Az autózás hétköznapi csoda. Beülünk, elfordítjuk a kulcsot (vagy megnyomjuk a gombot), és a jármű gördülékenyen elindul. De vajon mi történik a motor erejével, mielőtt a kerekekre jutna? Egy különleges alkatrész, a differenciálmű gondoskodik róla, hogy az autó kanyarodás közben is stabil és biztonságos maradjon. Cikkünkben közérthető módon, látványos mutatjuk be ennek a zseniális szerkezetnek a működését, történetét és fejlődését.
Ezekről lesz szó
A differenciálmű feltalálása: egy zseniális ötlet a múltból
Bár cikkünk tárgya nélkülözhetetlen eleme a modern autóknak, az elv, amelyen alapul, több ezer évre nyúlik vissza. Az első ismert differenciál-szerkezetet Kínában alkalmazták körülbelül 2000 évvel ezelőtt, mégpedig egy csillagászati eszközben, amely mindig az északi irányba mutatott, függetlenül attól, merre fordult a jármű.
A 19. században, amikor a mechanikus járművek egyre népszerűbbé váltak, egyértelművé vált, hogy szükség van egy szerkezetre, amely biztosítja, hogy a hajtott kerekek különböző sebességgel foroghassanak – hiszen a kanyarodás során a külső íven lévő keréknek nagyobb utat kell megtennie, mint a belsőnek.
A modern differenciálmű alapjait egy francia mérnök, Onésiphore Pecqueur találta fel 1827-ben. Ő egy gőzgép által hajtott járműbe építette be az új szerkezetet. Az angol James Starley 1876-ban lánchajtásos kerékpárra adaptálta a szerkezetet, melyet később Karl Benz emelt át a gépjárművek világába. Az autóipar fejlődésével egyre kifinomultabb változatok születtek, és a szerkezet az autók elengedhetetlen részévé vált.
Miért van rá szükség?
Kanyarodáskor a hajtott kerekek nem haladhatnak ugyanolyan sebességgel. Ha nem lenne differenciálmű, a kerekek között létrejövő sebességkülönbség miatt az autó instabil lenne, ráadásul a hajtáslánc és a gumiabroncsok is hatalmas terhelésnek lennének kitéve.
Ez a mechanika biztosítja, hogy a hajtott kerekek a szükséges különbséggel forogjanak, miközben az erő egyenletesen oszlik el közöttük. Működése a következőképpen foglalható össze:
- A motor és a sebességváltó az erőt a hajtótengelyre továbbítja.
- A hajtótengely a differenciálmű házába csatlakozik.
- A differenciálmű belsejében fogaskerekek dolgoznak, amelyek lehetővé teszik, hogy a két hajtott kerék eltérő sebességgel forogjon, de az erőeloszlás kiegyensúlyozott maradjon.
A működés közérthető bemutatásához a mozi és a televíziózás hőskorából hívunk segítségül egy felvételt. Az 1937-es oktatóvideóban, melynek megtekintésszáma a YouTube-on már 20 millión is jócskán túlvan, zseniális egyszerűséggel, közérthetően magyarázzák, hogyan működik a differenciálmű. Olyannyira, hogy a videót az is érteni fogja, aki nem tud angolul. Nézd csak!
Hogyan működik?
A klasszikus nyitott differenciálmű fogaskerekek rendszerére épül. A bolygókerekek a központi tengelyről kapják az erőt, és továbbítják a két féltengely felé. A féltengelyekhez kapcsolódó oldalkerekek biztosítják, hogy a kerekek eltérő sebességgel foroghassanak, miközben az erő megoszlik közöttük. Hogy mi ezzel a probléma? Ez remekül működik normál körülmények között, de ha az egyik kerék elveszíti a tapadást (például sárban vagy jégen), akkor az összes erő oda jut, ahol nincs ellenállás – vagyis a tapadó kerék mozdulatlan marad, míg a másik kipörög.
Az autógyártók az évek során különböző megoldásokat dolgoztak ki erre a problémára. Az önzáró (limitált csúszású) differenciálmű (Limited Slip Differential, LSD) mechanikus vagy hidraulikus szerkezetekkel csökkenti a két kerék közötti sebességkülönbséget, így több erőt juttat a tapadó kerékhez. A modern autókban elektronikus vezérlésű differenciálmű működik:
elektronikus érzékelők figyelik a kerekek forgási sebességét, és ha egy kerék kipörög, az elektronikus rendszer fékezéssel vagy nyomatékelosztással avatkozik be. A legfejlettebb rendszerek már nemcsak a sebességkülönbségeket kezelik, hanem aktívan módosítják az erőelosztást a menetdinamikai viszonyoknak megfelelően. Ezeket az aktív differenciálművekent főként sportautókban és prémium SUV-kban alkalmazzák
Differenciálmű egy modern autóban
A mai autókban többféle is megtalálható a szerkezedből, attól függően, hogy milyen hajtáslánccal rendelkeznek. Elsőkerék-hajtású autókban gyakran be van építve a sebességváltóba. Hátsókerék-hajtású autóknál különálló házban helyezkedik el, a hátsó tengelynél. Összkerékhajtású járműveknél több diffi is működik: egy az első és egy a hátsó tengelynél, valamint egy központi, amely szabályozza az első és hátsó tengely közötti erőelosztást.
A modern technológia lehetővé teszi, hogy ezek a rendszerek az útviszonyokhoz alkalmazkodva folyamatosan optimalizálják a tapadást és a stabilitást.
A YouTube-on találni olyan videót is, melynek elkészítéséhez szerkezetet magában foglaló egységen az egyik oldalt plexire cserélték, így minden jól követhető.
A differenciálmű egy látszólag egyszerű, de zseniális szerkezet, amely alapvető fontosságú az autók működésében. Az elmúlt két évszázadban folyamatosan fejlődött, és ma már elektronikus rendszerekkel kiegészítve gondoskodik a járművek biztonságos és hatékony hajtásáról. Legközelebb, amikor autóval kanyarodsz vagy nehéz terepen vezetsz, gondolj bele, hogy ez az apró szerkezet milyen fantasztikus munkát végez a háttérben.
Ha hasznosnak találtad ezt a cikket, oszd meg másokkal is, hadd tanuljanak valamit az autójukról.
További izgalmas autós kérdéseket találsz, ha ide kattintasz. Ha máskor sem akarsz róluk lemaradni, kövess minket Facebookon!
