Moduł 6

Diagnostyka układu kierowniczego i napędowego pojazdów samochodowych

1. Budowa układów kierowniczych2. Diagnostyka układów kierowniczych

3. Rodzaje układów napędowych pojazdów4. Badanie elementów układu napędowego

1. Budowa układów kierowniczychUkład   kierowniczy[1](rys.   6.1.)   jest   to   zespół   mechanizmów   umożliwiających   kierowaniepojazdem,   czyli   utrzymywanie   stałego   kierunku   jazdy   lub   jego   zmianę   zgodnie   z   woląkierowcy.

Rys. 6.1. Podstawowe elementy układu kierowniczego [5]: 1 ­   ramię zwrotnicy, 2­ dźwigniezwrotnic,  3­ drążek poprzeczny, 4­drążek podłużny, 5­ przekładnia kierownicza,  6 ­  ramięprzekładni kierowniczej, 7 ­ wał kierownicy, 8 ­ koło kierownicy, 9 ­ zwrotnica, 10­ czopyzwrotnic, 11 – belka osi przedniej

Układ kierowniczy powinien spełniać następujące warunki:

• zależność kinematyczna między kątami skrętu kół kierowanych powinna być możliwiebliska zależności teoretycznej;

• koła   skręcone   powinny   samoczynnie   powracać   do   położenia   odpowiadającegokierunkowi   jazdy   na   wprost   oraz   zapewniać   utrzymanie   tego   kierunku,   pomimodziałania sił bocznych niezależnych od kierowcy;

• uderzenia  wywołane  nierównościami  nawierzchni  nie  powinny  być   odczuwalne  nakole kierowniczym;

• pionowe   przemieszczenia   kół   kierowanych   wywołane   nierównościami   drogi   niepowinny powodować zmiany kierunku jazdy;

2

• kierowanie pojazdem powinno być łatwe i skuteczne, z użyciem możliwie małych siłna kole kierowniczym.

Układ kierowniczy [5] składa się z mechanizmu zwrotniczego i mechanizmu kierowniczego.Mechanizm zwrotniczy to zestaw dźwigni i drążków łączących koła kierowane. Mechanizmkierowniczy   dzięki   swojej   konstrukcji   umożliwia   przenoszenie   siły   i   ruchu   z   kołakierowniczego   do   mechanizmu   zwrotniczego.   Zapewnia   również   odpowiednie   sprzężenieruchu skręcającego kół kierowanych z obrotem koła kierownicy.

Mechanizm   zwrotniczy  [1]   to   zespół   dźwigni   i   drążków   łączących   koła   kierowane.Prawidłowy mechanizm zwrotniczy zapewnia toczenie się  kół  po łuku drogi  bez poślizgubocznego tzn. po torze, którego promień krzywizny jest zawsze prostopadły do płaszczyznykoła. Najprostszym mechanizmem jest trapezowy mechanizm zwrotniczy (rys. 6.2). 

Rys. 6.2. Trapezowy mechanizm zwrotniczy [5]: a) jazda po łuku, b) jazda na wprost

Samoczynne powracanie skręconych kół  do położenia odpowiadającego jeździe na wprost,czyli   tzw.   skłonność   samochodu   do   wychodzenia   z   zakrętu   oraz   utrzymywanie   przezsamochód kierunku jazdy na wprost, pomimo działania niewielkich sił bocznych, uzyskuje sięprzez   odpowiednie   pochylenie   kół   oraz   sworzni   zwrotnic.   Ustawienie   kół   kierowanychokreślają następujące wielkości geometryczne:

• kąt wyprzedzenia sworznia zwrotnicy   ­ kąt wyprzedzenia sworznia zwrotnicy , toαkąt, jaki tworzy z pionem oś sworznia zwrotnicy, mierzony w rzucie na płaszczyznępionową równoległą do podłużnej płaszczyzny symetrii samochodu. Kąt ten powodujewystąpienie momentu stabilizującego. Wartość tego kąta zawiera się w granicach od 0do 4 stopni.

• kąt pochylenia sworznia zwrotnicy   ­ kąt pochylenia sworznia zwrotnicy  , to kąt,β βjaki   tworzy   z   pionem   oś   sworznia   zwrotnicy,   mierzony   w   rzucie   na   płaszczyznęprostopadłą do podłużnej płaszczyzny symetrii samochodu. Wartość tego kąta zawierasię w granicach od 4 do 8 stopni.

• kąt   pochylenia   koła     ­   kąt   pochylenia   koła   to   kąt   między   płaszczyzną   koła   iγpłaszczyzną   pionową   równoległą   do   podłużnej   płaszczyzny   symetrii   samochodu,mierzony gdy koła są ustawione symetrycznie do osi podłużnej samochodu. Wartośćtego kąta zawiera się w granicach od 0 do 2 stopni.

3

• zbieżność   kół   Z­   zbieżność   kół   to   różnica   między   rozstawem   kół   kierowanych,mierzonym z tyłu (S1) i z przodu (S2) na obręczach kół, w płaszczyźnie równoległej dojezdni   i   przechodzącej   przez   środki   kół   ustawionych   symetrycznie   względempodłużnej   osi   samochodu.   Jeżeli   koła   kierowane   skierowane   są   do   wewnątrzsamochodu, to zbieżność jest dodatnia (koła są zbieżne).

Powyższe wielkości przedstawia rysunek 6.3.

Rys. 6.3. Wielkości przedstawiające ustawienie koła [5]

Jeśli koła kierowane skierowane są na zewnątrz, to zbieżność jest ujemna (koła są rozbieżne).Zbieżność dobiera się tak, aby równoważyła tendencję do rozchylania się kół. Kąt zbieżnościpołówkowej koła jezdnego   ­ jest to kąt zawarty pomiędzy płaszczyzną symetrii koła, a osiąδgeometryczną pojazdu ­ dla koła przedniego lub osią symetrii pojazdu ­ dla koła tylnego, przykołach ustawionych do jazdy na wprost.

Oś   symetrii   samochodu   ­   to   linia   przebiegająca   przez   środki   osi   przedniej   i   tylnej.   Ośgeometryczna jazdy ­ to prosta (dwusieczna) dzieląca kąt zbieżności całkowitej kół tylnych nadwa równe kąty.

Mechanizm kierowniczy[1] służy do przekazywania ruchu obrotowego koła kierownicy nazwrotnice w celu skręcenia kół kierowanych. Mechanizm kierowniczy umożliwia:

• skręty kół kierowanych pod wpływem obrotu kierownicy;• dzięki przełożeniu dostosowuje siłę przyłożoną do kierownicy i wartość kąta obrotu

kierownicy do wartości sił i kątów koniecznych do kierowania samochodem.

Głównym zespołem mechanizmu kierowniczego jest przekładnia kierownicza (rys. 6. 4). Jejzadaniem jest zapewnianie odpowiedniego przełożenia kinematycznego i dynamicznego orazodpowiedniej   charakterystyki   sprawności   mechanizmu   kierowniczego.   Przekładniakierownicza   zamienia   ruch   obrotowy   koła   kierownicy   na   ruch   postępowy   drążkówkierowniczych.

4

Przełożenie   kinematyczne   przekładni   kierowniczej   jest   to   stosunek   kąta   obrotu   kołakierownicy  do kąta   skręcenia  kół   kierowanych.  Największe  wartości  przełożenia  powinnyodpowiadać ustawieniu przekładni podczas jazdy na wprost.

Rys. 6.4. Mechanizmy kierownicze samochodu osobowego[5]: a) mechanizm kierowniczy zprzekładnią   zębatkową,   bez   wspomagania   (KIA   Spectra),   b)   mechanizm   kierowniczy   zewspomaganiem hydraulicznym (KIA Spectra), c) mechanizm kierowniczy ze wspomaganiemelektrycznym (Citroen  C3):  1   ­  koło  kierownicy  z  poduszką  powietrzną,  2   ­  przegubowakolumna   kierownicza,   3   ­   zębatkowy   mechanizm   kierowniczy,   4   ­   pompa   układuwspomagającego,   5   ­   zbiornik   płynu,   6   ­   przewody   hydrauliczne,   7   ­   silnik   elektrycznywspomagania

Wspomaganie układu kierowniczego

Układ   wspomagania   stosuje   się   głównie   w   celu   zmniejszenia   siły   jaką   kierowca   musiprzyłożyć do koła kierownicy , aby skręcić kołami. Wspomaganie układu kierowniczego[1]polega na tym, że siła, jaką przykłada kierowca do koła kierownicy nie jest wykorzystywanado pokonania  oporów skrętu  kół,   lecz  służy  jedynie  do  uruchomienia  układu  sterującego

5

(pneumatycznego   lub   hydraulicznego)   siłownikiem,   który   działa   na   drążek   podłużny   lubbezpośrednio   na   drążek   poprzeczny   układu   zwrotniczego.   Urządzenie   wspomagającepowinno:

• zapewnić pojazdowi „samopowracalność” do kierunku jazdy na wprost;• tłumić   wstrząsy   wywołane   nierównościami   drogi,   w   taki   jednak   sposób,   by   nie

pozbawić kierowcy informacji o jakości nawierzchni i kącie skrętu kół kierowanych;• być   tak zbudowane, aby jego awaria nie powodowała utraty możliwości kierowania

samochodem.

2. Diagnostyka układów kierowniczych

Diagnozowanie elementów układu kierowniczego wykonywane jest w celu ustalenia stopniazużycia  poszczególnych elementów układu.  Określa  się   również  parametry ustawienia kółkierowanych  i  porównuje   je  z  wartościami  dopuszczalnymi określonymi przez  producentapojazdu.

Przystępując do diagnostyki układu kierowniczego na początku poddaje się go oględzinomzewnętrznym. Podczas oględzin zewnętrznych należy sprawdzić przede wszystkim mocowanieprzekładni   i   kolumny   kierowniczej   oraz   szczelność   przekładni.   Wykonując   obrót   kołemkierownicy nie powinny występować  żadne zacięcia  i  nadmierne opory.  Sprawdzić  należyrównież stan drążków mechanizmu kierowniczego, połączeń przegubowych (kulowych) orazzabezpieczeń. Występowanie luzu między poszczególnymi elementami najłatwiej zauważyćprzy sprawdzaniu układu na tzw. „szarpaku”, który wymusza przemieszczenia koła w różnychpłaszczyznach. Jeżeli nie stwierdzimy żadnych niepokojących objawów, np. luzów, korozji,wycieków   oleju   z   przekładni   można   wykonać   próbę   drogową.   W   czasie   jazdy   próbnejsprawdzamy,   czy   wykonywanie   skrętu   nie   wymaga   użycia   zbyt   dużej   siły   oraz   czy   niewystępują drgania na kole kierownicy podczas przejeżdżania przez nierówności drogi.

Pomiar ruchu jałowego koła kierownicy stosuje się w celu określenia sumarycznego luzu wcałym   układzie.   Przeprowadza   się   go   z   użyciem   przyrządu   do   pomiaru   luzu   układukierowniczego LUZ­1 (rys. 6.5).

6

Rys. 6.5. Pomiar luzu układu kierowniczego z użyciem przyrządu LUZ – 1 [3]: 1 ­ czujnik ziglicą, 2 ­ statyw, 3 ­ wskazówka, 4 ­ suwak z podziałką kątową, 5 ­ dioda, 6 ­ prowadnica, 7 ­przewód elektryczny

Wykonanie pomiaru przeprowadza się w sposób następujący [3]:

• Ustawić koła przednie samochodu, jak do jazdy na wprost.• Statyw z czujnikiem ustawić obok lewego przedniego koła (rys. 6.5). Iglicę czujnika

zbliżyć na odległość około 0,5 mm od krawędzi tarczy koła po prawej stronie.• Założyć na koło kierownicy prowadnicę suwaka. Ustawić suwak z podziałką kątową

na prowadnicy tak, aby jego znak pokrywał się z osią obrotu koła kierownicy.• Umocować wskazówkę z przyssawką do szyby przedniej lub bocznej.• Powoli obracać koło kierownicy w prawo, do chwili zaświecenia diody (5), która jest

sygnałem,   że   koło   rozpoczęło   ruch   skrętny   po   skasowaniu   luzów   w   układziekierowniczym.

• Przytrzymać  koło kierownicy w tym położeniu i  ustawić  koniec wskazówki (3) napunkt 0° podziałki kątowej suwaka.

• Obrócić  koło  kierownicy  w  lewo,  aż   zgaśnie  dioda  (5),  co  jest   sygnałem,  że  kołozaczęło wykonywać skręt w drugą stronę.

• Odczytać   wynik   pomiaru   na   podziałce,   przy   czym   największy   ruch   jałowy   kołakierownicy, nie powinien przekraczać 10°.

Konstrukcje mechanizmów jezdnych współczesnych samochodów są na tyle skomplikowane iprecyzyjne, że wymagają bardzo dużej dokładności pomiaru, Z tego powodu nie stosuje sięjuż dzisiaj przyrządów mechanicznych. Geometrię kół zaleca się sprawdzać [3] przyrządamioptyczno­mechanicznymi, np. GTO­Quatro, optyczno­elektronicznymi np. Auto Geo­Test GT­

7

1216, GTE CA­ LIBRA, GTE SUPRA lub laserowo­mikroprocesorowymi, np. GTL COLT,względnie elektroniczno­komputerowymi, np. GTI geomaster.

Poniżej   zostały   przedstawione   najistotniejsze   różnice,   które   są   charakterystyczne   dlawszystkich typów urządzeń komputerowych[3]:

• każde urządzenie ma zakodowany automatyczny program samotestowania,• wynik   pomiaru   jest   zapamiętywany,   porównywany   z   danymi   fabrycznymi   i

wyświetlany na  ekranie  monitora   (najczęściej  barwnym);   jeżeli  wartość   zmierzonamieści   się  w  granicach  wymaganej   tolerancji,   otrzymuje  barwę   zieloną,   jeżeli  niemieści się ­ czerwoną; w razie potrzeby wynik pomiaru można otrzymać w postaciwydruku,

• na   monitorze   ukazują   się   jednocześnie:   symbol   graficzny   badanego   parametru,wartość zmierzona, wartość nominalna oraz ich różnica (rys. 6.6),

Rys.6.6.   Przykład   wyników   pomiaru   wyświetlanych   na   ekranie   przyrządu   do   kontroligeometrii kół FWA510 firmy Bosch [3]

• stosując   4   czujniki   zakładane   na   tarcze   kół   można   wykonać   jednoczesny   pomiargeometrii   dla   obu   osi;   czas   pomiaru   wynosi   ok.   3   minut,   jeżeli   obrotnice   są,dodatkowo wyposażone w elektroniczne czujniki zmiany kąta,

• bicie boczne jest kompensowane automatycznie we wszystkich czterech kołach w 4położeniach,

• pomiar   geometrii   kół   osi   przedniej   rozpoczyna   się   po   wykonaniu   programusprawdzającego, czy oś geometryczna (rzeczywista) pojazdu pokrywa się z jego osią

8

symetrii, ponieważ oś geometryczna stanowi bazę pomiarową: ewentualne odchyleniasą pokazywane na monitorze,

• wyniki   pomiarów   ustawienia   koła   z   jednej   strony   pojazdu   są   automatycznieporównywane   z   wynikami   uzyskanymi   dla   koła   z   przeciwnej   strony;   różnicaodpowiednich wielkości jest wyświetlana na monitorze.

Przed   przystąpieniem   do   pomiarów   parametrów   układu   kierowniczego   należy   wykonaćpomiar   bicia   kół   i   wykonać   kompensację   na   czujnikach   pomiarowych   (opracowane   napodstawie przyrządu GTO – Quatro – rys. 6.7).

Rys.  6.7.  Elementy czujników pomiarowych przyrządu GTO­QUATRO mocowane do kolaprzedniego (A) i tylnego (B)[3]: 1 ­ obrotnica, 2 ­ nakrętka radełkowana, 3 ­ ekran symetrii, 4,17 ­ suwak regulacji ostrości promienia świetlnego, 5,31­ moduł mechaniczny, 6, 21 ­ pokrętłokąta pochylenia koła ze skalą srebrną, 7 ­ pokrętło kątów sworznia zwrotnicy ze skalą żółtą, 8,23 ­ poziomica modułu mechanicznego, 9, 24 ­ pokrętło kompensacji  bicia koła,  10, 25 ­sworzeń osi, 11, 27 ­ śruba mocująca, 12, 28 ­ korpus, 13 ­ ekran zbieżności, 14 ­ dźwignialustra,  15   ­  projektor,  16   ­  otwór  wylotowy promieni   świetlnych  na  przeciwległy  czujnikpomiarowy,  18,  20  ­  poziomica  czujnika  pomiarowego,  19 ­  płyta   rolkowa,  22  ­  pokrętłozbieżności kątowej ze skalą zieloną, 29 ­ ekran uchylny, 30 ­ lustro

9

Wykonanie pomiaru bicia kół i jego kompensacja[3]:

• Sprawdzić   ciśnienie   powietrza   w   ogumieniu   i   w   razie   potrzeby   skorygować   donominalnego. Sprawdzić, czy nie występują nadmierne luzy w układzie kierowniczymi łożyskach kół.

• Obciążyć samochód zgodnie z zaleceniem producenta.• Sprawdzany samochód naprowadzić na obrotnice tak, aby koła przednie spoczywały

na środku tarcz obrotnic, a tylne na płytach rolkowych.• Do tarcz kół umocować czujniki przednie i tylne. Podłączyć projektory do zasilania.• Podnieść samochód. W przypadku możliwości podniesienia tylko jednej osi, należy

zacząć od osi tylnej.• Opuścić ekran uchylny (29), rys. 6.7, odsłaniając lustro (30) w czujniku tylnym.• Skierować   promień   świetlny   wysyłany   przez   czujnik   przedni   na   lustro   czujnika

tylnego.• Obrócić czujnik tylny na sworzniu (25), po poluzowaniu śruby (27), tak aby promień

świetlny po odbiciu od lustra padał na ekran symetrii (3).• Powoli   obracać   koło   tylne,   obserwując   przemieszczanie   się   plamki   świetlnej   na

ekranie symetrii i znaleźć wskazanie minimalne i maksymalne.• Obrócić pokrętło kompensacji bicia (24) w czujniku tylnym o tyle działek, ile wynosi

różnica między wskazaniem maksymalnym a minimalnym na skali ekranu symetrii.• Obrócić koło tylne najpierw tak, aby wskaźnik świetlny wskazywał na ekranie symetrii

wartość minimalną bicia, a następnie jeszcze o 90°, aby punkt o minimalnym biciuznalazł się w dolnym położeniu.

• Dokręcić śrubę blokującą czujnik tylny na sworzniu.• Powtórzyć kompensację bicia dla drugiego koła tylnego.• Podnieść przednią oś samochodu, jeśli nie został podniesiony cały pojazd.• Podnieść ekran uchylny (29) w czujniku tylnym, zasłaniając jego lustro.• Odblokować śrubę (11), mocującą czujnik przedni do sworznia, i obracać powoli koło

przednie,   trzymając czujnik przedni   tak,  aby promień  światła  padał  na tylny ekranuchylny.

• Obrócić  pokrętło  kompensacji  bicia   (9)  o   tyle  działek,   ile  wynosi   różnica  międzywskazaniem minimalnym a maksymalnym, odczytanym na skali ekranu uchylnego.

• Obrócić   koło  przednie  najpierw  tak,  aby wskaźnik  świetlny  na  ekranie  pokazywałwartość minimalną, a następnie o kąt 90°, aby punkt koła o minimalnym biciu znalazłsię u dołu.

• Dokręcić śrubę blokującą czujnik przedni na sworzniu.• Powtórzyć kompensację dla drugiego koła przedniego.• Opuścić   samochód  na  koła.  Nacisnąć   kilkakrotnie  na  przód   i   tył   samochodu,   aby

uzyskać prawidłowe ułożenie zawieszenia.

Więcej   informacji   dotyczących   pomiarów   geometrii   ustawienia   kół   można   znaleźć   nastronach:

http://www.precyzja.pl/teoria/artykuly­prasowe/rocznik­1996/206­pomiar­geometrii­ustawienia­kol­i­osi­czesc­ii

10

http://www.kbiem.pb.edu.pl/laboratoria/pojazdy/bialystok/stacjonarne/mibm_I_stopien/laboratorium_diagnostyki_technicznej/Lab_DT.pdf strony 23­30.

3. Rodzaje układów napędowych pojazdów

W samochodach osobowych stosuje się   trzy zasadnicze rozwiązania konstrukcyjne układunapędowego:

• Silnik   jest  umieszczony z  przodu,  napędzane są  koła   tylne.  Taki  układ  nazywamyukładem klasycznym (rys. 6.8a).

• Silnik umieszczony jest z przodu, napędzane są koła przednie. Taki układ nazywamyzblokowanym układem z napędem przednim (rys. 6.8b).

• Silnik   jest   umieszczony   z   tyłu,   napędzane   są   koła   tylne.   Taki   układ   nazywamyzblokowanym układem z napędem tylnym (rys. 6.8c).

Rys. 6.8. Rozwiązania konstrukcyjne układów napędowych [5].

Oprócz   wyżej   wymienionych   układów   stosuje   się   jeszcze   układy   napędowe,   w   którychnapędzane  są  wszystkie  koła  pojazdu.  Układ   taki  oznacza   się   symbolem AWD (ang.  AllWheel Drive, lub 4WD 4 Wheel Drive) − oznaczenie napędu na wszystkie koła, a mówiącdokładniej ­ na wszystkie osie pojazdu. 

Niezależnie od układu konstrukcyjnego w mechanizmie napędowym wyróżniamy następującezasadnicze zespoły:

11

• sprzęgło,• skrzynię biegów,• przekładnię główną z mechanizmem różnicowym,• półosie   napędowe   przekazujące   moment   obrotowy   od   przekładni   głównej   do   kół

napędzanych pojazdu.

Rozmieszczenie poszczególnych zespołów klasycznego układu napędowego ilustruje rysunek6.9.

Rys. 6.9. Rozmieszczenie zespołów w klasycznym układzie napędowym [5]: 1 ­ sprzęgło, 2­skrzynia biegów, 3­ wał napędowy, 4­ przekładnia główna z mechanizmem różnicowym

Sprzęgło służy do odłączania oraz płynnego sprzęgania wału korbowego silnika z dalszymizespołami   układu   napędowego   podczas   ruszania  pojazdu   oraz   podczas   zmiany  przełożeńskrzyni  biegów. Zabezpiecza ono również  układ napędowy przed przeciążeniem. Sprzęgłaużywa   się   również   do   odłączania   silnika   od   kół   podczas   zatrzymywania   pojazdu,   gdyprędkość obrotowa silnika maleje do prędkości biegu jałowego. W pojazdach samochodowychpowszechnie   stosuje   się   sprzęgła   cierne,   które   przenoszą   napęd   dzięki   siłom   tarciawystępującym między napędzającymi i napędzanym elementem sprzęgła.

Zasadę działania sprzęgła ciernego tarczowego ilustruje rys. 6.10. 

12

Rys.   6.10.   Zasada   działania   sprzęgła   ciernego[5]:   a)   sprzęgło   włączone,   b)   sprzęgłowyłączone: 1 ­ tarcza połączona z wałem korbowym silnika, 2­tarcza sprzęgnięta z układemnapędowym, 3 ­ tuleja wyciskowa, 4 ­ sprężyna, 5 ­ wałek sprzęgłowy skrzyni biegów, 6 ­pedał sprzęgła

Analizując rysunek 6.10 [5] zauważamy, iż tarcza 1 jest osadzona na wale korbowym silnika izazwyczaj stanowi ją koło zamachowe. Tarcza 2 sprzęgła jest osadzona przesuwnie na wałkusprzęgłowym   5   skrzyni   biegów.   Naciśnięcie   pedału   6   sprzęgła,   którego   dźwignia   dolnaprzesuwa tuleję sprzęgłową 3 połączoną z tarczą 2 sprzęgła, powoduje przesunięcie tej tarczy.Sprężyna 4 dociska obydwie tarcze do siebie, a występująca na ich styku siła tarcia umożliwiaprzeniesienie   momentu   obrotowego   (sprzęgło   jest   włączone).   Nacisk   na   pedał   sprzęgłapowoduje   odsunięcie   tarczy   sprzęgła.   Tarcza   ta,   a   wraz   z   nią   dalsze   elementy   układunapędowego, może teraz wirować niezależnie od wału korbowego silnika lub pozostawać wspoczynku podczas pracy silnika.

Oprócz   sprzęgieł   ciernych[5]   w   niektórych   pojazdach   znalazły   zastosowanie   sprzęgłahydrokinetyczne, przenoszące napęd dzięki bezwładności cieczy wprawianej w ruch wirowymiędzy łopatkami dwóch wirników: napędzającego  i napędzanego. Wirnik napędzający jestsprzężony z wałem korbowym silnika, natomiast wirnik napędzany ­ z wałkiem sprzęgłowymskrzynki  biegów. Ze względu na  brak sztywnego połączenia  między stroną  napędzającą   inapędzaną  sprzęgło hydrokinetyczne pracuje z nieustannym poślizgiem. Wartość  momentuprzenoszonego   przez   takie   sprzęgło   zależy   od   intensywności   wirowania   cieczy,   przetomoment   ten   jest   tym   większy,   im   większa   jest   różnica   prędkości   obrotowej   międzyobydwiema stronami sprzęgła.

Jak już wspomniano siła przenoszona przez sprzęgło jest przekazywana na wałek sprzęgłowyskrzynki biegów. Zadaniem skrzynki biegów jest umożliwienie zmiany przełożenia, a przez tosłuży do efektywnego przekazywania mocy wytwarzanej przez silnik do napędu pojazdu wzakresie prędkości obrotowej silnika.

W   pojazdach   samochodowych   [5]   stosuje   się   trzy   rodzaje   skrzyni   biegów,   różniące   sięsposobem sterowania. Są to:

• skrzynie biegów zwykłe, w których kierowca wybiera odpowiednie przełożenie (bieg)oraz włącza go,

• skrzynie biegów półautomatyczne, w których kierowca wybiera żądane przełożenie,natomiast jego włączenia dokonuje automat,

13

• skrzynie   biegów   automatyczne,   w   których   zarówno   dobór   najkorzystniejszego   wdanych warunkach jazdy przełożenia, jak i jego włączanie odbywa się samoczynnie.

Obecnie   prawie   wyłącznie   stosowane   są   skrzynie   biegów   z   kołami   zębatymi   stalezazębionymi. W takim rodzaju skrzyni biegów pary kół zębatych na wałkach pośrednim igłównym   są   ze   sobą   stale   zazębione,   natomiast   koło   wałka   głównego   może   się   na   nimswobodnie  obracać.   Sprzężenie   tego  koła   zębatego   z  wałkiem głównym dokonuje   się   zapomocą sprzęgła zębatego. W chwili sprzęgania wieńca sprzęgła zębatego z wieńcem kołazębatego mogą wystąpić uderzenia wywołane różnicą prędkości obrotowych tych elementów.Aby   temu   zapobiegać   stosuje   się   sprzęgła   zębate   połączone   z   dodatkowymi   sprzęgłamiciernymi,  których zadaniem  jest   synchronizowanie   (wyrównywanie)  prędkości  obrotowychsprzęganych elementów przed włączeniem sprzęgła zębatego.

Przełączenie   biegu   [5]   wymaga   przesunięcia   sprzęgieł   zębatych   lub   synchronizatorów.Przeniesienie siły i przesunięcia z dźwigni zmiany biegów ­ obsługiwanej przez kierowcę ­ nawidełki   przełączające,   działające   bezpośrednio   na   przesuwane   elementy,   umożliwiamechanizm sterowania skrzyni biegów.

Siła napędowa powstająca na wałku w skrzynce biegów jest następnie przekazywana przezwał   napędowy   do   przekładni   głównej.   Wał   napędowy   jest   więc   łącznikiem   międzyelementami układu napędowego, które są w znacznym oddaleniu od siebie.

Wał napędowy z przegubami krzyżakowymi przedstawia rys. 6.11. 

Rys. 6.11. Wał napędowy [5]: 1 ­ rura, 2 ­ przeguby krzyżakowe, 3­ wielowypust, 4­ uszczelki

Wał [5] jest wykonany z cienkościennej rury stalowej 1 i zakończony z obu stron widełkamiprzegubów   2.   Podczas   jazdy   samochodu   zmiany   położenia   tylnego   mostu   powodująniewielkie   zmiany   odległości   między   przegubami   walu.   Przy   jednej   z   końcówek   wałuniezbędne   jest   więc   zastosowanie   połączenia   wielowypustowego   3.   Połączenie   to   jestokresowo napełniane smarem stałym i uszczelnione uszczelką 4.

W wałach napędowych z reguły są stosowane przeguby krzyżakowe.

Niekiedy odległość między sprzęganymi zespołami układu napędowego jest zbyt duża, abywał   jednoodcinkowy był   dostatecznie   sztywny.  Wtedy   stosuje   się  wał  podwójny,  wsparłypośrednio w dodatkowym łożysku.

W   samochodach   ze   zblokowanymi   układami   napędowymi   napęd   jest   przenoszony   przezpółosie   napędowe,   które   łączą   przekładnię   główną   i   mechanizm   różnicowy   z   kołaminapędzanymi.  Półosie taki mają  budowę  podobną  do wału napędowego, z tą  różnicą   iż  sąznacznie krótsze niż wał. 

14

W przypadku, gdy napędzane są koła przednie samochodu musi istnieć dodatkowo możliwośćskrętu kół. W związku z tym na końcu   takich półosi, stosuje się przegub homokinetycznyspełniający to zadanie. Budowę przegubu ilustruje rys. 6. 12.

Rys. 6.12. Przegub kulowy [5]: 1 ­ czasza kulista, 2 ­ koszyk, 3 ­ kulka, 4­ piasta

Moment   obrotowy   ze   skrzyni   biegów   za   pośrednictwem   wału   napędowego   trafia   doprzekładni   głównej.   Jednym   z   jej   zadań   jest   zwiększenie   tego   momentu.   W   większościsamochodów   przekładnia   główna   zmienia   również   kierunek   przekazywania   napędu   zpodłużnego, zgodnego z kierunkiem osi wału korbowego silnika, na poprzeczny, zgodny zkierunkiem osi  kół   samochodu.  Nie  dzieje   się   tak  w samochodach,  w których silnik   jestustawiony   poprzecznie,   gdyż   wówczas   nie   ma   potrzeby   zmiany   kierunku   przekazywanianapędu.  Budowę  najprostszej  przekładni  głównej  przedstawia  rys.  6.13a.  Mniejsze[5]  kołozębate (zębnik)  2 jest  wykonane na wałku atakującym 3, otrzymującym napęd ze skrzynibiegów bezpośrednio (w zablokowanych układach napędowych) lub za pośrednictwem wałunapędowego (w układzie klasycznym). Duże koło zębate 1, zwane kołem talerzowym, jestosadzone   w   osi   kół   napędzanych   samochodu.   Jeżeli   osie   obu   stożkowych   kół   zębatychprzecinają się, to przekładnię nazywa się zwykłą. Jeżeli natomiast oś wałka atakującego jestpołożona poniżej osi koła talerzowego, to przekładnię nazywa się hipoidalną.

Rys. 6.13. Przekładnie główne [5]: a) model uproszczony, b) przekrój: 1 ­ koło talerzowe, 2 ­zębnik, 3 ­ wałek atakujący

W   klasycznym   układzie   napędowym   przekładnia   główna   jest   umieszczona   w   obudowie,nazywanej  pochwą   (rys.  6.14),  która   stanowi   jedną   całość   z   tylnym mostem napędowym.

15

Obudowa ta spełnia zadanie osi, która przejmujące część ciężaru samochodu. Znajdujące sięwewnątrz pochwy półosie napędowe przenoszą moment obrotowy od przekładni głównej dokół napędzanych samochodu.

Rys. 6.14. Pochwa mostu napędowego [5]: 

Przekładnia główna na ogół połączona jest z mechanizmem różnicowym, którego zadaniemjest umożliwienie toczenia się kół napędzanych podczas jazdy po łuku bez poślizgu.

Budowę mechanizmu różnicowego przedstawia rys. 6.15.

Rys. 6.15. Mechanizm różnicowy z kołami zębatymi stożkowymi[5]: a) konstrukcja, b) częściskładowe:1 ­ koło talerzowe, 2 ­ obudowa, 3 ­ koło koronowe, 4 ­ półosie, 5 ­ satelity, 6 ­krzyżak, 7­ pierścień ślizgowy

4. Badanie elementów układu napędowego

Elementy układu napędowego wymagają określonego typu obsługi. Obsługa sprzęgła [5] obejmuje sprawdzanie i regulację jałowego skoku pedału sprzęgła orazsmarowanie połączeń ruchowych mechanizmu sterowania.Luz miedzy łożyskiem wyciskowym,   a dźwigienkami sprzęgłowymi powinien wynosić 2÷3mm i co odpowiada 20÷30 mm skoku pedału. Luz ten maleje w miarę zużywania się okładzintarczy  sprzęgłowej,  aż  w końcu osiąga wartość   równą  0   i  wówczas  sprzęgło  zaczyna sięślizgać.  W przypadku zmierzenia   jałowego skoku pedału sprzęgła   i  stwierdzenia  wartościmniejszej niż dopuszczalna należy wykonać regulację układu.

16

Połączenia   ruchowe   [5]   mechanizmu   sterowania   należy   okresowo   smarować.   Elementywyposażone w smarowniczki smaruje się smarem stałym. Do pozostałych połączeń wystarczywpuścić po kilka kropli oleju przekładniowego. Jeżeli instrukcja obsługi samochodu zalecaokresowe napełnianie smarem łożyska wyciskowego sprzęgła,   to czynność   tę  należy takżewykonywać podczas obsługi sprzęgła. W pojazdach wyposażonych w hydrauliczne sterowaniesprzęgła   okresowemu   sprawdzeniu   podlega   poziom   cieczy   w   zbiorniku   pompy   sprzęgła.Znaczniejszy ubytek cieczy wskazuje na nie­szczelność w układzie, toteż w takim przypadkunależy   troskliwie   sprawdzić   wszystkie   połączenia.   Jeżeli   wyciek   był   duży,   to   po   jegousunięciu należy układ odpowietrzyć.Obsługa skrzyni biegów [5] obejmuje sprawdzenie i ewentualne uzupełnienie oleju, okresowąwymianę oleju, kontrolę działania oraz kontrolę szczelności.Poziom oleju w skrzyni biegów trzeba sprawdzać podczas każdej obsługi okresowej. Częściejnależy sprawdzać w razie stwierdzenia wycieku oleju przez nieszczelność, do czasu usunięciatego uszkodzenia. Ilość oleju w skrzyni biegów jest zwykle określona w fabrycznej instrukcjiobsługi pojazdu. Skrzynia biegów jest zazwyczaj tak skonstruowana, aby otwór, przez którynapełnia się ją olejem, stanowił jednocześnie otwór przelewowy. Dolna krawędź tego otworuwyznacza poziom oleju w skrzyni.

Wymiany oleju  w skrzyni  biegów należy dokonywać  w  terminach podanych w  instrukcjiobsługi   pojazdu.   Olej   należy   spuszczać,   gdy   mechanizmy   są   nagrzane   (na   przykład,bezpośrednio po przyjeździe z drogi). Zaleca się sprawdzić czy w spuszczonym oleju są opiłkimetalowe.   Ich   obecność   wskazuje   na   nadmierne   zużywanie   się   mechanizmów   skrzyni;wówczas trzeba sprawdzić stan kół zębatych, łożysk i elementów synchronizatorów. Wszelkieniesprawności   skrzyni   biegów   można   wykryć   podczas   eksploatacji   pojazdu.   Najczęściejspotyka się następujące objawy: utrudnione włączanie biegów, hałaśliwa praca i nagrzewaniesię. Utrudnione włączanie biegów może być spowodowane niesprawnością wewnętrznego lubzewnętrznego   mechanizmu   sterowania.   W   ramach   obsługi   można   jedynie   sprawdzićpoprawność   regulacji   cięgien   zewnętrznego   mechanizmu   zmiany   biegów.   W   innychprzypadkach skrzynia biegów musi być poddana naprawie. Hałaśliwa praca skrzyni biegówświadczy o braku oleju lub o nadmiernym zużyciu jej elementów. Jeżeli po uzupełnieniu olejuhałas nie ustąpił, skrzynia wymaga naprawy. Nadmierne grzanie się skrzyni biegów zazwyczajświadczy o niedomiarze oleju. Ilość oleju należy wtedy bezzwłocznie uzupełnić.

Obsługa wałów napędowych [5] polega na okresowym smarowaniu przegubów i połączeniawielowypustowego oraz na sprawdzaniu, czy w przegubach nie występują  nadmierne luzy.Przeguby krzyżakowe najczęściej smaruje się olejem przekładniowym, natomiast połączeniewielowypustowe   ­   smarem   stałym.   W   wielu   nowych   samochodach   zarówno   połączeniewielowypustowe, jak i łożyska przegubów, są napełnione środkiem smarnym, który powinienwystarczyć  na cały okres ich eksploatacji.  W takich samochodach elementów tych się  niesmaruje.   Istnienie nadmiernych  luzów w przegubach i  połączeniu wielowypustowym wałusygnalizują   narastające  z  czasem drgania  wału  oraz  wyraźnie   słyszalne  stuki  występującepodczas zmian kierunku skręcania wału (przejście od hamowania do przyspieszania itp.).

Obsługa   mostów   napędowych   [5]   polega   na   okresowym   sprawdzaniu,   uzupełnianiu   iwymianie oleju oraz kontroli szczelności. Czynności związane z zapewnieniem właściwegopoziomu oleju w moście napędowym oraz ze sprawdzaniem jego szczelności wykonuje się taksamo, jak w przypadkach skrzynki biegów.

17

Obsługa mechanizmów mostu napędowego[5].  Objawami nieprawidłowej  pracy przekładnigłównej   i   mechanizmu   różnicowego   są:   nadmierne   grzanie   się   oraz   hałaśliwa   praca.Przyczynami takich objawów są zwykle nadmierne luzy międzyzębne w przekładni głównejlub   niewłaściwe   napięcie   wstępne   łożysk.   Zazwyczaj   jest   możliwa   regulacja   przekładnigłównej,  jednak czynność   ta wymaga znacznych umiejętności  i powinna być  wykonywanaprzez   wykwalifikowanych   pracowników.   Luzy   międzyzębne   przekładni   głównej   możnaoszacować przez ręczne poruszanie końca wałka zębnika połączonego z wałem napędowym.W czasie dokonywania tej czynności dźwignia zmiany biegów musi być w położeniu luzu.Sumaryczne luzy w mechanizmach łączących koła napędzane jednej osi (wielowypusty pół­osi oraz koła zębate mechanizmu różnicowego) można oszacować obracając ręcznie jedno zkół   po   uniesieniu   badanej   osi   pojazdu.   Obracanie   jednego   z   kół   powinno   spowodowaćobracanie drugiego koła w przeciwnym kierunku. Ruch obu kół w tym samym kierunku przyjednoczesnym obracaniu   się  wału  napędowego  świadczy  o  nadmiernym wzroście  oporówruchu mechanizmu różnicowego.

Bibliografia:

1. Kubiak P., Zalewski M. (2012). Pracownia diagnostyki pojazdów samochodowych, Warszawa: WKiŁ,

2. Trzeciak K. (2005). Diagnostyka samochodów osobowych, Warszawa: WKiŁ,3. Orzełowski S. (2008). Naprawa i obsługa pojazdów samochodowych, Warszawa: 

WSiP,4. Praca zbiorowa, (2003). Budowa pojazdów samochodowych cz.1 i 2, Wydawnictwo 

Warszawa: REA.5. Rychter T. (2012). Mechanik pojazdów samochodowych, Warszawa: WSiP.

Netografia:1. Wikipedia www.wikipedia.pl2. Portal PRECYZJA http://www.precyzja.pl/teoria/artykuly­prasowe/rocznik­1996/206­

pomiar­geometrii­ustawienia­kol­i­osi­czesc­ii3. Pomiar geometrii układu 

jezdnego http://www.kbiem.pb.edu.pl/laboratoria/pojazdy/bialystok/stacjonarne/mibm_I_stopien/laboratorium_diagnostyki_technicznej/Lab_DT.pdf strony 23­30.

18