Techniek - Differentiëlen

Waarom differentiëlen?

Die grote bollen die op de assen van een 4x4 zitten heten differentiëlen. Deze zijn nodig om de wielen op de as op verschillende snelheden te laten draaien. Als dit niet zou kunnen zou je nooit een bocht kunnen nemen. Het binnenste wiel legt namelijk in een bocht een kortere weg af dan het buitenste wiel. Maar ook leggen de voorste wielen een langere weg af dan de achterste. De kracht van de motor komt via versnellingsbak-tussenbak-aandrijfas bij de diff binnen. Via tandwielen wordt de kracht overgebracht op beide steekassen die elk een wiel laat draaien.

De meest gebruikelijke is de open differentieel. Onderstaand Flash voorbeeldje is zo'n open diff. Deze diffs zijn het simpelst qua opzet, maar hebben een nadeel. Om beide wielen te laten draaien moeten beide wielen evenveel grip hebben. Als 1 wiel minder grip heeft, of in de lucht hangt, krijgt deze alle kracht van de motor terwijl het andere wiel stilstaat. Dit wil bij off-roaden nog wel eens gebeuren. Een trucje hiervoor is rustig op de rem te gaan staan. Het vrij draaiende wiel wordt hierdoor afgeremd, en het andere wiel krijgt weer iets meer vermogen. Misschien net genoeg om uit die modderkuil te komen. Dit helpt niet in alle situaties. 

Daarvoor zijn verschillende oplossingen bedacht. Een ervan is de Limited Slip Differentieel (ook bekend als PosiTraction). Dit is een open diff met de toevoeging van een koppeling en verenpakket. De koppeling "vecht" tegen het verschil in draaisnelheid van beide wielen. Als een wiel sneller wil draaien als het ander moet eerst de kracht van de koppeling overwonnen worden. Die hoeveelheid kracht wordt bepaald door de kracht van de veren en de weerstand van de koppeling.

 De overtreffende trap van de LSD is de "locker". Dit is een open diff met een elektrisch, pneumatisch of hydraulisch mechanisme om de 2 steekassen met elkaar te verbinden. Als een wiel dan minder grip heeft maakt het voor het overbrengen van de kracht geen bal uit, beide wielen kunnen alleen maar even snel draaien. Dit geeft wel problemen als er een bocht genomen moet worden. Daar moeten de wielen juiste verschillende snelheden hebben. In het terrein met de verminderde grip op modder of zand is dit niet zo'n probleem, 1 wiel gaat gewoon slippen. Alleen op asfalt, waar beide wielen goed grip hebben, kan dit leiden tot schade aan assen, tandwielen of kruisjes.

De tandwielen van een differentieel hebben een bepaalde verhouding tot elkaar. Dit is duidelijk te zien in het Flash-plaatje. De grote blauwe "ring" wordt aangedreven door een veel kleiner tandwiel op de aandrijfas, de "pinion". De hoeveelheid tandjes op deze ring&pinion geeft de verhouding ("gearing") van de diff aan, bijvoorbeeld 1:3.31 (1 op 3.31). Deze verhouding wordt in sommige gevallen aangepast om nog langzamer te kunnen rijden. Vooral bij rock-crawling is dit wenselijk. Verhoudingen van 1:4.10 zijn dan niet ongewoon.

De tussenbak van een 4x4 heeft dezelfde werking als een differentieel. Dit omdat in een bocht de voorwielen sneller draaien dan de achterwielen. Een Dodge W200 met z'n permanent 4WD heeft een open diff als tussenbak, met de mogelijkheid deze mechanisch te locken. Een Chevy K5/K30 en Jeep CJ7 hebben inschakelbare 4WD, waarbij de voorste en achterste aandrijfassen met elkaar verbonden (gelocked) worden. In 2WD wordt de voorste aandrijfas niet aangedreven. Bij beide tussenbakken geldt: gelocked op asfalt => schade.

Bij een tussenbak zijn de verhoudingen meestal in te stellen. In Hi is het 1:1, in Low meestal 1:2.  De gecombineerde verhoudingen van versnellingsbak (in z'n 1), tussenbak (in z'n Low) en differentieel (voor en achter moeten hetzelfde zijn) wordt ook wel de "crawl-ratio" genoemd. Dit is dan de totale vertraging van de motor tot de wielen.

[ vorige pagina ]