Kerekek hajtása: differenciálművek

A differenciálmű elsődleges feladata lehetővé tenni a jobb és a bal oldali kerekere a nyomaték átvitelét akkor is, amikor azok nem egyforma sebességgel haladnak, vagyis ívmenetben. Ilyen célra csak kétszabadságfokú mechanizmusok képesek, mint például a bolygómű. (Igénytelen járművekben előfordult az a megoldás is, hogy egy-egy szabadonfutóval vitték át a nyomatékot a két tengelyre, ami természetesen lehetővé tette, hogy azok eltérő fordulatszámmal forogjanak, de nyomatékot csak a lassabban forgó kerék kapott.)


A legtöbb differenciálműben P(P)N típusból származtatott P(P)P  típusú bolygómű van, mivelhogy az előbbivel nem lehet -1-es alapáttételt megvalósítani (amihez két egyforma átmérőjű központi kerék tartozna). 
 


...
 
 
 
 
 
 
 
 

A bal oldalon látható egy hagyományos differenciálmű, aminek a vázlatát a középen mutatjuk be. Mindkét esetben a haránthajtómű is látható (piros). 

Meg kell jegyezni, hogy haránthajtóműként néha nem kúpkerekes szerkezetet használnak, hanem például csigahajtást (jobboldali kép)
 

Amikor a differenciálművet nem a kerekek közé építik, hanem osztóműként alkalmazzák, sokszor nem  minusz 1-es alapáttételre van szükség, vagyis nem egyenlő arányban kell a nyomatékot kétfelé osztani. Ilyenkor természetesen a két napkerék átmérője különbözik. 

Erre két példát lárhatunk az alábbi ábrákon.

Megjegyzendő, hogy P(P)(P)P típusú homlokfogaskerekes differenciálművek is előfordulnak, aminek a modellje és vázlata itt látható: 


 
 
 
 
 
 

Működésük itt látható: Subaru (pps) - movie1 - movie2 - movie3
(Visszatéréshez az új ablakot bezárni!)

Ennek a megoldásnak legnagyobb előnye, hogy sokkal kisebb helyet foglal el, mint a kúpkerekes változat, tömege akár 30 %-kal is kisebb lehet. 

Könnyebben szerelhető, olcsóbb.
 

Visszatérve a kúpkerekes differenciálművekhez, nézzük meg annak szerkezeti kialakítását (lent).

A rajzon bejelölt piros felületnek fontos szerepe van. Amíg a két kerék fordulatszáma azonos (egyenes menet), addig a sárga ház és a benne lévő összes alkatrész egy egységként együtt forog, ívmenetben azonban a két napkerék fordulatszáma különbözik, az egyik gyorsabban, a másik lassabban forog a háznál. 

Vagyis a piros felületeken súrlódás lép fel. Vizsgáljuk meg ennek a súrlódásnak a szerepét. Vegyünk egy felbakolt gépkocsit, amiben a motor nem jár, a sebességváltó valamilyen fokozatban van, vagyis a kardántengely "be van fékezve". Mos kezdjük el forgatni az egyik kereket. Bizonyos nyomaték kifejtésére szükség lesz, mert a differenciámű belsejében lévő súrlódást le kell győzni. (Az most nem érdekes, hogy a másik kerék ugyanakkora fordulatszámmal kezd forogni a levegőben, oda természetesen nyomaték nem jut el.) 

Indítsuk be a motort, s egyes fokozatban lassan járassuk azt állandó fordulatszámmal, azaz forgassuk a levegőben lévő kerekeket. 

A belső súrlódás miatt valószínűleg mindkét kerék forogni fog egyforma sebességgel. Most nem forgatni fogjuk az egyik kereket, hanem megállítani. Egy farúdnak alulról való felszorításával óvatosan elkezdjük fékezni. Azt tapasztaljuk, hogy nem csak felfelé kell  erőt kifejteni, hanem vissza kell tartani a fadarabot is, nehogy azt a kerék vízszintesen kikapja a kezünkből.  Vagyis most is erőtnyomaték kell ahhoz, hogy a kerék lassulni kezdjen, s a differenciálmű belsejében megkezdődjön a kúpkerekek forgása - a súrlódás legyőzése után. A másik kerék továbbra is forog, de annyival gyorsabban, mint amennyivel lelassítottuk a fékezett kereket. Ezt a kereket meg is állíthatjuk, amihez tartósan nyomaték kifejtésére - felszorító és farúd-visszatartó erőre - van szükség. 
 

Ez a szituáció közlekedés közben is sokszor előáll. Ha például télen az egyik kerék vizes jégen áll, a másik többé-kevésbé kavicsos útfelületen, akkor a motor nyomatéka szinte teljes egészében a tapadó kerékhez megy, ami "fékezi" a kerék forgását. Ez a fékező erő nem más, mint a farúd-visszatartó erő, ami ebben az esetben vonóerőt jelent. Ennek a nagyságától függ, hogy el tud-e indulni a jármű: nagyobb belső súrlódás, nagyobb vonóerő.

A belső súrlódást növelni lehet a súrlódó felületek szaporításával - bal oldali ábra. A jobb oldalon már olyan "önzáró" differenciálmű látható, amiben a belső súrlódást az olajnyomás változtatásával kívülről lehet vezérelni, akár kézzel, akár - az üzemi viszonyokhoz igazodó - automatikával. További magyarázatot találhat itt.

Több gyár készít olyan bolygóművet, melyben nem fogaskerekek viszik a fő szerepet, hanem csigahajtás vagy csavarkerékhajtás, különböző elrendezésben.

Ezeknek a gépelemeknek alaptulajdonságuk a nagy súrlódás, aminek a nagyságát a menetemelkedés változatásával lehet módosítani.

Ezek közül kettőt mutatunk be.

Végül ismerkedjenek meg további szellemes konstrukciókkal itt
 

A múlt században egy ideig próbálkoztak nembolygóműves, "csúszótagos" differenciálművekkel, amiknek volt egy jó tulajdonságuk (önzáróak voltak), de volt egy negatív tulajdonságuk is: ívmenetben a külső kerékre nem ment ki nyomaték. Nemrég egy új elven működő csúszótagos differenciálművet fejlesztettek ki, amely már "normálisan" működik (bal oldali ábra),

....................................................

 ...és most egy kis lazítás!