Led med konstant hastighet
En led med konstant hastighet (även kallad CV-led ) är en mekanisk koppling som gör att axlarna kan rotera fritt (utan en märkbar ökning av friktion eller blacklash ) när vinkeln mellan de två axlarna rör sig inom ett visst område.
En vanlig användning av CV-leder är i framhjulsdrivna fordon, där de används för att överföra motorns kraft till hjulen, även om vinkeln på drivaxeln varierar beroende på upphängningens funktion .
Historia
Föregångaren till skarven med konstant hastighet var universalknuten ( även kallad en kardanknut ), som uppfanns av Gerolamo Cardano på 1500-talet. Kardanknutar är enkla att tillverka och tål stora krafter, men i takt med att arbetsvinkeln ökar blir universalknutar ofta "hackiga" och svåra att rotera.
Den första typen av led med konstant hastighet var Double Cardan -leden, som uppfanns av Robert Hooke på 1600-talet. Denna design använder två universalleder förskjutna med 90 grader, vilket eliminerar hastighetsvariationerna i varje led.
Många andra typer av fogar med konstant hastighet har uppfunnits sedan dess.
Typer
Dubbel kardan
.gif)
Dubbla kardanleder liknar dubbla kardanaxlar , förutom att längden på mellanaxeln förkortas så att endast oken blir kvar; detta gör att de två Hookes leder effektivt kan monteras rygg mot rygg. DCJs används vanligtvis i rattstång, eftersom de eliminerar behovet av att korrekt fasa universalknuten vid ändarna av mellanaxeln (IS), vilket underlättar packningen av IS runt de andra komponenterna i bilens motorrum. De används också för att ersätta leder med konstant hastighet av Rzeppa-stil i applikationer där höga vridningsvinklar eller impulsiva vridmomentbelastningar är vanliga, såsom drivaxlar och halvaxlar på robusta fyrhjulsdrivna fordon. Dubbla kardanleder kräver ett centreringselement som kommer att bibehålla lika vinklar mellan de drivna och drivande axlarna för sann rotation med konstant hastighet. Denna centreringsanordning kräver ytterligare vridmoment för att accelerera ledens inre delar och genererar ytterligare vibrationer vid högre hastigheter.
Tracta leder
Tracta - fogen fungerar enligt principen om dubbla not- och spontfog . Den består av endast fyra individuella delar: de två gafflarna (aka ok, en drivande och en driven) och de två halvsfäriska gliddelarna (en kallas han- eller tappsvivel och en annan kallas hon- eller slitssvivel) som griper ihop i en flytande (rörlig) ) anslutning. Varje okback ingriper med ett cirkulärt spår bildat på de mellanliggande delarna. Båda mellanelementen är sammankopplade i tur och ordning med en vridbar tunga och spårförband. När de ingående och utgående axlarna lutar i någon arbetsvinkel mot varandra, accelererar och bromsar det drivande mellanelementet under varje varv. Eftersom den centrala fjäder- och spårförbindningen är ett kvarts varv ur fas med okbackarna, motverkar och neutraliserar motsvarande hastighetsvariation hos de drivna mellan- och utgångsbackelementen exakt hastighetsvariationen hos ingångshalvdelen. Utgångshastighetsändringen är således identisk med den för ingångsdrivningen, vilket ger konstant rotation.
Rzeppa leder
En Rzeppa-fog (uppfunnen av Alfred H. Rzeppa 1926) består av ett sfäriskt inre skal med 6 spår i och ett liknande omslutande yttre skal. Varje spår styr en kula . Ingångsaxeln passar i mitten av en stor, stjärnformad "kugghjul" av stål som häckar inuti en cirkulär bur. Buren är sfärisk men med ändarna öppna, och den har vanligtvis sex öppningar runt omkretsen. Denna bur och redskap passar in i en räfflad kopp som har en splines och gängad axel fäst vid den. Sex stora stålkulor sitter inuti koppspåren och passar in i buröppningarna, inbäddade i stjärnväxelns spår. Den utgående axeln på koppen löper sedan genom hjullagret och säkras med axelmuttern.
Denna led kan ta emot de stora vinkelförändringarna när framhjulen vrids av styrsystemet; typiska Rzeppa-fogar tillåter 45°–48° artikulation, medan vissa kan ge 54°. Vid "utombords"-änden av drivaxeln används en något annorlunda enhet. Änden på drivaxeln är splines och passar in i den yttre "skarven". Den hålls vanligtvis på plats av en låsring .
Birfield leder
Birfield-leden är en typ av led med konstant hastighet baserad på Rzeppa-leden, men med de sex bollarna instängda med elliptiska spår snarare än en bur. De har förbättrad effektivitet och används ofta i moderna bilar för utombordsdrivaxellederna. Birfield-skarven utvecklades av Birfield Industries och kom i utbredd användning med utvecklingen av framhjulsdrivna bilar som Mini .
Stativleder
Stativkopplingar används i den inre änden av bilens drivaxlar. Fogarna har utvecklats av Michel Orain, från Glaenzer Spicer i Poissy , Frankrike . Denna led har ett treuddigt ok fäst på axeln, som har tunnformade rullager på ändarna. Dessa passar in i en kopp med tre matchande spår, fästa på differentialen . Eftersom det bara finns betydande rörelse i en axel, fungerar detta enkla arrangemang bra. Dessa tillåter också en axiell "dopprörelse" av axeln, så att motorgungning och andra effekter inte förspänner lagren. En typisk stativled har upp till 50 mm dykrörelse och 26 graders vinkelled. Stativleden har inte lika stort vinkelområde som många av de andra ledtyperna, men tenderar att vara lägre i kostnad och effektivare. På grund av detta används den vanligtvis i bakhjulsdrivna fordonskonfigurationer eller på insidan av framhjulsdrivna fordon där det erforderliga rörelseomfånget är lägre.
Weiss leder
En Weiss-led består av två identiska kulok som är positivt placerade (vanligtvis) med fyra kulor. De två lederna centreras med hjälp av en boll med ett hål i mitten. Två kulor i cirkulära spår överför vridmomentet medan de andra två förspänner leden och säkerställer att det inte finns något glapp när belastningsriktningen ändras.
Dess konstruktion skiljer sig från den hos Rzeppa genom att kulorna sitter tätt mellan två halvor av kopplingen och att ingen bur används. Mittkulan roterar på en tapp som är insatt i den yttre lagerbanan och fungerar som ett låsmedium för de fyra andra kulorna. När båda axlarna är i linje, det vill säga i en vinkel på 180 grader, ligger kulorna i ett plan som är 90 grader mot axlarna. Om drivaxeln förblir i det ursprungliga läget, kommer varje rörelse av den drivna axeln att göra att kulorna rör sig en halva av vinkelavståndet. Till exempel, när den drivna axeln rör sig genom en vinkel på 20 grader, reduceras vinkeln mellan de två axlarna till 160 grader. Kulorna kommer att röra sig 10 grader i samma riktning, och vinkeln mellan drivaxeln och planet som kulorna ligger i kommer att reduceras till 80 grader. Denna åtgärd uppfyller kravet att kulorna ligger i det plan som delar drivvinkeln. Denna typ av Weiss-fog är känd som Bendix-Weiss-fogen.
Den mest avancerade nedsänkningsleden som fungerar enligt Weiss-principen är den sexbolliga stjärnleden från Kurt Enke. Denna typ använder bara tre kulor för att överföra vridmomentet, medan de återstående tre centrerar och håller ihop det. Kulorna är förspända och fogen är helt inkapslad.
Thompson leder
Thompson-leden (även känd som en Thompson-koppling ) monterar två kardanleder i varandra för att eliminera mellanaxeln. Ett kontrollok läggs till för att hålla de ingående och utgående axlarna i linje. Kontrolloket använder en sfärisk strömavtagares saxmekanism för att dela vinkeln mellan de ingående och utgående axlarna och för att hålla lederna vid en relativ fasvinkel på noll. Inriktningen säkerställer konstant vinkelhastighet vid alla ledvinklar. Att eliminera mellanaxeln och hålla de ingående axlarna inriktade i det homokinetiska planet minskar avsevärt de inducerade skjuvspänningarna och vibrationerna som är inneboende i dubbla kardanaxlar . Även om den geometriska konfigurationen inte upprätthåller konstant hastighet för kontrolloket som riktar in kardanlederna, har kontrolloket minimal tröghet och genererar små vibrationer. Kontinuerlig användning av en standard Thompson-koppling i en rak, noll graders vinkel kommer att orsaka överdrivet slitage och skada på fogen; en minsta förskjutning på 2 grader mellan de ingående och utgående axlarna behövs för att minska slitaget på styroket. Att modifiera ingångs- och utgående ok så att de inte är exakt normala mot sina respektive axlar kan ändra eller eliminera de "otillåtna" vinklarna.
Det nya särdraget med kopplingen är metoden för att geometriskt begränsa kardanförbandsparet i aggregatet genom att till exempel använda en sfärisk fyrstavssax (sfärisk strömavtagare) och det är den första kopplingen som har denna kombination av egenskaper.
Användning i bilar
Tidiga framhjulsdrivna fordon (som 1930-talets Citroen Traction Avant ) och framaxlarna på terrängdrivna fyrhjulsdrivna fordon använde universalknutar snarare än CV-leder. Bland de första bilarna som använde CV-leder var 1926 Tracta , 1931 DKW F1 och 1932 Adler Trumpf , som alla var framhjulsdrivna och använde Tracta-leden under licens. CV-lederna möjliggjorde en smidig kraftöverföring över ett bredare spektrum av arbetsvinklar (som när fjädringen komprimeras av kurvkraft eller en gupp i vägen).
Moderna bakhjulsdrivna bilar med oberoende bakhjulsupphängning använder vanligtvis CV-leder i ändarna av halvaxlarna och använder dem i allt högre grad på bakaxeln . [ citat behövs ]
CV stövlar och smörjning
En separat flexibel kåpa installeras vanligtvis över CV-leden, för att skydda den från främmande partiklar och förhindra att smörjfettet läcker ut. Detta skydd är vanligtvis tillverkat av gummi och kallas en "CV boot" eller "CV gaiter". Sprickor och sprickor i stöveln kommer att släppa in föroreningar, vilket skulle göra att fogen slits snabbt när fett läcker ut.
CV-leden smörjs vanligtvis med molybdendisulfidfett . De sex sfärerna är avgränsade av en anti-fall grind som förhindrar sfärerna från att falla när axlarna är perfekt inriktade.
