Diagnostyka układu kierowniczego i napędowego

1. Moduł 6
Diagnostyka układu kierowniczego i napędowego
pojazdów samochodowych
1. Budowa układów kierowniczych
2. Diagnostyka układów kierowniczych

2. 3. Rodzaje układów napędowych pojazdów
4. Badanie elementów układu napędowego
1. Budowa układów kierowniczych
Układ kierowniczy[1](rys. 6.1.) jest to zespół mechanizmów umożliwiających kierowanie
pojazdem, czyli utrzymywanie stałego kierunku jazdy lub jego zmianę zgodnie z wolą
kierowcy.
Rys. 6.1. Podstawowe elementy układu kierowniczego [5]: 1 ­ ramię zwrotnicy, 2­ dźwignie
zwrotnic, 3­ drążek poprzeczny, 4­drążek podłużny, 5­ przekładnia kierownicza, 6 ­ ramię
przekładni kierowniczej, 7 ­ wał kierownicy, 8 ­ koło kierownicy, 9 ­ zwrotnica, 10­ czopy
zwrotnic, 11 – belka osi przedniej
Układ kierowniczy powinien spełniać następujące warunki:
• zależność kinematyczna między kątami skrętu kół kierowanych powinna być możliwie
bliska zależności teoretycznej;
• koła skręcone powinny samoczynnie powracać do położenia odpowiadającego
kierunkowi jazdy na wprost oraz zapewniać utrzymanie tego kierunku, pomimo
działania sił bocznych niezależnych od kierowcy;
• uderzenia wywołane nierównościami nawierzchni nie powinny być odczuwalne na
kole kierowniczym;
• pionowe przemieszczenia kół kierowanych wywołane nierównościami drogi nie
powinny powodować zmiany kierunku jazdy;
2

3. • kierowanie pojazdem powinno być łatwe i skuteczne, z użyciem możliwie małych sił
na kole kierowniczym.
Układ kierowniczy [5] składa się z mechanizmu zwrotniczego i mechanizmu kierowniczego.
Mechanizm zwrotniczy to zestaw dźwigni i drążków łączących koła kierowane. Mechanizm
kierowniczy dzięki swojej konstrukcji umożliwia przenoszenie siły i ruchu z koła
kierowniczego do mechanizmu zwrotniczego. Zapewnia również odpowiednie sprzężenie
ruchu 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 poślizgu
bocznego tzn. po torze, którego promień krzywizny jest zawsze prostopadły do płaszczyzny
koła. 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 przez
samochód kierunku jazdy na wprost, pomimo działania niewielkich sił bocznych, uzyskuje się
przez odpowiednie pochylenie kół oraz sworzni zwrotnic. Ustawienie kół kierowanych
określają następujące wielkości geometryczne:
• kąt wyprzedzenia sworznia zwrotnicy ­ kąt wyprzedzenia sworznia zwrotnicy , toα
kąt, jaki tworzy z pionem oś sworznia zwrotnicy, mierzony w rzucie na płaszczyznę
pionową równoległą do podłużnej płaszczyzny symetrii samochodu. Kąt ten powoduje
wystąpienie momentu stabilizującego. Wartość tego kąta zawiera się w granicach od 0
do 4 stopni.
• kąt pochylenia sworznia zwrotnicy ­ kąt pochylenia sworznia zwrotnicy , to kąt,β β
jaki tworzy z pionem oś sworznia zwrotnicy, mierzony w rzucie na płaszczyznę
prostopadłą do podłużnej płaszczyzny symetrii samochodu. Wartość tego kąta zawiera
się w granicach od 4 do 8 stopni.
• kąt pochylenia koła ­ kąt pochylenia koła to kąt między płaszczyzną koła iγ
płaszczyzną pionową równoległą do podłużnej płaszczyzny symetrii samochodu,
mierzony gdy koła są ustawione symetrycznie do osi podłużnej samochodu. Wartość
tego kąta zawiera się w granicach od 0 do 2 stopni.
3

4. • 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 do
jezdni i przechodzącej przez środki kół ustawionych symetrycznie względem
podłużnej osi samochodu. Jeżeli koła kierowane skierowane są do wewnątrz
samochodu, 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 zbieżności
połówkowej koła jezdnego ­ jest to kąt zawarty pomiędzy płaszczyzną symetrii koła, a osiąδ
geometryczną pojazdu ­ dla koła przedniego lub osią symetrii pojazdu ­ dla koła tylnego, przy
kołach ustawionych do jazdy na wprost.
Oś symetrii samochodu ­ to linia przebiegająca przez środki osi przedniej i tylnej. Oś
geometryczna jazdy ­ to prosta (dwusieczna) dzieląca kąt zbieżności całkowitej kół tylnych na
dwa równe kąty.
Mechanizm kierowniczy[1] służy do przekazywania ruchu obrotowego koła kierownicy na
zwrotnice 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). Jej
zadaniem jest zapewnianie odpowiedniego przełożenia kinematycznego i dynamicznego oraz
odpowiedniej charakterystyki sprawności mechanizmu kierowniczego. Przekładnia
kierownicza zamienia ruch obrotowy koła kierownicy na ruch postępowy drążków
kierowniczych.
4

5. Przełożenie kinematyczne przekładni kierowniczej jest to stosunek kąta obrotu koła
kierownicy do kąta skręcenia kół kierowanych. Największe wartości przełożenia powinny
odpowiadać ustawieniu przekładni podczas jazdy na wprost.
Rys. 6.4. Mechanizmy kierownicze samochodu osobowego[5]: a) mechanizm kierowniczy z
przekładnią zębatkową, bez wspomagania (KIA Spectra), b) mechanizm kierowniczy ze
wspomaganiem hydraulicznym (KIA Spectra), c) mechanizm kierowniczy ze wspomaganiem
elektrycznym (Citroen C3): 1 ­ koło kierownicy z poduszką powietrzną, 2 ­ przegubowa
kolumna kierownicza, 3 ­ zębatkowy mechanizm kierowniczy, 4 ­ pompa układu
wspomagającego, 5 ­ zbiornik płynu, 6 ­ przewody hydrauliczne, 7 ­ silnik elektryczny
wspomagania
Wspomaganie układu kierowniczego
Układ wspomagania stosuje się głównie w celu zmniejszenia siły jaką kierowca musi
przyłożyć do koła kierownicy , aby skręcić kołami. Wspomaganie układu kierowniczego[1]
polega na tym, że siła, jaką przykłada kierowca do koła kierownicy nie jest wykorzystywana
do pokonania oporów skrętu kół, lecz służy jedynie do uruchomienia układu sterującego
5

6. (pneumatycznego lub hydraulicznego) siłownikiem, który działa na drążek podłużny lub
bezpośrednio na drążek poprzeczny układu zwrotniczego. Urządzenie wspomagające
powinno:
• 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 stopnia
zużycia poszczególnych elementów układu. Określa się również parametry ustawienia kół
kierowanych i porównuje je z wartościami dopuszczalnymi określonymi przez producenta
pojazdu.
Przystępując do diagnostyki układu kierowniczego na początku poddaje się go oględzinom
zewnętrznym. Podczas oględzin zewnętrznych należy sprawdzić przede wszystkim mocowanie
przekładni i kolumny kierowniczej oraz szczelność przekładni. Wykonując obrót kołem
kierownicy nie powinny występować żadne zacięcia i nadmierne opory. Sprawdzić należy
również stan drążków mechanizmu kierowniczego, połączeń przegubowych (kulowych) oraz
zabezpieczeń. Występowanie luzu między poszczególnymi elementami najłatwiej zauważyć
przy sprawdzaniu układu na tzw. „szarpaku”, który wymusza przemieszczenia koła w różnych
płaszczyznach. Jeżeli nie stwierdzimy żadnych niepokojących objawów, np. luzów, korozji,
wycieków oleju z przekładni można wykonać próbę drogową. W czasie jazdy próbnej
sprawdzamy, czy wykonywanie skrętu nie wymaga użycia zbyt dużej siły oraz czy nie
występują drgania na kole kierownicy podczas przejeżdżania przez nierówności drogi.
Pomiar ruchu jałowego koła kierownicy stosuje się w celu określenia sumarycznego luzu w
całym układzie. Przeprowadza się go z użyciem przyrządu do pomiaru luzu układu
kierowniczego LUZ­1 (rys. 6.5).
6

7. Rys. 6.5. Pomiar luzu układu kierowniczego z użyciem przyrządu LUZ – 1 [3]: 1 ­ czujnik z
iglicą, 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 układzie
kierowniczym.
• Przytrzymać koło kierownicy w tym położeniu i ustawić koniec wskazówki (3) na
punkt 0° podziałki kątowej suwaka.
• Obrócić koło kierownicy w lewo, aż zgaśnie dioda (5), co jest sygnałem, że koło
zaczęło wykonywać skręt w drugą stronę.
• Odczytać wynik pomiaru na podziałce, przy czym największy ruch jałowy koła
kierownicy, nie powinien przekraczać 10°.
Konstrukcje mechanizmów jezdnych współczesnych samochodów są na tyle skomplikowane i
precyzyjne, że wymagają bardzo dużej dokładności pomiaru, Z tego powodu nie stosuje się
już dzisiaj przyrządów mechanicznych. Geometrię kół zaleca się sprawdzać [3] przyrządami
optyczno­mechanicznymi, np. GTO­Quatro, optyczno­elektronicznymi np. Auto Geo­Test GT­
7

8. 1216, GTE CA­ LIBRA, GTE SUPRA lub laserowo­mikroprocesorowymi, np. GTL COLT,
względnie elektroniczno­komputerowymi, np. GTI geomaster.
Poniżej zostały przedstawione najistotniejsze różnice, które są charakterystyczne dla
wszystkich 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 zmierzona
mieści się w granicach wymaganej tolerancji, otrzymuje barwę zieloną, jeżeli nie
mieści się ­ czerwoną; w razie potrzeby wynik pomiaru można otrzymać w postaci
wydruku,
• 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 kontroli
geometrii kół FWA510 firmy Bosch [3]
• stosując 4 czujniki zakładane na tarcze kół można wykonać jednoczesny pomiar
geometrii 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 4
położeniach,
• pomiar geometrii kół osi przedniej rozpoczyna się po wykonaniu programu
sprawdzającego, czy oś geometryczna (rzeczywista) pojazdu pokrywa się z jego osią
8

9. symetrii, ponieważ oś geometryczna stanowi bazę pomiarową: ewentualne odchylenia
są pokazywane na monitorze,
• wyniki pomiarów ustawienia koła z jednej strony pojazdu są automatycznie
porównywane z wynikami uzyskanymi dla koła z przeciwnej strony; różnica
odpowiednich wielkości jest wyświetlana na monitorze.
Przed przystąpieniem do pomiarów parametrów układu kierowniczego należy wykonać
pomiar bicia kół i wykonać kompensację na czujnikach pomiarowych (opracowane na
podstawie przyrządu GTO – Quatro – rys. 6.7).
Rys. 6.7. Elementy czujników pomiarowych przyrządu GTO­QUATRO mocowane do kola
przedniego (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 ­ pokrętło
kąta 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 ­ dźwignia
lustra, 15 ­ projektor, 16 ­ otwór wylotowy promieni świetlnych na przeciwległy czujnik
pomiarowy, 18, 20 ­ poziomica czujnika pomiarowego, 19 ­ płyta rolkowa, 22 ­ pokrętło
zbieżności kątowej ze skalą zieloną, 29 ­ ekran uchylny, 30 ­ lustro
9

10. Wykonanie pomiaru bicia kół i jego kompensacja[3]:
• Sprawdzić ciśnienie powietrza w ogumieniu i w razie potrzeby skorygować do
nominalnego. Sprawdzić, czy nie występują nadmierne luzy w układzie kierowniczym
i 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 biciu
znalazł 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 ekran
uchylny.
• Obrócić pokrętło kompensacji bicia (9) o tyle działek, ile wynosi różnica między
wskazaniem minimalnym a maksymalnym, odczytanym na skali ekranu uchylnego.
• Obrócić koło przednie najpierw tak, aby wskaźnik świetlny na ekranie pokazywał
wartość minimalną, a następnie o kąt 90°, aby punkt koła o minimalnym biciu znalazł
się 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 na
stronach:
http://www.precyzja.pl/teoria/artykuly­prasowe/rocznik­1996/206­pomiar­geometrii­
ustawienia­kol­i­osi­czesc­ii
10

11. http://www.kbiem.pb.edu.pl/laboratoria/pojazdy/bialystok/stacjonarne/mibm_I_stopien/labora
torium_diagnostyki_technicznej/Lab_DT.pdf strony 23­30.
3. Rodzaje układów napędowych pojazdów
W samochodach osobowych stosuje się trzy zasadnicze rozwiązania konstrukcyjne układu
napędowego:
• Silnik jest umieszczony z przodu, napędzane są koła tylne. Taki układ nazywamy
układem klasycznym (rys. 6.8a).
• Silnik umieszczony jest z przodu, napędzane są koła przednie. Taki układ nazywamy
zblokowanym układem z napędem przednim (rys. 6.8b).
• Silnik jest umieszczony z tyłu, napędzane są koła tylne. Taki układ nazywamy
zblokowanym 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 których
napędzane są wszystkie koła pojazdu. Układ taki oznacza się symbolem AWD (ang. All
Wheel Drive, lub 4WD 4 Wheel Drive) − oznaczenie napędu na wszystkie koła, a mówiąc
dokładniej ­ na wszystkie osie pojazdu.
Niezależnie od układu konstrukcyjnego w mechanizmie napędowym wyróżniamy następujące
zasadnicze zespoły:
11

12. • 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 rysunek
6.9.
Rys. 6.9. Rozmieszczenie zespołów w klasycznym układzie napędowym [5]: 1 ­ sprzęgło, 2­
skrzynia biegów, 3­ wał napędowy, 4­ przekładnia główna z mechanizmem różnicowym
Sprzęgło służy do odłączania oraz płynnego sprzęgania wału korbowego silnika z dalszymi
zespołami układu napędowego podczas ruszania pojazdu oraz podczas zmiany przełożeń
skrzyni biegów. Zabezpiecza ono również układ napędowy przed przeciążeniem. Sprzęgła
używa się również do odłączania silnika od kół podczas zatrzymywania pojazdu, gdy
prędkość obrotowa silnika maleje do prędkości biegu jałowego. W pojazdach samochodowych
powszechnie stosuje się sprzęgła cierne, które przenoszą napęd dzięki siłom tarcia
występującym między napędzającymi i napędzanym elementem sprzęgła.
Zasadę działania sprzęgła ciernego tarczowego ilustruje rys. 6.10.
12

13. Rys. 6.10. Zasada działania sprzęgła ciernego[5]: a) sprzęgło włączone, b) sprzęgło
wyłączone: 1 ­ tarcza połączona z wałem korbowym silnika, 2­tarcza sprzęgnięta z układem
napędowym, 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 i
zazwyczaj stanowi ją koło zamachowe. Tarcza 2 sprzęgła jest osadzona przesuwnie na wałku
sprzęgłowym 5 skrzyni biegów. Naciśnięcie pedału 6 sprzęgła, którego dźwignia dolna
przesuwa 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 umożliwia
przeniesienie momentu obrotowego (sprzęgło jest włączone). Nacisk na pedał sprzęgła
powoduje odsunięcie tarczy sprzęgła. Tarcza ta, a wraz z nią dalsze elementy układu
napędowego, może teraz wirować niezależnie od wału korbowego silnika lub pozostawać w
spoczynku podczas pracy silnika.
Oprócz sprzęgieł ciernych[5] w niektórych pojazdach znalazły zastosowanie sprzęgła
hydrokinetyczne, przenoszące napęd dzięki bezwładności cieczy wprawianej w ruch wirowy
między łopatkami dwóch wirników: napędzającego i napędzanego. Wirnik napędzający jest
sprzężony z wałem korbowym silnika, natomiast wirnik napędzany ­ z wałkiem sprzęgłowym
skrzynki biegów. Ze względu na brak sztywnego połączenia między stroną napędzającą i
napędzaną sprzęgło hydrokinetyczne pracuje z nieustannym poślizgiem. Wartość momentu
przenoszonego przez takie sprzęgło zależy od intensywności wirowania cieczy, przeto
moment ten jest tym większy, im większa jest różnica prędkości obrotowej między
obydwiema stronami sprzęgła.
Jak już wspomniano siła przenoszona przez sprzęgło jest przekazywana na wałek sprzęgłowy
skrzynki biegów. Zadaniem skrzynki biegów jest umożliwienie zmiany przełożenia, a przez to
służy do efektywnego przekazywania mocy wytwarzanej przez silnik do napędu pojazdu w
zakresie prędkości obrotowej silnika.
W pojazdach samochodowych [5] stosuje się trzy rodzaje skrzyni biegów, różniące się
sposobem 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

14. • skrzynie biegów automatyczne, w których zarówno dobór najkorzystniejszego w
danych warunkach jazdy przełożenia, jak i jego włączanie odbywa się samoczynnie.
Obecnie prawie wyłącznie stosowane są skrzynie biegów z kołami zębatymi stale
zazębionymi. W takim rodzaju skrzyni biegów pary kół zębatych na wałkach pośrednim i
głównym są ze sobą stale zazębione, natomiast koło wałka głównego może się na nim
swobodnie obracać. Sprzężenie tego koła zębatego z wałkiem głównym dokonuje się za
pomocą sprzęgła zębatego. W chwili sprzęgania wieńca sprzęgła zębatego z wieńcem koła
zębatego mogą wystąpić uderzenia wywołane różnicą prędkości obrotowych tych elementów.
Aby temu zapobiegać stosuje się sprzęgła zębate połączone z dodatkowymi sprzęgłami
ciernymi, których zadaniem jest synchronizowanie (wyrównywanie) prędkości obrotowych
sprzęganych 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 ­ na
widełki przełączające, działające bezpośrednio na przesuwane elementy, umożliwia
mechanizm sterowania skrzyni biegów.
Siła napędowa powstająca na wałku w skrzynce biegów jest następnie przekazywana przez
wał napędowy do przekładni głównej. Wał napędowy jest więc łącznikiem między
elementami 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 widełkami
przegubów 2. Podczas jazdy samochodu zmiany położenia tylnego mostu powodują
niewielkie zmiany odległości między przegubami walu. Przy jednej z końcówek wału
niezbędne jest więc zastosowanie połączenia wielowypustowego 3. Połączenie to jest
okresowo 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, aby
wał jednoodcinkowy był dostatecznie sztywny. Wtedy stosuje się wał podwójny, wsparły
pośrednio w dodatkowym łożysku.
W samochodach ze zblokowanymi układami napędowymi napęd jest przenoszony przez
półosie napędowe, które łączą przekładnię główną i mechanizm różnicowy z kołami
napędzanymi. Półosie taki mają budowę podobną do wału napędowego, z tą różnicą iż są
znacznie krótsze niż wał.
14

15. W przypadku, gdy napędzane są koła przednie samochodu musi istnieć dodatkowo możliwość
skrętu kół. W związku z tym na końcu takich półosi, stosuje się przegub homokinetyczny
spełniający 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 do
przekładni głównej. Jednym z jej zadań jest zwiększenie tego momentu. W większości
samochodów przekładnia główna zmienia również kierunek przekazywania napędu z
podłużnego, zgodnego z kierunkiem osi wału korbowego silnika, na poprzeczny, zgodny z
kierunkiem osi kół samochodu. Nie dzieje się tak w samochodach, w których silnik jest
ustawiony poprzecznie, gdyż wówczas nie ma potrzeby zmiany kierunku przekazywania
napędu. Budowę najprostszej przekładni głównej przedstawia rys. 6.13a. Mniejsze[5] koło
zębate (zębnik) 2 jest wykonane na wałku atakującym 3, otrzymującym napęd ze skrzyni
biegów bezpośrednio (w zablokowanych układach napędowych) lub za pośrednictwem wału
napędowego (w układzie klasycznym). Duże koło zębate 1, zwane kołem talerzowym, jest
osadzone w osi kół napędzanych samochodu. Jeżeli osie obu stożkowych kół zębatych
przecinają się, to przekładnię nazywa się zwykłą. Jeżeli natomiast oś wałka atakującego jest
położona 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

16. Obudowa ta spełnia zadanie osi, która przejmujące część ciężaru samochodu. Znajdujące się
wewnątrz pochwy półosie napędowe przenoszą moment obrotowy od przekładni głównej do
kół napędzanych samochodu.
Rys. 6.14. Pochwa mostu napędowego [5]:
Przekładnia główna na ogół połączona jest z mechanizmem różnicowym, którego zadaniem
jest 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) części
składowe: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 oraz
smarowanie połączeń ruchowych mechanizmu sterowania.
Luz miedzy łożyskiem wyciskowym, a dźwigienkami sprzęgłowymi powinien wynosić 2÷3
mm i co odpowiada 20÷30 mm skoku pedału. Luz ten maleje w miarę zużywania się okładzin
tarczy sprzęgłowej, aż w końcu osiąga wartość równą 0 i wówczas sprzęgło zaczyna się
ślizgać. W przypadku zmierzenia jałowego skoku pedału sprzęgła i stwierdzenia wartości
mniejszej niż dopuszczalna należy wykonać regulację układu.
16

17. Połączenia ruchowe [5] mechanizmu sterowania należy okresowo smarować. Elementy
wyposażone w smarowniczki smaruje się smarem stałym. Do pozostałych połączeń wystarczy
wpuścić po kilka kropli oleju przekładniowego. Jeżeli instrukcja obsługi samochodu zaleca
okresowe napełnianie smarem łożyska wyciskowego sprzęgła, to czynność tę należy także
wykonywać podczas obsługi sprzęgła. W pojazdach wyposażonych w hydrauliczne sterowanie
sprzęgła okresowemu sprawdzeniu podlega poziom cieczy w zbiorniku pompy sprzęgła.
Znaczniejszy ubytek cieczy wskazuje na nie­szczelność w układzie, toteż w takim przypadku
należy troskliwie sprawdzić wszystkie połączenia. Jeżeli wyciek był duży, to po jego
usunięciu należy układ odpowietrzyć.
Obsługa skrzyni biegów [5] obejmuje sprawdzenie i ewentualne uzupełnienie oleju, okresową
wymianę oleju, kontrolę działania oraz kontrolę szczelności.
Poziom oleju w skrzyni biegów trzeba sprawdzać podczas każdej obsługi okresowej. Częściej
należy sprawdzać w razie stwierdzenia wycieku oleju przez nieszczelność, do czasu usunięcia
tego uszkodzenia. Ilość oleju w skrzyni biegów jest zwykle określona w fabrycznej instrukcji
obsługi pojazdu. Skrzynia biegów jest zazwyczaj tak skonstruowana, aby otwór, przez który
napełnia się ją olejem, stanowił jednocześnie otwór przelewowy. Dolna krawędź tego otworu
wyznacza poziom oleju w skrzyni.
Wymiany oleju w skrzyni biegów należy dokonywać w terminach podanych w instrukcji
obsługi pojazdu. Olej należy spuszczać, gdy mechanizmy są nagrzane (na przykład,
bezpośrednio po przyjeździe z drogi). Zaleca się sprawdzić czy w spuszczonym oleju są opiłki
metalowe. Ich obecność wskazuje na nadmierne zużywanie się mechanizmów skrzyni;
wówczas trzeba sprawdzić stan kół zębatych, łożysk i elementów synchronizatorów. Wszelkie
niesprawności skrzyni biegów można wykryć podczas eksploatacji pojazdu. Najczęściej
spotyka się następujące objawy: utrudnione włączanie biegów, hałaśliwa praca i nagrzewanie
się. Utrudnione włączanie biegów może być spowodowane niesprawnością wewnętrznego lub
zewnętrznego mechanizmu sterowania. W ramach obsługi można jedynie sprawdzić
poprawność regulacji cięgien zewnętrznego mechanizmu zmiany biegów. W innych
przypadkach skrzynia biegów musi być poddana naprawie. Hałaśliwa praca skrzyni biegów
świadczy o braku oleju lub o nadmiernym zużyciu jej elementów. Jeżeli po uzupełnieniu oleju
hałas nie ustąpił, skrzynia wymaga naprawy. Nadmierne grzanie się skrzyni biegów zazwyczaj
świadczy o niedomiarze oleju. Ilość oleju należy wtedy bezzwłocznie uzupełnić.
Obsługa wałów napędowych [5] polega na okresowym smarowaniu przegubów i połączenia
wielowypustowego oraz na sprawdzaniu, czy w przegubach nie występują nadmierne luzy.
Przeguby krzyżakowe najczęściej smaruje się olejem przekładniowym, natomiast połączenie
wielowypustowe ­ smarem stałym. W wielu nowych samochodach zarówno połączenie
wielowypustowe, jak i łożyska przegubów, są napełnione środkiem smarnym, który powinien
wystarczyć na cały okres ich eksploatacji. W takich samochodach elementów tych się nie
smaruje. Istnienie nadmiernych luzów w przegubach i połączeniu wielowypustowym wału
sygnalizują narastające z czasem drgania wału oraz wyraźnie słyszalne stuki występujące
podczas zmian kierunku skręcania wału (przejście od hamowania do przyspieszania itp.).
Obsługa mostów napędowych [5] polega na okresowym sprawdzaniu, uzupełnianiu i
wymianie oleju oraz kontroli szczelności. Czynności związane z zapewnieniem właściwego
poziomu oleju w moście napędowym oraz ze sprawdzaniem jego szczelności wykonuje się tak
samo, jak w przypadkach skrzynki biegów.
17

18. Obsługa mechanizmów mostu napędowego[5]. Objawami nieprawidłowej pracy przekładni
głównej i mechanizmu różnicowego są: nadmierne grzanie się oraz hałaśliwa praca.
Przyczynami takich objawów są zwykle nadmierne luzy międzyzębne w przekładni głównej
lub niewłaściwe napięcie wstępne łożysk. Zazwyczaj jest możliwa regulacja przekładni
głównej, jednak czynność ta wymaga znacznych umiejętności i powinna być wykonywana
przez wykwalifikowanych pracowników. Luzy międzyzębne przekładni głównej można
oszacować 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 pół­
osi oraz koła zębate mechanizmu różnicowego) można oszacować obracając ręcznie jedno z
kół po uniesieniu badanej osi pojazdu. Obracanie jednego z kół powinno spowodować
obracanie drugiego koła w przeciwnym kierunku. Ruch obu kół w tym samym kierunku przy
jednoczesnym obracaniu się wału napędowego świadczy o nadmiernym wzroście oporów
ruchu 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.pl
2. Portal PRECYZJA http://www.precyzja.pl/teoria/artykuly­prasowe/rocznik­1996/206­
pomiar­geometrii­ustawienia­kol­i­osi­czesc­ii
3. 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