Offroad Magazin - A 4x4 rajongók hírportálja

A differenciálmű története

A differenciálműveket, illetve a bolygóműveket előszeretettel alkalmazzák a műszaki élet számos területén. Az ilyen típusú hajtóművek legfőbb jellemzője, hogy teljesítmény elágaztatásra, illetve összegzésre alkalmasak. Előnyös tulajdonságai a viszonylag kis tömeg és kis térfogat mellett megvalósítható nagy áttétel, valamint az elérhető nagyon jó hatásfok. Alkalmazzák önálló hajtóműként (személygépkocsik, tankok, szerszámgépek, mezőgazdasági gépek stb.), valamint részhajtóműként (pl. kapcsolt hajóművek) egyaránt. Felmerül a kérdés, hogy mikor és hol, illetve milyen céllal készítettek először ilyen összetett szerkezetet. A cikk célja tehát bemutatni a mai álláspont szerinti legelső differenciálművet.

1. Az első differenciálmű nyomában:

A kétszabadságfokú hajtómű mai elnevezése onnan ered, hogy a hajtott elemen a hajtó elemek fordulatszám-különbsége jelenik meg. A témával kapcsolatos irodalmak vizsgálatából hamar kiderül, hogy nincs egységes, széles körben elfogadott válasz a kérdésre, hogy hol és mikor jelent meg először a szerkezet. Ami biztos, hogy a 19. század végére már jól ismert és széles körben alkalmazott hajtómű-típus volt. Egyes források a differenciálmű feltalálását - tévesen - az első járműipari alkalmazáshoz kötik.

A legkorábbi személy, akinek neve megemlítésre kerül, mint a szerkezet feltalálója David Shearer. Ő 1897-ben építi be a hajtóművet egy gőzzel hajtott kocsi bal hátsó kerékagyába. Több forrás is James Starley-t tartja a feltalálónak, aki 1877-ben védette le szabadalmát Angliában. A ,brit kerékpáripar atyja"-ként is emlegetett férfi - akinek egyébként számos más találmánya is volt - egy tricikli hátsó tengelyén alkalmazta a differenciálművet. Az időben visszafelé haladva a következő "gyanúsított" a francia Onésime Pecqueur. Nevéhez az 1827-es dátum fűződik, ekkor mutatta be gőzzel hajtott gépét, amelyben a két hajtott kerék közötti teljesítményelosztást ilyen szerkezettel valósította meg. Egy másik forrás szerint a feltaláló a német Rudolph Ackerman volt. Ő szintén a járművek kanyarvételi technikája problémájának megoldására fejlesztette ki a szerkezetet 1810 körül. És végre elérkezünk az első nem járműipari alkalmazáshoz is: 1720 környékén Joseph Williamson épít be differenciálhajtóművet egy időmérő szerkezetbe. Őt ugyan nem mint feltalálót tisztelik, de nevét mégis érdemes itt megemlíteni, mivel az ezt követő hivatkozások már az időszámításunk kezdete előtti időszakra mutatnak, és feltételezéseken alapulnak. Azért is fontos ezt az adatot megjegyezni, mert ez rávilágít a tényre, hogy nem a járműiparban jelent meg először ez a típusú hajtómű, és valószínű, hogy ilyen jellegű szerkezetek már korábban is ismertek voltak az óraipar területén.

2. Az Antikythera mechanizmus:

  Az idomérő szerkezetek és a bolygó-, illetve differenciálművek közeli kapcsolatát támasztja alá az a lelet is, melyet 1900-ban egy búvár az Antikythera görög sziget mellett egy elsüllyedt hajó roncsai között talált. A kutatások eredményeként kiderült, hogy a hajószerencsétlenség i.e.80 körül történhetett. A 32x10x16 cm-es tárgy fa borítása alatt bronz fogaskerekek rendszere figyelhető meg, azonban a csaknem 2000 éves víz alatti pusztulásnak ,köszönhetően" a tudósok sokáig nem voltak képesek megfejteni, mi célt szolgálhatott ez az adott kor technikai szintjét meghaladó szerkezet.

Csak 1971 után történt meg a következő lépés, amikor röntgensugarak segítségével próbálták rekonstruálni a fogaskerekek elrendezését. Végül az amerikai Derek de Solla Price-nak sikerült megfejtenie, hogyan is működhetett a mintegy 32 fogaskerékből álló konstrukció. Az elfogadott álláspont szerint a görög lelet egy asztronómiai műszer maradványa, mely a Nap és a Hold mozgását mutatta a háttérben rögzített csillagokhoz képest. Price elemzése szerint a szerkezetben bizonyos fogaskerekek bolygómozgást végeztek, és tulajdonképpen egy differenciálmű egyes elemeinek tekinthetők.

  Látható, hogy tulajdonképpen egy K+K típusú segédbolygókerekes hajtóművel állunk szemben. A nagy kerék a differenciál karjaként funkcionál, és egyéb - a differenciálon kívüli - fogaskerekekkel kapcsolódik. A másik két központi elem két behajtó elem. A fehér kerék az osztott kivitelű bolygókerék, a segédbolygókerék pedig az átlátszó kerék.

A készülék előlapján valószínűleg skálák illetve mutatók helyezkedtek el, és informáltak az adatokról. A Price által leírt működési elvet bizonyítja, hogy ókori írásos emlékek is említést tesznek ilyen, és ehhez hasonló asztrológiai eszközökről. Meglepő, hogy már a viszonylag alacsony technikai színvonalon lévő ókorban is képesek voltak ilyen összetett szerkezeteket készíteni. A legelső differenciálmű, amiről emlékek fellelhetők mégsem ez az eszköz.

3. Az első differenciálmű:

  I.e. 2600 körül Kínában Huang Di, a híres Sárga Császár készíttetett egy szerkezetet, melyhez számos legenda kapcsolódik, és melynek működési elve sokáig vita tárgya volt. A szerkezet tulajdonképpen egy lóvontatta szekér volt, aminek a tetején egy kinyújtott karú szobor állt. Amiért csodálat és misztikum övezte, az az volt, hogy a szobor karja mindig déli irányba (a kínai kultúrában ez a kitüntetett égtáj) mutatott, függetlenül attól, hogy tolták, húzták a szekeret, vagy hogy merre kanyarodtak vele. Eredetileg ünnepi alkalmakkor, illetve felvonulásokon használták ezt a mechanikus iránytűt.

A szerkezetet viszonylag pontosan leírják a korabeli írásos emlékek, mégis több különböző elmélet született a működés magyarázatára. George H. Lanchester mérnök 1973-ban mutatta be - a leírásoknak is megfelelő - elméletét mely azóta széles körben elfogadott mint valószínűsíthető működési elv. Szerinte a mechanizmus lelke egy differenciálmű volt, ami a fenti ábrán látható elrendezésben biztosíthatta a mutató forgatását a kanyar - vagyis a két kerék fordulatszámkülönbségének - függvényében. Egyenes menetben a differenciálmű centrális kerekei ellentétes irányba, azonos fordulatszámmal forogtak. A hajtómű karjához rögzített mutatónak (szobor) ebben a működési állapotban nem szabad mozdulnia.

Az ábrán a Sárga Császár szekerének egy modellje látható. A fellelhető adatok alapján kimondható tehát, hogy a történelem első differenciálműve valószínűleg ebben a ,Délkereső-szekér"-ben kapott helyet, mintegy 4600 évvel ezelőtt Kínában. Az ellenben nem bizonyítható, hogy Európában tudtak erről a szerkezetről, és innen vették át ezt a típusú hajtóművet. Valószínűbb, hogy Európában jóval később, a kínaiaktól függetlenül órakészítő mesterek alkalmazták először fogaskerekek ezen speciális elrendezését asztrológiai számítások lehetővé tételére, ahogy azt a bemutatott Antikhyteramechanizmus példája is bizonyítja.

• < Előző
• Következő >