Differentiële ruis en trillingen: hier is hoe het probleem te diagnosticeren
waarom falen Differentialen * zo vaak?
* merk op dat vanwege de fundamentele verschillen tussen differentiëlen in achterassen en differentiëlen die in FWD-transmissies zijn opgenomen, dit artikel zich uitsluitend zal richten op differentiëlen die in achterassen op RWD-voertuigen worden gebruikt. Merk echter op dat veel van de problemen en hun oplossingen die van toepassing zijn op RWD-Assen ook van toepassing zijn op differentiëlen die worden gebruikt in de voorassen van 4WD-voertuigen.
in tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, falen verschillen niet vaak., Op voorwaarde dat de juiste smering te allen tijde beschikbaar is en dat het differentieel goed en correct is ingesteld, overtreffen de meeste differentiëlen de voertuigen waarop ze zijn gemonteerd.
echter, het is de ervaring van deze schrijver dat bij het ontbreken van eerdere reparatiewerkzaamheden aan een mislukt differentieel, de meeste, zo niet alle gemeenschappelijke differentiële kwesties direct verband houden met slordige assemblageprocedures tijdens de eerste assemblage in de fabriek., Overweeg dit: gerenommeerde bronnen beweren dat Amerikaanse fabrikanten produceren ongeveer 12 miljoen differentiëlen bestemd voor gebruik op 4WD en AWD voertuigen per jaar. Dit komt neer op 32 876 eenheden per dag, 1 370 eenheden per uur, of meer, 22,83 eenheden per minuut. Merk op dat deze cijfers verschillen die zijn geproduceerd voor gebruik op personenauto ’s of high-powered muscle auto’ s buiten beschouwing laten.,
bovenstaande statistieken lijken misschien irrelevant, maar het punt is dit: het is gewoon onmogelijk om elk van de vele miljoenen verschillen altijd correct op te zetten – zelfs met de zeer verfijnde massaproductiemethoden en strenge kwaliteitscontrolecontroles waar fabrikanten trots op zijn. Er is dus een zeer goede kans dat een aanzienlijk percentage van de voertuigen wordt verkocht en geëxporteerd naar internationale markten met verschillen die zijn gebouwd om te mislukken: de beruchte “Chevy Shake*” is een goed voorbeeld.,
* De term “Chevy Shake” verwijst naar ernstige trillingen op veel Chevrolet trucks en SUV ‘ s die alleen kunnen worden genezen door het differentieel te vervangen door een correct ingestelde vervanging.
hoewel sommige lezers het bovenstaande misschien wat interessant vinden, is het feit dat het allemaal betrekking heeft op zowel hoe Als waarom verschillen falen op relatief nieuwe en/of lage kilometerstand voertuigen, wat deze vraag oproept-
hoe falen verschillen precies?,
hoewel plotselinge, catastrofale storingen zeer zeldzaam zijn bij standaardtoepassingen die niet worden misbruikt, zijn de meeste differentiële storingen te wijten aan gezeur -, slijp-of rommelgeluiden bij acceleratie wanneer het differentieel wordt geladen, soortgelijke geluiden wanneer het voertuig vrijrijdt, of in ernstige gevallen aan een rommelgeluid wanneer het voertuig in bochten en bochten wordt gestuurd.
we hebben allemaal gehoord dat versleten of beschadigde differentiëlen deze geluiden uitzenden, maar het is niet altijd duidelijk wat trillingen veroorzaakt die van de achteras lijken te komen., In sommige gevallen correleren de trillingen met mechanische geluiden bij een of beide versnelling en vertraging, maar ervaren technici zullen het erover eens zijn dat in veel gevallen de standaard remedies de aanhoudende trillingen niet genezen. Ten behoeve van degenen die nieuw zijn in de auto reparatie handel, “standaard remedies” omvatten balanceren of vervangen van de achterwielen/banden, wederopbouw, rebalancing, of het vervangen van de aandrijfas, en het vervangen van beugel bussen en andere ophanging bussen/componenten die soms schokdempers en bladveren.,
bovenstaande punten bestrijken een veel grond, en hoewel het niet altijd gemakkelijk om onderscheid te maken tussen oorzaak en gevolg als het gaat om de differentiële diagnose van problemen, kunt u een hoop giswerk uit de vergelijking als u weet en begrijpt enkele van de fundamentele voorwaarden die gelden voor differentiële reparatie., Hieronder staan enkele –
termen en woorden die u moet begrijpen
Afbeeldingsbron: https://www.chevyhardcore.com/tech-stories/drivetrain/rearend-gear-swap/
de afbeelding hierboven toont een typisch differentieel tandwiel met enkele belangrijke labels toegevoegd. Terwijl “hiel” en “teen” zijn grotendeels vanzelfsprekend, de andere twee termen (met meer Volgende) misschien niet duidelijk zijn als je niet veel blootstelling aan differentiële reparatie/wederopbouw hebben gehad., Laten we beginnen met-
aandrijfzijde
Dit heeft betrekking op het gezicht (of de zijde) van de tandwielen die in contact komen met de tandwielen op het rondsel wanneer het differentieel wordt belast bij acceleratie, of tijdens kruissituaties wanneer een constant opgenomen vermogen nodig is om het momentum van het voertuig in stand te houden. Onder deze omstandigheden is de rondselversnelling het aandrijfmechanisme en de ringversnelling het aangedreven tandwiel.,
kustzijde
Dit heeft betrekking op de zijde (of het gezicht) van de tandwielen die in contact komen met de tandwielaandrijving wanneer het motorvermogen van het differentieel wordt verwijderd, bijvoorbeeld wanneer het voertuig vrijrijdt. Onder deze omstandigheden, de ring gear wordt de aandrijving, en de rondsel gear wordt de aangedreven tandwiel omdat, onder vrijloop omstandigheden, het differentieel wordt belast door de rotatie van de wielen, in plaats van door de motor via de aandrijfas.,
Hypoid tandwielen
in een hypoid tandwieltrein, zoals het rondsel en het ringmechanisme in een differentieel, worden de tandwielen zo opgesteld dat de hartlijnen elkaar niet loodrecht kruisen. Deze opstelling maakt het mogelijk om twee tanden op het rondsel en twee tanden op de ring tandwiel in contact met elkaar, in tegenstelling tot rechte versnellingen waar slechts één tand op elk tandwiel in contact met elkaar kan zijn.
Backlash
Dit verwijst naar de hoeveelheid rotatie die kan optreden op een versnelling in een set zonder dat de andere versnelling in de set wordt gedraaid., Deze afstand is toepassingsspecifiek* en is van cruciaal belang voor alle differentiëlen omdat onvoldoende speling de tandwielen doet binden, terwijl overmatige speling overmatige mechanische slijtage veroorzaakt. Merk op dat zowel inadequate als overmatige terugslag wisselende mechanische geluiden kan veroorzaken.
*Houd er rekening mee dat deze afstand het best kan worden gemeten met een meetklok die loodrecht op een tand van het tandwiel is opgesteld.
opmerking: differentiële speling is enigszins analoog aan klepspeling., Hoewel er een aanzienlijke speling is tussen een nok kwab en een nok volger of tappet, voorkomen de verschillende weerstanden en heen en weer bewegende massa ‘ s in een kleptrein dat de nok volgers en de nok kwabben in elkaar slaan om het typische tikgeluid te creëren waar we allemaal van houden om te haten.,
hoewel differentiëlen geen reciproverende massa ‘ s omvatten, houden de ingebouwde weerstanden in een correct opgezet differentieel een situatie in waarin één tand op het tandwiel in contact komt met een tand op het tandwiel op het exacte moment dat een tand op het tandwiel contact verliest met een tand op het tandwiel. Dit elimineert mechanische ruis en houdt tegelijkertijd de tandwielen in contact met elkaar over het grootst mogelijke contactgebied als het differentieel correct is ingesteld.,
indien de terugslag echter te groot is, is er een kort moment waarop twee tandwielen het contact met elkaar verliezen voordat het contact tussen de volgende twee tandwielen tot stand komt. Het resultaat is dat tandwiel tanden slam in elkaar op zowel de aandrijving of kustzijde van de ring tandwiel tanden (afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden) dat is wat zorgt voor de jankgeluiden in differentiëlen die we allemaal graag haten.,
Lagervoorspanning
Dit heeft betrekking op de belastingen die op lagers moeten worden uitgeoefend om te voorkomen dat roterende onderdelen die door deze lagers worden ondersteund, in een andere AS dan hun rotatieassen bewegen. Dus, als alle dragende voorbelastingen in een differentieel correct zijn, zullen alle roterende componenten in dat differentieel A), alleen rond hun rotatieassen draaien en b), niet in staat zijn om hun rotatieassen te draaien of in longitudinale, radiale of dwarse Assen te bewegen ten opzichte van hun rotatievlakken.,
totale Draaimomentvoorspanning (TTP)
deze waarde is ook toepassingsspecifiek en heeft betrekking op de hoeveelheid kracht (koppel) die nodig is om de rondselaandrijving via de rondselmoer met een afbuigbalk of Digitale momentsleutel te draaien. Deze meting heeft een enorme diagnostische waarde, maar om betrouwbaar te zijn, moeten TTP-waarden worden verkregen met de aandrijfas, wielen en remmen verwijderd uit het differentieel. Terwijl TTP waarden van ongeveer 1,7 Nm tot ongeveer 2.,8 Nm zijn typisch voor de meeste SUV ‘ s en 4WD voertuigen, de verkregen waarde op een differentieel moet worden vergeleken met betrouwbare service-informatie voor die specifieke toepassing als verkeerde diagnoses moeten worden vermeden.
in de praktijk wordt de TTP van een differentieel bepaald door een combinatie van lagervoorbelasting en speling, waarbij speling een functie is van hoe goed (of anderszins) de tandwieltrein is opgezet., Daarom is n TTP-waarde die een bepaalde waarde overschrijdt, een indicatie van overmatige lagervoorspanning en/of onvoldoende terugslag, terwijl een TTP-waarde die lager is dan de opgegeven waarde een indicatie is van onvoldoende lagervoorspanning en/of overmatige terugslag.
alle bovenstaande termen en hun definities hebben direct betrekking op de diagnose van differentiële problemen, evenals op het instellen van een differentieel tijdens reparatie/assemblageprocedures., Echter, een zeer belangrijke term, “gear contact pattern”is niet besproken, dus laten we eens kijken hoe u deze term kunt gebruiken in-
diagnosticeren differentiële problemen
de afbeelding hierboven toont een bijna perfect contact patroon*. In dit voorbeeld strekken de gebieden op de tandwieltanden waar de gele markeerverf is afgesleten zich uit over zowel de volledige lengte als de totale diepte van de tandwieltanden, wat de gewenste conditie is**.,
* Contactpatronen worden verkregen door alle sporen van smeermiddel uit de tandwielen van de ring en het rondsel met een geschikt oplosmiddel te verwijderen alvorens beide zijden van alle tandwielen met speciale markeerverf of, bij gebreke daarvan, een hoogwaardige spuitverf te verven. Zodra de verf is opgedroogd, wordt het differentieel licht belast om een goed contact tussen de tandwielen te garanderen, maar merk op dat de beste resultaten worden verkregen wanneer het differentieel wordt gedraaid door ten minste één volledige omwenteling van het tandwiel via de rondselmoer., Merk op dat als het contactpatroon aan de aandrijfzijde van de tandwielen aanvaardbaar is, het bijna zeker is dat het contactpatroon aan de kustzijde van de tandwielen ook aanvaardbaar is. Er is echter geen garantie voor dit, dus beide contactpatronen moeten worden verkregen voordat een differentieel wordt veroordeeld of in gebruik wordt genomen.
** merk op dat, aangezien een bepaald Ringwerk op een van de twee manieren kon worden vervaardigd, het soms niet mogelijk is het hierboven aangegeven contactpatroon te bereiken., Een productiemethode omvat het snijden van elk tandwiel afzonderlijk, terwijl de andere methode omvat het snijden van meerdere tandwiel tanden tegelijkertijd. In de eerste methode gebeurt het soms dat sommige tandwielen dieper worden gesneden dan andere, terwijl in de tweede methode Alle tandwielen op dezelfde diepte worden gesneden. Daarom moeten bij het opzetten van een differentieel met een ringaandrijving met ongelijke tanddiepte passende afwegingen worden gemaakt om te hoge of onvoldoende speling tussen de ring-en rondselaandrijvingen te voorkomen.,
In termen van diagnostiek, echter, het contact met het patroon is het meest waardevolle steun die u zal hebben, omdat dit patroon is een directe functie van hoe het differentieel is ingesteld, dus laten we eens kijken naar de afbeelding hieronder
bron Afbeelding: https://www.chevyhardcore.com/tech-stories/drivetrain/rearend-gear-swap/
De bovenstaande afbeelding ziet u enkele voorbeelden van contact met patronen die u het meest waarschijnlijk om te zien op drukke verschillen, maar om te begrijpen hoe deze vormen van contact patronen komen over je nodig hebt om te begrijpen hoe het rondsel en de ringen van de tandwielen worden gepositioneerd ten opzichte van elkaar., Laten we eens kijken hoe dit gebeurt-
p> rondsel
het rondsel wordt ondersteund door twee lagers, waarvan de voorbelasting wordt bepaald door een verbrijzbare afstand tussen hen. Wanneer een differentieel wordt ingesteld wordt deze afstandhouder verpletterd door het aandraaien van de rondselmoer; als de afstandhouder te veel wordt verpletterd, krijg je overmatige terugslag. Omgekeerd, als de afstandhouder niet genoeg wordt verbrijzeld, krijg je onvoldoende terugslag, dus door deze afstandhouder te verbrijzelen, kun je de positie van de rondselversnelling ten opzichte van de ringversnelling aanpassen., Merk echter op dat zowel de rondselmoer als de afstandhouder strikt voor eenmalig gebruik zijn; als de aanpassing bij de eerste poging niet juist is, moeten zowel de afstandhouder als de moer voor elke volgende poging worden vervangen.
Ringversnelling
het ringversnelling is gewoonlijk een afzonderlijk onderdeel dat op de ringversnelling wordt vastgeschroefd, dat wordt ondersteund door twee lagers – één aan weerszijden van het ringversnelling., De voorbelasting van deze lagers wordt vastgesteld door shims en/of afstandhouders aan weerszijden van de ring gear, dus door het verwijderen van shims aan de ene kant om de positie van de ring gear aan te passen, moeten shims van gelijke dikte worden toegevoegd aan de andere kant om de juiste lager pre-loads te behouden., Merk op dat bij sommige differentiëlen de positie van het ringwiel wordt geregeld door grote afsluitbare moeren in plaats van door vulplaten en/of afstandhouders, wat ons brengt bij het onderwerp-
het interpreteren van contactpatronen
terwijl de beperkte ruimte een uitgebreide bespreking van contactpatronen en hun effecten uitsluit, is het vermeldenswaard dat-
- Contactpatronen die neigen naar de buitenrand (hiel) van het ringwiel verschillende belangrijke effecten hebben, afgezien van het veroorzaken van jankgeluiden., Deze omvatten het feit dat de resulterende overmatige speling ervoor zorgt dat de rondselversnelling heen en weer langs de lengteas van de voertuigen beweegt bij wisselende belasting-en vrijloopomstandigheden. Dit, op zijn beurt, veroorzaakt vernietiging van de rondsel as lagers, wat resulteert in ernstige driveshaft-achtige trillingen, omdat de vernietigde lagers niet kunnen ondersteunen de rondsel as., U kunt ook verwachten dat het see-smeermiddel langs de beschadigde asafdichting van het rondsel lekt
- Contactpatronen die naar de binnenrand (teen) van de tandwieltanden neigen, kunnen het gevolg zijn van een niet voldoende (te kleine) verstelling van het tandwiel of van een te diep ingestelde tandwielverstelling., In beide situaties zal er een onvoldoende speling en meer dan waarschijnlijk niet, het onmiskenbare bewijs van ernstige mechanische slijtage van de tanden van beide tandwielen – afgezien van zeuren, slijpen, of rommelende geluiden, die onder alle bedrijfsomstandigheden
- Contact patronen, hebben de neiging in de richting van de bovenkant van de ring tanden geven aan dat de ring gear gecompenseerd in vergelijking met het rondsel is overdreven, wat resulteert in overmatige speling en mechanische geluiden, zoals zeuren, zowel tijdens geladen en kustvaarders voorwaarden., Merk echter op dat overmatige verschuivingen van de ringen doorgaans geen trillingen veroorzaken, wat deze vraag oproept –
Mocht u reparaties proberen?
in de praktijk zijn er twee leidende beginselen voor zowel foutdiagnose als reparatie/heropbouw bij differentiëlen. De eerste is het contactpatroon, en de tweede is een terugslag – of het ontbreken van een terugslag.,
beide principes zijn direct op elkaar van toepassing, en hoewel het relatief eenvoudig is om differentiële fouten te diagnosticeren op basis van deze principes, is het vaststellen/verkrijgen van de juiste hoeveelheid terugslag, een goed contactpatroon en de gespecificeerde totale draaivoorspanning op hetzelfde moment een andere zaak, en nog meer als je nog nooit eerder een differentieel hebt gebouwd.,
Dit is natuurlijk niet hetzelfde als zeggen dat u het niet zou kunnen doen als u het probeerde, maar uw werkgever zal u vrijwel zeker niet toestaan om te leren hoe u een differentieel op het voertuig van een betalende klant moet repareren of herbouwen., Niettemin, het feit is dat terwijl iedereen kan leren om differentiëlen te repareren of opnieuw op te bouwen, het daadwerkelijk uitvoeren van deze procedures naar industriestandaarden vereist toegewijde training en oefening (en veel oefening, op dat) wat ons met deze-
conclusie
als je niet de vereiste training hebt gehad, zou deze schrijver adviseren om niet te proberen om een differentiëlen te repareren als een experiment alleen maar om te zien of je het zou kunnen doen., Echter, je zou kunnen doen de volgende beste ding, dat is het leren hoe differentiële-gerelateerde kwesties en problemen nauwkeurig te diagnosticeren, omdat dit je twee grote voordelen ten opzichte van uw collega ‘ s zou geven.
de eerste is dat u in staat zou zijn trillingen en andere problemen met de aandrijflijn te identificeren die niemand anders in de werkplaats zou kunnen, en de tweede is dat u in staat zou zijn om klanten die problemen hebben met de verschillen op hun voertuigen te voorzien van duidelijke en ondubbelzinnige diagnoses van de oorzaken van hun problemen, wat misschien wel het belangrijkste is om te kunnen doen.