A sperrdifferenciálművek működése és típusai
Az LSD másik autóipari jelentése a részlegesen önzáró, vagy magyar (német) nevén sperrdiffi. Egy autó kerekei csak akkor forognak azonos sebességgel, ha az autó nyílegyenesen halad. Ahogy kanyarodni kezd, a külső kerekek nagyobb ívet járnak be, mint a belsők, ezért gyorsabban kell forogniuk.
Erre van a differenciálmű, vagyis a diffi. A diffi csak meghajtott kerekeknél fontos, mert a hajtás nélküliek amúgy sincsenek összekötve egymással, így simán tudnak különböző tempóval forogni. A hajtott kerekek közt viszont egyrészt szét kell osztani a motor erejét, másrészt meg kell oldani, hogy kanyarban más sebességgel forogjanak. A hagyományos nyitott diffi egyenlően osztja el a motor nyomatékát a két kerék közt. Ezzel nincs is baj, amíg mindkét kerék ugyannyira tapad. Ha viszont az egyik kerék például tükörjégen áll, akkor az lényegében semennyi nyomatéktól máris kipörög. A másik, tapadó kerékre pedig pont ugyanennemyi nyomaték jut: semennyi. Így nem mozdul az autó.
Így a kigyorsítás béna lesz, lassú. Itt jön a képbe az LSD. Négy fő fajtája van, a mechanikus kuplungos, a Torsen, a viszkós és a hidraulikus kuplungos (például Haldex). Az első kettőt a nyomaték, a második kettőt a kerekek sebessége közti különbség zárja. Mindegyik ugyanarra van: meggátolni, hogy egy keréken elvesszen a nyomaték.
1. Mechanikus kuplungos sperr
A legegyszerűbb a mechanikus kuplungos. Ezt a diffibe a motor felől érkező nyomaték zárja össze, minél nagyobb, annál jobban. Azaz kanyarban brutális gázra nagyon összezár, és két füstölő kerékkel driftelhetünk. Három fajtája van: az 1 utas, az 1,5 utas és a 2 utas. Azaz gázadásra zár, gázelvétre kevésbé zár, vagy mindkét esetben igen erősen zár. Elsőkerekes autóban csak 1 utas mechanikus sperr használható, különben képtelenség lenne bekanyarodni vele. A záró diffi azonos sebességre kényszeríti a kerekeket, azzal pedig lehetetlen kanyarodni, csak ha csúszunk. Ha viszont egy elsőkerekes autó eleje csúszik, akkor nem fordul. Hátsókerekesben mindhárom típus előfordulhat, bár utcára (és csúszós útra) már a 1,5 utas is meredek. Ez a legegyszerűbb, legerősebb, legolcsóbb sperrtípus.
2. Torsen
A Torsen szintén nyomatékra reagál, de sokkal szebben, progresszívebben működik. Kifinomult technika, ami minden kerékre annyi nyomatékot küld, amennyi átmegy róla a talajra. Hibája, hogy a tapadó kerékre a kevésbé tapadó keréken átmenő nyomaték szorzatát küldi, így ha az egyik kerék egyáltalán nem tapad (például a levegőben van), akkor a másik kerékre is nulla jut. Ezért nincs Torsen terepjáróban, vagy csak okos fékrendszerrel együtt, ami fékezi a lebegő kereket, így mesterségesen nyomatékot vesz fel vele.
3. Viszkós sperr
A viszkós sperr a féltengelyek közt kavargó, besűrűsödő trutymó elvén működik. Ha valamelyik kerék elforog, a két féltengely forgási sebessége nagyon különbözni fog, a trutyi ettől nagyon sűrű lesz, és összezárja a két oldalt. A viszkós sperr egyszerű és olcsó, de lassan reagál és gyenge, így főleg spórolásból használják, ahol nem túl critical a dolga. 50-70 000 km táján jellemzően elfárad és nem zár többé.
4. Hidraulikus kuplungos sperr
A hidraulikus kuplungos sperr fejlett, mert számítógéppel is vezérelhető, de igazából elég egyszerű, a belseje olyasmi, mint a mechanikus kuplungos. A dolog megél számítógép nélkül is: mindkét féltengely egy apró olajpumpát hajt. Amíg azonos sebességgel hajtják, nem történik semmi. Ha valamelyik kerék elpörög, azon az oldalon megnő az olajnyomás, ami összezárja belül a kuplungtárcsákat. Komputer és mágnesszelepek segítségével a zárás ereje és sebessége finoman szabályozható, így a modern autókban szeretik ezt használni.
Általános megállapítások
Tipustól függetlenül igaz, hogy kemény sportra és terepjárásra a sperrdiffi nagyon kell, az elektronikus fékezgetéssel operáló kipörgésgátlók, amiket a gyártók előszeretettel hívnak elektronikus fékdifferenciálnak, gyengébb pótlékok. Az LSD jó dolog. Mindenki, aki foglalkozott autóversenyekkel, sokszor hallott a sperrdifiről. Ennek a mechanizmusnak köszönhetően a sportautók a hagyományos járműveknél jobban megállják a helyüket a nehéz útfelületi körülmények között.
A sperrdifi működésének elmagyarázásához a legegyszerűbb azt a hagyományos járművekben alkalmazott differenciálművel összehasonlítani. Az egység úgy osztja el az elérhető forgatónyomatékot, hogy annak nagyobbik része a kisebb ellenállással bíró kerékre jut. Az elérhető forgatónyomaték nem egyenlő a motor által kigenerált maximális értékkel, csupán azzal, melyre az adott pillanatban szükség van. A mindennapi életben ez a megoldás remekül beválik. A sperrdifi feladata, hogy a belső súrlódást olyan szinten generálja, hogy a kerekekre nagyjából azonos értékű forgatónyomaték jusson. Erre különösen a sportautók esetében van szükség, melyekkel egyenetlen, vagy síkos felületeken versenyeznek.
A hagyományos differenciálművel felszerelt jármű egyik kereke sárba kerül, és nem tud kikerülni, mert az erre a kerékre jutó nyomaték túl kicsi a meginduláshoz. A sperrdifi működését remekül mutatja az alábbi film. Az önzáró kiegyenlítőmű kanyarban megengedi a hajtó kerekek egymástól eltérő forgását. Ha viszont a tapadóerő csökkenése miatt az egyik kerék nem tud megfelelő vonóerőt kifejteni, a másik keréken az önzárási tényezővel arányosan nagyobb vonóerő adódik át. A két féltengelyre hullámos kiképzésű gyűrőfelület van erősítve, amelyek között a csúszótagok mozoghatnak. A hullámhegyek és hullámvölgyek közé helyezkednek el a csúszótagok, és az ékpályakoszorú fogaival érintkeznek.
Az ékpályás önzáró differenciálmű hátránya, hogy csak addig működik kifogástalanul, amíg a csúszótagok és az ékpályák meg nem kopnak. Az ékpályás önzáró kiegyenlítőművek mellett ismertek a növelt belső súrlódású, surlódótárcsás kiegyenlítőművek is. A bolygóműves megoldásoknál pedig komplexebb kapcsolóelemek is alkalmazottak a nyomáskiegyenlítésre. A főnyomólapok hornyolásai bordáskötéssel illeszkednek a féltengelyekhez, a bolygóműház belseje szintén hornyolt. A kapcsolási felületek között surlódótárcsák váltakozva kapcsolódnak a bolygóműházhoz és a főnyomólaphoz.
Felhasznált irodalom: Miklós Ervin Gépjárműszerkezet és -javítás II. c.
Hetven évig félreértettük az LSD-t — most végre értjük, mit csinál az agyunkkal
tags: #sperr #differencialmu #epites