος «κολλημένος» στο σφόνδυλο ή στο πολύσφηνο του πρωτεύοντα άξονα εξαιτίας ακαθαρσιών, λαδιών και υπερθέρμανσης Κακή ρύθμιση των μοχλών αποσύμπλεξης Φθαρμένοι στεγανωτήρες αντλιών και απώλεια υγρού Αέρας στο υδραυλικό σύστημα μετάδοσης της κίνησης Κακή παραλληλότητα της πλάκας πίεσης προς το σφόνδυλο Λάδια ή ακαθαρσίες στις επιφάνειες τριβής του δίσκου Πολύ χαλαρές ή φθαρμένες βάσεις της μηχανής Φθαρμένος ωστικός τριβέας του συμπλέκτη Φθορά στο δίχαλο Πολύ χαλαρές ή φθαρμένες οι βάσεις της μηχανής και του κιβωτίου ταχυτήτων Φθαρμένα τα ελατήρια ταλαντώσεων του δίσκου Αλλαγή δίσκου Αλλαγή ελατηρίων ή ολόκληρου του συγκροτήματος Αλλαγή ολόκληρου του συστήματος Ρύθμιση Αλλαγή δίσκου Ρύθμιση Αλλαγή στεγανωτήρος Εξαερισμός του συστήματος Ρύθμιση των μοχλών αποσύμπλεξης Αλλαγή δίσκου Αλλαγή βάσεων μηχανής Αλλαγή ωστικού τριβέα Αλλαγή διχάλου Αλλαγή βάσεων μηχανής Αλλαγή δίσκου Πίνακας 2.1 Βασικές βλάβες στο συμπλέκτη, οι αιτίες που τις προκαλούν και η επιδιόρθωση τους. [3] ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 25 από 135

39 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ 2.3 Κιβώτιο ταχυτήτων Γενικά Το κιβώτιο ταχυτήτων αποτελείται από διάφορους συνδυασμούς οδοντοτροχών και επιτρέπει στον οδηγό του αυτοκινήτου την αλλαγή σχέσης ή και φοράς μετάδοσης της κίνησης από τη μηχανή στους τροχούς. Με ένα μόνο ζεύγος οδοντοτροχών δε θα ήταν δυνατό να πετύχουμε τη μεγάλη σχετικά κλίμακα σχέσεων, ροπών και στροφών που χρειάζεται ένα αυτοκίνητο για την κίνηση του. Είναι λοιπόν απαραίτητη η ύπαρξη περισσότερων ζευγών οδοντοτροχών, συγκεντρωμένων σε ένα μεταλλικό κιβώτιο όπου, με κατάλληλους χειρισμούς, να είναι δυνατό να σχηματιστούν τρεις, τέσσερις ή και περισσότεροι ακόμα συνδυασμοί ζευγών οδοντοτροχών, έτσι ώστε να επιτευχθούν οι επιθυμητές κάθε φορά σχέσεις, για τη μετάδοση της κίνησης από τη μηχανή στους τροχούς Χρησιμότητα του κιβωτίου ταχυτήτων Η τελική ταχύτητα ενός αυτοκινήτου εξαρτάται από τη μέγιστη ισχύ του κινητήρα του, που αποδίδεται στο όριο σχεδόν της ταχύτητας περιστροφής του. Έτσι, ένας κοινός κινητήρας αυτοκινήτου, μπορεί να περιστρέφεται με 4000 στροφές το λεπτό, δίνοντας στο αυτοκίνητο μια ταχύτητα 120 χιλιόμετρα την ώρα. Όμως, οι τροχοί του αυτοκινήτου περιστρέφονται μόνο με 1000 στροφές το λεπτό περίπου όταν το αυτοκίνητο κινείται με 120 χιλιόμετρα την ώρα. Για το λόγο αυτό, δεν είναι δυνατό να είναι κατευθείαν συνδεδεμένοι με τον κινητήρα. Θα πρέπει λοιπόν να παρεμβληθεί ένα σύστημα που θα επιτρέπει στους τροχούς να παίρνουν μια στροφή κάθε τέσσερεις στροφές του κινητήρα. Αυτό επιτυγχάνεται με ένα μηχανισμό γραναζιών μειώσεως στην τελική μετάδοση-διαφορικό. Η σχέση μεταξύ των ταχυτήτων περιστροφής του κινητήρα και των τροχών είναι η σχέση υποβιβασμού. Μια σχέση 4:1 είναι πολύ συνηθισμένη. Όταν το αυτοκίνητο κινείται με μια σταθερή ταχύτητα σε επίπεδο έδαφος, η σχέση αυτή τα καταφέρνει. Όταν, όμως, το αυτοκίνητο συναντήσει μια ανηφοριά η ταχύτητα του θα πέσει και ο κινητήρας θα δυσκολευτεί και θα σβήσει ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 26 από 135

40 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ Ένας αργόστροφος κινητήρας δεν μπορεί να αποδώσει αξιόλογη ροπή για να ανέβει το αυτοκίνητο σε μια ανηφόρα, ή να ξεκινήσει όταν είναι σταματημένο. Η εκλογή μιας χαμηλότερης σχέσης, επιτρέπει στον κινητήρα να περιστρέφεται ταχύτερα, σε σχέση με τους τροχούς και ν αποδίδει μεγαλύτερη ροπή Λίγα λόγια για τα εξαρτήματα του κιβωτίου ταχυτήτων Ο δίσκος του συμπλέκτη είναι προσαρμοσμένος πάνω στο πολύσφηνο του πρωτεύοντα άξονα. Οι προεξοχές του κέντρου του, καρέ, συμπίπτουν με τις αυλακώσεις που υπάρχουν κατά μήκος του άξονα. Ο «σφηνωμένος» πάνω στον άξονα δίσκος περιστρέφεται μαζί του και μπορεί να ολισθήσει κατά μήκος του, όταν δεν συμπιέζεται ανάμεσα στο πλατώ και το σφόνδυλο. Το πολύσφηνο του δευτερεύοντα άξονα μεταδίδει την κίνηση στον κεντρικό άξονα μετάδοσης και στο διαφορικό. Τα ίσια γρανάζια, δηλαδή αυτά που έχουν ίσια δόντια παράλληλα στον άξονα περιστροφής, είναι πιο θορυβώδη από τα γρανάζια με ελικοειδή οδόντωση. Στα σύγχρονα κιβώτια ταχυτήτων, τα ίσια γρανάζια χρησιμοποιούνται μόνο για την όπισθεν. Τα ελικοειδή γρανάζια έχουν δόντια που σχηματίζουν γωνία με τον άξονα περιστροφής. Είναι καμπύλα και αποτελούν μέρος μιας σπείρας, όπως το σπείρωμα μιας βίδας, που ονομάζεται έλικα. Τα ελικοειδή γρανάζια περιστρέφονται ομαλά και εργάζονται αθόρυβα. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 27 από 135

41 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ 1. Πολύσφηνο του δευτερεύοντα άξονα 2. Διαλογέας ταχυτήτων 3. Γρανάζια για την όπισθεν 4. Βοηθητικός άξονας ή πολλαπλό Σχήμα 2.15 Κιβώτιο ταχυτήτων [2] ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 28 από 135

42 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ Προορισμός και θέση του κιβωτίου ταχυτήτων στο αυτοκίνητο Ο προορισμός του κιβωτίου ταχυτήτων είναι: α. Να δίνει στους κινητήριους τροχούς διάφορους συνδυασμούς ροπής και στροφών. β. Να συνδέει και να αποσυνδέει μόνιμα τη μηχανή από το υπόλοιπο μέρος του συστήματος μετάδοσης της κίνησης. γ. Να αντιστρέφει τη φορά κίνησης του αυτοκινήτου. δ. Να επιτρέπει στη μηχανή να εργάζεται με τον πιο οικονομικό τρόπο. ε. Να δίνει κίνηση σε βοηθητικούς μηχανισμούς του αυτοκινήτου. Η θέση του κιβωτίου ταχυτήτων στο αυτοκίνητο εξαρτάται κατά κύριο λόγο από το αν η κίνηση είναι στους πισινούς ή στους μπροστινούς τροχούς. Αν η κίνηση είναι στους πισινούς τροχούς, τότε το κιβώτιο ταχυτήτων βρίσκεται μεταξύ του συμπλέκτη και του άξονα μετάδοσης της κίνησης. Αν η κίνηση είναι στους μπροστινούς τροχούς, τότε το κιβώτιο ταχυτήτων βρίσκεται μπροστά στο χώρο της μηχανής και στο ίδιο κέλυφος που περιβάλλονται ο συμπλέκτης και το διαφορικό Ταξινόμηση των κιβωτίων ταχυτήτων Τα διάφορα κιβώτια ταχυτήτων που χρησιμοποιούνται στ αυτοκίνητα μπορούν να ταξινομηθούν ως εξής: Ανάλογα με τον τρόπο που αλλάζουν οι ταχύτητες α. Κοινά κιβώτια ταχυτήτων ή χειροκίνητα ή μηχανικά β. Αυτόματα κιβώτια ταχυτήτων ή υδραυλικά γ. Ημιαυτόματα κιβώτια ταχυτήτων Στα κοινά κιβώτια ταχυτήτων η αλλαγή των ταχυτήτων γίνεται από τον οδηγό με τη βοήθεια του μοχλού επιλογής ταχυτήτων ή λεβιέ. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 29 από 135

43 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ Στα αυτόματα κιβώτια ταχυτήτων η αλλαγή των ταχυτήτων γίνεται εντελώς αυτόματα χωρίς καμία επέμβαση του οδηγού. Επέμβαση του οδηγού απαιτείται για την τοποθέτηση ενός ειδικού μοχλού στην κατάλληλη θέση όταν το αυτοκίνητο πρέπει να κινηθεί προς τα πίσω ή να παρκάρει. Στα ημιαυτόματα κιβώτια ταχυτήτων έχει καταργηθεί το πεντάλ του συμπλέκτη και η αλλαγή των ταχυτήτων γίνεται με την επίδραση του οδηγού σε ένα μικρό μοχλό επιλογής που βρίσκεται κοντά στο τιμόνι Ανάλογα με τις σχέσεις μετάδοσης που δίνουν α. Κλιμακωτά κιβώτια ταχυτήτων β. Κιβώτια ταχυτήτων συνεχούς μεταβολής της σχέσης μετάδοσης ή κιβώτια CVT Κλιμακωτά κιβώτια ταχυτήτων είναι αυτά που δίνουν μόνο ορισμένες σχέσεις μεταδόσεως και μπορούν να λειτουργούν είτε ως κοινά είτε ως αυτόματα. Κιβώτια συνεχούς μεταβολής είναι αυτά που έχουν τη δυνατότητα να μεταβάλλουν τη σχέση μετάδοσης συνεχώς δηλαδή ανάλογα με την ανάγκη σε στροφές και ροπή στους τροχούς, εντελώς αυτόματα Ανάλογα με το σκοπό που εξυπηρετούν α. Κύρια κιβώτια ταχυτήτων β. Κιβώτια βοηθητικής ταχύτητας και διανομής της ισχύος σε μπροστινούς και πίσω τροχούς γ. Κιβώτια οβερντράιβ ή πολλαπλασιαστές στροφών. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 30 από 135

44 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ 2.4 Άξονας μετάδοσης της κίνησης Γενικά Ο άξονας μετάδοσης της κίνησης είναι ένας αρκετά ισχυρός μεταλλικός σωλήνας, σχεδιασμένος να αντέχει υψηλά φορτία ροπής και να έχει μικρό βάρος. Η διάμετρος του άξονα και το πάχος του τοιχώματος του σωλήνα προσδιορίζεται από αρκετούς παράγοντες όπως είναι: η μέγιστη ροπή και η απόδοση του οχήματος, ο τύπος λειτουργίας, οι συνθήκες του οδοστρώματος. Αυτοί οι παράγοντες αντιστοιχούν σε σειριακούς αριθμούς. Ο άξονας έχει ως σκοπό να μεταδίδει την πολλαπλασιασμένη από το κιβώτιο ταχυτήτων ισχύ του κινητήρα στον πισινό κινητήριο άξονα, σε αυτοκίνητα με τη μηχανή μπροστά και κίνηση στους πισινούς κινητήριους άξονες. Ο άξονας μετάδοσης κίνησης δεν υπάρχει σε αυτοκίνητα που έχουν κινητήριους τροχούς τους μπροστινούς, δηλαδή μπροστινή κίνηση και στα αυτοκίνητα με τον κινητήρα και τους κινητήριους τροχούς πίσω. Η θέση του κιβωτίου ταχυτήτων και του πισινού κινητήριου άξονα δεν είναι σταθερή, ούτε ως προς την απόσταση που υπάρχει ανάμεσά τους, ούτε ως προς τη γωνία που σχηματίζεται μεταξύ τους. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το κιβώτιο ταχυτήτων είναι στερεωμένο στο αμάξωμα του αυτοκινήτου, ενώ ο πισινός άξονας μεταβάλλει τη θέση του, ανάλογα με τη συμπεριφορά του συστήματος ανάρτησης. Όταν δηλαδή το αυτοκίνητο κινείται σε έδαφος που είναι ανώμαλο η το φορτίο στο αυτοκίνητο είναι μεγάλο, τότε τα ελατήρια ανάρτησης συσπειρώνονται και ο άξονας μετάδοσης της κίνησης τείνει να ευθυγραμμιστεί, έχοντας ως επακόλουθό τη μείωση της απόστασης μεταξύ του κιβωτίου ταχυτήτων και του πισινού κινητήριου άξονα. Όταν όμως δεν υπάρχει φορτίο στο αυτοκίνητο, τα ελατήρια ανάρτησης αποσυσπειρώνονται, ανυψώνουν το αμάξωμα και η απόσταση μεταξύ του κιβωτίου ταχυτήτων και του πισινού κινητήριου άξονα αυξάνεται. Για το λόγο ότι η απόσταση μεταξύ του κιβωτίου ταχυτήτων και του πισινού κινητήριου άξονα δεν είναι σταθερή, ο περιστρεφόμενος κεντρικός άξονας θα πρέπει να μπορεί να μεταβάλλει αντίστοιχα τη γωνία του. Αυτή η αιώρηση γίνεται με σταυρούς που υπάρχουν σε κάθε άκρη του. Ο άξονας μετάδοσης της κίνησης, λοιπόν, πρέπει να είναι τέτοιος, ώστε να υπάρχει η δυνατότητα: α. Να αυξομειώνεται το μήκος του, με τη βοήθεια του τηλεσκοπικού συνδέσμου. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 31 από 135

45 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ β. Να μεταδίδει την κίνηση υπό γωνία, με τη βοήθεια των αρθρωτών συνδέσμων Κατασκευή - Λειτουργία Σχήμα 2.16 Τα μέρη ενός τυπικού κεντρικού άξονα [2] 1. Συμπλέκτης 2. Κιβώτιο ταχυτήτων 3. Σταυρός 4. Κεντρικός άξονας 5. Σταυρός 6. Ημιαξόνιο 7. Ημιαξόνιο 8. Χωνί (περίβλημα) πίσω άξονα 9. Χωνί (περίβλημα) διαφορικού 10. Άρμωση σταυρού 11. Άξονας εξόδου κιβωτίου ταχυτήτων Βασικά μέρη του άξονα μετάδοσης της κίνησης είναι: Ο τηλεσκοπικός σύνδεσμος, άρθρωση ολισθήσεως πολύσφηνο Οι αρθρωτοί σύνδεσμοι Ο τηλεσκοπικός σύνδεσμος, το πολύσφηνο, είναι το εξάρτημα το οποίο επιτρέπει στον άξονα μετάδοσης της κίνησης να μεταβάλλει το «ενεργό» μήκος του. Ο σύνδεσμος αυτός αποτελείται από ένα ζεύγος πολύσφηνων, τα οποία μπορούν να κινηθούν ελεύθερα λίγα χιλιοστά το ένα μέσα στο άλλο. Οι δύο αρθρωτοί σύνδεσμοι, ένας σε κάθε άκρο του άξονα μετάδοσης της κίνησης, δίνουν στον άξονα τη δυνατότητα να μεταδίδει την κίνηση υπό γωνία, η οποία δεν είναι σταθερή. Οι πιο διαδεδομένοι αρθρωτοί σύνδεσμοι είναι ο απλός ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 32 από 135

46 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ σταυρός τύπου Hook και ο αρθρωτός σύνδεσμος Hardy Spicer που αποτελεί εξέλιξη του προηγούμενου. Καθώς επίσης και ο σταυρός Καρντάν. Στις απλούστερες μορφές των σταυρών τύπου Hooke οι ζευκτήρες στρέφονται κατευθείαν πάνω στο σταυρωτό σύνδεσμο. Στους σύγχρονους τύπους η τριβή μειώνεται με ρουλεμάν με βελόνες τα οποία προσαρμόζονται στις άκρες του συνδέσμου. Οι δακτυλιωτές ασφάλειες τοποθετούνται σε εγκοπές στους ζευκτήρες και συγκρατούν τα ρουλεμάν. Σχήμα 2.17 Σταυρός τύπου Hooke [2] 1. Ζευκτήρας στον άξονα 2. Ο κεντρικός σύνδεσμος ενώνει τους ζευκτήρες σε ορθή γωνία 3. Ρουλεμάν με βελόνες για τη μείωση των τριβών 4. Ζευκτήρας στον άξονα του διαφορικού 5. Εγκοπή για τις ασφάλειες 6. Δακτυλιωτές ασφάλειες 7. Οι ζευκτήρες στρέφονται πάνω στο σύνδεσμο ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 33 από 135

47 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ Ο τύπος αρθρωτού συνδέσμου Hardy Spicer έχει τα παρακάτω χαρακτηριστικά: Έχει μικρό μέγεθος Ευθυγραμμίζει με ακρίβεια τα τμήματα του άξονα και τον καθιστά κατάλληλο να περιστρέφεται σε ψηλές στροφές. Δίνει στον άξονα μετάδοσης της κίνησης τη δυνατότητα να μεταδίδει την κίνηση υπό γωνία (20 ο ). Έχει μεγάλη διάρκεια ζωής, αν η λίπανση των βελονοτριβέων του γίνεται συχνά. Συνήθως χρησιμοποιούνται δύο αρθρωτοί σύνδεσμοι Hardy Spicer, ένας σε κάθε άκρο του άξονα μετάδοσης της κίνησης, διότι ένας μόνο θα προκαλούσε κραδασμούς στην περιστροφή του άξονα. Τόσο ο αρθρωτός σύνδεσμος Hardy Spicer,όσο και ο σύνδεσμος ταχύτητας ανήκουν στην κατηγορία των μεταλλικών συνδέσμων. Ο σταυρός τύπου Καρντάν είναι ο περισσότερο διαδεδομένος σύνδεσμος σήμερα. Αποτελείται από έναν σταυρό του οποίου οι άκρες είναι κυλινδρικές. Σε κάθε άκρη προσαρμόζεται ένα βελονοειδές ρουλεμάν. Ο σταυρός με τα βελονοειδή ρουλεμάν εδράζεται στα δίχαλα του σταυρού, τα οποία φέρουν κατάλληλες υποδοχές. Οι αρθρώσεις τύπου Καρντάν, που χρησιμοποιούνται στα οχήματα, πραγματοποιούν μικρές γωνίες κάμψης. Μπορούν να πραγματοποιηθούν μεγαλύτερες γωνίες κάμψης με ειδικές κατασκευές, όπως η χρήση συνδέσμου με συνδυασμό δύο σταυρών σε σειρά. Οι αρθρώσεις τύπου Καρντάν χρησιμοποιούνται σε κεντρικούς άξονες μεταξύ κιβωτίου ταχυτήτων και διαφορικό, σε φορτηγά, λεωφορεία και στα ημιαξόνια. Σχήμα 2.18 Σταυρός Καρντάν [4] 1. Σταυρός Καρντάν, 2. Γρασαδοράκι σταυρού Καρντάν ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 34 από 135

48 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ Εκτός από τους μεταλλικούς, χρησιμοποιούνται και αρθρωτοί σύνδεσμοι από ελαστικό. Ο πιο διαδεδομένος ελαστικός σύνδεσμος, που χρησιμοποιείται στους άξονες μετάδοσης της κίνησης, είναι ο πολυγωνικός τύπος. Ο σύνδεσμος αυτός αποτελείται από ένα ελαστικό δακτυλίδι, συνήθως σε σχήμα κωνικού εξαγώνου. Σε κάθε γωνία του φέρει μεταλλική υποδοχή, για τη στήριξη των τμημάτων του άξονα μετάδοσης της κίνησης. Κάθε τμήμα του άξονα μετάδοσης της κίνησης έχει τρία σημεία σύνδεσής του με το σύνδεσμο. Οι ελαστικοί σύνδεσμοι έχουν τα εξής πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα: Πλεονεκτήματα Είναι αθόρυβοι Δεν χρειάζονται λίπανση Απορροφούν τους κραδασμούς ταλαντώσεις Μειονεκτήματα Επιτρέπουν μικρή αλλαγή της γωνίας διεύθυνσης των αξόνων Επιτρέπουν σχετικά μικρή επιμήκυνση Ο άξονας μετάδοσης της κίνησης ζυγοσταθμίζεται από τον κατασκευαστή, έτσι ώστε το βάρος του να είναι ομοιόμορφα κατανεμημένο γύρω από τον άξονα περιστροφής του. Ανισομερής κατανομή του βάρους θα προκαλούσε κραδασμούς, που θα προξενούσαν βλάβη στους τριβείς του κιβωτίου ταχυτήτων και της γωνιακής μετάδοσης. Σε ορισμένους τύπους αυτοκινήτων που έχουν μεγάλο μήκος, χρησιμοποιείται άξονας μετάδοσης της κίνησης, που αποτελείται από δύο τμήματα με ένα τριβέα στη μέση, ώστε να αποφεύγονται οι ταλαντώσεις και οι κραδασμοί Συντήρηση και έλεγχος του άξονα μετάδοσης της κίνησης Η συντήρηση του άξονα μετάδοσης της κίνησης συνίσταται στην περιοδική λίπανση του σταυρού των συνδέσμων του με γρασαδόρο, εφόσον βέβαια προβλέπεται από τον κατασκευαστή. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 35 από 135

49 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ Συνήθως οι βελονοτριβείς των σταυρών λιπαίνονται και σφραγίζονται και συνεπώς δεν απαιτείται η λίπανσή τους. Κάμψη του άξονα μετάδοσης της κίνησης, που κατά κανόνα οφείλεται σε εξωτερική επίδραση, σπάνια παρατηρείται. Η ευθυγράμμιση του άξονα μετάδοσης της κίνησης ελέγχεται με τη βοήθεια ωρολογιακού μικρομέτρου, το οποίο τοποθετείται σε μεταλλικά τμήματα τμήματος V. Οι πιο βασικές βλάβες που παρατηρούνται στον άξονα μετάδοσης της κίνησης, οι αιτίες που τις προκαλούν και η επιδιόρθωση τους δίνονται στον πίνακα 2.2 που ακολουθεί. Βλάβες Αιτίες βλαβών Επιδιόρθωση (α) Θόρυβος κατά την εκκίνηση του Φθαρμένος αρθρωτός Αντικατάσταση αυτοκινήτου σύνδεσμος (β) Κραδασμοί του άξονα μετάδοσης της κίνησης κατά την περιστροφή του σε ψηλές στροφές Στρέβλωση ή θραύση του άξονα Έλεγχος ή αντικατάσταση του άξονα Πίνακας 2.2 Βλάβες, αιτίες βλαβών κα επιδιόρθωσή τους στον άξονα μετάδοσης της κίνησης [3] ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 36 από 135

50 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ 2.5 Μηχανισμός γωνιακής μετάδοσης Διαφορικό Γενικά Ο μηχανισμός της γωνιακής μετάδοσης της κίνησης αποτελεί αναπόσπαστο τμήμα του διαφορικού, γι αυτό αρχικά θα ασχοληθούμε με την περιγραφή του και στη συνέχεια θα περιγράψουμε το σύστημα του διαφορικού Σύστημα γωνιακής μετάδοσης της κίνησης Για να κινηθεί το αυτοκίνητο, πρέπει η ισχύς της μηχανής να μεταδοθεί στα ημιαξόνια των κινητήριων τροχών, που συνήθως είναι οι πισινοί. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω του άξονα μετάδοσης της κίνησης, ο οποίος είναι κάθετος στον πισινό άξονα και τα ημιαξόνια του. Είναι επομένως απαραίτητο το σύστημα μετάδοσης της κίνησης να εφοδιαστεί με ένα μηχανισμό, που να έχει την ικανότητα να αλλάζει τη κατεύθυνση της κίνησης κατά 90 ο. Ο μηχανισμός αυτός ονομάζεται γωνιακή μετάδοση της κίνησης. Ο μηχανισμός γωνιακής μετάδοσης της κίνησης μπορεί να λειτουργήσει με δύο συστήματα: 1. Το σύστημα γωνιακής μετάδοσης της κίνησης με κωνικό ζεύγος οδοντοτροχών, πινιό και κορώνα. 2. Το σύστημα γωνιακής μετάδοσης της κίνησης με ατέρμονα κοχλία και οδοντοτροχό Μηχανισμός γωνιακής μετάδοσης της κίνησης με κωνικό ζεύγος οδοντοτροχών, πινιό και κορώνα Αυτός ο μηχανισμός χρησιμοποιεί ένα ζεύγος ελικοειδών κωνικών οδοντωτών τροχών για την κίνηση, με τη χρήση του οποίου επιτυγχάνεται η αθόρυβη λειτουργία του μηχανισμού. Το ζεύγος αυτό αποτελείται από την κορώνα, μία κωνική οδοντωτή στεφάνη και το πινιόν, ένα κωνικό οδοντοτροχό. Η περιστροφική κίνηση από τον κεντρικό άξονα μεταδίδεται στο πινιόν, το οποίο στη συνέχεια περιστρέφει την ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 37 από 135

51 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ κορώνα. Καθώς η κορώνα είναι συνδεδεμένη με τη θήκη του διαφορικού, την αναγκάζει να περιστραφεί. Στη θήκη επάνω εδράζονται οι δορυφόροι με τους άξονές τους. Η θήκη παρασύρει κατά την περιστροφή της τους δορυφόρους. Μία βελτιωμένη μορφή του κωνικού ζεύγους οδοντοτροχών με ελικοειδή δόντια είναι το ζεύγος οδοντοτροχών τύπου χάιποιντ, όπου ο άξονας του πινιό βρίσκεται χαμηλότερα από τον άξονα της κορώνας. Έτσι επιτυγχάνεται η κατασκευή αυτοκινήτων με χαμηλό αμάξωμα, γι αυτό και το ζεύγος αυτό των οδοντοτροχών χρησιμοποιείται περισσότερο. Λειτουργεί επίσης ακόμη πιο αθόρυβα, σε σχέση με το άλλο ζεύγος οδοντοτροχών Μηχανισμός γωνιακής μετάδοσης κίνησης με ατέρμονα κοχλία και οδοντοτροχό Το σύστημα αυτό αποτελείται από: α. τον ατέρμονα κοχλία β. τον οδοντοτροχό Ο μηχανισμός αυτός, που χρησιμοποιείται ήδη σε βαριά οχήματα, έχει το πλεονέκτημα ότι μειώνει κατά πολύ την ταχύτητα των τροχών και αυξάνει τη στρεπτική ροπή που παίρνουν από τη μηχανή. Ο μηχανισμός της γωνιακής μετάδοσης της κίνησης, εκτός από το βασικό προορισμό που έχει, να αλλάζει δηλαδή την κατεύθυνση της κίνησης, μειώνει και τις στροφές στους τροχούς, αυξάνοντας έτσι τη στρεπτική ροπή. Η μείωση της ταχύτητας περιστροφής εξαρτάται από τη σχέση μεταξύ του αριθμού των δοντιών της κορώνας σε σχέση με τον αριθμό των δοντιών του πινιό, αν, για παράδειγμα, το πινιό έχει 10 δόντια και η κορώνα 40 δόντια, το πινιό θα πρέπει να περιστραφεί τέσσερις φορές, για να πάρει μια στροφή η κορώνα και μαζί της οι κινητήριοι τροχοί. Η σχέση μετάδοσης της κίνησης είναι περίπου 3,5:1 για τα μικρά αυτοκίνητα και 6:1 για τα φορτηγά. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 38 από 135

52 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ Διαφορικό Γενικά Όταν ένα αυτοκίνητο κινείται σε καμπύλη τροχιά, ο κινητήριος τροχός, που βρίσκεται στο εξωτερικό μέρος της καμπύλης, θα διανύσει μεγαλύτερη διαδρομή από τον κινητήριο τροχό που βρίσκεται στο εσωτερικό της μέρος. Το ίδιο συμβαίνει, όταν το αυτοκίνητο κινηθεί πάνω σε ανώμαλο έδαφος. Τότε ο ένας από τους δύο κινητήριους τροχούς, που βρίσκεται στον ίδιο άξονα, είναι δυνατό να ανέβει σε διαφορετικό ύψος και να διανύσει μεγαλύτερη διαδρομή, επομένως θα πρέπει να περιστραφεί με διαφορετική ταχύτητα περιστροφής από τον άλλο τροχό, που κινείται σε χαμηλότερο επίπεδο εδάφους. Όσον αφορά τους τροχούς που δεν είναι κινητήριοι, δεν υπάρχει κανένα πρόβλημα, διότι ο καθένας μπορεί να περιστρέφεται ανεξάρτητα από τον άλλο. Όσον αφορά τους κινητήριους όμως τροχούς, πρέπει να υπάρχει ένα συγκρότημα, το οποίο να τους επιτρέπει, όταν κινούνται σε ομαλό έδαφος ευθύγραμμα, να έχουν και οι δύο την ίδια ταχύτητα περιστροφής, όταν όμως βρίσκονται σε καμπύλη τροχιά ή σε ανώμαλο έδαφος, να μπορούν να κινούνται με διαφορετική ταχύτητα ο ένας από τον άλλο. Την ικανότητα αυτή την αποκτούν με ένα μηχανικό συγκρότημα, που ονομάζεται διαφορικό. Ο σκοπός του διαφορικού είναι διπλός: α. Επιτρέπει στους κινητήριους τροχούς να έχουν διαφορετική ταχύτητα, όταν στρίβουν. β. Διανέμει ίση ροπή σε κάθε κινητήριο τροχό. Η θέση του διαφορικού εξαρτάται από το που είναι η κίνηση, μπροστά ή πίσω. α. Αν η κίνηση είναι στους πισινούς τροχούς, τότε το διαφορικό τοποθετείται στον πισινό κινητήριο άξονα, β. Αν η κίνηση είναι στους μπροστινούς τροχούς, τότε το διαφορικό τοποθετείται στην ίδια θήκη, στην οποία βρίσκεται το κιβώτιο ταχυτήτων. γ. Αν η κίνηση είναι και στους τέσσερις τροχούς, τότε έχουμε δύο διαφορικά, ένα για κάθε κινητήριο άξονα. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 39 από 135

53 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ Σε μερικές περιπτώσεις, ανάμεσα στα δύο διαφορικά τοποθετείται και τρίτο, το οποίο έχει ως σκοπό να ρυθμίζει τη διαφορά ταχύτητας των μπροστινών και των πισινών τροχών Συντήρηση διαφορικού Για τη συντήρηση της γωνιακής μετάδοσης - διαφορικού, επιβάλλεται να γίνεται περιοδικά έλεγχος τους, ο οποίος περιλαμβάνει τα εξής: α. Έλεγχο της στάθμης του λαδιού β. Έλεγχο για διαρροή του λαδιού γ. Ρύθμιση διαφορικού Στο διαφορικό χρησιμοποιείται συνήθως παχύρευστο λάδι SAE90. Είναι καλύτερα όμως να συμβουλευόμαστε τις οδηγίες, manual, του κατασκευαστή. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 40 από 135

54 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ 2.6 Άξονες των τροχών Γενικά Οι άξονες των τροχών είναι επιμήκεις και ολόσωμοι. Τοποθετούνται κάθετα προς το μήκος του αυτοκινήτου και φέρουν στα άκρα τους τροχούς. Συνδέονται με το πλαίσιο αμάξωμα, μέσω ελατηρίων και άλλων εξαρτημάτων του συστήματος ανάρτησης. Βασικοί προορισμοί των αξόνων είναι οι εξής: Να σηκώνουν το βάρος του αυτοκινήτου Να φέρουν τους τροχούς Να φέρουν τα φρένα Να φέρουν το συγκρότημα του διαφορικού Υπάρχουν αυτοκίνητα με δύο, τρεις ή και με τέσσερις άξονες. Είδη αξόνων Οι άξονες των τροχών μπορεί να είναι: 1. Διευθυντήριοι 2. Κινητήριοι 3. Κινητήριοι και διευθυντήριοι 4. Απλοί Διευθυντήριοι άξονες Συνήθως είναι οι ολόσωμοι μπροστινοί άξονες και ονομάζονται έτσι, διότι οι τροχοί τους δεν κινούν το αυτοκίνητο, αλλά χρησιμοποιούνται για αλλαγή της διεύθυνσης του. Οι διευθυντήριοι άξονες έχουν στο μέσο τους μια καμπυλότητα μικρού βάθους, η οποία χρησιμεύει για να χαμηλώνει το κέντρο βάρος του αυτοκινήτου. Τα δύο άκρα τους διαμορφώνονται κατάλληλα, για να στερεώνεται ο πίρος του ακραξονίου του τροχού. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 41 από 135

55 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ Οι διευθυντήριοι άξονες έχουν τα εξής πλεονεκτήματα: Είναι απλοί στην κατασκευή Κοστίζουν φθηνά Χρειάζονται ελάχιστη συντήρηση Οι διευθυντήριοι άξονες έχουν τα εξής μειονεκτήματα: Έχουν μεγάλο βάρος Δεν επιτρέπουν την ελεύθερη ανάρτηση των τροχών Οι διευθυντήριοι άξονες χρησιμοποιούνται κυρίως στα φορτηγά, στα λεωφορεία και γενικά στα βαριά οχήματα. Στα σύγχρονα μικρά αυτοκίνητα δε χρησιμοποιούνται. Αντί αυτών, για τη στερέωση των μπροστινών τροχών, χρησιμοποιείται ένα σύστημα βραχιόνων ανάρτησης, το οποίο επιτρέπει την ελεύθερη ανάρτηση τους Κινητήριοι άξονες Κινητήριοι άξονες συνήθως είναι οι πισινοί άξονες και ονομάζονται έτσι, διότι οι τροχοί τους, χρησιμοποιώντας την ισχύ της μηχανής, κινούν το αυτοκίνητο. Υπάρχουν και περιπτώσεις μπροστινών κινητήριων αξόνων, όπως συμβαίνει στα αυτοκίνητα με κίνηση στους τέσσερεις τροχούς. Οι κινητήριοι άξονες συνήθως είναι ολόσωμοι και είναι είτε μονοί είτε διπλοί. Φέρουν το μέσο σφαιρικό κοίλωμα, όπου τοποθετείται το διαφορικό. Επίσης στεγάζουν τα ημιαξόνια, τα οποία περιστρέφονται από τους πλανήτες του διαφορικού και δίνουν κίνηση στις πλήμνες των τροχών. Οι βασικοί τύποι κινητήριων αξόνων, σε σχέση με την κατεύθυνση της θήκης τους, είναι δύο: α. Ο άξονας τύπου μπάντζο β. Ο άξονας διαχωριζόμενου τύπου Στον τύπο μπάντζο, που είναι ο επικρατέστερος, η θήκη είναι ολόσωμη και το διαφορικό μπορεί να αφαιρεθεί σαν μια αυτοτελής μονάδα, χωρίς να είναι αναγκαία η αφαίρεση ολόκληρου του άξονα. Το γεγονός αυτό κάνει τον άξονα τύπου μπάντζο να πλεονεκτεί σε σύγκριση με τον άξονα διαχωριζόμενου τύπου. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 42 από 135

56 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ Στον άξονα διαχωριζόμενου τύπου η θήκη αποτελείται από δύο μέρη, το ένα από τα οποία συναποτελεί ενιαίο σώμα με το διαφορικό. Αυτό σημαίνει ότι, για την αποσυναρμολόγηση, συναρμολόγηση και ρύθμιση του διαφορικού, είναι αναγκαία η αφαίρεση ολόκληρου του άξονα από το αυτοκίνητο Κινητήριοι και διευθυντήριοι άξονες Στα περισσότερα σύγχρονα μικρά αυτοκίνητα με εμπρόσθια κίνηση η ισχύς της μηχανής μεταδίδεται στους μπροστινούς τροχούς με αρθρωτούς κινητήριους άξονες Απλοί άξονες Απλοί άξονες είναι συνήθως οι πισινοί άξονες σε αυτοκίνητα με εμπρόσθια κίνηση και δέχονται ένα μέρος από το βάρος του αυτοκινήτου, όπως συμβαίνει άλλωστε με όλους τους τύπους αξόνων. Οι απλοί άξονες δε μεταδίδουν κίνηση στους τροχούς ούτε διαθέτουν σύστημα αλλαγής της διεύθυνσης τους Χαρακτηρισμός αυτοκινήτων σε σχέση με τους κινητήριους και μη κινητήριους άξονες Όταν το αυτοκίνητο διαθέτει ένα μόνο κινητήριο άξονα, άρα δύο κινητήριους τροχούς, τότε χαρακτηρίζεται με το σύμβολο 4Χ2. Αυτό σημαίνει ότι από τους τέσσερις τροχούς του αυτοκινήτου οι δύο είναι κινητήριοι. Όταν διαθέτει δύο κινητήριους άξονες, άρα τέσσερις κινητήριους τροχούς, τότε χαρακτηρίζεται με το σύμβολο 4Χ4. Αυτό σημαίνει ότι από τους τέσσερις τροχούς του αυτοκινήτου και οι τέσσερις είναι κινητήριοι. Ανάλογα χαρακτηρίζεται με το σύμβολο 6Χ6, όταν έχουν τρεις άξονες και είναι και οι τρεις κινητήριοι ή 6Χ4, όταν έχουν τρεις άξονες, από τους οποίους οι κινητήριοι είναι οι δύο άξονες. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 43 από 135

57 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ 3.1 Ορισμός Διαφορικό είναι ο μηχανισμός που σκοπό έχει να επιτρέπει στους δύο κινητήριους τροχούς στα προσθιοκίνητα ή οπισθιοκίνητα οχήματα, ή στους άξονες μετάδοσης στα τετρακίνητα, να περιστρέφονται με διαφορετικές γωνιακές ταχύτητες και να κατανέμει τη ροπή στρέψης, ανάλογα με τον συντελεστή πρόσφυσης στους κινητήριους τροχούς. Όπως γνωρίζουμε, όταν ένα όχημα κινείται ομαλά διαγράφοντας καμπύλη τροχιά, οι τροχοί που βρίσκονται στην εξωτερική πλευρά της καμπύλης διανύουν μεγαλύτερη απόσταση από τους τροχούς που βρίσκονται στην εσωτερική πλευρά. Άρα, οι εξωτερικοί τροχοί θα πρέπει να στρέφονται ταχύτερα από τους εσωτερικούς τροχούς. Σχήμα 3.1 Τροχιά που διαγράφουν οι τροχοί [5] R1 εσωτερική τροχιά R2 εξωτερική τροχιά Στην περίπτωση που και οι εξωτερικοί και οι εσωτερικοί τροχοί στρέφονταν από τον κινητήρα με την ίδια ταχύτητα, τότε το όχημα δε θα μπορούσε να διαγράψει καμπύλη τροχιά χωρίς σημαντικές τριβές στα ελαστικά του. Τριβές που θα εκδηλώνονταν ως τάση του οχήματος να «υπακούσει» στις στροφές που παίρνουν οι τροχοί του: να κινηθεί ευθεία και όχι να διαγράψει καμπύλη τροχιά. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 44 από 135

58 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ Όταν τώρα το όχημα κινείται στην ευθεία και κάποιος από τους κινητήριους τροχούς συναντήσει μια ανωμαλία του οδοστρώματος, παραδείγματος χάρη ένα σαμαράκι ή μια λακκούβα, θα υπάρξει και σε αυτή τη περίπτωση πρόβλημα, καθώς δε θα υπάρχει δυνατότητα να διαφοροποιήσει τις στροφές του από τον άλλο τροχό και ολόκληρο το όχημα θα υποστεί μια αποσταθεροποιητική φόρτιση η οποία θα εκδηλωθεί ως τάση εκτροπής του οχήματος. Διαφορικό λοιπόν, είναι ο μηχανισμός που επιτρέπει τη μετάδοση ροπής στρέψης και τη μεγέθυνση της στους τροχούς ενός άξονα ή και παραπάνω αξόνων, φροντίζοντας, καθένας από αυτούς, να παραλαμβάνει το ποσοστό ισχύος που του αναλογεί, αλλά και να μπορεί να περιστρέψει τους κινητήριους τροχούς με διαφορετική γωνιακή ταχύτητα λαμβάνοντας υπ όψη την απόσταση που κάθε τροχός πρέπει να διανύσει. Το μέγεθος της μεταφερόμενης ροπής στρέψης καθορίζεται από εκείνον το τροχό, ο οποίος έχει τη μικρότερη πρόσφυση στο οδόστρωμα. Θα μπορούσαμε να πούμε ότι ο διαφορικός μηχανισμός, είναι ο μηχανισμός που «λαμβάνει πληροφορίες» ανάλογα με την επαφή καθενός κινητήριου τροχού με το οδόστρωμα και σύμφωνα με αυτές τις πληροφορίες, διαμοιράζει την ισχύ ή τη ροπή του κινητήρα στους άξονες των τροχών. Άλλες ιδιότητες του διαφορικού είναι ότι αλλάζει την κατεύθυνση της ροπής κατά 90 ο και ότι την πολλαπλασιάζει σε προκαθορισμένο ποσοστό, μέσω ζεύγους ανισομεγεθών γραναζιών. 3.2 Λειτουργία διαφορικού Η πρώτη λειτουργία που εκτελεί το διαφορικό είναι η μεταφορά της περιστροφικής κίνησης από τον κινητήριο άξονα στους άξονες των κινητήριων τροχών. Καθώς περιστρέφεται ο κεντρικός άξονας μετάδοσης η ροπή μεταφέρεται στο πινιόν το οποίο είναι ένας μικρός κωνικός οδοντωτός τροχός. Τα δόντια του είναι σε εμπλοκή με την οδοντωτή κορώνα η οποία είναι ένας μεγάλος κωνικός οδοντωτός τροχός, το μεγαλύτερο γρανάζι του διαφορικού, βρίσκεται στην αρχή του ενός από τα δύο ημιαξόνια. Το αποτέλεσμα της διάταξης του πινιόν και της κορώνας είναι η μεταβολή κατά 90 ο της κατεύθυνσης της ροής της ροπής. Όταν η κορώνα περιστρέφεται, η θήκη του διαφορικού επίσης περιστρέφεται μαζί της γιατί αυτά τα ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 45 από 135

59 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ δύο στοιχεία είναι συνδεδεμένα μεταξύ τους με κοχλίες. Επίσης περιστρέφεται και ο σταυρός ο οποίος εδράζεται επάνω στη θήκη. Οι μικροί κωνικοί οδοντωτοί τροχοί, πινιόν δορυφόροι, είναι προσαρμοσμένοι στους προεξέχοντες άξονες του σταυρού του διαφορικού. Οι οδοντωτοί τροχοί πινιόν περιστρέφονται στους άξονες αυτούς του σταυρού. Οι τέσσερις οδοντωτοί τροχοί πινιόν βρίσκονται σε εμπλοκή με τους πλευρικούς κωνικούς οδοντωτούς τροχούς, πλανήτες. Οι πλευρικοί οδοντωτοί τροχοί, πλανήτες, έχουν εσωτερικό πολύσφηνο με το οποίο βρίσκονται σε εμπλοκή με τα ημιαξόνια. Καθώς οι πλανήτες περιστρέφονται, αυτοί μεταφέρουν τη ροπή στα ημιαξόνια, τα οποία περιστρέφονται μεταφέροντας την κινητήρια ροπή στους κινητήριους τροχούς. Όταν τα ημιαξόνια περιστρέφονται με την ίδια ταχύτητα, σχήμα 3.2, οι δορυφόροι (2) περιστρέφονται μαζί με τους πλανήτες (1), αλλά όχι και γύρω από τους άξονές τους. Σχήμα 3.2 [2] Όταν ακινητοποιηθεί το ένα ημιαξόνιο, σχήμα 3.3, το άλλο θα συνεχίσει να περιστρέφεται, επειδή, έτσι ο πλανήτης (1) του αναγκάζει τους δορυφόρους (2) να περιστραφούν γύρω από τους άξονές τους. Αυτό επιτρέπει στους δορυφόρους να περιστρέφονται πάνω στον ακινητοποιημένο πλανήτη. Σχήμα 3.3 [2] ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 46 από 135

60 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ Ο μηχανισμός του διαφορικού βρίσκεται μέσα σ ένα κουτί που είναι στερεωμένο στην κορώνα, σχήμα 3.4. Τα ημιαξόνια περνούν μέσα απ αυτό το συγκρότημα. Σχήμα 3.4 [2] Λειτουργία διαφορικού σε ευθεία πορεία Σχήμα 3.5 Κίνηση σε ευθεία [2] Όταν το όχημα κινείται σε ευθεία πορεία, οι δύο κινητήριοι τροχοί περιστρέφονται με τον ίδιο αριθμό στροφών, με την ίδια ταχύτητα, με την προϋπόθεση ότι έχουν το ίδιο μέγεθος. Στην περίπτωση αυτή, οι δορυφόροι δεν περιστρέφονται γύρω από τον άξονα τους. Παρασύρονται από τη θήκη στην οποία εδράζονται και περιστρέφονται μαζί με αυτήν. Οι δορυφόροι λειτουργούν σαν σφήνες μεταξύ της θήκης και των πλανητών και, έτσι, μεταφέρουν την κίνηση κατά το ίδιο ποσοστό στους δύο πλανήτες, οι οποίοι συνδέονται με τα ημιαξόνια και αυτά με τους τροχούς. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 47 από 135

61 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ Σχήμα 3.6 Λειτουργία του διαφορικού σε ευθεία πορεία [2] 1. Ημιαξόνια 2. Κορώνα 3. Κουτί διαφορικού 4. Πλανήτες Λειτουργία διαφορικού σε στροφή Σχήμα 3.7 Κίνηση σε στροφή [2] Οι τροχιές που διανύουν οι κινητήριοι τροχοί είναι διαφορετικές αφού ο εξωτερικός τροχός έχει να διανύσει καμπύλη μεγαλύτερης ακτίνας σε σχέση με τον εσωτερικό τροχό, αυτό σημαίνει ότι ο εξωτερικός τροχός πρέπει να κινηθεί πιο ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 48 από 135

62 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ γρήγορα. Αυτό σημαίνει πως τα ημιαξόνια και οι πλανήτες περιστρέφονται, επίσης, με διαφορετική ταχύτητα. Οι μη κινητήριοι τροχοί περιστρέφονται ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλο και έτσι δεν παρουσιάζουν πρόβλημα στις στροφές. Οι δορυφόροι αναλαμβάνουν αυτό το έργο. Ο εσωτερικός τροχός παρουσιάζει μεγαλύτερη αντίσταση κύλισης σε σχέση με τον εξωτερικό. Αντίστοιχο φαινόμενο παρατηρείται όσον αφορά στα «εσωτερικά εξωτερικά» ημιαξόνια και «εσωτερικούς εξωτερικούς» πλανήτες. Στην περίπτωση αυτή, λόγω διαφορετικής αντίστασης κύλισης, οι δορυφόροι αρχίζουν να περιστρέφονται γύρω από τον άξονά τους και να κυλίονται επάνω στον πλανήτη που παρουσιάζει τη μεγαλύτερη αντίσταση, πλανήτης εσωτερικού τροχού. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ο άλλος πλανήτης, του εξωτερικού τροχού που πρέπει να περιστραφεί ταχύτερα και να καλύψει μεγαλύτερη απόσταση στον ίδιο χρόνο, να δέχεται περισσότερες στροφές από τον πλανήτη του εσωτερικού τροχού. Ο πλανήτης του εξωτερικού τροχού δέχεται τις στροφές της περιστρεφόμενης θήκης και τις στροφές των δορυφόρων, οι οποίοι περιστρέφονται γύρω από τον άξονά τους. Στη περίπτωση κατά την οποία ο ένας τροχός βρίσκεται είτε στον αέρα είτε σε επιφάνεια με πολύ χαμηλή πρόσφυση. Τότε ο τροχός αυτός, επειδή παρουσιάζει καθόλου ή μικρή αντίσταση κύλισης, θα πάρει όλες τις στροφές αυτός, της θήκης και των δορυφόρων που κυλίονται επάνω στον πλανήτη που παρουσιάζει τη μεγαλύτερη αντίσταση κύλισης. Ο άλλος τροχός, που βρίσκεται σε οδόστρωμα με καλή πρόσφυση, δεν περιστρέφεται και δεν μεταφέρει ροπή στρέψης. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το αυτοκίνητο να ακινητοποιηθεί. Σήμερα χρησιμοποιούνται διαφορικά των οποίων η λειτουργία αφορά στον περιορισμό της ολίσθησης. Αυτή η λειτουργία χαρακτηρίζει τα διαφορικά περιορισμένης ολίσθησης. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 49 από 135

63 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ Σχήμα 3.8 Λειτουργία του διαφορικού σε στροφή [2] 1. Γρήγορος περιστρεφόμενος πλανήτης 2. Γρήγορο περιστρεφόμενο ημιαξόνιο 3. Γρήγορος περιστρεφόμενος δορυφόρος 4. Αργά περιστρεφόμενο ημιαξόνιο εσωτερικού τροχού 3.3 Γιατί είναι απαραίτητο το διαφορικό Όταν το όχημα μας κινείται ευθεία, όλοι οι τροχοί του κινούνται με την ίδια ταχύτητα και διανύουν την ίδια απόσταση ανά μονάδα χρόνου. Όταν όμως το όχημα μας στρίβει, ο εξωτερικός τροχός του κάθε άξονα καλείται να διανύσει μεγαλύτερη απόσταση από τον αντίστοιχο εσωτερικό ανά μονάδα χρόνου, άρα καλούνται να κινηθούν με διαφορετική ταχύτητα. Αυτό γίνεται δυνατό χάρη στην ύπαρξη του διαφορικού, ανάμεσα στον εξωτερικό και στον εσωτερικό τροχό. Χωρίς την ύπαρξη του το σύστημα μετάδοσης ενός οχήματος θα δεχόταν εξαιρετικές καταπονήσεις μόλις η πορεία του παρέκλινε της ευθείας έστω και στο ελάχιστο, ενώ η συμπεριφορά του οχήματος θα ήταν εντελώς απρόβλεπτη. 3.4 Πόσα διαφορικά και που Τα δικίνητα οχήματα έχουν ένα διαφορικό ανάμεσα στους δύο κινητήριους τροχούς τους. Τα πισωκίνητα το έχουν ανάμεσα στους δύο πίσω τροχούς, ενώ τα προσθιοκίνητα ανάμεσα στους δύο εμπρός. Τα τετρακίνητα οχήματα έχουν ένα διαφορικό ανάμεσα σε κάθε ζεύγος κινητήριων τροχών, ένα εμπρός και ένα πίσω. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 50 από 135

64 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ Μερικά τετρακίνητα έχουν και ένα τρίτο διαφορικό, στο κέντρο του συστήματος μετάδοσης, μέσα στο transfer case, το οποίο δέχεται τη ροπή από τα γρανάζια του transfer και την μοιράζει ανάμεσα στον εμπρός και τον πίσω κεντρικό άξονα. Αυτό το τρίτο διαφορικό, ονομάζεται κεντρικό. Η ύπαρξη κεντρικού διαφορικού επιτρέπει στον εμπρός και τον πίσω κεντρικό άξονα να περιστρέφονται με διαφορετικές μεταξύ τους ταχύτητες, ανάλογα τις συνθήκες. Αυτή η ιδιότητα με τη σειρά της επιτρέπει στο όχημα να είναι μόνιμα τετρακίνητο, ακόμη και στην άσφαλτο, έχοντας καλύτερη οδική συμπεριφορά. 3.5 Κατηγορίες διαφορικών Τα διαφορικά χωρίζονται σε δύο γενικές κατηγορίες, ως προς τη λειτουργία τους. Σε αυτά που εκτελούν διαφορισμό πάντα, χωρίς κανέναν περιορισμό, και σε αυτά που μπορούν να ελέγξουν τον διαφορισμό που εκτελούν. Τα πρώτα ονομάζονται ελευθέρα ή ανοικτά, ενώ τα δεύτερα ελεγχόμενα ή μπλοκέ. Υπάρχουν δύο βασικές κατηγορίες ελεγχόμενων διαφορικών. Τα διαφορικά περιορισμένης ολίσθησης (Limited slippery differentials ή LSD s) Οι αναστολείς διαφορισμού, αυτόματοι (automatic locking differentials ή auto lockers) ή χειροκίνητοι (manual locking differentials ή manual lockers) 3.6 Συντελεστής κατανομής ροπής διαφορικού T.B.R Το TBR (Torque Bias Ratio), είναι ο συντελεστής κατανομής ροπής του διαφορικού μηχανισμού. Είναι το κύριο χαρακτηριστικό του διαφορικού και χρησιμοποιείται για να περιγράψει την ικανότητα του διαφορικού να κατανέμει τη ροπή. Εκφράζει την αναλογική σχέση της ροπής ή της ισχύος που εφαρμόζεται στον έναν άξονα συγκριτικά με τον άλλον. Παραδείγματος χάρη ένα διαφορικό με TBR=2:1, μπορεί να στείλει το διπλάσιο ποσό της ροπής στο τροχό με την υψηλή πρόσφυση. Στον πίνακα που ακολουθεί αναφέρονται μερικά παραδείγματα διαφορικών με διάφορους συντελεστές κατανομής ροπής. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 51 από 135

65 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ Α/Α Torsen-1 Torsen-2 Torsen-T2R (Race Master) TBR 2,5:1 5,0:1 1,4:1 3,0:1 Προσαρμόζεται στις ανάγκες του κατασκευαστή Πίνακας 3.1 Διάφοροι συντελεστές κατανομής ροπής [5] 3.7 Εξαρτήματα συμβατικού διαφορικού Ένα συμβατικό διαφορικό αποτελείται από τα εξής: Κεντρικό άξονα άτρακτος, πινιόν, κορώνα, θήκη πλανητικού μηχανισμού φορέας δορυφόρων, άξονας δορυφόρων, πλανήτες, δορυφόροι, έξοδος προς τροχούς. Η σύνδεση των οποίων φαίνεται σχηματικά στο σχήμα 3.9. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 52 από 135

66 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ Σχήμα 3.9 Συμβατικό διαφορικό [5] 1. Κεντρικός άξονας Άτρακτος 2. Πινιόν 3. Κορώνα 4. Θήκη πλανητικού μηχανισμού φορέας δορυφόρων 5. Άξονας δορυφόρων 6. Πλανήτες 7. Δορυφόροι 8. Έξοδος προς τροχούς Πιο αναλυτικά: Ο κεντρικός άξονας άτρακτος, είναι ο άξονας από τον οποίο η κίνηση μεταδίδεται στο πινιόν του διαφορικού. Το πινιόν είναι ένας κωνικός οδοντωτός τροχός, μέσω του οποίου η κίνηση μεταδίδεται από τον κεντρικό άξονα στο διαφορικό. Η κορώνα είναι μια κωνική οδοντωτή στεφάνη, η οποία μαζί με το πινιόν αποτελούν το ζεύγος της γωνιακής μετάδοσης και είναι αυτά που μπορούν να αλλάζουν τη διεύθυνση της κίνησης κατά 90 ο, από τη κεντρική άτρακτο στα ημιαξόνια. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 53 από 135

67 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ Η θήκη του πλανητικού μηχανισμού φορέας δορυφόρων είναι στερεωμένη πάνω στη κορώνα και περιστρέφεται μαζί με αυτή, επίσης φέρει τον κυρίως πλανητικό μηχανισμό. Άξονας δορυφόρων, είναι ο άξονας στον οποίο εδράζονται και εργάζονται οι δορυφόροι. Οι πλανήτες είναι οι κωνικοί οδοντωτοί τροχοί οι οποίοι πάντοτε έχουν ευθύγραμμα κωνικά δόντια, είναι λίγο μεγαλύτεροι από τους δορυφόρους. Είναι στερεωμένοι μέσα στη θήκη του διαφορικού και μπλεγμένοι μόνιμα με τους δορυφόρους. Ο άξονας τους συμπίπτει με τον άξονα περιστροφής των ημιαξονίων. Με τους πλανήτες συνδέονται τα ημιαξόνια με πολύσφηνα. Οι δορυφόροι είναι συνήθως δύο στον αριθμό αλλά μπορούν να υπάρξουν και τέσσερεις, είναι κωνικοί οδοντωτοί τροχοί οι οποίοι έχουν πάντοτε ευθύγραμμα κωνικά δόντια, είναι στερεωμένοι στο εσωτερικό μέρος της θήκης με άξονες κάθετους στον άξονα περιστροφής των ημιαξονίων των τροχών. Η έξοδος προς τους τροχούς καταλήγει στα ημιαξόνια. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 54 από 135

68 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο ΑΝΟΙΧΤΟ ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Β ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΕΝΗΣ ΟΛΙΣΘΗΣΗΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο ΑΝΟΙΧΤΟ ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ 4.1 Το ανοιχτό διαφορικό Το διαφορικό είναι ο μηχανισμός που επινοήθηκε για να αντιμετωπίσει το πρόβλημα με τις διαφορετικές τροχιές των τροχών, όταν το όχημα στρίβει. Τα σημαντικότερα προβλήματα του ανοιχτού διαφορικού ξεκινούν από τη στιγμή που οι κινητήριοι τροχοί πατούν σε έδαφος με μικρό ή διαφορετικό συντελεστή τριβής ο καθένας. Ο κεντρικός μηχανισμός του διαφορικού, πλανήτες δορυφόροι, αδυνατεί να αντιληφθεί την συγκεκριμένη κατάσταση, άρα και να κατανείμει την αναγκαία ροπή για την κίνηση των τροχών. Έτσι αρχίζει η απώλεια πρόσφυσης για τον τροχό που κινείται στο προβληματικό οδόστρωμα, ενώ ο άλλος τροχός, άρα και το αυτοκίνητο, ακινητοποιείται. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 55 από 135

69 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο ΑΝΟΙΧΤΟ ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ 1. Κέλυφος του άξονα 2., 5. Ημιαξόνια 3., 8. Πλανήτες 4. Κορώνα 6. Πινιό 7. Ζευκτήρας σταυρού 9. Δορυφόροι Σχήμα 4.1 Ανοιχτό διαφορικό [2] Ο συντελεστής τριβής μεταξύ ελαστικού και οδοστρώματος προσδιορίζει το ποσό της ροπής που μπορεί να εφαρμοστεί σε έναν τροχό. Όταν το οδόστρωμα είναι καλής ποιότητας, στεγνό και κατά συνέπεια υπάρχει καλή πρόσφυση του ελαστικού με το οδόστρωμα, δηλαδή ο συντελεστής είναι μεγάλος, το ποσό της διατιθέμενης ροπής στους τροχούς μπορεί να είναι το μεγαλύτερο δυνατό και εξαρτάται από τον κινητήρα και το κιβώτιο ταχυτήτων. Η λειτουργία του κλασικού διαφορικού είναι η επιθυμητή για την ομαλή κίνηση του αυτοκινήτου. Όταν όμως το οδόστρωμα δεν είναι καλής ποιότητας, με κακή πρόσφυση του ελαστικού με το οδόστρωμα, ο συντελεστής τριβής είναι μικρός και το ποσό της απαιτούμενης ροπής στους τροχούς θα πρέπει να είναι σημαντικά μικρότερο για να μην ολισθαίνουν. Η λειτουργία του κλασικού διαφορικού δεν είναι η επιθυμητή γιατί δεν μπορεί να αναγνωρίσει το ποσό της ροπής που πρέπει να φτάσει στους τροχούς ώστε να μην ολισθαίνουν και η ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 56 από 135

70 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο ΑΝΟΙΧΤΟ ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ κίνηση του οχήματος είναι προβληματική. Το αυτοκίνητο μπορεί να ξεφύγει από την πορεία του, παρά την θέληση του οδηγού, ή και να ακινητοποιηθεί. Αντίστοιχα είναι τα προβλήματα και σε οχήματα 4Χ4 που είναι εφοδιασμένα με κλασικά διαφορικά και στους δύο άξονες. Η λύση σε αυτά τα προβλήματα είναι τα διαφορικά περιορισμένης ολίσθησης που λειτουργούν όπως τα κλασικά διαφορικά, τόσο στην ευθεία, όσο και στις στροφές, όσο υπάρχει καλή πρόσφυση του ελαστικού με το οδόστρωμα. Όταν όμως κάποιος ολισθήσει, τότε επιτρέπουν τη μεταφορά μεγαλύτερης ροπής στον τροχό με την μεγαλύτερη πρόσφυση. 4.2 Εκμετάλλευση της ιδανικής πρόσφυσης ελαστικού οδοστρώματος Οι συνθήκες που προσδιορίζουν τον συντελεστή τριβής μεταξύ ελαστικού και οδοστρώματος είναι η κατάσταση του οδοστρώματος (χιόνι, πάγος, λάσπη και άλλα), η ποιότητα του ελαστικού και κατά συνέπεια το πέλμα, καθώς και η δύναμη με την οποία φορτίζεται ο τροχός, η οποία μεταβάλλεται ανάλογα με την κινητική κατάσταση του οχήματος, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Ο συντελεστής τριβής ενδέχεται να είναι διαφορετικός μεταξύ των δύο κινητήριων τροχών. Σχήμα 4.2 Δυναμική μετατόπιση του βάρους σε στροφές [6] F NR : Δύναμη κάθετη στην επιφάνεια στηρίξεως του αυτοκινήτου, δεξιά πλευρά F NL: Δύναμη κάθετη στην επιφάνεια στηρίξεως του αυτοκινήτου, αριστερή πλευρά ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 57 από 135

71 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο ΑΝΟΙΧΤΟ ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ Στο σχήμα που ακολουθεί φαίνεται η πρόσφυση που έχουν οι δύο κινητήριοι τροχοί σε διάγραμμα με συντεταγμένες τον συντελεστή τριβής μ στον κατακόρυφο άξονα και την ποσοστιαία αναλογία της ολίσθησης των τροχών στον οριζόντιο άξονα. Σχήμα 4.3 Καμπύλη μεταβολής του συντελεστή πρόσφυσης [6] Όσο πιο μεγάλος είναι ο συντελεστής τριβής μ τόσο μικραίνει ο κίνδυνος για ολίσθηση του τροχού και αντίστροφα. Σε πραγματικές συνθήκες οδήγησης οι τιμές θα μπορούσαν να είναι σε οποιοδήποτε σημείο πάνω στις καμπύλες ενώ η μέγιστη διαθέσιμη ροπή υπολογίζεται από το άθροισμα της μέγιστης τιμής της στους δύο τροχούς. Στο σχήμα 4.4 που ακολουθεί περιγράφονται οι μεταβολές του συντελεστή πρόσφυσης ανάλογα με το είδος του διαφορικού που είναι τοποθετημένο στο αυτοκίνητο. Στο γράφημα (1) με κοινό διαφορικό, φαίνεται η διαφορά στην ολίσθηση των δύο κινητήριων τροχών. Η διαφορά αυτή μειώνεται όταν το αυτοκίνητο διαθέτει διαφορικό περιορισμένης ολίσθησης, γράφημα (2) ενώ ελαχιστοποιείται όταν πρόκειται για διαφορικό με ηλεκτρονικό έλεγχο της πρόσφυσης γράφημα (3). Στο γράφημα (4) που πρόκειται για συνδυασμό μηχανικά και ηλεκτρονικά ελεγχόμενου διαφορικού, η πρόσφυση μεταξύ ελαστικού και οδοστρώματος μεγαλώνει και αποφεύγεται η ολίσθηση του τροχού. Στην ουσία πρόκειται για μηχανισμούς κατανομής της ροπής. Στο γράφημα (1) το κοινό διαφορικό αδυνατεί να μεταφέρει τη διαθέσιμη ροπή στον τροχό με την μεγαλύτερη πρόσφυση και το αυτοκίνητο ακινητοποιείται. Ένας τρόπος να βελτιωθεί η διαθέσιμη από τους δύο τροχούς πρόσφυση είναι η σωστή κατανομή της. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 58 από 135

72 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο ΑΝΟΙΧΤΟ ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ [6] Σχήμα 4.4 Μεταβολή του συντελεστή πρόσφυσης στα διάφορα είδη διαφορικών ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 59 από 135

73 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο ΑΝΟΙΧΤΟ ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ Εφόσον υπάρχει περισσότερη διαθέσιμη πρόσφυση στον τροχό υψηλού συντελεστή πρόσφυσης μ, πρέπει να σταλεί εκεί περισσότερη ροπή. Στην περίπτωση του διαφορικού που έχει μόνο κατανομή ροπής, η ροπή κίνησης, ροπή που ασκείται στο οδόστρωμα, τείνει να ξεπεράσει την διαθέσιμη πρόσφυση που έχει ο τροχός χαμηλού συντελεστή πρόσφυσης μ, προκαλώντας την ιδιοπεριστροφή του, σπινάρισμα. Όμως, λόγω της κατανομής της ροπής η εκμετάλλευση της ολικής πρόσφυσης έχει αυξηθεί. Αυτό σημαίνει ότι το ποσό της ροπής κίνησης που μπορεί να γίνει αποδεκτό από τους τροχούς έχει αυξηθεί. Ένας άλλος τρόπος βελτίωσης της εκμετάλλευσης της πρόσφυσης είναι ο περιορισμός της ροπής που διατίθεται στους τροχούς. Το ηλεκτρονικά ελεγχόμενο διαφορικό θα περιορίσει την πλεονάζουσα ροπή στον τροχό με χαμηλό συντελεστή πρόσφυσης, μ, με αποτέλεσμα τον περιορισμό του σπιναρίσματος του τροχού γράφημα (3). Στο γράφημα (4) φαίνεται ότι η ιδανική χρήσης της διαθέσιμης ροπής στους τροχούς από το διαφορικό απαιτεί κατανομή και περιορισμό μαζί. Γενικά τα διαφορικά περιορισμένης ολίσθησης μπορούν να κατανείμουν αλλά όχι να περιορίσουν τη ροπή στους κινητήριους τροχούς. Τα συστήματα ενεργού ελέγχου πρόσφυσης, traction control system, μπορούν να περιορίσουν αλλά όχι να κατανείμουν τη ροπή στους κινητήριους τροχούς, μειώνοντας την ισχύ του κινητήρα. Η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου του κινητήρα αλλάζει την προπορεία ή μειώνει τις στροφές του κινητήρα, μεταβάλλοντας έτσι και την διαθέσιμη ροπή στους τροχούς. Τα συστήματα ενεργού ελέγχου είναι ικανά τόσο στο να περιορίζουν, όσο και στο να κατανείμουν την ροπή στους κινητήριους τροχούς. Χρησιμοποιούν τη λειτουργία του συστήματος ABS για το φρενάρισμα ενός τροχού ώστε να περιορίσουν την ροπή και το σπινάρισμά του. Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται μια απλοποιημένη σχηματική διάταξη ενός οχήματος με μπροστινή κίνηση. Οι μεταβλητές που το χαρακτηρίζουν είναι οι εξής: ΤΤΑ, ΤΤΔ: ταχύτητα τροχού αριστερά, ταχύτητα τροχού δεξιά ΡΤΑ, ΡΤΔ: ροπή τροχού αριστερά, ροπή τροχού δεξιά ΡΠΑ, ΡΠΔ: ροπή πέδησης αριστερά, ροπή πέδησης δεξιά ΡΑΑ, ΡΑΔ: ροπή άξονα αριστερά, ροπή άξονα δεξιά ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 60 από 135

74 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο ΑΝΟΙΧΤΟ ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ Οι μεταβλητές αυτές συνδέονται με τις εξής σχέσεις: Διαφορά ταχυτήτων τροχών: ΔΝ=ΤΤΑ-ΤΤΔ (rpm) Διαφορά ροπής στους άξονες (ημιαξόνια) ΔΤ = ΡΑΑ - ΡΑΔ (Nm) Ολική ροπή στους άξονες ΣΤ = ΡΑΑ + ΡΑΔ (Nm) Ροπή στους τροχούς WSR = ΡΑΔ - ΡΠΔ (Nm) Συντελεστής κατανομής ροπής TBR = MAX (ΡΑΑ/ ΡΑΔ, ΡΑΔ/ΡΑΑ) (Ν:1) Σχήμα 4.5 Κατανομή της ροπής στους κινητήριους τροχούς [6] Ο συντελεστής κατανομής της ροπής TBR αποτελεί το κύριο χαρακτηριστικό του διαφορικού και χρησιμοποιείται για να περιγράψει την ικανότητα του διαφορικού να κατανείμει τη ροπή. Ο συντελεστής αυτός εκφράζει την αναλογική σχέση της ροπής ή της ισχύος που εφαρμόζεται στον ένα τροχό συγκριτικά με τον άλλο και είναι πάντοτε μεγαλύτερος ή ίσος με τη μονάδα. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 61 από 135

75 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο ΑΝΟΙΧΤΟ ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ 4.3 Συντελεστής φραγής (S) Συντελεστής περιορισμού ολίσθησης ή συντελεστής φραγής (s) ονομάζεται η μεγαλύτερη διαφορά της ροπής που μπορεί να εφαρμοσθεί στους δύο κινητήριους τροχούς σε σχέση με την συνολική ροπή που εφαρμόζεται, δηλαδή το κατά πόσο «μπλοκέ» είναι ένα διαφορικό. Ο συντελεστής αυτός εκφράζεται ως εξής: (4.1) Ως ροπή κίνησης ορίζεται η ροπή που αναπτύσσεται από τους τροχούς στο οδόστρωμα. Έστω ότι οι τροχοί πατούν σε διαφορετικές επιφάνειες οδοστρώματος με διαφορετικό συντελεστή τριβής. Εάν συμβολίζεται με H η υψηλή πρόσφυση του ελαστικού και L η χαμηλή πρόσφυση τότε ο συντελεστής φραγής S θα είναι: (4.2) Χρησιμοποιώντας την πιο πάνω εξίσωση σε ένα διαφορικό με συντελεστή φραγής S=25%, μπλοκέ κατά 25%, προκύπτει ότι ο τροχός με τη μεγαλύτερη πρόσφυση θα παραλάβει το 62,5% της ολικής που θα εφαρμοσθεί στους τροχούς ενώ ο άλλος με την χαμηλή πρόσφυση θα παραλάβει 100% - 62,5% = 37,5% της ολικής ροπής. Αναλυτικά η κατανομή της ροπής για ένα διαφορικό με συντελεστή S=25% είναι: Η ροπή του τροχού με τη μεγαλύτερη πρόσφυση (4.3) Η ροπή του τροχού με τη μικρότερη πρόσφυση (4.4) Ο λόγος H/L είναι ο συντελεστής κατανομής της ροπής TBR που δείχνει το μέγεθος της ροπής που μπορεί να εφαρμοσθεί στον τροχό με τη μεγαλύτερη πρόσφυση σε σχέση με τον τροχό που έχει τη μικρότερη πρόσφυση. Το διαφορικό του παραδείγματος με συντελεστή S=25% μπορεί να αποδώσει 1,67 περισσότερη ροπή στον τροχό με τη μεγαλύτερη πρόσφυση. Αναλυτικά ισχύει ότι: ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 62 από 135

76 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο ΑΝΟΙΧΤΟ ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ (4.5) Όπου το 1,67 είναι ο συντελεστής κατανομής TBR Όταν ένα διαφορικό έχει την δυνατότητα, με κάποιον μηχανισμό να «κλειδώνει» και τα δύο ημιαξόνια μεταξύ τους, ώστε να περιστρέφονται και τα δύο με τον ίδιο αριθμό στροφών, τότε έχει συντελεστή φραγής 100%, δηλαδή είναι 100% μπλοκέ, έχει άπειρο συντελεστή κατανομής TBR και λέγεται διαφορικό αυτόματης φραγής. Ένα διαφορικό περιορισμένης ολίσθησης επιτρέπει τη πρόσφυση, έτσι ώστε να κινηθεί το αυτοκίνητο, εάν ο άλλος τροχός ολισθήσει. Τα κλασικά διαφορικά παρουσιάζουν το πρόβλημα της ακινητοποίησης του αυτοκινήτου, όπως έχει αναφερθεί, επειδή θεωρητικά έχουν συντελεστή φραγής 0%, συντελεστή κατανομής ροπής TBR=1 και η ροπή σε κάθε τροχό ισοσταθμίζεται (H=L). Στην πράξη υπάρχει μικρή κατανομή της ροπής, TBR=1, 1 επειδή το διαφορικό, σαν μηχανισμός, λειτουργεί με τριβές. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 63 από 135

77 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ Τα ελεγχόμενα διαφορικά ή «μπλοκέ» διαφορικά, η λέξη «μπλοκέ» είναι γαλλική και σημαίνει «μπλοκαρισμένο» ή πιο σωστά «κλειδωμένο», χρησιμοποιείται για να χαρακτηρίσει ένα διαφορικό, το οποίο έχει τη δυνατότητα να «κλειδώνει» τα δύο ημιαξόνια μεταξύ τους σε περίπτωση που έχουμε υπερβολικό σπινάρισμα του ενός από τους δύο τροχούς, είναι ανώτερων προδιαγραφών σε σχέση με τα ελεύθερα διαφορικά και αυτό γιατί επιτρέπουν τη ροπή να πηγαίνει στον τροχό ο οποίος έχει την βέλτιστη πρόσφυση στο οδόστρωμα ακόμα και αν ο συζυγής τροχός έχει πολύ μικρή δυνατότητα παραλαβής της ροπής. Το αποτέλεσμα της λειτουργίας ενός μπλοκέ διαφορικού είναι η βελτίωση της ελκτικής πρόσφυσης ενός αυτοκινήτου που πατά σε οδόστρωμα κακής ποιότητας και αρχίζει να σπινάρει. Τα ελεγχόμενα διαφορικά χρησιμοποιούνται σε ισχυρά και υψηλών προδιαγραφών οχήματα ανεξαρτήτως της μετάδοσης κίνησης και είναι διαφόρων τύπων. Αυτό που κλασικά χρησιμοποιείται είναι το διαφορικό περιορισμένης ολίσθησης με συμπλέκτες στο οποίο ελέγχεται η λειτουργία του μέσω υδραυλικού ή και ηλεκτρικού κυκλώματος αλλά ακόμα και χωρίς τίποτα από τα δύο. Το συγκεκριμένο διαφορικό δρα επί της διαφοράς γωνιακής ταχύτητας των τροχών και επεμβαίνει ώστε η διαφορά αυτή να είναι ορθή. Θα λέγαμε ότι είναι στην πραγματικότητα ένα παθητικό διαφορικό, αφού για να επέμβει πρέπει πρώτα να υπάρξει ολίσθηση. Το ελεγχόμενο διαφορικό χρησιμοποιείται, άλλωστε, και στα αγωνιστικά αυτοκίνητα, για τον ίδιο ακριβώς λόγο: με έναν πολύ ισχυρό κινητήρα, είναι πιο εύκολο να «νικηθεί» η πρόσφυση των ελαστικών με το δρόμο, με προφανές αποτέλεσμα το σπινάρισμα. Με ένα κανονικό, ανοικτού τύπου διαφορικό, όλη η δύναμη του κινητήρα περνάει στον έναν μόνο από τους δύο κινητήριους τροχούς που σπινάρει και γυρίζει «τρελά», ενώ το αυτοκίνητο μένει σχεδόν «σταματημένο» και δυσκολεύεται να επιταχύνει παραδείγματος χάρη βγαίνοντας από μία στροφή. Έτσι, με το ελεγχόμενο διαφορικό διασφαλίζεται ο υποχρεωτικός καταμερισμός της δύναμης του κινητήρα και στους δύο τροχούς που ελέγχονται από το διαφορικό, έτσι ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 64 από 134

78 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ ώστε να περιορίζεται στο ελάχιστο το σπινάρισμα. Με τον ίδιο ακριβώς τρόπο λειτουργούν τα διαφορικά και στα τετρακίνητα οχήματα, όπου το μεσαίο διαφορικό, που μοιράζει τη δύναμη ανάμεσα στον εμπρός και τον πίσω άξονα σε πολλά αυτοκίνητα έχει μηχανικό τρόπο κλειδώματος, έτσι ώστε να μπορεί κατ επιλογήν ο οδηγός να το «κλειδώσει» για να περάσει από κάποιο δύσκολο σημείο, παραδείγματος χάρη λασπωμένο σημείο. Πάντως, ένα κανονικό διαφορικό περιορισμένης ολίσθησης είναι σχεδιασμένο ώστε να λειτουργεί αυτόματα: λειτουργεί σχεδόν σαν «ελεύθερο» στην άσφαλτο ώστε να μην «κουρδίζει» τη μετάδοση, ταλαιπωρώντας τα ημιαξόνια και προκαλώντας παράξενες αντιδράσεις στην οδική συμπεριφορά, έχει όμως την ικανότητα να «κλειδώνει» αυτόματα όταν διαγνώσει μεγάλη διαφορά στις ταχύτητες ανάμεσα στις δύο εξόδους του. Στα μηχανικά μπλοκέ, που χρησιμοποιούνται στα περισσότερα αγωνιστικά αυτοκίνητα, αυτό γίνεται με μια διάταξη δίσκων τριβής που είναι ρυθμισμένοι ώστε να «φρενάρουν» ελεγχόμενα ανάμεσα στο αριστερό και στο δεξί ημιαξόνιο. Στην άσφαλτο, όπου οι τροχοί πατούν στο οδόστρωμα με περίσσεια πρόσφυσης, το «φρενάρισμα» αυτό γίνεται ελάχιστα αισθητό. Όταν όμως ο δρόμος γλιστράει ή όταν βρεθούμε σε λάσπες ή χιόνια, με μικρότερο συντελεστή τριβής, το σταθερό αυτό ποσοστό «κλειδώματος» είναι συγκριτικά πολύ μεγαλύτερο σε σχέση με τη διαθέσιμη πρόσφυση των τροχών, και το διαφορικό λειτουργεί σαν «κλειδωμένο». Όσο για τα ελεγχόμενα διαφορικά συνεκτικής σύζευξης αυτά λειτουργούν και πάλι με ένα σύστημα δίσκων που είναι προσαρμοσμένο πάνω σε ένα συμβατικό διαφορικό, στο οποίο όμως ο περιορισμός της ολίσθησης γίνεται με την εκμετάλλευση του φαινομένου της συνεκτικής σύζευξης, όπου ένα ειδικό υγρό με βάση τη σιλικόνη, μέσα στο οποίο βρίσκονται οι δίσκοι, παρουσιάζει διαφορετική συμπεριφορά με τη θερμοκρασία, αφού γίνεται απότομα «πηχτό» και «κλειδώνει» τους δίσκους μεταξύ τους, όταν ζεσταθεί ξαφνικά από την τριβή που προκαλείται από την μεγάλη διαφορά ταχυτήτων των δίσκων. Μια παραλλαγή ελεγχόμενου διαφορικού είναι το διαφορικό Torsen, θεωρείται πως είναι το καλύτερο από όλα τα ελεγχόμενα διαφορικά, το οποίο είναι ένα σύστημα μεταδόσεως που δρα επί της ροπής και στέλνει το κατάλληλο ποσό στον κάθε τροχό ώστε να μην υπάρχει ολίσθηση. Το Torsen είναι ένα μηχανικό σύστημα με ελικοειδή γρανάζια που παρουσιάζει τον ιδανικό συνδυασμό καλής συμπεριφοράς στην άσφαλτο και ταχύτατου «κλειδώματος» στο παραμικρό ίχνος σπιναρίσματος. Αυτά τα ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 65 από 134

79 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ διαφορικά λειτουργούν με σχέση μεταδόσεως ροπής. Για παράδειγμα στην περίπτωση που η σχέση μετάδοσης είναι 4:1 αυτό σημαίνει ότι το ένα ημιαξόνιο μπορεί να παραλάβει ως και τετραπλάσια ροπή από το συζυγές ή 80% έναντι 20%. Μερικά οχήματα με διαφορικό τύπου Torsen είναι τα: Ford Focus RS (Quaife), όλα τα τετρακίνητα Audi Quattro από το A4 και πάνω, τα όμοια Toyota GT86 και Subaru BRZ και άλλα. Η διαφορά ενός μπλοκέ διαφορικού με ένα διαφορικό περιορισμένης ολίσθησης είναι ότι το μεν πρώτο παρέχει μόνιμο ποσοστό εμπλοκής στους πίσω τροχούς ενώ ένα περιορισμένης ολίσθησης μεταβάλλει το ποσοστό ανάλογα με τις απαιτήσεις. Και τα δύο συστήματα είναι σε θέση να βγάλουν το εκτός δρόμου αυτοκίνητο από μια δύσκολη περίπτωση παραδείγματος χάρη άμμο, λάσπη, εμπόδια και έτσι συναντώνται σε πιο σκληροτράχηλα SUV. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 66 από 134

80 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ 5.1 Διαφορικά περιορισμένης ολίσθησης Τα διαφορικά περιορισμένης ολίσθησης LSD αποτελούν παθητικές διατάξεις, ενεργητικές είναι αυτές που ενεργοποιούνται αυτόματα παίρνοντας εντολή από την κεντρική μονάδα ελέγχου και κατανέμουν τη ροπή μεταξύ των αξόνων, ΔΤ. Οι τύποι των διαφορικών «αισθάνονται» την ροπή και σε αυτά που «αισθάνονται» την ταχύτητα περιστροφής των κινητήριων τροχών. Τα διαφορικά που «αισθάνονται» τη ροπή, διαφορικά Torsen, χρησιμοποιούν τη μηχανική τριβή των εξαρτημάτων τους για να δημιουργήσουν την απαιτούμενη διαφορά ροπής μεταξύ των δύο αξόνων, ΔΤ, ανεξάρτητα από την ταχύτητα περιστροφής των τροχών, ΔΝ. Τα διαφορικά που «αισθάνονται» την ταχύτητα των τροχών, για να ενεργοποιηθούν και να λειτουργήσουν, πρέπει να υπάρχει διαφορά στην ταχύτητα περιστροφής των τροχών. Οι τύποι των διαφορικών περιορισμένης ολίσθησης είναι: Τύποι διαφορικών Αίσθηση της Αίσθηση της α/α περιορισμένης Ονομασία ταχύτητας των ροπής ολίσθησης τροχών Με πολύδισκους Πολύδισκοι 1 συμπλέκτες συμπλέκτες Με ατέρμονες 2 Torsen οδοντωτούς τροχούς 3 Συνεκτικής σύζευξης Synchro - Visco Σχήμα 5.1 Τα εξαρτήματα του διαφορικού περιορισμένης ολίσθησης [6] ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 67 από 134

81 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ 5.2 Διαφορικά περιορισμένης ολίσθησης με πολύδισκους συμπλέκτες Η αρχή λειτουργίας του διαφορικού με πολύδισκους συμπλέκτες, βασίζεται στο κλασικό διαφορικό, με τη διαφορά ότι σε αυτόν το τύπο του διαφορικού προστίθενται κάποια παραπάνω εξαρτήματα, όπως οι δίσκοι τριβής, οι δίσκοι πίεσης και τα ελατήρια προέντασης των δίσκων. Οι δίσκοι πίεσης, φέρνουν τους πλανήτες, τον άξονα των δορυφόρων και τους δορυφόρους σε εμπλοκή μέσα από τους δίσκους τριβής. Μετά από κάθε δίσκο πίεσης, υπάρχει και ένας δίσκος τριβής. Όταν εφαρμόζεται ροπή στο διαφορικό, τότε το κέλυφος του θα περιστραφεί και θα σπρώξει τον άξονα των δορυφόρων μέσα στην υποδοχή των δίσκων πίεσης. Οι δίσκοι πίεσης σπρώχνονται τότε επάνω στους δίσκους τριβής, συμπιέζοντας τους μεταξύ τους. Αυτοί με τη σειρά τους, προκαλούν τη σταδιακή εμπλοκή των τροχών ανάλογα με την ισχύ που διατίθεται στο σύστημα. Η διάταξη αυτή περιορίζει τα «σπιναρίσματα» και τις ολισθήσεις των τροχών, στις στροφές με μεγάλη ταχύτητα και διαθέτει την ισχύ στους τροχούς πιο ομοιόμορφα, όταν προσφέρεται η μεγαλύτερη ισχύς στο σύστημα, πατώντας παραπάνω το πεντάλ του γκαζιού. Κατά την επιτάχυνση ή επιβράδυνση προσφέρει ομοιόμορφη πρόσφυση και καλύτερο έλεγχο του αυτοκινήτου, ενώ στις συνθήκες ομαλής οδήγησης το σύστημα με τους δίσκους αποσυμπλέκεται, για να μειωθούν οι τριβές και το αυτοκίνητο να στρίβει ευκολότερα. Οι τριβές αυτές απορροφούν κάποια ισχύ από τον κινητήρα, όταν βρίσκεται σε λειτουργία το σύστημα, αναλόγως τον συντελεστή φραγής του διαφορικού. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 68 από 134

82 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ Σχήμα 5.2 Διαφορικό με πολύδισκους συμπλέκτες [6] Αρκετοί κατασκευαστές χαρακτηρίζουν αυτά τα διαφορικά ως α) 1 δρόμου, β) 2 δρόμων και γ) 1,5 δρόμων. Η ονομασία αυτή σχετίζεται με την γωνιακή υποδοχή των δίσκων πίεσης που είναι υπεύθυνη για την ενεργοποίηση του συστήματος κάτω από διάφορες συνθήκες λειτουργίας. Τα 1 δρόμου συστήματα έχουν γωνιακή υποδοχή που ενεργοποιείται μόνο κατά την επιτάχυνση ενώ τα διαφορικά συστήματα 2 δρόμων ενεργοποιούνται στον ίδιο βαθμό τόσο κατά την επιτάχυνση όσο και κατά την επιβράδυνση. Οι κλίσεις στις γωνιακές υποδοχές είναι ίδιες και στις δυο κατευθύνσεις λειτουργίας. Στα διαφορικά συστήματα 1,5 δρόμων η εμπλοκή είναι ισχυρότερη κατά την επιτάχυνση σε σχέση με την επιβράδυνση λόγω των μικρών κλίσεων 5 ο -20 ο στις γωνιακές υποδοχές. Έτσι το αυτοκίνητο ελέγχεται πιο εύκολα, από το μέσο οδηγό, όταν στρίβει γρήγορα σε μια στροφή και αφήσει το πεντάλ του γκαζιού. Το 1,5 δρόμων έχει το πλεονέκτημα να ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 69 από 134

83 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ παρουσιάζει μεγαλύτερη σταθερότητα κατά το φρενάρισμα στην περίπτωση αυτοκινήτων με μπροστινή κίνηση. Σχήμα 5.3 Διαφορικά 1 δρόμου, 1,5 δρόμων και 2 δρόμων [7] Λειτουργία διαφορικού περιορισμένης ολίσθησης με πολύδισκους συμπλέκτες Ευθύγραμμη κίνηση Όταν το αυτοκίνητο κινείται σε ευθεία πορεία, τότε το μπλοκέ διαφορικό λειτουργεί όπως και το συμβατικό διαφορικό. Οι πλανήτες, οι δορυφόροι, η θήκη και οι συμπλέκτες περιστρέφονται σαν ένα σύνολο, όπως συμβαίνει στο συμβατικό διαφορικό. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 70 από 134

84 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ Κίνηση σε στροφή Όταν το αυτοκίνητο κινείται σε στροφή τότε μεταξύ δεξιού και αριστερού τροχού δημιουργείται μια διαφορά στροφών. Αντίστοιχη διαφορά στροφών δημιουργείται μεταξύ των πλανητών και της θήκης του διαφορικού, με αποτέλεσμα την μετατόπιση των δίσκων τριβής και των δίσκων των συμπλεκτών, δεξιά ή αριστερά. Επειδή όμως οι δίσκοι πιέζονται και από το ελατήριο πίεσης, μεταξύ τους δημιουργείται τριβή που μεγαλώνει όσο μεγαλώνει και η διαφορά στροφών. Η τριβή μεταξύ των δίσκων τριβής και συμπλεκτών προσπαθεί να κρατήσει την διαφορά των στροφών μεταξύ θήκης διαφορικού και πλανητών όσο το δυνατόν μικρότερη. Έτσι επιτυγχάνεται η μείωση της διαφοράς των στροφών μεταξύ των δυο κινητήριων τροχών, όταν το αυτοκίνητο κινείται σε στροφή ή όταν ο ένας τροχός δεν βρίσκει αντίσταση μειωμένης πρόσφυσης και παίρνει όλες τις στροφές με αποτέλεσμα την ακινητοποίηση του οχήματος Πλεονεκτήματα του διαφορικού περιορισμένης ολίσθησης με πολύδισκους συμπλέκτες Τα πλεονεκτήματα του διαφορικού περιορισμένης ολίσθησης με πολύδισκους συμπλέκτες είναι: 1. Περιορισμός ολίσθησης των τροχών σε στροφές με μεγάλες ταχύτητες. 2. Διάθεση ισχύς στους τροχούς πιο ομοιόμορφα, όταν προσφέρεται η μεγαλύτερη ισχύ στο σύστημα. 3. Ομοιόμορφη πρόσφυση και καλύτερος έλεγχος του οχήματος κατά την επιτάχυνση ή την επιβράδυνση. 4. Σε συνθήκες ομαλής οδήγησης, το σύστημα με τους δίσκους αποσυμπλέκεται, για να μειωθούν οι τριβές και το όχημα να στρίβει ευκολότερα. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 71 από 134

85 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ 5.2.3Διαφορικά περιορισμένης ολίσθησης με πολύδισκους συμπλέκτες με υδραυλικό σύστημα Ο απλός υδραυλικός συμπλέκτης είναι παρόμοιος με τον απλό παθητικό συμπλέκτη, αντί όμως να χρησιμοποιήσουμε ελατήρια τοποθετούμε έναν υδραυλικό ενεργοποιητή. Βάζοντας υδραυλικό υγρό μέσα στο κέλυφος και μια αντλία η οποία παίρνει υγρό και το στέλνει στους ενεργοποιητές οι οποίοι με την σειρά τους ωθούν τους δίσκους του συμπλέκτη. Αφού οι δορυφόροι περιστρέφονται μόνο όταν οι πλανήτες κινούνται με διαφορετική ταχύτητα τότε μόνο στέλνει η αντλία το υδραυλικό υγρό καθιστώντας το σύστημα αυτό ευαίσθητο στις αλλαγές ταχύτητας. Το πλεονέκτημα του είναι ότι προσφέρεται πιο άμεση αντίδραση από το ιξώδες υγρό και η ενεργοποίησή του γίνεται πλέον και σε μικρότερες ταχύτητες. Ωστόσο ακόμη υπάρχει φθορά των δίσκων και στην ουσία το ποσοστό ενεργοποίησης εξαρτάται πλήρως από τους μηχανικούς. Σχήμα 5.4Διαφορικά περιορισμένης ολίσθησης με πολύδισκους συμπλέκτες με υδραυλικό σύστημα, όπου 1: αντλία [8] ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 72 από 134

86 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ Hydra Lock Το να τοποθετήσεις ηλεκτρισμό μέσα στο κέντρο ενός διαφορικού δεν είναι απλό αλλά είναι εφικτό. Έτσι ηλεκτρονικοί ενεργοποιητές μπορεί να τοποθετηθούν είτε για να κινήσουν άμεσα τον συμπλέκτη είτε για να κινήσουν μια υδραυλική αντλία. Εναλλακτικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια ηλεκτρονική αντλία έξω από το κέλυφος αλλά μέσα στο σύστημα αξόνων που στέλνει υγρό σε ένα υδραυλικό ενεργοποιητή ο οποίος με την σειρά του ωθεί ένα δακτυλίδι πίεσης πάνω στα σετ των συμπλεκτών. Με αυτή τη διάταξη είναι δυνατόν να ασκήσουμε μεγάλη πίεση στα σετ των δίσκων του συμπλέκτη αλλά και πολύ μικρή. Αυτό είναι και το μεγάλο πλεονέκτημα αυτού του συστήματος. Δηλαδή ότι είναι πολύ εύκολο να αλλάξεις ρυθμίσεις που ποικίλουν από 0% μεταφορά ροπής μέχρι 100% ανάλογα με την πλευρά που θέλουμε να μεταφερθεί η ροπή. Αυτά τα συστήματα είναι αρκετά πολύπλοκα καθώς χρειάζονται μεγάλη υπολογιστική δύναμη για να ελεγχθούν επαρκώς και συνήθως ασκούν δύναμη στους δίσκους με ολισθαίνοντα στοιχεία τα οποία αντιμετωπίζουν μεγάλο πρόβλημα φθοράς. 1. Δίσκοι τριβής και δίσκοι πίεσης 2. Ηλεκτρονικός ενεργοποιητής 3. Δορυφόροι 4. Πλανήτης 5. Άξονας δορυφόρων 6. Κέλυφος 5.5 Σχήμα Hydra Lock [8] ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 73 από 134

87 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ 5.3 Διαφορικά Torsen Το Torsen (Torque Sensing) αποτελείται από ένα πλανητικό σύστημα, μια μηχανική συναρμογή μετωπικών και κωνικών γραναζιών, και δεν χρησιμοποιεί ηλεκτρονικά, συμπλέκτες ή υδραυλικά υγρά. Το Torsen αντιλαμβάνεται τη διαφορά ροπής ανάμεσα στα δύο ημιαξόνια των τροχών. Στο κέντρο της συναρμογής βρίσκονται ελικοειδή γρανάζια, τα οποία μεταφέρουν τη ροπή στους άξονες, ενώ στην περιφέρειά τους εφάπτονται επιπλέον ζευγάρια οδοντωτών τροχών. Το Torsen λειτουργεί σαν απλό διαφορικό όταν το ποσοστό της ροπής που καταλήγει στον κάθε τροχό είναι το ίδιο. Η ιδιότητα της παραπάνω διάταξης είναι ότι η περιστροφή πραγματοποιείται κατά μια συγκεκριμένη φορά, ενώ κατά την αντίθετη η συναρμογή «κλειδώνει». Πιο απλά, όταν ο ένας τροχός σπινάρει η ροπή μεταδίδεται στον άλλο που δεν γυρίζει, δηλαδή σε αυτόν που έχει πρόσφυση. Το μηχανικό σύστημα Torsen αντιδρά άμεσα παρέχοντας μόνιμη κίνηση και στους τέσσερεις τροχούς, ενώ δεν «εξαπατάται» από διάφορες καταστάσεις, όπως συμβαίνει στους συνεκτικούς συμπλέκτες οι οποίοι κατά τη διάρκεια του φρεναρίσματος πολλές φορές «κλειδώνουν», καθώς αντιλαμβάνονται τη διαφορά περιστροφής των τροχών. Ανάλογα με τους πλανήτες, τα γρανάζια και τους δορυφόρους που χρησιμοποιούνται το Torsen έχει ένα συγκεκριμένο λόγο ολίσθησης. Αυτό σημαίνει πως όταν ο ένας τροχός χάσει την πρόσφυσή του, αυτόματα ο άλλος θα λάβει πολλαπλάσια ροπή από τον πρώτο, ώστε να ξεπεράσει το εμπόδιο. Η λειτουργία του διαφορικού Torsen καθορίζεται από μια ιδιόμορφη ελικοειδή οδόντωση τύπου INVEXT. Αποτελείται από μηχανισμούς με ατέρμονες. Περιέχει δύο μεγάλους ατέρμονες, ο καθένας εκ των οποίων συνδέεται με ένα ημιαξόνιο. Επίσης περιέχει ζεύγη από μικρούς ατέρμονες οι οποίοι βρίσκονται σε εμπλοκή με τους μεγάλους ατέρμονες, ένας μικρός ατέρμονας επάνω σε κάθε μεγάλο ατέρμονα. Οι μικροί ατέρμονες φέρουν στις άκρες τους μετωπικούς τροχούς. Οι μετωπικοί τροχοί ενός ζεύγους δηλαδή δύο πλαϊνών μικρών ατέρμονων βρίσκονται σε συνεχή εμπλοκή. Οι μικροί ατέρμονες εδράζονται στο κέλυφος του διαφορικού και περιστρέφονται μαζί με αυτό. Το κέλυφος συνδέεται με την κορώνα του διαφορικού. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 74 από 134

88 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ 1. Γρανάζια ευθείας οδόντωσης 2. Ατέρμονες κοχλίες 3. Ημιαξόνιο 4. Ελικοειδή γρανάζια 5. Κορώνα Σχήμα 5.6 Διαφορικό Torsen [9] Η ροπή στρέψης από το πινιόν μεταδίδεται στην κορώνα. Αυτή περιστρέφει το κέλυφος και αυτό μεταφέρει την κίνηση στους μικρούς ατέρμονες οι οποίοι εδράζονται σε αυτό. Η δύναμη κίνησης από τους μικρούς ατέρμονες μεταβιβάζεται στους μεγάλους ατέρμονες και από εκεί στα ημιαξόνια των τροχών και τελικά στους τροχούς. Όταν το όχημα κινείται σε ευθεία πορεία οι τροχοί έχουν τις ίδιες στροφές. Οι μικροί ατέρμονες δεν περιστρέφονται και παρασύρουν, όπως οι δορυφόροι, τους μεγάλους ατέρμονες σε κίνηση προκαλώντας την περιστροφή τους. Αυτοί με τη σειρά τους περιστρέφουν τα ημιαξόνια των τροχών. Η ροπή στρέψης κατανέμεται ισόποσα στα ημιαξόνια των κινητήριων τροχών. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 75 από 134

89 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ Όταν ο ένας τροχός περιστρέφεται ταχύτερα από τον άλλο τότε ο μεγάλος ατέρμονας, που είναι συνδεδεμένος με το ημιαξόνιο του τροχού αυτού, κινεί τους μικρούς ατέρμονες που βρίσκονται σε εμπλοκή μαζί του. Οι μετωπικοί τροχοί των μικρών αυτών ατερμόνων μεταφέρουν την κίνηση στους μετωπικούς τροχούς των μικρών ατερμόνων που βρίσκονται σε εμπλοκή με τον άλλο μεγάλο ατέρμονα ο οποίος είναι συνδεδεμένος με το άλλο ημιαξόνιο. Εμφανίζεται μια αυτοσύσφιξη μεταξύ των ατερμόνων, μικρών μεγάλων. Το μέγεθος εξαρτάται από τη γωνία κλίσης της οδόντωσης και αντιστοιχεί στο συντελεστή φραγής. Ο τροχός με την καλύτερη πρόσφυση δέχεται περισσότερη ροπή στρέψης. Πλεονέκτημα του Torsen αποτελεί η γρήγορη μεταφορά της ροπής. Στα μειονεκτήματα του περιλαμβάνεται το μεγάλο μέγεθος, το μεγάλο βάρος, η αδράνεια και η τριβή των φερόμενων μαζών των γραναζιών. Το διαφορικό Torsen αντέχει στη φθορά και ο συντελεστής κατανομής της ροπής δεν διαφοροποιείται με τον καιρό, σε αντίθεση με τα διαφορικά που έχουν πολύδισκους συμπλέκτες, στα οποία παρατηρούνται διάφορες φθορές στα υλικά τριβής των δίσκων, εξασθένιση των ελατηρίων και άλλα. Διάγραμμα 5.1 Αντοχή του διαφορικού Torsen σε σχέση με τα πολύδισκα διαφορικά περιορισμένης ολίσθησης [7] ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 76 από 134

90 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ Συμπεριφορά του διαφορικού Torsen στο δρόμο Η συμπεριφορά του διαφορικού Torsen στον δρόμο είναι η εξής: 1. Στην ευθεία, σε δρόμο με ομοιόμορφο οδόστρωμα, όπου ο συντελεστής τριβής είναι πάντα ο ίδιος, η ροπή κατανέμεται ακριβώς στη μέση σε καθένα από τους δύο τροχούς, που περιστρέφονται με την ίδια ταχύτητα. 2. Κατά την κίνηση των τροχών σε επιφάνειες με διαφορετικό συντελεστή τριβής, το διαφορικό και τα ημιαξόνια συμπεριφέρονται σαν ένας ενιαίος άξονας και περιστρέφονται με την ίδια ταχύτητα περιστροφής, ενώ ο τροχός που κινείται στην λιγότερο ολισθηρή επιφάνεια δέχεται το μεγαλύτερο μέρος της ροπής. 3. Στις στροφές η ροπή κατανέμεται εξίσου στους δύο τροχούς, ενώ το διαφορικό επιτρέπει στον εξωτερικό τροχό να περιστρέφεται με μεγαλύτερη ταχύτητα από τον εσωτερικό. Εδώ δηλαδή, το διαφορικό Torsen συμπεριφέρεται ακριβώς όπως ένα κλασικό διαφορικό. 4. Επίσης στις στροφές, όπου όμως οι δύο τροχοί κινούνται σε επιφάνειες με διαφορετική τριβή, το Torsen διαφοροποιείται από το κλασικό διαφορικό. Έτσι, ενώ επιτρέπει στους δύο τροχούς να κινούνται με διαφορετική ταχύτητα, δεν κατανέμει εξίσου τη ροπή, αλλά μεταδίδει περισσότερη στον τροχό με την καλύτερη πρόσφυση. 5. Τέλος, κατά την κίνηση στην ευθεία, σε δρόμο με σημαντική πλάγια κλίση, όπου οι δύο τροχοί περιστρέφονται με την ίδια ταχύτητα, αλλά αυτός που βρίσκεται χαμηλότερα έχει μεγαλύτερη πρόσφυση, λόγω στήριξης μεγαλύτερου μέρους του βάρους του αυτοκινήτου εξαιτίας της κλίσης, ο τελευταίος δέχεται και μεγαλύτερο μέρος της ροπής. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 77 από 134

91 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ Διαφορικό Torsen T 1 Το διαφορικό Torsen 1 είναι ένα καθαρά μηχανικό διαφορικό περιορισμένης ολίσθησης, συνεχούς λειτουργίας που «αισθάνεται» τη ροπή και επιτρέπει την κατανομή της ροπής ανάμεσα στους τροχούς, κινητήριους. Το όνομα του σημαίνει Torque Sensing δηλαδή δρα βάση της διαισθανόμενης ροπής. Το διαφορικό ελέγχει και κατανέμει την ροπή μεταξύ των δύο ημιαξονίων ανάλογα με τις μεταβαλλόμενες συνθήκες που επικρατούν στο οδόστρωμα. Δεν υπάρχουν συμπλέκτες ή προφόρτιση των δίσκων και βασίζεται στην πατενταρισμένη ελικοειδή οδόντωση INVEX, παρέχοντας έτσι μεγαλύτερη αξιοπιστία στην όλη κατασκευή μιας και δεν χρειάζεται κάποια συντήρηση, σε αντίθεση με το διαφορικό με δίσκους το οποίο απαιτεί αντικατάσταση των δίσκων όταν φθαρούν. Το διαφορικό Torsen ως διάταξη είναι διαθέσιμο σε πολλές παραλλαγές όσον αφορά την κατανομή ροπής με TBR από 2,5:1 έως 5,0:1. Αποτελείται από το εξωτερικό κέλυφος και ένα σύμπλεγμα γραναζιών τύπου invex ( side gears thrust washers element gears), τα οποία αποτελούν στην ουσία την καινοτομία του συστήματος αυτού καθώς αντικαθιστούν τα κλασικά εξαρτήματα των διαφορικών περιορισμένης ολίσθησης όπως πλανήτες, δορυφόρους και άλλα. Επιπλέον είναι πλήρως συμβατό με συστήματα ABS και ηλεκτρονικά συστήματα έλεγχου πρόσφυσης TCS ώστε να υπάρχει ιδανική συνεργασία όσον αφορά την διαχείριση της διαθέσιμης πρόσφυσης. Εφευρέτης είναι ο Vernon Gleason το 1950 με την ονομασία dual drive differential αρχικά της triple-dκαι από το 1982 της Gleason. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 78 από 134

92 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ Σχήμα 5.7 Διαφορικό Torsen T 1 σε τομή [7] 1. Έδρα κορώνας 2. Πατενταρισμένη οδόντωση τύπου Invex 3. Δεξιός άξονας 4. Αριστερός άξονας Σχήμα 5.8 Διάταξη του Torsen T 1 με τα επιμέρους εξαρτήματα [7] A. Κέλυφος διαφορικού B. Δεξιό ημιαξόνιο C. Πλανήτης D. Δορυφόρος Ε. Μετωπικός τροχός F. Κορώνα G. Αριστερό ημιαξόνιο ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 79 από 134

93 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ Αρχή λειτουργίας του Torsen T 1 Η αρχή λειτουργίας του Torsen 1, βασίζεται στην αυτοσύσφιξη μεταξύ ατέρμονα και κορώνας ενός συστήματος. Το μέγεθος της αυτοσύσφιξης εξαρτάται από την γωνία κλίσης της οδόντωσης του ατέρμονα και της κορώνας του. Η αυτοσύσφιξη δεν υπάρχει όταν ο ατέρμονας κινεί την κορώνα. 1. Ατέρμονας κοχλίας 2. Κορώνα Σχήμα 5.9 Ζεύγος ατέρμονα κορώνα [5] Λειτουργία του διαφορικού Torsen Τ 1 Σε κανονική στροφή, όπου δεν υπάρχουν αντιστάσεις από το οδόστρωμα και ο σκοπός είναι και οι δύο τροχοί να έχουν την ίδια περιστροφική ταχύτητα, το διαφορικό Torsen 1 λειτουργεί ως εξής: Το πινιόν της κεντρικής ατράκτου δίνει κίνηση στην κορώνα, η οποία με τη σειρά της δίνει κίνηση στη θήκη του διαφορικού. Στη θήκη του διαφορικού μέσω των οπών στηρίζονται οι δορυφόροι. Έτσι, όταν θα πάει να περιστραφεί η θήκη, θα ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 80 από 134

94 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ παρασύρει μαζί της και τους δορυφόρους, οι οποίοι θα δώσουν κίνηση στους πλανήτες. Στην ευθεία οι δορυφόροι δεν γυρίζουν γύρω από τον εαυτό τους, ακριβώς όπως δεν γυρνούσαν και στο συμβατικό διαφορικό. Δηλαδή, οι δορυφόροι λειτουργούν σαν σφήνες και παρασέρνουν τους πλανήτες. Όταν κάποιος από τους τροχούς χάσει την πρόσφυσή του, τα ζευγάρια από τους κεντρικούς και πλάγιους ατέρμονες ενεργοποιούνται. Αρχικά δεν θα μεταδοθεί ροπή στον τροχό με τη μεγαλύτερη πρόσφυση και όλη η ροπή θα μεταδοθεί στον τροχό με την μικρότερη πρόσφυση, με αποτέλεσμα να πάρει παραπάνω στροφές και να σπινάρει. Τότε ο ατέρμονας που παίρνει παραπάνω στροφές θα κινήσει τον πλάγιο μικρό ατέρμονα του, δορυφόρο, και μέσω των μετωπικών τροχών θα κινήσει τον πλάγιο μικρό ατέρμονα του ίδιου ζεύγους, μεταφέροντας τη ροπή στον ατέρμονα με τις λιγότερες στροφές. Σχήμα 5.10 Οι τρεις φάσεις λειτουργίας του Torsen Τ 1 [7] ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 81 από 134

95 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ Διαφορικό Torsen T 2 Το Torsen T 2 αποτελεί μια περεταίρω εξέλιξη των μηχανικών της εταιρείας που προορίζεται για τοποθέτηση σε κάθε τύπο μετάδοσης, κυρίως όμως σε μπροστινό και κεντρικό διαφορικό για τα οποία είναι καταλληλότερο. Η πατενταρισμένη οδόντωση EQUVEX, με παράλληλη κατ άξονα διάταξη των εμπλεκόμενων οδοντωτών τροχών, παρέχει καλύτερη διαχείριση των δυνάμεων αποχωρισμού που αναπτύσσονται κατά την εμπλοκή τους. Το αποτέλεσμα είναι λιγότεροι κραδασμοί και διάκενα λειτουργίας καθώς και αθόρυβη λειτουργία. Επιπλέον τα αυξημένα μήκη των κεντρικών ατέρμονων, πλανητών, προσφέρουν εύκολο κεντράρισμα και μοντάρισμα των ημιαξονίων στα θηλυκά τους πολύσφηνα. Το Torsen T 2 προσφέρει ότι και το Τ1 αποτελώντας και αυτό ένα διαφορικό συνεχούς λειτουργίας, fulltime, που «αισθάνεται» τη ροπή και μπορεί να την κατανείμει. Και εδώ η ροπή και διαφοροποίηση των στροφών, λειτουργία διαφορικού) ρυθμίζονται συνεχώς και άμεσα μεταξύ των δύο αξόνων, ανάλογα με τις συνθήκες. Ο αριθμός των ζευγών των πλανητών, μικροί ατέρμονες, μπορεί να είναι δύο ζεύγη ή και παραπάνω ανάλογα με τις απαιτήσεις. Τα διαφορικά Torsen T 2 είναι διαθέσιμα σε μεγάλη ποικιλία κατανομής ροπής από 1,4:1 έως και 3,0:1 TBR και μπορούν να τοποθετηθούν χωρίς τροποποιήσεις αντικαθιστώντας τα συμβατικά διαφορικά σε πολλά μοντέλα αρκετών κατασκευαστών. Διατίθενται σε εκδόσεις για εμπρόσθια και οπίσθια κίνηση καθώς και για κεντρικά διαφορικά. Επιπλέον είναι και αυτά πλήρως συμβατικά με κάθε τύπο ABS και δυναμικών συστημάτων ελέγχου πρόσφυσης ώστε να υπάρχει συνεργασία με κάθε ολοκληρωμένο σύστημα στη διαχείριση της διαθέσιμης πρόσφυσης. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 82 από 134

96 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ Σχήμα 5.11 Το Torsen T 2 σε τομή [7] 1. Δεξιός άξονας 2. Έδρα κορώνας 3. Πατενταρισμένη οδόντωση τύπου EQUVEX 4. Αριστερός άξονας Ονοματολογία και εξαρτήματα του διαφορικού Torsen T 2 Στο σχήμα που ακολουθεί φαίνεται το διαφορικό Torsen T 2 και με τη βοήθεια αυτού θα δώσουμε τόσο τα εξαρτήματα που το απαρτίζουν όσο και την ονοματολογία τους στη συνέχεια. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 83 από 134

97 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ Σχήμα 5.12 Torsen T 2 σε διάφορες όψεις [7] ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 84 από 134

98 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ Τα εξαρτήματα του Torsen T 2 και η ονοματολογία τους είναι η παρακάτω: 1. Κάτω κεντρικός ατέρμονας 2.,6. Ροδέλα ώσεως 3. Μετωπική εμπλοκή μεταφοράς κάτω πλανήτη 4. Εμπλοκή κάτω πλανήτη 5. Εμπλοκή μεταφοράς κάτω πλανήτη 7. Άνω κεντρικός ατέρμονας 8. Μετωπική εμπλοκή μεταφοράς άνω πλανήτη 9. Εμπλοκή άνω πλανήτη 10. Εμπλοκή μεταφοράς άνω πλανήτη Διαφορικό Torsen T 2R Το διαφορικό Torsen T 2R αποτελεί μια ακόμη εξέλιξη των μηχανικών της εταιρίας. Το Torsen T - 2R είναι ένα προηγμένο διαφορικό έλξης πολλαπλών λειτουργιών που παρέχει συνεχή, αδιάκοπη παραγωγή ροπής, ροπή πόλωσης, και διαφοροποίηση σε μία ενιαία μονάδα. Η υψηλή αναλογία ροπής ενισχύει την προκατάληψη έλξη και την κινητικότητα κάτω από ακραίες συνθήκες διαχωρισμού. Είναι πάντα ενεργή, ανταποκρίνεται άμεσα στη ροπή ανάδρασης από μεταβλητές συνθήκες οδήγησης. Βασίζεται στο Τ 2 και έχει επιπλέον, δίσκους με ελατήρια προφόρτισης όπως και στο διαφορικό πολύδισκου συμπλέκτη. Πρόκειται δηλαδή για έναν συνδυασμό Torsen και διαφορικού με πολύδισκους συμπλέκτες κάτι που αυξάνει τον συντελεστή φραγής αλλά και την αμεσότητα εμπλοκής. Είναι ιδανικότερο για χρήση σε οπίσθια διαφορικά, στα φορτηγά και σε εφαρμογές υψηλής απόδοσης και λόγω του ότι αυξάνει τον συντελεστή φραγής αλλά και την αμεσότητα εμπλοκής χρησιμοποιείται κυρίως σε αγωνιστικά αυτοκίνητα. Το διαφορικό Torsen T-2R έχει τη δυνατότητα να ανταποκριθεί άμεσα σε συνθήκες μιας μεταβλητής οδήγησης που όχι μόνο προσφέρει καλύτερη πρόσφυση, αλλάεπίσης ενισχύει και την γενική απόδοση του οχήματος. Υπάρχει μια σημαντική βελτίωση στη συνολική ελκτική προσπάθεια σε σύγκριση με το ανοικτό ή το συμβατικό διαφορικό περιορισμένης ολίσθησης. Επιπλέον, η εξαιρετική απόδοση του ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 85 από 134

99 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ T-2R επιτρέπει στη καλύτερη απόδοση της ροπής του κινητήρα που θα χρησιμοποιηθεί πιο αποτελεσματικά, παρέχοντας περισσότερη ιπποδύναμη στο δρόμο. Η συνδυασμένη βελτίωση της πρόσφυσης και τα αποτελέσματα της επαυξημένης εξουσίας σε ένα όχημα προσφέρει την καλύτερη διαχείριση, αυξημένη επιτάχυνση και τη βελτίωση του περιθωρίου ασφαλείας. Το διαφορικό T-2R διαθέτοντας μια υψηλή αναλογία πόλωσης ροπής μπορεί να παρέχει έως 85% της διαθέσιμης ροπής στον τροχό με πρόσφυση. Σε χαμηλότερα επίπεδα η μονάδα θα συμπεριφέρεται σαν ένα συμβατικό Torsen Τ-2. Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για τους οδηγούς που ανταγωνίζονται σε αγώνες δρόμου και αυτόματης διέλευσης, καθώς και για οδηγούς των μη φορτωμένων φορτηγών ή για οδηγούς που έχουν να αντιμετωπίσουν κακές καιρικές συνθήκες, ή μια περιστασιακή off-road διαδρομή, ή για κάθε οδηγό που θέλει την καλύτερη δυνατή έλξη για το αυτοκίνητό του στο δρόμο. Το διαφορικό T-2R έχει εφαρμογή στο Ford 8,8 άξονα, στη GM 8,5 (10 μπουλόνι) άξονα, στη GM 7,6 άξονα, στη Dana 35, και στη Dana 44 άξονες. Τα εξαρτήματά του διαφορικού T-2R είναι τα παρακάτω και φαίνονται παραστατικά στο σχήμα 5.11: 1. Μπουλόνι 2. Καπάκι διαφορικού 3. Ελατήριο προφόρτισης 4. Πλανήτης, πλευρικό γρανάζι 5. Πολύδισκοι συμπλέκτες 6. Γρανάζια πλανήτη τύπου EQUVEX 7. Πλάκα ώθησης 8. Μπουλόνι συγκράτησης 9. Κέλυφος ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 86 από 134

100 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ Σχήμα 5.13 Το διαφορικό T-2R και τα εξαρτήματά του [10] Διαφορικό Torsen T 3 Το διαφορικό Torsen T 3 είναι η νέα γενιά διαφορικών Torsen και προορίζεται για κεντρικά διαφορικά τετρακίνησης. Όπως και στο Τ 2, χρησιμοποιείται παρόμοιας φιλοσοφίας σύστημα ατέρμονων πλανητών και δορυφόρων, με βελτιωμένη οδόντωση η οποία πλεονεκτεί με διαφορά όσον αφορά το θέμα του όγκου που καταλαμβάνει. Υπάρχει ένας μόνο πλανήτης (τιρκουάζ), που αποτελεί και την έξοδο προς τον έναν άξονα. Η έξοδος για τον δεύτερο άξονα έχει προσαρμοστεί σε ένα κέλυφος (μπλε) που περιβάλει τους δορυφόρους (γκρι) μέσω των οποίων έρχεται σε εμπλοκή με τον πλανήτη. Σχήμα 5.14 Toδιαφορικό Torsen T-3 σε τομή [11] ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 87 από 134

101 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ Οι έξοδοι για τους άξονες (μπλε και τιρκουάζ) εξέρχονται του διαφορικού από την ίδια κατεύθυνση με την χρήση της διάταξης shaft in shaft όπου η μια άτρακτος περνάει μέσα από την άλλη. Όπου απαιτείται δύναται να συνδυαστεί με συμβατικό σύστημα πλανητών δορυφόρων. Μπορεί να λειτουργήσει με συντελεστή φραγής 20% - 30%, δεν χρειάζεται συντήρηση και είναι πλήρως συμβατό με συστήματα ABS και ηλεκτρονικού ελέγχου πρόσφυσης και ευστάθειας, TCS ESP. Ακόμη είναι διαθέσιμο με διπλούς δορυφόρους για αυξημένη αντοχή όπου απαιτείται. Σχήμα 5.15 Διαφορικό Torsen T-3 με συμβατικό πλανητικό σύστημα.[11] ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 88 από 134

102 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ 5.4 Διαφορικά συνεκτικής σύζευξης Viscous Τα διαφορικά αυτά ανήκουν στην κατηγορία των διαφορικών που «αισθάνονται» την ταχύτητα οπότε χρησιμοποιούν τη διαφορά ταχύτητας μεταξύ των τροχών. Η δομή τους είναι σχεδόν όμοια με αυτή των διαφορικών με πολύδιδκους συμπλέκτες, με τη διαφορά ότι δεν υπάρχει προένταση στον συμπλέκτη και η σύμπλεξή του γίνεται μέσω μιας ειδικής σιλικόνης η οποία δημιουργεί συνεκτικές δυνάμεις ανάμεσα στους δίσκους. Η ιδιότητα της υγρής σιλικόνης να μεταβάλλει πολύ γρήγορα το ιξώδες της ανάλογα με την αυξομείωση της θερμοκρασίας, άνοιξε νέους δρόμους για τα συστήματα μετάδοσης της κίνησης. Η χρησιμοποίηση της στους συνεκτικούς συμπλέκτες για τον έλεγχο της ολίσθησης στα συστήματα μετάδοσης ήταν ιδέα που υιοθετήθηκε με ενθουσιασμό. Κλειδί του συστήματος είναι η ανισοτροπική συμπεριφορά που παρουσιάζει με την άνοδο της θερμοκρασίας το ειδικό συνεκτικό υγρό που βρίσκεται μέσα στο κέλυφος του συστήματος. Ο ένας άξονας προσαρμόζεται στο κέλυφος και ο άλλος στο στροφείο, με μια σειρά από δίσκους στο εσωτερικό που στηρίζονται στο στροφείο και στο κέλυφος εναλλάξ. Με την τριβή που προκαλείται από την διαφορά ταχυτήτων των δύο αξόνων και των δίσκων, που βρίσκονται στερεωμένοι επάνω στους άξονες, το υγρό θερμαίνεται και δημιουργεί συνεκτικές δυνάμεις ανάμεσα στους δίσκους με αποτέλεσμα ο άξονας «εξόδου» της κίνησης να συμπαρασύρεται και να περιστρέφεται μαζί με τον άξονα «εισόδου» της κίνησης. Όταν η διαφορά της ταχύτητας περιστροφής των δυο αξόνων και των δίσκων είναι μικρή ή μηδέν τότε η θερμοκρασία της σιλικόνης παραμένει χαμηλή και οι άξονες εισόδου και εξόδου περιστρέφονται ανεξάρτητα. Η αντίδραση του συστήματος σε κάθε μεταβολή των στροφών είναι ακαριαία. Το κυρίως σώμα του συνεκτικού συμπλέκτη περιέχει έναν αριθμό εσωτερικών και εξωτερικών δίσκων που είναι τοποθετημένοι εναλλάξ. Ο εσωτερικός δίσκος έχει την εσωτερική του περίμετρο προσαρμοσμένη στον εσωτερικό άξονα υποδοχής ενώ ο εξωτερικός δίσκος έχει την εξωτερική του περίμετρο προσαρμοσμένη στις εξωτερικές υποδοχές. Ένα αποστατικό δαχτυλίδι παρεμβάλλεται για να κρατά σε μικρή απόσταση τους εξωτερικούς δίσκους. Οι εσωτερικοί δίσκοι δεν έχουν αποστατικό δαχτυλίδι και κινούνται ανάμεσα στους εξωτερικούς δίσκους, κατά μήκος του ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 89 από 134

103 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ εσωτερικού πολύσφηνου. Ένα μείγμα λαδιού, σιλικόνης και αέρα είναι σφραγισμένο μέσα στο σώμα του συνεκτικού συμπλέκτη. Ένα στεγανοποιητικό δαχτυλίδι, τσιμούχα, εμποδίζει τη διαρροή της υγρής σιλικόνης, ιδιαίτερα όταν αυξάνεται η πίεσή της με την αύξηση της θερμοκρασίας. Ο συνεκτικός συμπλέκτης τοποθετείται στον έναν από τους δύο πλανήτες, στον αφαλό του ημιαξονίου δηλαδή και κατά τη λειτουργία του εμπλέκει άμεσα τον πλανήτη με το κέλυφος του διαφορικού και έμμεσα με τον πλανήτη του άλλου τροχού. Η κεντρική μονάδα ελέγχου, αφού λάβει υπόψη της τις συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα και τη δυναμική συμπεριφορά του οχήματος, ρυθμίζει το ποσοστό εμπλοκής του πίσω άξονα. Η λειτουργία του κινητήρα υπολογίζεται από τις στροφές του κινητήρα και από τη θέση του πεντάλ του γκαζιού. Η δυναμική συμπεριφορά υπολογίζεται από την ταχύτητα του κάθε τροχού, την πραγματική επιτάχυνση του οχήματος, τη θέση του πεντάλ του φρένου και τη λειτουργία του χειρόφρενου. Επίσης η μονάδα ελέγχου του συστήματος των φρένων, ενημερώνει τη μονάδα του Haldex εάν κάποια από τις ειδικές λειτουργίες, ABS, ESP και άλλες, έχει ενεργοποιηθεί. Όταν αναλυθούν τα δεδομένα, η μονάδα ελέγχου ελέγχει τη ροπή που μεταδίδεται στον πίσω άξονα, μέσω της βαλβίδας η οποία ρυθμίζει την πίεση στο υδραυλικό κύκλωμα. Η λειτουργία συνεκτικής σύζευξης είναι διαθέσιμη με την εκκίνηση του κινητήρα και μπορεί να ενεργοποιηθεί ανεξάρτητα από το αν το όχημα κινείται προς τα εμπρός ή προς τα πίσω. Η προϋπόθεση για τη μεταφορά μέρους της ροπής στο πίσω άξονα είναι η διαφορετική γωνιακή ταχύτητα μεταξύ των τροχών του εμπρός και του πίσω άξονα. Η μεταφορά ροπής μέσω συνεκτικής σύζευξης εξασφαλίζει τη βέλτιστη κατανομή ροπής ανάμεσα στον εμπρός και τον πίσω άξονα. Οι εμπρόσθιοι τροχοί παίρνουν τη ροπή κατευθείαν από το κιβώτιο ταχυτήτων και η ροπή αυτή δε μπορεί να μεταβληθεί. Το σύστημα όμως παρεμβάλλεται μεταξύ του κιβωτίου ταχυτήτων και των πίσω τροχών και είναι υπεύθυνο να αποφασίσει πόση από τη ροπή θα πρέπει να περάσει και στον πίσω άξονα. Το τελικό αποτέλεσμα, είναι η διαφοροποίηση του ποσοστού της έλξης που παρέχεται στον πίσω άξονα. Τέλος, θα πρέπει να αναφερθεί ότι η τετρακίνηση με συνεκτική σύζευξη, είναι διαθέσιμη σε κάθε ταχύτητα, ακόμη και στην πορεία προς τα πίσω. Δηλαδή, η ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 90 από 134

104 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ μονάδα ελέγχου αναλύει συνεχώς τη δυναμική συμπεριφορά του οχήματος, επιτάχυνση, ολίσθηση, φρενάρισμα και την ίδια στιγμή ανταλλάσει πληροφορίες με μονάδες ελέγχου άλλων συστημάτων. Η λειτουργία δεν μπορεί να απενεργοποιηθεί από τον οδηγό. Σχήμα 5.16 Διαφορικό συνεκτικής σύζευξης Viscous σε τομή [12] Το διαφορικό συνεκτικής σύζευξης Viscous αποτελείται από τα παρακάτω εξαρτήματα τα οποία παριστάνονται παραστατικά στο σχήμα 5.15 που ακολουθεί: 1. Εσωτερικοί δίσκοι 2. Εξωτερικοί δίσκοι 3. Είσοδος 4. Κέλυφος διαφορικού 5. Έξοδος ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 91 από 134

105 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ Σχήμα 5.17 Τα επιμέρους εξαρτήματα του διαφορικού συνεκτικής σύζευξης Viscous [12] Λειτουργία συνεκτικού συμπλέκτη Όταν υπάρχει διαφορά ταχυτήτων μεταξύ των δύο τροχών, προκαλείται αντίστοιχα διαφορά ταχυτήτων μεταξύ της υποδοχής του συμπλέκτη, εξωτερικά στο κέλυφος, και εσωτερικά του συμπλέκτη, στον άξονα του πλανήτη. Με τη διαφορά αυτή των ταχυτήτων το υγρό θερμαίνεται και δημιουργεί συνεκτικές δυνάμεις ανάμεσα στους δίσκους, με αποτέλεσμα το κέλυφος να συμπαρασύρεται και να περιστρέφεται μαζί με τον πλανήτη. Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά των ταχυτήτων των δύο τροχών, τόσο μεγαλύτερη γίνεται η δύναμη συνάφειας του σιλικονούχου λαδιού. Το λάδι σιλικόνης θερμαίνεται και διαστέλλεται καθώς συνεχίζεται η διαφορική δράση, διαφορά ταχύτητας στους δύο τροχούς. Αυτό πιέζει τον αέρα μέσα στο συνεκτικό συμπλέκτη, έτσι ώστε ο «βαθμός φόρτισης» του σιλικονούχου λαδιού να αυξάνεται. Καθώς συνεχίζει η διαφορική δράση, η εσωτερική πίεση αυξάνεται ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 92 από 134

106 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ απότομα, έτσι ώστε οι εσωτερικοί και οι εξωτερικοί δίσκοι να έρχονται σε επαφή. Αυτό προκαλεί τη γρήγορη μεταφορά ροπής, που καλείται φαινόμενο «hump». Το φαινόμενο αυτό εξισώνει τη διαφορά ταχύτητας περιστροφής ανάμεσα στους δύο άξονες και δημιουργεί μια κατάσταση παρόμοια με την «απευθείας ζεύξη». Αυτό με τη σειρά του μειώνει την εσωτερική πίεση και την θερμοκρασία. Ο συνεκτικός συμπλέκτης επιστρέφει σε κανονική λειτουργία όπου το φαινόμενο «hump» παύει να συμβαίνει. 1. Θάλαμος λαδιού 2. Πλατώ 3. Πολύδισκος συμπλέκτης 4. Δορυφόρος 5. Πλανήτης 6. Δίσκος τροφοδοσίας λαδιού 7. Δίσκος άντλησης λαδιού Σχήμα 5.18 Διαφορικό συνεκτικής σύζευξης [12] ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 93 από 134

107 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ 5.5 Ηλεκτρονικός έλεγχος στο διαφορικό μηχανισμό Στα σύγχρονα οχήματα, οι κατασκευαστές έχουν εκμεταλλευτεί την επιστήμη της σύγχρονης ηλεκτρονικής και έχουν κατασκευάσει οχήματα, τα οποία ελέγχουν την ολίσθηση των τροχών και τη κατεύθυνση του οχήματος σε δύσκολες καταστάσεις οδήγησης. Τα συστήματα αυτά, ανήκουν στα συστήματα ενεργητικής ασφάλειας. Η πιο κλασική τεχνοτροπία ηλεκτρονικής εφαρμογής είναι το EDL (electronic differential lock) το οποίο συνεργάζεται με το ABS και βοηθά το ελεύθερο διαφορικό να λειτουργήσει με ιδιότητες παρόμοιες με ενός διαφορικού περιορισμένης ολισθήσεως. Αυτό επιτυγχάνεται φρενάροντας μέσω του ABS το ημιαξόνιο που τείνει να κινηθεί ελεύθερα με άμεσο αποτέλεσμα την μεταφορά ροπής στο άλλο ημιαξόνιο μιμούμενο έτσι τη συμπεριφορά ενός ελεγχόμενου διαφορικού. Τα συστήματα αυτά χρησιμοποιούν και εκμεταλλεύονται τα εξαρτήματα και τους μηχανισμούς του συστήματος πέδησης και του συστήματος ABS, για να φρενάρουν περισσότερο ή λιγότερο έναν ή δύο τροχούς. Έτσι ελέγχεται η ασφαλής κίνηση του οχήματος χωρίς να παρουσιάζονται φαινόμενα ολίσθησης των τροχών λόγω της διαφορετικής ταχύτητας ή λόγω υπερστροφής ή υποστροφής. Επίσης, κάποια συστήματα χρησιμοποιούν και τους μηχανισμούς της ηλεκτρονικής διαχείρισης του κινητήρα που πρέπει να εφαρμόζεται στους τροχούς σε καταστάσεις ολίσθησης τους. Το όφελος αυτών των συστημάτων και ο σκοπός κατασκευής τους, είναι να παρέχουν στον οδηγό του οχήματος όσο το δυνατόν περισσότερη ασφάλεια σε δύσκολες καταστάσεις οδήγησης και σε στιγμές πανικού. Τα συστήματα τα οποία έχουν άμεση σχέση με τον διαφορικό μηχανισμό είναι τα εξής: 1. Ηλεκτρονικός έλεγχος, μπλοκάρισμα, του διαφορικού, EDL (Electronic Differential Lock). 2. Ηλεκτρονικό κλείδωμα διαφορικού, EDS (Elektronische Differential Sperre). 3. Ηλεκτρονικό σταθεροποιητικό σύστημα δυναμικής κίνησης οχήματος, ESP (Elektronische Stabilitats Program). 4. Ηλεκτρονικό σύστημα πέδησης σταθερότητας, ESBS (Electronic Stability Brake System). 5. Σύστημα ηλεκτρονικού ελέγχου της ροπής του κινητήρα. MSR (Motor Schleppmoment Regelung). ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 94 από 134

108 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΑ Ή ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ 6. Σύστημα ελέγχου πρόσφυσης των τροχών κατά την εκκίνηση, EBC (Engine Braking Control). 7. Σύστημα αντιολίσθησης τροχών,asr (Antriebs Schluph Regeleung). 8. Σύστημα Ελέγχου πρόσφυσης, TCS (Traction Control System). 9. Έλεγχος τροχών κατά την επιτάχυνση, ASC (Acceleration Skid Control). ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 95 από 134

109 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ο ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ ΜΕ ΑΝΑΣΤΟΛΕΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ο ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ ΜΕ ΑΝΑΣΤΟΛΕΑ Διαφορικό με αναστολέα, είναι το διαφορικό που επιτρέπει με χειροκίνητο τρόπο ή με ηλεκτροκίνητο τρόπο την εμπλοκή των δύο ημιαξονίων των κινητήριων τροχών και τα επιτρέπει να κινηθούν με την ίδια περιστροφική ταχύτητα. Όπως και στα συμβατικά διαφορικά, έτσι και εδώ υπάρχει το ζεύγος γωνιακής μετάδοσης, κορώνα πινιόν, οι πλανήτες και οι δορυφόροι. Υπάρχει όμως και ο ωστικός τριβέας που μετακινείται χειροκίνητα ή αυτόματα και σταθεροποιεί διάφορα μέρη του διαφορικού. Τα μέρη του διαφορικού τα οποία μπορούν να σταθεροποιηθούν είναι είτε οι δορυφόροι είτε η θήκη και τα ημιαξόνια. Όπως γνωρίζουμε, τα συμβατικά διαφορικά έχουν ένα πολύ σοβαρό μειονέκτημα. Εάν για οποιοδήποτε λόγω ο ένας τροχός χάσει τη πρόσφυση του, παραδείγματος χάρη πέσει σε λάσπη, βρίσκεται σε πάγο ή στον αέρα, τότε δεν παρουσιάζει αντίσταση και παίρνει όλες τις στροφές. Σε αυτό το σημείο, θα πρέπει να σημειώσουμε ότι το μέγεθος της μεταφερόμενης ροπής, καθορίζεται από τον κινητήριο τροχό, ο οποίος έχει τη μικρότερη πρόσφυση με το οδόστρωμα. Η αντιμετώπιση αυτού του μειονεκτήματος, γίνεται με συστήματα στα οποία αναστέλλεται ολικά ή μερικά η λειτουργία του διαφορικού. Η πρώτη περίπτωση είναι η ολική αναστολή της λειτουργίας του διαφορικού. Η ολική αναστολή επιτυγχάνεται χειροκίνητα ή αυτόματα με τη σταθεροποίηση ορισμένων μερών του διαφορικού μεταξύ τους, έτσι ώστε τα δύο ημιαξόνια να λειτουργούν σαν ένας ολόσωμος άξονας. Την ολική αναστολή την εφαρμόζουμε μόνο στα μεγάλα ειδικά οχήματα, στρατιωτικά, ρυμούλκα και άλλα. Η δεύτερη περίπτωση είναι η μερική αναστολή της λειτουργίας του διαφορικού. Η μερική αναστολή χρησιμοποιείται στα διαφορικά περιορισμένης - ελεγχόμενης ολίσθησης, στα οποία όταν παρουσιαστεί μεγάλη διαφορά στροφών μεταξύ των δύο τροχών, μειώνεται αυτόματα η λειτουργία του διαφορικού. Τέλος πρέπει να επισημανθούν τα μειονεκτήματα. Η ολική αναστολή, προκαλεί φθορά στα ελαστικά λόγω των πολλών δυνάμεων και καταπονήσεων και αυτός είναι ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 96 από 135

110 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ο ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ ΜΕ ΑΝΑΣΤΟΛΕΑ ένας από τους λόγους που το χρησιμοποιούμε μόνο στα μεγάλα ειδικά οχήματα. Ο κύριος λόγος που βρίσκει εφαρμογή μόνο σε αυτά τα οχήματα είναι οι περισσότερες ανωμαλίες του οδοστρώματος που συναντάνε σε σχέση με τα επιβατικά οχήματα και οι χαμηλές ταχύτητες κίνησης. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 97 από 135

111 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ο ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ AIR LOCKER ΤΗΣ ARB ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ο ΜΠΛΟΚΕ ΔΙΑΦΟΡΙΚΑ AIR LOCKER ΤΗΣ ARB 7.1 Εισαγωγή Η οδήγηση εκτός δρόμου μπορεί να αποδειχτεί ένας εξαιρετικός τρόπος για να δραπετεύσει κάποιος από την πίεση της ζωής στην πόλη, ενώ ταυτοχρόνως ο οδηγός απολαμβάνει την ομορφιά και το θαύμα της φύσης. Από την άλλη πλευρά, η οδήγηση αυτή μπορεί κάλλιστα να καταλήξει σε αναστάτωση και προβλήματα πολύ χειρότερα από αυτά που θα ήλπιζε ο οδηγός να είχε αποφύγει εξαρχής. Στις περισσότερες περιπτώσεις η έλξη είναι ο μοναδικός παράγοντας που θα μπορέσει να επηρεάσει την διαδρομή. Μια κοινή παρανόηση συνιστάται στο γεγονός ότι η τετρακίνηση και η έλξη είναι πράγματα που πάνε μαζί πάντα, δηλαδή ότι δήθεν δεν μπορούμε να έχουμε το ένα χωρίς να έχουμε και το άλλο. Η αλήθεια όμως είναι ότι η τετρακίνηση απλώς μεταδίδει την ισχύ προς τους τροχούς με το μικρότερο μέγεθος έλξης από τη στιγμή που θα βρεθεί ο οδηγός σε ανώμαλο έδαφος. Το πρόβλημα είναι αρκετά απλό: όταν ένας ή περισσότεροι τροχοί του οχήματος μας απολέσουν πρόσφυση, τότε το διαφορικό του αυτοκινήτου που έχει μάθει να οδηγεί σε αυτοκινητόδρομο θα διοχετεύσει όλη την ισχύ του οχήματός μας στους τροχούς αυτούς που σπινάρουν ελεύθερα. Πάνω σε δρόμο, το τυπικό ανοικτό διαφορικό επιτρέπει σε κάθε ένα τροχό να κινείται ανεξάρτητα ώστε να καταργείται κάθε δέσμευση κατά τη διάρκεια των στροφών. Όταν όμως είμαστε εκτός δρόμου αυτό καταλήγει να είναι μεγάλο πρόβλημα καθώς η ισχύς του κινητήρα θα ακολουθήσει το δρόμο της μικρότερης αντίστασης, κάτι που λαμβάνει χώρα στους τροχούς με τη λιγότερη ή τη μηδενική πρόσφυση. ΔΟΥΡΑΚΗ ΜΑΡΙΑ Σελίδα 98 από 135