Differentiaali (tasauspyörästö) – mitä se on ja miten se toimii
Tutustu differentiaaliin (tasauspyörästö): mitä se on ja miten se toimii — kuinka se siirtää voimaa, sallii pyörien eri pyörimisnopeudet ja parantaa ajettavuutta ja turvallisuutta.
Tasauspyörästö (differentiaali) on mekaaninen laite, joka koostuu useista hammaspyöristä. Sen tehtävänä on siirtää voima vetoakselilta vetopyörille ja antaa vetävien pyörien pyöriä eri kierrosluvuilla ilman, että pyörät menettävät vetokykyään. Tämä mahdollistaa turvallisen ja hallitun etenemisen erityisesti kurveissa.
Miten tasauspyörästö toimii?
Perusdifferentiaali jakaa vääntömomentin seuraavasti: kun ajoneuvo kulkee suoraan, molemmat pyörät pyörivät suunnilleen samalla nopeudella ja voima jakautuu tasaisesti. Kun ajetaan mutkaan, ulompi pyörä kulkee pidemmän matkan ja tarvitsee suuremman nopeuden kuin sisempi pyörä. Tasauspyörästö sallii tämän pyörien nopeuseron, jolloin voima siirtyy kummallekin pyörälle sen hetkisen tarpeen mukaisesti.
Tasauspyörästön pääosat (yksinkertaistettuna)
- Pääpyörä ja pinjoni – välittävät moottorin ja vaihteiston tuottaman voiman tasauspyörästön kammioon.
- Kotelon kanta (carrier) – pitää pyörästöä paikoillaan ja pyörii pinjonin kanssa.
- Sivupyörät (side gears) – liitetään vetoakseliin ja vievät voiman pyörille.
- Risti- tai spider-pyörät – mahdollistavat sivupyörien eri pyörimisnopeudet kääntyessä.
Erilaiset tasauspyörästöt
- Avoin differentiaali – yleisin perusratkaisu. Se antaa pyörille maksimaalisen liukuvapauden, mutta jos toinen pyörä menettää pidon (esim. jäälle), voima siirtyy helpoimmin pyörivälle pyörälle ja auto saattaa jäädä jumiin.
- Rajoitetun luiston (LSD) differentiaali – vähentää tilannetta, jossa voima menee täysin liukupintaiselle pyörälle. Käytetään urheilullisemmissa autoissa ja maastoajossa; voi olla mekaaninen, kitkaperusteinen tai viskoelastinen.
- Lukittava differentiaali – voidaan lukita mekaanisesti tai elektronisesti niin, että molemmat pyörät pyörivät samalla nopeudella (käytetään maastoajossa tai vetotilanteissa).
- Itsesäätyvät/ älykkäät ratkaisut – nykyaikaiset autot voivat käyttää elektronisia lukkoja, pitoa parantavia järjestelmiä tai vääntömomentin hallintaa jarrujen kautta (ESP/torque vectoring).
Huolto ja vian merkit
Tasauspyörästön toiminta riippuu oikeasta voitelusta ja hyvästä kunnosta. Huoltoon kuuluu yleensä öljynvaihto, tiivisteiden tarkastus ja tarvittaessa laakerien vaihto. Merkkejä viasta tai kulumisesta ovat:
- epätavalliset vinkunat tai kitinät ajon aikana
- tärinä tai iskumaista nykimistä kiihdyttäessä
- öljyvuodot peräkotelosta
- erittäin epätasainen rengaskulutus tai ajoneuvon vetäminen sivulle
Jos epäilet vikaa, on suositeltavaa hakeutua korjaamolle. Jatkuva ajo vioittuneella tasauspyörästöllä voi johtaa kalliisiin lisävikoihin.
Käytännön vaikutus ajamiseen
Toimiva differentiaali parantaa ajovakautta ja renkaiden käyttöikää. Monissa nykyaikaisissa autoissa elektroniset järjestelmät tukevat mekaanista tasauspyörästöä parantaen pitoa ja ajettavuutta erilaisilla tiepinnoilla.
Yhteenvetona: tasauspyörästö on keskeinen osa voimansiirtoa, joka mahdollistaa pyörien eri pyörimisnopeudet mutkissa säilyttäen samalla vetovoiman. Sen tyyppi ja kunto vaikuttavat suoraan ajomukavuuteen, turvallisuuteen ja auton suorituskykyyn.
Tasauspyörästön viivakaavio. (1) Kehäpyörästö, (2) hammaspyörät, (3) vetoakseli, (4) vetopyörästö, (5) oikea akseli, (6) sivupyörät, (7) vasen akseli.
Eri tyypit
- Avoin differentiaali (OD) on yleisin tyyppi. Se on myös edullisin. Avoimen tasauspyörästön ansiosta ajoneuvo voi kulkea mutkissa ilman, että ulompi pyörä laahaa. Voima siirtyy kuitenkin pyörälle, jolla on vähiten pitoa (pitoa tiessä). Jos tämä pyörä on jäällä tai muulla liukkaalla pinnalla, ajoneuvo ei liiku eteenpäin ja pyörä, jossa on voimaa, yksinkertaisesti pyörii. Kaksipyöräisissä ajoneuvoissa, joissa on avoin tasauspyörästö, on vain yksi vetävä pyörä. Nelivetoisissa ajoneuvoissa, joissa käytetään avointa tasauspyörästöä (yleensä vakiovarusteena tehtaalla), vain yksi pyörä kummallakin akselilla antaa ajoneuvolle voiman. Etuja ovat muun muassa akselin rikkoutuminen harvoin, renkaiden kuluminen on vähäisempää ja ne ovat ilmaisia, koska useimmissa uusissa ajoneuvoissa on avoin tasauspyörästö.
- Rajoitetun luiston tasauspyörästön (LSD) avulla tämä ongelma voidaan ratkaista. LSD-akseli käyttää useita kytkimiä (ns. kytkinpaketti), jotka mahdollistavat pyörän rajoitetun luiston ja samalla voiman siirtymisen molemmille vetäville pyörille. LSD:t ovat suosittuja kilpa-autoissa, sillä usein on tilanteita, joissa ne tulevat ulos mutkista ja niiden on kiihdytettävä menettämättä tehoa toisesta vetävästä pyörästä.
- Lukittava tasauspyörästö (lukko) pystyy lukitsemaan akselin kaksi vetävää pyörää yhteen. Etuna on, että molemmilla pyörillä on aina voimaa. Haittapuolena on, että kääntyminen on paljon vaikeampaa, koska molempien pyörien on pyörittävä samoilla kierrosluvuilla. Useimmat lukitsimet on siis kytkettävä pois päältä, kun tehdään jyrkkiä käännöksiä. Lukot voivat myös aiheuttaa kuljettajalle vaarallisia tilanteita. Esimerkiksi rinteessä (poikittaissuunnassa), jos yksi vetopyörä menettää vetovoimansa, molemmat menettävät vetovoimansa ja ajoneuvo voi liukua sivuttain alas rinnettä. Kuljettajia varoitetaan usein kulkemasta rinteessä, jos pinta on löysä tai liukas. Lukitukset voidaan kytkeä päälle tai pois päältä mekaanisesti, elektronisesti (e-lukitus) tai paineilmalla (ilmalukitus). Lukitukset ovat toivottavia maastoajoneuvoissa, mutta niistä ei yleensä ole hyötyä kaduilla ja maanteillä.
- Kela on avoin tasauspyörästö, jossa akselit on kiinnitetty mekaanisesti toisiinsa. Tämä ei salli kummankaan pyörän kulkea nopeammin tai hitaammin mutkissa. Se on halpa ja lisää ajoneuvon painoa vain vähän tai ei lainkaan, mutta se on yleensä rajoitettu maastokilpailuihin ja maastoajoon. Ne eivät ole toivottavia kadulla ajettaessa, koska ne "kitisevät" renkaita mutkissa.
Torsen - sama lopputulos kuin rajoitettu luisto, mutta ei käytä kytkimiä tai epäröi tehdä sitä.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on differentiaali?
A: Differentiaali on mekaaninen laite, joka koostuu useista vaihteista ja jota esiintyy yleisesti nelipyöräisissä ajoneuvoissa.
K: Mikä on tasauspyörästön tarkoitus?
V: Tasauspyörästön päätehtävänä on antaa vetävien pyörien pyöriä eri kierrosluvuilla, jotta ne voivat kääntyä mutkissa ja saada samalla voimaa moottorista.
K: Missä tasauspyörästö sijaitsee?
V: Tasauspyörästö sijaitsee ajoneuvon vetoakselin ja vetävien pyörien välissä.
K: Millaista voimaa tasauspyörästö välittää?
V: Tasauspyörästöä käytetään voiman siirtämiseen vetoakselilta vetopyörille.
K: Millaisissa ajoneuvoissa käytetään tasauspyörästöjä?
V: Lähes kaikki mekaaniset nelipyöräiset ajoneuvot käyttävät tasauspyörästöjä.
K: Mitä tapahtuu, jos ajoneuvossa ei ole tasauspyörästöä?
V: Jos ajoneuvossa ei ole tasauspyörästöä, vetävien pyörien olisi käännyttävä samalla nopeudella, mikä vaikeuttaisi mutkiin kääntymistä ja voisi vahingoittaa ajoneuvoa.
K: Voiko tasauspyörästöä käyttää kaksipyöräisessä ajoneuvossa?
V: Tasauspyörästöä ei yleensä käytetä kaksipyöräisissä ajoneuvoissa, koska niissä ei tarvita kykyä antaa vetävien pyörien kääntyä eri nopeuksilla.
Etsiä