A diff rondsellager is het kegellager, of een bijpassend paar lagers, dat de rondselas in een differentieelhuis ondersteunt en deze in nauwkeurige uitlijning houdt met het ringwiel, terwijl zowel de radiale belasting van het tandwiel als de drukbelasting van de spiraalvormige tandwielhoek wordt gedragen. Als een diff-rondsellager versleten, te weinig voorgespannen of vervuild is, verschuift de rondselas onder belasting, beweegt het tandwielpatroon uit het midden, en het resultaat is een gierend geluid bij het accelereren of vertragen, tandwielslijtage en uiteindelijk een totale uitval van de aandrijflijn. Het vervangen van een defect diff-rondsellager op zichzelf is zelden voldoende; het passende loopvlak, het opvouwbare afstandsstuk of vulringpakket en de rondselafdichting worden bijna altijd samen vervangen om de juiste lagervoorspanning te herstellen.
Het rondsel is een van de hardst werkende componenten in de aandrijflijn van een voertuig. Elke keer dat er koppel van de aandrijfas naar de wielen stroomt, gaat het eerst door het rondsel, wat betekent dat de rondsellagerset de volledige koppelvermenigvuldiging van de eindoverbrengingsverhouding absorbeert, de stuwkracht die wordt gegenereerd door de spiraal- of hypoïde versnellingshoek en de schokbelastingen van het schakelen, het inschakelen van de koppeling en oneffen wegoppervlakken. Hierdoor zijn rondsellagers ontworpen met veel nauwere toleranties dan de meeste andere lagers op een voertuig, en wordt het vervangen ervan behandeld als een precisiebewerking in plaats van het verwisselen van vastgeschroefde onderdelen.
Deze gids behandelt de constructie en typen van lagers, hoe u een probleem met een rondsellager kunt onderscheiden van andere geluiden van de aandrijflijn, de hoofdoorzaken van voortijdige defecten, de volledige vervangingsprocedure die een winkel volgt, realistische kosten, hoe de levensduur van lagers verschilt tussen dagelijks rijden, slepen en offroad-gebruik, veelvoorkomende installatiefouten en een gedetailleerd gedeelte met veelgestelde vragen waarin de meest gestelde vragen over het onderhoud van rondsellagers worden beantwoord.
Begrijpen waar een rondsellager eigenlijk van gemaakt is, verklaart waarom voorspanning, netheid en correcte montage hier zoveel belangrijker zijn dan bij een eenvoudig wiellager. Een rondsellagerset is een kegellager, wat betekent dat de rollen de vorm hebben van afgeknotte kegels in plaats van cilinders of kogels. Door deze geometrie kan het lager tegelijkertijd gecombineerde radiale en axiale (duw)belastingen dragen, wat essentieel is omdat het rondsel zowel zijwaarts als in de lengterichting tegen de lagers drukt terwijl het het ringtandwiel aandrijft.
De kegel is het binnenste loopvlak, rechtstreeks op de rondselas gedrukt, met de taps toelopende rollen en een vasthoudkooi eromheen geklonken of gelast. De kegel draait te allen tijde met het rondsel mee en is het onderdeel dat het vaakst wordt gescoord als een lager droogloopt.
De kom wordt in de boring van het differentieelhuis gedrukt en blijft stilstaan terwijl de kegel en de rollen erin draaien. Een beker die in de boring draait, vaak een 'gesponnen beker' genoemd, is een veel voorkomende secundaire storing zodra een lager voldoende is versleten om zijn perspassing te verliezen.
De kooi houdt de taps toelopende rollen gelijkmatig verdeeld rond de kegel. Een ingestorte of gebroken kooi zorgt ervoor dat de rollen samenklonteren, wat een van de snelste manieren is om een catastrofaal vastlopen van de lagers te bewerkstelligen, omdat de hele lading hierdoor op slechts een paar rollen wordt geconcentreerd.
Het lagerstaal dat in rondsellagers wordt gebruikt, is doorgaans een doorgeharde chroomlegering, die met warmte is behandeld tot een oppervlaktehardheid in het bereik van 58 tot 65 op de Rockwell C-schaal, die de slijtvastheid in evenwicht brengt met de taaiheid die nodig is om schokbelasting te overleven zonder te barsten. Omdat kegellagers alleen kunnen worden afgesteld en niet eenvoudigweg kunnen worden vastgeschroefd met een vaste speling, vereisen ze een voorbelastingsprocedure met behulp van een plethuls, een stevig afstandsstuk met select-fit opvulstukken, of in sommige ontwerpen een stelmoer met schroefdraad, die verderop in deze handleiding allemaal in meer detail worden besproken.
Bijna elk wegdifferentieel maakt gebruik van kegellagers voor het rondsel, gerangschikt in een van de twee indelingen. Het is belangrijk om te begrijpen welke lay-out wordt gebruikt, omdat dit verandert hoe de voorspanning wordt ingesteld, hoe het lager in de loop van de tijd verslijt en hoeveel arbeid er nodig is wanneer het uiteindelijk moet worden vervangen.
De rondselkop zit tussen het voorste en achterste lager, zodat beide lagers de radiale belasting direct delen. Dit is de lay-out die te vinden is in de meeste differentiëlen voor personenauto's en lichte vrachtwagens, waaronder behuizingen in de Ford 8.8-, GM 8.6- en Toyota 8 inch-stijl. Straddle-gemonteerd ontwerpen verdelen de belasting over het algemeen gelijkmatiger en hebben de neiging een marginaal lage voorbelasting langer te tolereren voordat de symptomen optreden, hoewel het uiteindelijke falen vaak plotselinger is.
Een kleiner pilotlager ondersteunt het uiteinde van de rondselneus vóór het ringtandwiel, wat gebruikelijk is bij zwaardere vrachtwagenassen zoals de Dana 60 en Dana 80. Het pilotlager neemt individueel minder belasting op, maar als een defect hier optreedt, ontstaat er nog steeds een verlies van de rondseldiepte en het ingrijpingspatroon, en omdat het pilotlager diep in de neus van de behuizing zit, is het meestal de meest arbeidsintensieve van de twee lagers om te vervangen.
Een kleiner aantal differentiëlen, meestal oudere of speciale toepassingen, maakt gebruik van een enkelvoudig lagerpaar met borgmoer en een kraag met schroefdraad in plaats van een plethuls of vulringpakket. Door dit ontwerp kan de voorspanning worden ingesteld en opnieuw worden gecontroleerd zonder demontage, wat handig is voor herhaalde aanpassingen, maar minder gebruikelijk is bij moderne productieassen omdat het de bewerkingskosten aan de behuizing verhoogt.
| Differentiële familie | Lager Layout | Voorlaadmethode |
|---|---|---|
| Ford 8,8/9 inch | Straddle-gemonteerd | Crush-huls of massieve afstandshouder met vulringen |
| GM 8,6 / 9,5 | Straddle-gemonteerd | Opvouwbare crush-hoes |
| Toyota 8-inch | Straddle-gemonteerd | Stevige afstandhouder met select-fit vulplaten |
| Dana 60/80 | Overhangend met pilotlager | Vulplaatjes achter de lagercup |
| Oudere assen met borgmoerstijl | Straddle-gemonteerd | Instelkraag met schroefdraad en borgring |
Slijtage van rondsellagers kondigt zich zelden aan met een enkel duidelijk symptoom. In plaats daarvan heeft het de neiging meerdere kleinere veranderingen in geluid en gevoel op elkaar te stapelen die over een paar duizend kilometer erger worden. Daarom wordt bij een nauwkeurige diagnose meestal uitgegaan van een combinatie van de onderstaande symptomen en niet van één op zichzelf.
Omdat verschillende onderdelen van de aandrijflijn een soortgelijk gejank of gegrom kunnen produceren, voorkomt het correct isoleren van de bron dat u moet betalen voor onderdelen die nooit het probleem vormden. De onderstaande tabel vat het onderscheidende patroon voor elke gemeenschappelijke bron samen.
| Bron | Ruispatroon | Veranderingen met |
|---|---|---|
| Rondsellager | Zeuren of grommen, aanwezig in zowel rijden als kusten | Voertuigsnelheid, geen stuurinput |
| Ring en rondsel tandwiel in elkaar grijpend | Gejank dat sterk toeneemt onder belasting | Gaspedaalstand, meer dan uitrollen |
| Wiellager | Stabiele drone, constant ongeacht het gaspedaal | Als je naar links of rechts draait, verplaats je de belasting op dat wiel |
| Versleten homokineet | Klikken op draait in plaats van gejank | Stuurhoek tijdens bochten |
| Vloeistof met laag differentieel | Gejank dat geleidelijk in de loop van de weken verschijnt | Blijft bij alle snelheden bestaan, eenmaal aanwezig |
Kegellagers zijn afhankelijk van voorspanning, een opzettelijk lichte klemkracht, om de rollen onder alle belastingsrichtingen tegen de loopring te houden. Als u de voorspanning te laag instelt, slippen de rollen in plaats van netjes te rollen, waardoor warmte ontstaat en de rollen binnen een kort onderhoudsinterval plat worden. De voorspanning van het rondsellager op de meeste passagiersdifferentiëlen ligt tussen de 15 en 30 inch-pounds roterend koppel voor gebruikte lagers en hoger voor nieuwe, en het wordt gecontroleerd met een inch-pound momentsleutel op de rondselmoer, niet op gevoel geschat. Een te hoge voorbelasting is net zo schadelijk als een te lage voorspanning, omdat de rollen hierdoor constant onnodig worden belast, waardoor de bedrijfstemperatuur stijgt en de levensduur van de lagers wordt verkort, zelfs onder lichte rijomstandigheden.
Hypoïde tandwielolie-additieven slijten door hitte en kilometerstand, en zodra de viscositeit en filmsterkte afnemen, lopen de lagerrollen en loopvlakken in metaal-op-metaal contact in plaats van een beschermende oliefilm. Het binnendringen van water via rivierovergangen of hogedrukreiniging is een tweede veel voorkomende besmettingsroute, omdat water het additievenpakket verdringt en putvorming op de lagers binnen enkele dagen in plaats van maanden versnelt. Stof en gruis dat binnendringt via een gescheurde asopening of een defecte rondselafdichting is een derde pad, en zodra schurende deeltjes in de olie terechtkomen, werken ze elke keer dat het rondsel draait als een slijpmiddel op zowel de rollen als de loopvlakken.
Langdurig slepen verhoogt de differentiële bedrijfstemperatuur, waardoor de dikte van de oliefilm afneemt op het moment dat de lagerbelasting het hoogst is. Voertuigen die regelmatig worden gesleept, profiteren van een vloeistofverversingsinterval dat ongeveer de helft bedraagt van de standaardaanbeveling en, indien beschikbaar, van een extra differentieelkoeler. Herhaalde korte, harde lanceringen, zoals het starten van een aanhanger op een helling of agressieve off-the-line acceleratie, plaatsen een korte maar zeer hoge stuwkrachtpiek op het rondsellager waardoor vermoeidheid sneller ontstaat dan bij stationair rijden over dezelfde totale afstand.
Een groot deel van de voortijdige defecten aan rondsellagers is terug te voeren op eerder onderhoud aan tandwielen of lagers waarbij de plethuls te strak was aangedraaid, het opvulpakket verkeerd werd gemeten of de diepte van het rondsel niet werd geverifieerd met een patrooncontrole, waardoor het lager in een hoek werd belast waarvoor het nooit was ontworpen. Een kom of kegel die enigszins gespannen is ingedrukt, in plaats van haaks op de boring van de behuizing, is een andere veel voorkomende installatiefout die zich manifesteert als voortijdige slijtage die zich concentreert op één kant van het rolvlak in plaats van gelijkmatig rond het lager.
Een voertuig dat maandenlang geparkeerd staat terwijl de differentieelvloeistof stilstaat, kan lichte oppervlaktecorrosie ontwikkelen (vaak valse brinelling of fretting genoemd) precies op het punt waar elke rol tegen de loopring rust, omdat er geen rotatie is om de dunne beschermende oliefilm opnieuw te verdelen. Wanneer er weer met het voertuig wordt gereden, ontstaat er bij lage snelheid een zwakke maar constante trilling of geluid, ook al heeft het lager heel weinig feitelijk werk gedaan.
Omdat vervanging van rondsellagers de diepte en voorspanning reset, volgt deze een vaste volgorde in plaats van een eenvoudige omwisseling. De onderstaande stappen geven de volgorde weer die een differentieelwerkplaats volgt op een spreidstand-gemonteerde as.
Er worden twee verschillende methoden gebruikt om de afstand tussen de twee rondsellagers in te stellen, en elke methode heeft een duidelijk effect op de manier waarop het werk wordt gedaan. Een opvouwbare plethuls is een zacht, speciaal gemaakt afstandsstuk dat geleidelijk wordt verpletterd naarmate de rondselmoer wordt vastgedraaid, waardoor de lagerspeling geleidelijk wordt gesloten totdat de beoogde voorspanning is bereikt; het nadeel is dat een crush-huls een onderdeel voor eenmalig gebruik is, omdat het te strak aandraaien, zelfs maar een klein beetje, betekent dat je je terug moet trekken en opnieuw moet beginnen met een gloednieuwe hoes in plaats van de verbrijzelde hoes opnieuw te gebruiken. Een solide afstandsstuk gecombineerd met een stapel dunne vulplaatjes bereikt hetzelfde resultaat door fysiek de dikte van het vulplaatje te selecteren die de juiste voorspanning produceert. Dit vergt meer metingen, maar maakt het mogelijk om de rondselmoer herhaaldelijk vast te draaien tot een vaste koppelwaarde zonder het risico dat er per ongeluk iets te veel wordt verpletterd.
Een gloednieuw rondsellager kan nog steeds voortijdig defect raken als de omliggende installatiestappen overhaast worden uitgevoerd. De meest voorkomende vermijdbare fouten zijn de volgende.
Bij mild dagelijks gebruik met constante snelheden en lichte belasting gaat een correct afgesteld rondsellager op een goed onderhouden differentieel doorgaans ruim 240.000 km mee, waarbij vloeistofverversingen de belangrijkste variabele zijn die bepaalt of het de bovengrens van dat bereik bereikt.
Regelmatig slepen in de buurt van het nominale vermogen van het voertuig verhoogt de aanhoudende bedrijfstemperatuur en de stuwkracht, en de levensduur van de rondsellagers kan onder deze omstandigheden merkbaar korter zijn, tenzij de vloeistofverversingen vaker plaatsvinden en, indien beschikbaar, een extra koeler wordt gemonteerd.
Diepwaterovergangen zijn een van de snelste manieren om een differentieel te vervuilen, aangezien een hete behuizing die snel afkoelt in koud water water langs de asopening of afdichting kan zuigen; een inspectie van de vloeistofconditie nadat er veel water is gepasseerd, is een eenvoudige manier om verontreiniging op te sporen voordat deze het lager bereikt.
Herhaaldelijke lanceringen met een hoog toerental en een hoog koppel concentreren de stuwkrachtpieken op het rondsellager, en voertuigen die op deze manier worden gebruikt, profiteren vaak van een korter vloeistofverversingsinterval en een periodieke controle van de speling van de rondselflens, zelfs als er nog geen geluid is ontstaan.
De kosten zijn sterk afhankelijk van de vraag of het ontwerp van de plethuls hergebruik van het opvulpakket mogelijk maakt of een volledige reset van het patroon vereist, en van de vraag of de drager moet worden verwijderd om toegang te krijgen tot de boring van het voorste rondsellager.
| Artikel | Typisch bereik |
|---|---|
| Rondsellager set (front and rear cone and cup) | $ 60 tot $ 180 |
| Rondselafdichting, plethuls en opvulset | $ 25 tot $ 70 |
| Tandwielolie en wrijvingsmodificator | $ 20 tot $ 45 |
| Winkelarbeid, alleen lager, patroon ongewijzigd | $ 180 tot $ 350 |
| Winkelarbeid, volledige rondseldiepte en patroon opnieuw instellen | $350 tot $650 |
| Extra kosten als de behuizingsboring of het tandkrans beschadigd is | $ 400 tot $ 1.200 en hoger |
Wachten tot een lager volledig kapot gaat, kost meestal meer dan de bovenstaande getallen, omdat een vastgelopen of rondgedraaid rondsellager vaak de boring van de behuizing beschadigt of de ring en het rondsel meeneemt, waardoor een lagerklus verandert in een volledige vervanging van de tandwielset. Het vroegtijdig signaleren van het geluid en het plannen van een reparatie die alleen de lagers bevat, is consequent de goedkopere uitkomst in bijna elk geval dat een differentieelwinkel tegenkomt.
Het vervangen van een rondsellager thuis is mogelijk voor een ervaren hobbyist, maar vereist een lagerpers, een inch-pound momentsleutel met voldoende resolutie om veranderingen in de voorspanning van één cijfer te lezen, een meetklok voor verificatie van de speling en de diepte van het rondsel, en een markeringsmiddel om het tandwielpatroon te controleren. Zonder deze apparatuur kunnen de voorspanning en het patroon niet nauwkeurig worden geverifieerd, en een lager dat zonder een goede patrooncontrole is geïnstalleerd, valt vaak binnen een paar duizend kilometer weer uit, ook al leek het correct geïnstalleerd. Om deze reden laten de meeste eigenaren zonder differentieelspecifiek gereedschap deze klus klaren in een werkplaats die regelmatig tandwiel- en lagerwerkzaamheden uitvoert, in plaats van dit alleen met algemeen autogereedschap te proberen.
Ververs de differentieelvloeistof volgens het interval dat is gespecificeerd voor de bedrijfscyclus van het voertuig, doorgaans elke 30.000 tot 60.000 mijl bij normaal gebruik en ongeveer de helft van de tijd bij normaal slepen of offroad-gebruik.
Een langzaam lek van de rondselafdichting dat onopgemerkt blijft, zorgt ervoor dat het vloeistofniveau onder het lager daalt, zodat de bovenste rollen ruimschoots drooglopen voordat het niveau laag genoeg lijkt om u bij een snelle blik zorgen over te maken.
Een gejank dat in een vroeg stadium wordt opgemerkt, is bijna altijd een reparatie die alleen betrekking heeft op het lager; hetzelfde geluid dat nog eens 5.000 tot 16.000 mijl wordt genegeerd, verspreidt vaak slijtage aan de tandvlakken van de ring en het rondsel.
Telkens wanneer de rondselmoer is losgedraaid, moet de roterende voorspanning opnieuw worden gecontroleerd met een inch-pound momentsleutel in plaats van aan te nemen dat deze nog steeds correct is, aangezien de plethuls zichzelf niet reset.
Een snelle kleur- en geurcontrole na een diepwateroversteek of een hogedrukreiniging nabij de as vangt vervuiling vroegtijdig op, voordat deze de kans krijgt om in de lagerraces te putten.
De asontluchting laat de drukopbouw door warmtecycli ontsnappen; een geblokkeerde of geknikte ontluchtingsleiding kan vloeistof of verontreinigingen langs de rondselafdichting dwingen, dus het is de moeite waard om dit tijdens routinematig vloeistofonderhoud te controleren.
Ja, in de meeste gevallen kunnen het rondsellager, de afdichting en de plethuls of het afstandsstuk zelfstandig worden vervangen terwijl de bestaande ring- en rondselset wordt hergebruikt, op voorwaarde dat de tandwieltanden geen putjes of hitteverkleuring vertonen en het patroon kan worden gereset met de juiste dieptering.
Er is geen veilige vaste afstand; een lager dat pas begint te zeuren, kan nog enkele duizenden kilometers meegaan, terwijl een lager dat al meetbare flensspeling vertoont, binnen een dag bij intensief gebruik kan vastlopen. Het is dus veiliger om de reparatie in te plannen zodra het geluid wordt geïdentificeerd, in plaats van op een tijdlijn te rijden.
Nee. Een wiellager ondersteunt de naaf en het wiel buiten het differentieelhuis, terwijl een diff-rondsellager in het differentieel zit en de rondselas ondersteunt; de twee produceren soortgelijke zeurende of grommende geluiden. Daarom is een goede diagnose, en niet alleen het geluid, nodig voordat onderdelen worden besteld.
De specificaties variëren per as, maar een gemeenschappelijk doel voor een nieuwe lagerset op lichte assen is een roterend koppel van 20 tot 30 inch-pounds, gemeten aan de rondselmoer met de afdichting droog geïnstalleerd, terwijl een gebruikte lagerset doorgaans lager wordt afgesteld, ongeveer 15 tot 20 inch-pounds; de toepasselijke fabrieksservicehandleiding moet altijd worden gecontroleerd op de specifieke ascode.
Synthetische tandwielolie behoudt over het algemeen de viscositeit en filmsterkte beter bij hoge bedrijfstemperaturen dan minerale tandwielolie, wat een van de redenen is dat het vaak wordt gespecificeerd voor trekassen en sperdifferentiëlen, hoewel het geen onjuiste voorspanning of een beschadigd lagerloopvlak compenseert.
Door het rondsellager te verwisselen, verandert de stapel vulstukken die de rondseldiepte instelt, en zelfs een verschuiving van een paar duizendsten van een inch beweegt waar de tand van het ringtandwiel de rondseltand raakt, dus de controle van het markeringssamengestelde patroon bevestigt dat het nieuwe lager het tandwiel niet naar de tandrand heeft geduwd, wat snelle slijtage zou veroorzaken.
Een lager dat uit de cup is verwijderd, mag over het algemeen niet opnieuw worden geïnstalleerd, zelfs als het er acceptabel uitziet, omdat de rollen en loopvlakken in de loop van de tijd een specifiek microscopisch slijtagepatroon ontwikkelen dat op elkaar is afgestemd, en het opnieuw monteren van een gebruikte conus met een nieuwe cup, of omgekeerd, de neiging heeft om de slijtage van beide onderdelen te versnellen.
De meeste voertuigen hebben geen directe sensor die de toestand van de rondsellagers controleert, dus alleen al door dit probleem verschijnt er zelden een waarschuwingslampje; Het geluid, de trillingen en de vloeistofconditie blijven de belangrijkste manieren waarop het probleem wordt opgemerkt voordat het ernstig genoeg wordt om andere systemen te beïnvloeden.
Niet direct, aangezien het rondsellager zelf soortgelijke belastingen ondervindt, ongeacht of de drager open of gelimiteerd is; eenheden met beperkte slip genereren echter extra warmte uit de koppelingspakketten, en als de juiste wrijvingsgemodificeerde versnellingsbakolie niet wordt gebruikt, kan die extra warmte de levensduur van elk onderdeel in de behuizing verkorten, inclusief het rondsellager.