G O R A

G O R A

G O R A

G O R A

N

N

N

N

ASZE

ASZE

ASZE

ASZE

P

P

P

P

UBLIKACJE

UBLIKACJE

UBLIKACJE

UBLIKACJE

N

N

N

N

OWOCZESNY

OWOCZESNY

OWOCZESNY

OWOCZESNY

W

W

W

W

ARSZTAT

ARSZTAT

ARSZTAT

ARSZTAT

Artyku

ł 

zastrze

ż

ony prawem autorskim - kopiowanie w ca

ł

o

ś

ci bez zgody autora zabronione

Elementy mostu napędowego

Mechanizm różnicowy - część 1

Niezwykle wa

ż

nym elementem uk

ł

adu przeniesienia nap

ę

du jest umieszczony w mo

ś

cie nap

ę

dowym mechanizm ró

ż

nicowy.

Mechanizm ró

ż

nicowy rozdziela nap

ę

d na pó

ł

osie nap

ę

dowe i umo

ż

liwia toczenie si

ę 

kó

ł 

mostu nap

ę

dowego z ró

ż

nymi pr

ę

dko

ś

ciami

obrotowymi. Podczas ruchu pojazdu na zakr

ę

cie lub w innych okoliczno

ś

ciach ko

ł

a jezdne pokonuj

ą 

drog

ę 

o ró

ż

nej d

ł

ugo

ś

ci. Aby

zobrazowa

ć 

wielko

ść 

tej ró

ż

nicy przytocz

ę 

przyk

ł

ad: je

ś

li samochód (przyj

ął

em

ś

redni samochód osobowy z nap

ę

dem na przednie

ko

ł

a) wykonuje manewr zawracania przy maksymalnym skr

ę

cie kó

ł

, zewn

ę

trzne ko

ł

o przednie zatacza okr

ą

g o

ś

rednicy przeci

ę

tnie

11,5 m. Przy rozstawie kó

ł 

1,4 m otrzymamy ró

ż

nic

ę

obwodów okr

ę

gów, po których poruszaj

ą 

si

ę 

ko

ł

a osi przedniej wynosz

ą

c

ą 

oko

ł

o 4,4 m. Ró

ż

nica ta przy uwzgl

ę

dnieniu

ś

redniej wielko

ś

ci ko

ł

a jezdnego przek

ł

ada si

ę 

na oko

ł

o 2,5 jego obrotu. Mówimy zatem o

znacznej ró

ż

nicy pr

ę

dko

ś

ci obrotowej kó

ł 

tej samej osi, która w przypadku sztywno po

łą

czonych i nap

ę

dzanych kó

ł 

nap

ę

dzanych

musi doprowadzi

ć 

do ogromnych napr

ęż

e

ń 

i u

ś

lizgu jednego z kó

ł 

wyra

ż

aj

ą

cego si

ę 

raczej jego wleczeniem.

Nieprawid

ł

owo

ś

ci kinematyki mostu nap

ę

dowego powstaj

ą 

z ró

ż

nych przyczyn:

·

Jazda pojazdu po okr

ę

gu

·

Jazda w chwilowym

ł

uku drogi podczas manewrów wyprzedzania i omijania przeszkody

·

Wyst

ą

pienie ró

ż

nicy promieni dynamicznych kó

ł 

jezdnych spowodowane ró

ż

nic

ą 

ci

ś

nienia w ogumieniu, ró

ż

nym stopniem

zu

ż

ycia bie

ż

ników opon, nierównomiernym roz

ł

o

ż

eniem

ł

adunku

·

Jazda pojazdu po prostym odcinku drogi, ale ró

ż

norodnym pofalowaniu jej powierzchni. Wyst

ę

puje tu ró

ż

nica d

ł

ugo

ś

ci drogi do

pokonania przez poszczególne ko

ł

a nap

ę

dzane.

Ró

ż

nica w chwilowej pr

ę

dko

ś

ci obrotowej ko

ł

a lewego w stosunku do prawego mo

ż

e wyst

ą

pi

ć 

równie

ż 

w innych okoliczno

ś

ciach:

·

Gdy ko

ł

a tej samej osi poruszaj

ą 

si

ę 

po pod

ł

o

ż

u o ró

ż

nej przyczepno

ś

ci

·

Gdy podczas hamowania pojazdu hamulce kó

ł 

tej samej osi b

ę

d

ą 

dzia

ł

a

ć 

z ró

ż

n

ą 

si

łą

.

Mo

ż

na wi

ę

c

ś

mia

ł

o stwierdzi

ć

,

ż

e podczas ruchu samochodu zawsze wyst

ę

puj

ą 

okoliczno

ś

ci nakazuj

ą

ce korekt

ę 

pr

ę

dko

ś

ci obrotowej

kó

ł 

tej samej nap

ę

dzanej osi, poniewa

ż 

identyczna pr

ę

dko

ść 

obrotowa wyst

ę

puje dla nich rzadko i tylko chwilowo.

Na rysunku 1 przedstawiono budow

ę 

podstawowego, sto

ż

kowego mechanizmu ró

ż

nicowego, a na rysunku 2 jego schemat

kinematyczny:

Nale

ż

y zwróci

ć 

uwag

ę

,

ż

e moment obrotowy w

ę

druj

ą

cy od wa

ł

u korbowego silnika poprzez elementy uk

ł

adu przeniesienia nap

ę

du

dociera do mechanizmu ró

ż

nicowego w taki sposób,

ż

e zawsze nap

ę

dza jego obudow

ę

, niezale

ż

nie od usytuowania silnika, budowy

mostu nap

ę

dowego, czy zastosowania mi

ę

dzyosiowych, przelotowych mechanizmów ró

ż

nicowych. Z obudowy moment obrotowy

przekazywany jest poprzez o

ś 

satelitów lub krzy

ż

ak satelitów na ko

ł

a z

ę

bate sto

ż

kowe – satelity, a dopiero z nich na ko

ł

a koronowe

po

łą

czone najcz

ęś

ciej poprzez wielowypusty z pó

ł

osiami nap

ę

dowymi. Ilo

ść 

satelitów uzale

ż

niona jest od wielko

ś

ci momentu

obrotowego docieraj

ą

cego do kó

ł 

jezdnych. Nale

ż

y bowiem zda

ć 

sobie spraw

ę

,

ż

e ca

ł

a moc silnika napiera na z

ę

by kó

ł 

koronowych

tylko w miejscu ich styku z z

ę

bami satelitów. Przy dwóch satelitach osadzonych na osi s

ą 

to zaledwie cztery miejsca styku, a wi

ę

c

przekazania momentu obrotowego. Wystarczy to do przeniesienia nap

ę

du w mostach samochodów osobowych i lekkich

dostawczych. W samochodach ci

ęż

arowych stosuje si

ę 

wi

ę

ksz

ą 

liczb

ę 

satelitów, aby zwi

ę

kszy

ć 

ilo

ść 

punktów przekazuj

ą

cych

moment obrotowy. Cztery satelity osadza si

ę 

na krzy

ż

aku, wi

ę

ksz

ą 

ilo

ść 

na specjalnym pier

ś

cieniu z czopami osadzenia satelitów.

Zasada dzia

ł

ania mechanizmu ró

ż

nicowego*:

Je

ż

eli obydwa ko

ł

a koronowe, po

łą

czone pó

ł

osiami z ko

ł

ami jezdnymi, obracaj

ą 

si

ę 

z tak

ą 

sam

ą 

pr

ę

dko

ś

ci

ą

, wówczas satelity nie

obracaj

ą 

si

ę 

wokó

ł 

swojej osi i mówimy,

ż

e mechanizm ró

ż

nicowy nie pracuje. Nap

ę

d jest przenoszony na ko

ł

a tak, jakby to mia

ł

o

miejsce, gdyby by

ł

y one po

łą

czone sztywn

ą 

osi

ą

. Taki przypadek przenoszenia nap

ę

du zachodzi wówczas, gdy samochód porusza

si

ę 

po torze prostoliniowym, a promienie dynamiczne obydwu kó

ł 

mostu s

ą 

jednakowe. W praktyce taki stan w

ł

a

ś

ciwie nie istnieje.

Je

ż

eli na zakr

ę

cie lub z innej przyczyny wymienionej na wst

ę

pie artyku

ł

u, pr

ę

dko

ść 

obrotowa jednego z kó

ł 

koronowych wzro

ś

nie,

Rysunek 1

Rysunek 2

osi

ą

gaj

ą

c warto

ść 

n

1

wi

ę

ksz

ą 

ni

ż 

pr

ę

dko

ść 

n

0

obudowy mechanizmu ró

ż

nicowego obracaj

ą

cej si

ę 

wraz z ko

ł

em nap

ę

dzanym

przek

ł

adni g

ł

ównej i osi

ą 

satelitów, to nast

ą

pi obrót satelitów wokó

ł 

swojej osi, co spowoduje,

ż

e pr

ę

dko

ść 

obrotowa n

2

drugiego ko

ł

a

koronowego zmniejszy si

ę 

o tak

ą 

sam

ą 

warto

ść

, o jak

ą 

wzros

ł

a pr

ę

dko

ść 

pierwszego ko

ł

a (rys. 3).

Oznaczaj

ą

c zmian

ę 

pr

ę

dko

ś

ci obrotowej kó

ł 

koronowych wzgl

ę

dem pr

ę

dko

ś

ci obrotowej obudowy, a wi

ę

c i ko

ł

a talerzowego, przez

∆

n, mo

ż

na zapisa

ć 

równania pr

ę

dko

ś

ci obydwu kó

ł

:

n

1

= n

0

+

∆

n

[1]

n

2

= n

0

-

∆

n

[2]

Sumuj

ą

c obydwa równania otrzymuje si

ę 

zale

ż

no

ść 

kinematyczn

ą

mi

ę

dzy pr

ę

dko

ś

ciami obrotowymi kó

ł 

n

1

i

n

2

oraz pr

ę

dko

ś

ci

ą 

obrotow

ą 

obudowy mechanizmu ró

ż

nicowego nap

ę

dzanej od przek

ł

adni g

ł

ównej:

n

1

+ n

2

= 2

n

0

[3]

Interpretacja przedstawionych zale

ż

no

ś

ci jest stosunkowo prosta. Nap

ę

dzane ko

ł

a jezdne tocz

ą 

si

ę 

po powierzchni drogi. I cho

ć 

otrzymuj

ą 

nap

ę

d od mechanizmu ró

ż

nicowego, to rozk

ł

ad ich pr

ę

dko

ś

ci obrotowych wynika g

ł

ównie z tego,

ż

e tocz

ą 

si

ę 

(a nie

ś

lizgaj

ą

) po powierzchni drogi o okre

ś

lonym wspó

ł

czynniku tarcia. Toczenie si

ę 

kó

ł 

jezdnych daje impuls (wynikaj

ą

cy z rozk

ł

adu si

ł

)

mechanizmowi ró

ż

nicowemu, pozwalaj

ą

cy na obracanie si

ę 

satelitów dooko

ł

a swojej osi. Je

ś

li ko

ł

o jezdne maj

ą

ce odpowiedni

ą 

przyczepno

ść 

do drogi musi nadrobi

ć 

d

ł

u

ż

sz

ą 

drog

ę

, to przyspiesza swoj

ą 

pr

ę

dko

ść 

obrotow

ą 

[1]

. O tyle, o ile przyspieszy j

ą 

wzgl

ę

dem obudowy mechanizmu ró

ż

nicowego, spowoduje spowolnienie drugiego ko

ł

a jezdnego

[2]

. Je

ś

li musi zwolni

ć 

swój bieg,

poniewa

ż 

znajduje si

ę 

po wewn

ę

trznej stronie chwilowego

ł

uku drogi, spowoduje przyspieszenie biegu drugiego ko

ł

a nap

ę

dzanej osi.

W skrajnym przypadku spowalnianie pr

ę

dko

ś

ci jednego ko

ł

a mo

ż

e doprowadzi

ć 

do jego zatrzymania, ale wówczas drugie ko

ł

o b

ę

dzie

obraca

ł

o si

ę 

ze zdwojon

ą 

pr

ę

dko

ś

ci

ą 

[3]

, a pojazd niestety nie b

ę

dzie móg

ł 

si

ę 

porusza

ć

.

Na zako

ń

czenie dzisiejszego artyku

ł

u chc

ę 

poruszy

ć 

kwesti

ę 

prawid

ł

owego nazewnictwa elementów mechanizmu ró

ż

nicowego.

Wyst

ę

puj

ą 

w nim:

·

dwa ko

ł

a koronowe, a nie ko

ł

a koronkowe lub koronki

·

satelit, a nie satelita

·

obudowa mechanizmu ró

ż

nicowego, a nie kosz satelitów

·

ca

ł

o

ść 

to mechanizm ró

ż

nicowy, a nie dyferencja

ł

Na te zagadnienia k

ł

ad

ę 

du

ż

y nacisk podczas prowadzenia zaj

ęć 

dydaktycznych z uczniami technikum samochodowego, dla

zachowania czysto

ś

ci technicznego j

ę

zyka polskiego.

Rysunek 3

* definicja zaczerpni

ę

ta z lektury: Seweryn Orze

ł

owski - „Budowa podwozi i nadwozi samochodowych”

Opracowanie mgr in

ż

. Ireneusz Kulczyk 9.05.2006

Zespó

ł 

Szkó

ł 

Samochodowych w Bydgoszczy

pocz

ą

tek strony