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 2

Mechanizmy ró

ż

nicowe stosowane w uk

ł

adach przeniesienia nap

ę

du samochodów maj

ą 

najcz

ęś

ciej posta

ć 

z

ę

batej przek

ł

adni

obiegowej z ko

ł

ami z

ę

batymi sto

ż

kowymi, rzadziej z ko

ł

ami z

ę

batymi walcowymi. Ogniwem nap

ę

dzaj

ą

cym tak

ą 

przek

ł

adni

ę 

jest

jarzmo satelitów po

łą

czone z obudow

ą 

mechanizmu. W sto

ż

kowym mechanizmie ró

ż

nicowym rol

ę 

jarzma pe

ł

ni o

ś 

satelitów.

Ogniwem nap

ę

dzanym s

ą 

ko

ł

a koronowe pó

ł

osi w mechanizmie sto

ż

kowym lub walcowym.

Na mechanizm ró

ż

nicowy nale

ż

y spojrze

ć 

przez pryzmat przek

ł

adni obiegowej, gdzie wyst

ę

puj

ą 

ko

ł

a z

ę

bate: pier

ś

cieniowe,

s

ł

oneczne i satelity w jarzmie. Aby przek

ł

adnia dzia

ł

a

ł

a, jeden z jej elementów musi zosta

ć 

zatrzymany. W mechanizmie ró

ż

nicowym

opartym o zasad

ę 

dzia

ł

ania przek

ł

adni obiegowej wszystkie elementy znajduj

ą 

si

ę 

w ruchu wzgl

ę

dnym wobec siebie. Wyst

ę

puje tu

równie

ż 

przypadek szczególny wyja

ś

niaj

ą

cy warto

ść 

prze

ł

o

ż

enia kinematycznego mechanizmu ró

ż

nicowego. Przy unieruchomionym

jarzmie, a wi

ę

c te

ż 

obudowie mechanizmu ró

ż

nicowego kierunki pr

ę

dko

ś

ci obrotowej kó

ł 

koronowych s

ą 

przeciwne (przy

podniesionym mo

ś

cie nap

ę

dowym obracaj

ą

c jedno ko

ł

o zaobserwujemy przeciwny ruch obrotowy drugiego ko

ł

a jezdnego), to

prze

ł

o

ż

enie wewn

ę

trzne i

w

ma warto

ść 

ujemn

ą

. Podczas jazdy z nap

ę

dzanym jarzmem (obudow

ą 

mechanizmu ró

ż

nicowego) warto

ść 

prze

ł

o

ż

enia wewn

ę

trznego i

w

ma warto

ść 

dodatni

ą 

i wynosi 1. Wynika to st

ą

d,

ż

e oba ko

ł

a koronowe, cho

ć 

z ró

ż

nymi pr

ę

dko

ś

ciami,

ale obracaj

ą 

si

ę 

w t

ę 

sam

ą 

stron

ę

. Mechanizm ró

ż

nicowy z prze

ł

o

ż

eniem wewn

ę

trznym i

w

= 1 jest mechanizmem symetrycznym. W

innym przypadku, gdy i

w

nie jest równe 1 mówi si

ę 

o mechanizmie ró

ż

nicowym niesymetrycznym.

Symetryczne mechanizmy ró

ż

nicowe mog

ą 

wyst

ę

powa

ć 

jako mi

ę

dzyko

ł

owe, miedzyosiowe oraz mi

ę

dzybrzegowe. Mechanizmy

niesymetryczne znajduj

ą 

zastosowanie jedynie jako mi

ę

dzyosiowe.

Konstrukcj

ę 

podstawowego sto

ż

kowego mechanizmu ró

ż

nicowego przedstawi

ł

em w poprzednim artykule. Dzi

ś 

czas na inne

konstrukcje. Na rysunku 1 przedstawiony zosta

ł 

sto

ż

kowy mechanizm ró

ż

nicowy symetryczny, traktowany jako mi

ę

dzyosiowy.

Warto zwróci

ć 

uwag

ę

,

ż

e moment obrotowy doprowadza si

ę 

zawsze na obudow

ę 

mechanizmu. Tutaj jej jednak nie ma, wi

ę

c moment

obrotowy zosta

ł 

doprowadzony bezpo

ś

rednio na o

ś 

satelitów, która z punktu widzenia przek

ł

adni obiegowej jest jarzmem satelitów.

Wyst

ę

puje tu równie

ż 

wielka

ł

atwo

ść 

blokowania mechanizmu mi

ę

dzyosiowego poprzez sprz

ę

gni

ę

cie wa

ł

ka wej

ś

ciowego z dowolnym

ko

ł

em koronowym. Takie rozwi

ą

zania stosuje si

ę 

we wspó

ł

czesnych samochodach ci

ęż

arowych z dwoma osiami nap

ę

dzanymi, np.

firmy Scania.

Na kolejnych rysunkach przedstawiam sto

ż

kowe mechanizmy ró

ż

nicowe niesymetryczne, stosowane jako mi

ę

dzyosiowe. Litera N

wskazuje, gdzie zosta

ł 

doprowadzony moment obrotowy.

rys. 1

rys.2

Zró

ż

nicowanie wielko

ś

ci kó

ł 

koronowych wyra

ź

nie wskazuje na asymetri

ę 

prze

ł

o

ż

enia wewn

ę

trznego mechanizmu ró

ż

nicowego.

Doprowadzenie momentu obrotowego wskazuje z kolei,

ż

e rozwi

ą

zanie takie stanowi jednocze

ś

nie skrzyni

ę 

rozdzielcz

ą 

umieszczon

ą 

bezpo

ś

rednio za skrzyni

ą 

przek

ł

adniow

ą 

samochodu.

Na rysunku 4 przedstawiono ciekawe rozwi

ą

zanie mi

ę

dzyosiowego mechanizmu ró

ż

nicowego opartego na klasycznym rozwi

ą

zaniu

przek

ł

adni planetarnej.

Ko

ł

o z

ę

bate s

ł

oneczne a jest ko

ł

em koronowym lewym mechanizmu ró

ż

nicowego, ko

ł

o pier

ś

cieniowe c jest ko

ł

em koronowym

prawym. Moment obrotowy doprowadzony jest poprzez zespó

ł 

kó

ł 

z

ę

batych na jarzmo satelitów b. Niesymetryczne prze

ł

o

ż

enie

rys. 3

rys.4

takiego mechanizmu ró

ż

nicowego i

w

= - c/a.

Walcowy mechanizm ró

ż

nicowy mo

ż

e by

ć 

budowany jako symetryczny lub niesymetryczny. Podstawowa konstrukcja takiego

mechanizmu – symetrycznego przedstawiona zosta

ł

a na rysunku 5.

Ró

ż

ni si

ę 

od sto

ż

kowego jedynie wykonaniem satelitów w postaci par kó

ł 

walcowych. Konstrukcja taka nie narusza omówionej

wcze

ś

niej (w poprzednim artykule) zasady dzia

ł

ania sto

ż

kowego mechanizmu ró

ż

nicowego, przy czym zadania stozkowego satelita

spe

ł

nia para kó

ł 

walcowych, a kó

ł 

koronowych – walcowe ko

ł

a z

ę

bate osadzone na ko

ń

cach pó

ł

osi nap

ę

dowych lub wa

ł

ów

doprowadzaj

ą

cych moment obrotowy do odpowiednich mostów nap

ę

dowych. Zarówno d

ł

ugo

ś

ci z

ę

bów satelitów, jak i ich po

ł

o

ż

enia s

ą 

tak dobrane,

ż

e ka

ż

dy satelit cz

ęś

ci

ą 

d

ł

ugo

ś

ci swych z

ę

bów zaz

ę

bia si

ę 

z ko

ł

em walcowym wyj

ś

ciowym. Na pozosta

ł

ej d

ł

ugo

ś

ci

z

ę

bów satelit wspó

ł

pracuje z drugim satelitem równym mu co do wielko

ś

ci, który zaz

ę

bia si

ę 

z drugim ko

ł

em walcowym wyj

ś

ciowym.

Moment obrotowy doprowadzony jest do obudowy mechanizmu ró

ż

nicowego przek

ł

adni

ą 

g

ł

ówn

ą 

walcow

ą 

lub sto

ż

kow

ą

, zale

ż

nie od

konstrukcji zespo

ł

u przeniesienia nap

ę

du.

Niesymetryczn

ą 

odmian

ę 

walcowego mechanizmu ró

ż

nicowego, stosowanego wy

łą

cznie jako mechanizm mi

ę

dzyosiowy, przedstawia

rysunek 6.

Mechanizm sk

ł

ada si

ę 

z kó

ł 

walcowych Z1 i Z2 o ró

ż

nej wielko

ś

ci oraz wspó

ł

pracuj

ą

cych z nimi, podobnie jak w omawianym wy

ż

ej

mechanizmie symetrycznym, walcowych satelitów S1 i S2 równie

ż 

o ró

ż

nych

ś

rednicach, a wi

ę

c i ró

ż

nej liczbie z

ę

bów. Przyk

ł

adem

konstrukcyjnego rozwi

ą

zania mechanizmu ró

ż

nicowego z ko

ł

ami z

ę

batymi walcowymi jest mechanizm ró

ż

nicowy samochodów

TATRA, stosowany przez t

ę 

fabryk

ę 

w konstrukcjach ci

ęż

arowych, a w przesz

ł

o

ś

ci równie

ż 

osobowych.

rys. 5

rys. 6

Zale

ż

nie od sposobu rozdzia

ł

u momentu obrotowego na wa

ł

y wyj

ś

ciowe oraz rozwi

ą

za

ń 

konstrukcyjnych mo

ż

na przyj

ąć 

podzia

ł 

mechanizmów ró

ż

nicowych:

■

o ma

ł

ym tarciu wewn

ę

trznym

■

blokuj

ą

ce

Wszystkie omówione w artykule mechanizmy ró

ż

nicowe s

ą 

mechanizmami o ma

ł

ym tarciu wewn

ę

trznym.

W

ś

ród mechanizmów ró

ż

nicowych blokuj

ą

cych nale

ż

y rozró

ż

ni

ć 

mechanizmy z wymuszonym przez kierowc

ę 

blokowaniem oraz z

blokowaniem samoczynnym, tzw. samoblokuj

ą

ce. Mo

ż

na je z kolei podzieli

ć 

na:

■

mechanizmy ró

ż

nicowe o zwi

ę

kszonym tarciu wewn

ę

trznym

■

mechanizmy ró

ż

nicowe o zmiennym prze

ł

o

ż

eniu

■

mechanizmy ró

ż

nicowe ze sprz

ę

g

ł

ami jednokierunkowymi

Poziom skomplikowania konstrukcji mechanizmów ró

ż

nicowych nie jest jednakowy. W zdecydowanej wi

ę

kszo

ś

ci konstrukcji mamy

do czynienia z uk

ł

adami prostymi, które zazwyczaj sk

ł

adaj

ą 

si

ę 

z czterech lub sze

ś

ciu kó

ł 

z

ę

batych zamkni

ę

tych w obudowie.

Wystepuj

ą 

jednak mechanizmy ró

ż

nicowe, które z racji swojej konstrukcji nazywane s

ą 

z

ł

o

ż

onymi. S

ą 

to skomplikowane

mechanizmy planetarne lub mechanizm ró

ż

nicowy TorSen, w którym rozdzia

ł 

momentu i pr

ę

dko

ś

ci obrotowych realizuje nawet 20 kó

ł 

z

ę

batych.

Innym, ciekawym rozwi

ą

zaniem konstrukcyjnym mechanizmów ró

ż

nicowych jest zastosowanie w nich dodatkowych sprz

ę

gie

ł 

lepko

ś

ciowych powoduj

ą

cych zwi

ę

kszenie tarcia wewn

ę

trznego mechanizmu.

Opracowanie mgr in

ż

. Ireneusz Kulczyk 12.06.2006

Zespó

ł 

Szkó

ł 

Samochodowych w Bydgoszczy

pocz

ą

tek strony