BUDOWA POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH CZ.1 PODWOZIA I NADWOZIA Nazwa kwalifikacji, której efekty kształcenia zostały uwzględnione w ebooku: M.18. Diagnozowanie i naprawa podzespołów i zespołów pojazdów samochodowych, kwalifikacja wyodrębniona w zawodach technik pojazdów samochodowych 311513, mechanik pojazdów samochodowych 723103 SPIS TREŚCI 1 Klasyfikacja pojazdów samochodowych 2 Układ przeniesienia napędu- sprzęgła i skrzynie biegów 3 Układ przeniesienia napędu- podzespoły przenoszące napęd 4 Układ hamulcowy 5 Układ kierowniczy 6 Układ jezdny 7 nadwozia pojazdów samochodowych

Implementacja: Szymon Konkol

Moduł 1

Klasyfikacja pojazdów samochodowych

1. Podział pojazdów samochodowych2. Konstrukcja podwozia pojazdu samochodowego3. Identyfikacja pojazdu4. Charakterystyka techniczna pojazdu samochodowego

1. PODZIAŁ POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH 

Pojazd – środek transportu przeznaczony do poruszania się po drodze oraz maszyna luburządzenie do tego przystosowane.

Określenie   to  posiada  szerokie znaczenie,  obejmuje pojazdy  i  ciągniki  samochodowe,ciągniki   rolnicze,   tramwaje   (pojazdy   szynowe   poruszające   się   na   drodze   publicznej),motocykle, motorowery, maszyny i urządzenia przystosowane do poruszania się po drodze.

Pojazd samochodowy – środek transportu przeznaczony do poruszania się po drogach,wyposażony w silnik, którego konstrukcja umożliwia jazdę z prędkością przekraczającą 25km/h.

Określenie to nie obejmuje ciągników rolniczych, pojazdów szynowych i motorowerów.Maszyny i urządzenia to pojazdy, które nie są środkami transportu, posiadają silnik   i

koła,   mogą  samodzielnie   poruszać   się   po   drogach,   są   przystosowane   do   wykonywaniaokreślonych prac – np. koparki, dźwigi samojezdne, ładowarki, wózki widłowe, podgrzewaczemas bitumicznych oraz walce używane przy asfaltowaniu dróg.

Pojazdy drogowe do poruszania się na drogach publicznych można podzielić w sposóbprzedstawiony poniżej,  podział   ten nie  uwzględnia maszyn  i  urządzeń samojezdnych orazzespołów   pojazdowych   (samochód   +   przyczepa,   ciągnik   siodłowy   +   naczepa,   pojazdsamochodowy do przewozu osób + przyczepa ciężarowa lub odwrotnie).

 Pojazdy  drogowe można  podzielić  na  grupy:  pojazdy   silnikowe,  przyczepy  i  naczepy,zespoły pojazdowe.

Pod względem wykonywanych zadań pojazdy samochodowe można podzielić na: pojazdyprzeznaczone  do przewozu osób  i   ładunków,  pojazdy  specjalnego  przeznaczenia,  ciągnikidrogowe i pojazdy wojskowe.

Definicje według kodeksu drogowego:

• pojazdy   silnikowe   są   to   wszystkie   pojazdy   wyposażone   w   silnik,   określenie   to   nieobejmuje motorowerów i pojazdów szynowych, które posiadają silnik elektryczny,

• pojazdy samochodowe są to pojazdy silnikowe, których konstrukcja umożliwia jazdę             zprędkością przekraczającą 25 km/h z wyłączeniem ciągników rolniczych,

• samochód osobowy – pojazd samochodowy przeznaczony konstrukcyjnie do przewozunie więcej niż 9 osób, łącznie z kierowcą, oraz ich bagażu,

• autobus – pojazd samochodowy przeznaczony konstrukcyjnie do przewozu więcej niż 9osób łącznie z kierowcą (po wymontowaniu dwóch foteli z mikrobusu 11­miejscowegopojazd ten nie przestaje być autobusem),

• motocykl – pojazd samochodowy jednośladowy lub z bocznym wózkiem – wielośladowy,

• samochód   ciężarowy   jest   to   pojazd   samochodowy   przeznaczony   konstrukcyjnie   doprzewozu   ładunków;   określenie   to   obejmuje   również   samochód   ciężarowo­osobowyprzeznaczony konstrukcyjnie do przewozu ładunków i osób w liczbie od 4 do 9 łącznie zkierowcą,   samochody   ciężarowe   specjalizowane   są   środkami   transportu   specjalnieprzystosowanymi do przewozu określonego rodzaju ładunku, np. cysterny, lory, chłodnie,samochody do przewozu żywych zwierząt,

• ciągnik   samochodowy   jest   to   pojazd   samochodowy   przeznaczony   konstrukcyjniewyłącznie do ciągnięcia przyczepy; określenie to obejmuje ciągnik siodłowy i ciągnikbalastowy,

• pojazd specjalny jest to pojazd samochodowy lub przyczepa do wykonywania specjalnychfunkcji, która powoduje konieczność dostosowania nadwozia lub posiadania specjalnegowyposażenia; w pojeździe tym mogą być przewożone osoby i rzeczy z wykonywaniem tejfunkcji   (pojazdami   samochodowymi   specjalnymi   najczęściej   są   barobusy,   dźwigi,warsztaty pomocy drogowej, pojazdy komunalne, ambulanse służby zdrowia, samochodypożarnicze,  przyczepami specjalnymi są przyczepy,  na których zamontowano agregatyprądotwórcze, sprężarkowe lub inne urządzenia),

2

• ciągnik rolniczy jest to pojazd silnikowy skonstruowany do używania łącznie ze sprzętem doprac  rolnych, leśnych lub ogrodniczych; ciągnik taki może być również przystosowany dociągnięcia  przyczep   oraz   do   prac   ziemnych,   ciągnik   rolniczy   nie   jest   pojazdemsamochodowym,   nawet   wówczas,   gdy   rozwija   prędkość   przekraczającą   25   km/h,ponieważ nie następuje zmiana jego przeznaczenia nawet wówczas, gdy używany jest doprzewozów drogowych.

• naczepa jest to przyczepa, której część jednego końca spoczywa na pojeździe silnikowymi obciąża ten pojazd, a część drugiego końca spoczywa na kołach jezdnych.

Uwzględniając   konstrukcje   pojazdu   samochodowego,   można   przyjąć   różne   kryteriapodziału pojazdów samochodowych np.:

• ze względu na zdolność przewozową, a więc ich ładowność, 

• ze względu na liczbę przewożonych osób,

• ze względu na rodzaj, moc silnika oraz sposób jego usytuowania, 

• ze względu na usytuowanie mechanizmów napędowych,

• ze względu na liczbę napędzanych osi,

Wszystkie te cechy w pewien sposób charakteryzują pojazd samochodowy oraz określająjego przeznaczenie. 

2. KONSTRUKCJA PODWOZIA POJAZDU SAMOCHODOWEGO 

Pomimo znacznej różnorodności konstrukcji w podwoziu samochodu można wyróżnić: • silnik z osprzętem,

• układ napędowy,

• układ nośny i jezdny,

• mechanizmy prowadzenia.

Silnik  to   maszyna   zmieniająca   energię   dostarczoną   w   dowolnej   postaci   na   energięmechaniczną.

Układ   napędowy  to   zbiór   mechanizmów   służących   do   przeniesienia   energiimechanicznej z silnika na koła pojazdu w sposób kontrolowany przez kierowcę i zapewniającyoptymalne wykorzystanie tej energii. 

W skład układu napędowego wchodzą następujące mechanizmy: Sprzęgło  –   służące  do   łączenia   i   rozłączania  wału  korbowego   silnika   z   pozostałymi

mechanizmami napędowymi samochodu.  Skrzynka   biegów  –   mechanizm   złożony   z   kilku   przekładni   o   różnych   (stałych)

przełożeniach lub przekładni bezstopniowej (o ciągłej zmianie przełożenia),  umożliwiającyzmianę   prędkości   obrotowej   elementów   układu   napędowego   oraz   zmianę   wartościprzenoszonego momentu obrotowego zależnie od prędkości pojazdu i pokonywanych oporówruchu. 

3

Przekładnia   główna  –   dodatkowa   przekładnia   zwiększająca   moment   obrotowyprzekazywany ze skrzynki biegów do kół. Przeważnie jest to przekładnia zębata, zmieniającakierunek momentu obrotowego przekazywanego na półosie.

Mechanizm   różnicowy  –   umożliwiający   jazdę   z   nierówną   prędkością   obrotową   kółnapędzanych (lewego i prawego), co jest szczególnie ważne podczas jazdy na zakręcie. 

Półosie napędowe – przekazujące moment obrotowy z mechanizmu różnicowego na koła.Mechanizmy napędowe mogą być tak umieszczone, że tworzą zwarty zespół napędowy

lub  mogą   stanowić  oddzielone  zespoły  połączone  wałami  napędowymi.  Koła   jezdne,  doktórych jest doprowadzany moment obrotowy, nazywamy kołami napędzanymi samochodu. 

Układ  nośny   i   jezdny  –  wiąże  w całość  wszystkie   zespoły  podwozia  z  nadwoziem,umożliwia poruszanie się samochodu po drodze oraz stanowi szkielet przejmujący wszystkieobciążenia występujące podczas ruchu pojazdu. 

W  jego   skład  wchodzą:   rama   (w  wielu   samochodach   jej   zadania   spełnia   samonośnenadwozie), elementy zawieszenia, osie i koła. 

Rama łączy w konstrukcyjną całość w poszczególne zespoły podwozia samochodu orazjego nadwozia. 

Zawieszenie pojazdu stanowi konstrukcję zawierającą elementy: – prowadzące, których zadaniem jest połączenie kół z ramą lub nadwoziem, wyznaczenia

ruchu kół w trakcie ich przemieszczania, zapewnienie toczenia się kół po ustalonym torzeoraz przeniesienie występujących reakcji wzdłużnych i poprzecznych,

–   sprężyste   –   umieszczone   między   kołami,   a   ramą   lub   nadwoziem,   służące   doprzenoszenia wszystkich sił pionowych, działających na koła jezdne samochodu.

– amortyzujące, które tłumią drgania masy resorowanej nadwozia samochodu.

Mechanizmy prowadzenia  umożliwiają  kierowcy prowadzenie pojazdu po wybranymprzez   niego   torze   w   wybranym   kierunku   i   z   wybraną   prędkością.   Do   mechanizmówprowadzenia należą: 

• Układ kierowniczy  –  umożliwiający zmianę kierunku jazdy przez skręceniekierowanych kół jezdnych. Układ kierowniczy składa się z:

– mechanizmu zwrotniczego, tj. zespołu dźwigni i cięgien łączących koła kierowane   izapewniający odpowiednie ich wzajemne ustawienie przy skręcie,

–   mechanizmu   kierowniczego,   tj.   zespołu   napędzającego   mechanizm   zwrotniczyw przypadku zadziałania odpowiedniej siły uruchamiającej, przyłożonej do koła kierownicy.Układ kinematyczny mechanizmu zwrotniczego zapewnia zmienianie kierunku ruchu pojazduw sposób bliski zasady chwilowego środka obrotu, a konstrukcja całego układu kierowniczegozapewnia pozostałe cechy układu dzięki odpowiedniej przekładni kierowniczej, zwrotnicom,połączeniom   mechanizmu   zwrotniczego   itp.   oraz   odpowiedniemu   ustawieniu   kółkierowanych.• Układ   hamulcowy   –  służący   do   zmniejszania   prędkości   jazdy   lub   całkowitego

zatrzymania pojazdu w razie, gdy kierowca uzna to za celowe.

Decydujący wpływ na układ konstrukcyjny całego pojazdu ma sposób usytuowania jegosilnika   oraz   ustalenie,   które   koła   samochodu   są   napędzane.   W   samochodach   osobowychstosuje się trzy zasadnicze rodzaje układu konstrukcyjnego, a mianowicie:1. Układ klasyczny – umieszczony z przodu silnik napędza koła tylne.2. Zblokowany układ  z napędem przednim  – umieszczony z przodu silnik napędza  koła

przednie.

4

3. Zblokowany układ z napędem tylnym – umieszczony z tyłu silnik napędza koła tylne.

3. IDENTYFIKACJA POJAZDU

Numer identyfikacyjny pojazdu VIN Numer   identyfikacyjny  VIN  to  kombinacja  17  znaków,  nadana  pojazdowi  przez   jego

producenta   w   celach   identyfikacyjnych.   Ma   on   umożliwić   w   sposób   jednoznaczny,   bezkonieczności dalszych informacji, identyfikację każdego pojazdu wytworzonego na świecieprzez   30   lat   od   daty   produkcji.   Producent   to   osoba,   firma   lub   korporacja,   która   ponosiodpowiedzialność za kompletny pojazd, stanowiąc jednostkę gotową do jazdy. Producent jestodpowiedzialny za  oznakowanie  pojazdu numerem VIN. Do VIN są używane  tylko cyfryarabskie:   1234567890   i   wielkie   litery   alfabetu   łacińskiego:ABCDEFGHJKLMNPRSTUVWXYZ. Nie należy używać liter I, Ł, O, Q. W dokumentacjiVIN powinien  być  napisany w  jednej   linii,   jednym ciągiem znaków,  bez  pustych miejsc.Wyjątkowo, z przyczyn technicznych, może zawierać się w dwóch wierszach, jednak w takimprzypadku nie może być przerw między członami, nie może być także pustych miejsc międzyznakami. Na pojeździe – lub tabliczce znamionowej producenta – VIN powinien być podanyalbo w jednej, albo w dwóch linijkach bez wolnych miejsc, przy czym żaden człon nie możebyć podzielony. W celu oddzielenia członów VIN lub zaznaczenia  jego granic (początek,koniec)   można   stosować   rozdzielacze,   mające   postać   symbolu,   znaku   lub   obwódki.Rozdzielacze   nie   mogą   być   literami   alfabetu   łacińskiego   lub   cyframi   arabskimi.   Wybórrozdzielacza zależy od producenta, ale nie może to być znak używany              w VIN lub innyznak, który mógłby się mylić ze znakami VIN. Rozdzielacz może być używany przy granicykażdej   linii  VIN,   a   także  między   członami.  Rozdzielacze  nie   powinny  być   stosowane  wdokumentacji.   W   praktyce   rozdzielacze   mają   najczęściej   uproszczoną   postać   znakufirmowego  producenta   lub  po  prostu  kreski,  gwiazdki   (załącznik  nr  9  do   rozporządzeniaMinistra Infrastruktury z dnia 22 lipca 2002 r. w sprawie rejestracji pojazdów).

Części składowe i budowa numeru VIN Numer   identyfikacyjny   utworzony   jest   z   17   znaków   podzielonych   na   trzy   człony

przedstawione w poniższej tabeli. 

5

Tabela 1.1. Podział numerów identyfikacji 

Źródło: http://www.autocentrum.pl/go/450__VIN_­_Numer_identyfikacyjny_pojazdu__2__718783030.html

WMI (World Manufacturer Identifier) Pierwszy   człon   numeru   identyfikacyjnego   pojazdu   oznacza   producenta   pojazdu,   co

umożliwia jego identyfikację. Kod oznaczenia składa się z trzech znaków. Pierwsze dwa znakikodu   przyznawane   są   przez   Międzynarodową   Agencję   działającą   z   upoważnienia   ISO.Pierwszy znak oznacza strefę geograficzną, w której samochód został wyprodukowany, drugikraj   producenta,   trzeci   znak   przyznaje  organizacja   kraju,  w   którym  producent  ma   swojąsiedzibę (najczęściej wskazuje firmę). W Polsce taką organizacją jest Przemysłowy InstytutMotoryzacji. 

UWAGA: dla producentów wyrobów poniżej 500 szt. rocznie, w kodzie WMI, jako trzeciznak przyznawana jest cyfra 9. W takim przypadku producentowi trzeci, czwarty                       ipiąty znak VIS powinien być przyznany przez Narodową Organizację w celach identyfikacjikonkretnego producenta. 

VDS (Vehicle Descriptor Saction) – Człon określający pojazd VDS to druga część numeru identyfikacyjnego opisująca pojazd, składająca się z sześciu

znaków, przeznaczona do jego opisu. Znaki oraz ich kolejność i znaczenie określane są przezproducenta i powinny charakteryzować konstrukcję pojazdu, rodzaj nadwozia, typ silnika, bądźinne istotne cechy. Trzeba przyznać, że w tej dziedzinie panuje absolutna dowolność. Nawet tensam producent w zależności od modelu, roku produkcji czy kraju odbiorcy stosuje często inneoznakowanie pojazdu. Stosunkowo jasne kryteria oraz konsekwentne znakowanie realizuje np.firma Mercedes czy BMW. Mercedes do określenia typu pojazdu wykorzystuje wszystkie sześćznaków VDS, przy czym pierwsze trzy znaki jednoznacznie określają model, trzy ostatnie – typi ewentualnie rodzaj paliwa. 

BMW   wykorzystuje   cztery   pierwsze   znaki   na   określenie   typu,   ostatni   znak   VDSzarezerwowany   jest   na   liczbę   kontrolną,   piąta   niewykorzystana   pozycja   wypełniona   jestznakiem 0 (zero). 

Ford  uparcie   trzyma się   swojego  systemu  i  w  jego  pojazdach pierwszy znak określarodzaj nadwozia, dwa kolejne niewykorzystane miejsca wypełnione są XX, dalej podawanyjest kraj produkcji, zakład montażowy oraz model. 

Fiat zrezygnował z potencjalnej możliwości szerszego informowania i wykorzystuje wewspółcześnie   produkowanych   modelach   jedynie   pierwsze   trzy   znaki,   wolne   miejsca   zaśwypełnia zerami. 

Opel, podobnie jak Fiat, w starszych modelach cztery pierwsze miejsca zapełniał zerami,model zaś był kodowany na piątym i szóstym miejscu. 

6

Przyjęto   zasadę,   że  pozycje  nieużywane  przez  producenta  wypełniane   są  wybranymiprzez   niego   znakami   bez   określonego   znaczenia.   Samochody   sprzedawane   na   rynkuamerykańskim muszą spełniać przepisy federalne, np. dotyczące umieszczania na dziewiątymmiejscu VIN’u (ostatnim VDS’u) tzw. liczby kontrolnej. Liczba ta obliczana każdorazowo wgspecjalnego algorytmu stanowi zabezpieczenie przed próbami ingerencji w treść oznakowania,ponieważ jakakolwiek zmiana VIN’u pociąga za sobą również zmianę liczby kontrolnej. Zracji   tych   przepisów,   oznakowania   pojazdów   tego   samego   typu   –   wyprodukowanych   wEuropie lub Azji i sprzedawanych w USA – mogą zdecydowanie różnić się w treści członuVDS. Odwrotna sytuacja w zasadzie nie zachodzi, co najwyżej dotyczyć może treści tabliczekznamionowych.

VIS (Vehicle Indicator Section) – Człon identyfikujący pojazd To trzeci  człon nr VIN identyfikujący pojazd.  Stanowi on kombinację ośmiu znaków

ustalonych   przez   producenta.   Numer   ten,   w   połączeniu   z   VDS,   stanowi   jednoznaczneoznaczenie wszystkich pojazdów produkowanych przez każdego producenta w okresie 30 lat.Pierwszy znak  tego członu (a  dziesiąty kodu VIN) określa   rok produkcji   lub rok modelupojazdu. Gdy nie jest wymagany, wpisuje się „0”.

Drugi  znak  tego członu może być przeznaczony dla oznaczenia zakładu montującego(producenta). Dalsze znaki tworzą kolejny numer pojazdu, w którym cztery ostatnie musząbyć cyframi. Jeżeli chodzi o oznaczenie roku produkcji, norma ISO nie nakłada obowiązkuokreślenia  daty  produkcji  pojazdu,   a   jedynie  zalecenie.  Dlatego  niektórzy  producenci  niestosują się do tego zalecenia, np. Mercedes, Fiat.  Wyjątkiem od opisanej wyżej zasady sąpojazdy  marki  Ford.  Symbol   roku produkcji  w  tych pojazdach podaje   się  na   jedenastymmiejscu, a na dwunastym symbol miesiąca, w którym pojazd został wyprodukowany.

Numer nadwozia, podwozia lub ramy Numer  nadwozia,  podwozia   lub   ramy określa  załącznik  nr  9  rozporządzenia  Ministra

Infrastruktury z dnia 22 lipca 2002 r. w sprawie rejestracji pojazdów. 1.  Numer nadwozia, podwozia lub ramy to nadana przez producenta lub organ rejestrujący

kombinacja   znaków   przeznaczona   do   oznaczenia   danego   pojazdu.   Jego   celem   jestzapewnienie, aby dany pojazd mógł być jednoznacznie zidentyfikowany. 

2.  Numer   nadwozia,   podwozia   lub   ramy   nadawany   przez   organ   rejestrujący   powinienspełniać następujące wymagania: 

1)   numer składa się z dwunastu znaków i obejmuje trzy człony: a) człon pierwszy (3 znaki) – kod organu rejestrującego (literowy wyróżnik województwa

i powiatu, przy dwóch literach, ostatni znak uzupełnia litera X), b)   człon   drugi   (3   znaki)   –   numer   upoważnienia   stacji   do   wykonywania   badań

technicznych  (przy  numerze  dwucyfrowym uzupełniony na  pierwszej  pozycji  cyfrązero), 

c)   człon   trzeci   (6   znaków)   –   sześciocyfrowy   kolejny   numer   porządkowy,   w   którympierwsze dwie cyfry stanowią ostatnie dwie cyfry roku nadania numeru. 

Sposób tworzenia numeru nadwozia, podwozia lub ramy przedstawia poniższy schemat: 2)  powinien być umieszczony na nadwoziu, podwoziu lub ramie po prawej stronie pojazdu, a

także na tabliczce znamionowej; 3) powinien   zawierać   się   w   jednym   wierszu,   jako   ciąg   znaków   bez   miejsc   przerwy

pomiędzy członami numeru; 

7

4)  powinien być umieszczony w widocznym i łatwo dostępnym miejscu za pomocą wybicialub wyciskania w taki sposób, aby nie uległ zatarciu lub zniszczeniu. 

3.  Numer   nadwozia,   podwozia   lub   ramy   nadawany   jest   przez   producenta,   jeżeli   –w drodze odrębnych przepisów – zwolniony jest on ze stosowania numeru VIN. Stanowiokreśloną kombinację cyfr i liter, tworzącą ciąg znaków w ilości 7 do 9. Numer powinienzawierać dwa człony: 

1)  człon pierwszy  (3 znaki)  –  oznaczenie charakterystyczne,  określone przez producentapojazdu; 

2)  człon drugi (do 6 znaków) – numer porządkowy wyprodukowanego pojazdu, w którympierwsze dwie cyfry stanowią ostatnie dwie cyfry roku nadania i umieszczenia numeru. 

Tabliczki znamionowe Wymagania   dotyczące   tabliczki   znamionowej   określa   załącznik   nr   4   rozporządzenia

Ministra Infrastruktury z dnia 31 grudnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych pojazdóworaz zakresu ich niezbędnego wyposażenia. 

§ 1. Tabliczka znamionowa powinna być umieszczona przez producenta albo przez jegoupoważnionego   przedstawiciela.   W   przypadku   braku   tabliczki   znamionowej   majązastosowanie odrębne przepisy o tabliczce zastępczej. 

§ 2. 1. Tabliczka znamionowa powinna być trwale przymocowana w widocznym i łatwodostępnym miejscu na części, która nie daje się łatwo usunąć lub wymienić. Powinna onapodawać w sposób czytelny i nieścieralny informacje w następującej kolejności: 

1) nazwa producenta (marka); 2) numer świadectwa homologacji typu pojazdu; 3)  numer  identyfikacyjny pojazdu VIN, a  w razie  jego braku – rozpoznawczy numer

podwozia/nadwozia pojazdu; 4)   dopuszczalna   masa   całkowita   pojazdu,   a   w   przypadku   motocykli   i   motorowerów

zamiast dopuszczalnej masy całkowitej poziom hałasu zewnętrznego na postoju w dB (A)przy prędkości obrotowej wyrażonej w obr./min; 

5)   dopuszczalna   masa   całkowita   zespołu   pojazdów   w   przypadku   pojazdusamochodowego przeznaczonego do ciągnięcia przyczepy; 

6) dopuszczalne obciążenia osi podane w kolejności od przodu do tyłu; 7) w przypadku naczepy, dopuszczalne obciążenie pionowe na urządzenie sprzęgające; 8) jeżeli wartości maksymalne mas i obciążeń są większe niż dopuszczalne, to należy

podawać   również   te  wartości;   dane  powinny  być  wówczas  podane  w  dwóch  kolumnach:dopuszczalne – po lewej i maksymalne – po prawej stronie; 

9)   producent   może   podać   dodatkowe   dane,   zamieszczając   je   poniżej   lub   obok,   pozawyraźnie zaznaczonym prostokątem zawierającym jedynie dane przewidziane w pkt 1­8.

8

Przykładowe oznaczenie tabliczki znamionowej 

Tabela 1.2. Tabliczka znamionowa z pojazdu Renault Mégane 

Źródło: Latusek Krzysztof – prezentacja – Identyfikacja pojazdów. 

1 – numer homologacji ECE, 2 – numer VIN, 3 – dopuszczalna masa całkowita, 4 – dopuszczalna masa pojazdu z przyczepą z hamulcem najazdowym, 5 – dopuszczalny maksymalny nacisk osi przedniej, 6 – dopuszczalny maksymalny nacisk osi tylnej, A – oznaczenie kodowe typu obić tapicerskich, B – cechy szczególne pojazdu, C – typ techniczny pojazdu, D – numer oryginalnego lakieru, E – numer wyposażenia, F – numer fabryczny, G – wyposażenie dodatkowe, H – wersja, I – cechy wyposażenia.

W przypadku motocykli i motorowerów obowiązuje umieszczenie danych wymienionychw ust. 1 pkt 1–4, przy czym dane określone w ust. 1 pkt 2 i 4 mogą być umieszczone pozatabliczką znamionową. 

Zgodnie   z  Polską  Normą   tabliczka   znamionowa  powinna  być  wykonana   z  materiałuzapewniającego   odporność   na   korozję   w   zmiennych   warunkach   atmosferycznych.   Jakomateriał   podstawowy   zaleca   się   stosować   blachę   z   metali   nieżelaznych.   Wysokość   literi cyfr w polach podstawowych powinna wynosić 4 mm. Tabliczka powinna być zamocowanaw miejscu dostępnym na części trwałej i niewymienialnej pojazdu. Tabliczka znamionowa zeswej natury nie jest trwale połączona z pojazdem i może stosunkowo łatwo ulec uszkodzeniu.Zachodzą   również   sytuacje,   gdy   w   okolicy   tabliczki   znamionowej   przeprowadzane   sąnaprawy blacharsko­lakiernicze. Wykonujący takie czynności rzemieślnicy często odłączajątabliczkę,  aby po naprawie przymocować ją  ponownie.  Zgodnie z  przepisami o rejestracjipojazdów, dopuszczony do ruchu pojazd musi posiadać tabliczkę znamionową producenta. W

9

przypadku   jej   braku   właściciel   zobowiązany   jest  wykonać   tabliczkę   zastępczą  wupoważnionej Stacji Kontroli Pojazdów.

4. CHARAKTERYSTYKA   TECHNICZNA   POJAZDUSAMOCHODOWEGO 

Charakterystyka   techniczna   pojazdu   samochodowego   to   zbiór   informacjiumożliwiających porównanie technicznych właściwości danego samochodu z właściwościamiinnych samochodów. 

Pojazd samochodowy  – pojazd wyposażony w silnik,  którego konstrukcja umożliwiajazdę z prędkością przekraczającą 25 km/h.

Długość pojazdu a – odległość między skrajnymi (przednim i tylnym) punktami pojazdumierzona równolegle do jego osi podłużnej. 

Szerokość  pojazdu  b  –  odległość  między   skrajnymi  punktami  poprzecznego  obrysupojazdu mierzona równolegle do płaszczyzny jezdni. 

Wysokość   pojazdu   h  –   odległość   między   płaszczyzną   jezdni   i   równoległą   do   niejpłaszczyzną przechodzącą przez najwyżej położony punkt pojazdu nieobciążonego. 

Rozstaw  osi   l  –  odległość  między   środkami  kół   poszczególnych  osi,  mierzona  przysymetrycznym ustawieniu kół względem podłużnej osi pojazdu. 

Rozstaw   kół   s  –   odległość   między   punktami   styku   z   powierzchnią   jezdni   środkówbieżników kół tej samej osi (dla kół pojedynczych). 

Prześwit   w   granicach   rozstawu   osi   c  –   odległość   od   powierzchni   jezdni   najniżejpołożonego punktu znajdującego się między osiami pojazdu maksymalnie obciążonego, pozaobrysem kół. 

Prześwit poprzeczny p  – odległość od powierzchni jezdni najniżej położonego punktuznajdującego się między kołami jednej osi pojazdu maksymalnie obciążonego. 

Rys. 1.1 Pojazd samochodowy

Źródło: własne

Kąt natarcia α1– kąt między płaszczyzną styczną do kół przednich i do obrysu przedniejdolnej części pojazdu maksymalnie obciążonego. 

10

Kąt zejścia α2 – kąt między płaszczyzną jezdni a płaszczyzną styczną do kół tylnych i doobrysu   tylnej   dolnej   części   pojazdu  maksymalnie  obciążonego,  bez  uwzględnienia   częściodchylanych, nieumocowanych trwale do pojazdu. 

Masa własna pojazdu  – masa kompletnego pojazdu,   łącznie  z  masą  paliwa,  olejów,smarów i innych cieczy w ilości nominalnej oraz masą normalnego wyposażenia, bez masyobsługi i ładunków. 

Maksymalna   masa   całkowita   pojazdu  –   masa   ustalona   przez   producenta   dlaokreślonych warunków pracy. 

Dopuszczalna   masa   całkowita   pojazdu  –   masa   pojazdu   ustalona   przez   władzeadministracyjne dopuszczające go do ruchu. 

Ładowność – różnica między maksymalną masą całkowitą a masą własną pojazdu. Ładowność dopuszczalna – różnica między dopuszczalną masą całkowitą a masą własną

pojazdu. Obciążenie  osi  –  część  masy  całkowitej  pojazdu  przypadająca  na  oś,  ustalona  przez

wytwórcę pojazdu dla określonych warunków pracy.

Bibliografia:1. Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 1. 

Warszawa: WKŁ.2. Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. 

Warszawa: WKŁ.3. Praca zbiorowa (2008), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych. Warszawa: 

REA.4. Fundowicz P. Radzimierski M. Wieczorek M, (2013), podwozia i nadwozia pojazdów 

samochodowych. Podręcznik do nauki zawodu. Warszawa: WSIP.5. Praca zbiorowa (2003), Budowa pojazdów samochodowych. Warszawa: REA.

11

Moduł 2

Układ przeniesienia napędu – sprzęgła i skrzynki biegów

1. ZADANIA SPRZĘGIEŁ SAMOCHODOWYCH I ICH RODZAJE

2. SPRZĘGŁO ELEKTROMAGNETYCZNE I HYDROKINETYCZNE

3. ZADANIA I RODZAJE SKRZYNEK BIEGÓW

4. PÓŁAUTOMATYCZNA SKRZYNIA BIEGÓW

5. MECHANIZMY SYNCHRONIZUJĄCE

6. AUTOMATYCZNA SKRZYNIA BIEGÓW

W   tym   module  zostaną   omówione   dwa   podzespoły   wchodzące   w   skład   układuprzeniesienia napędu. Będą tu szczegółowo omówione sprzęgła oraz skrzynki przekładniowestosowane   w   pojazdach   samochodowych.   Przedstawiona   zostanie   budowa   oraz   zasadadziałania poszczególnych zespołów.

1. ZADANIA SPRZĘGIEŁ SAMOCHODOWYCH I ICH RODZAJE

1) Zadania sprzęgła samochodowego: • łączy silnik ze skrzynią biegów,• chwilowo odłącza napęd od silnika,• umożliwia łagodne ruszanie pojazdu,• umożliwia zmianę biegów,• eliminuje drgania silnika(tłumiki drgań skrętnych)• zabezpiecza elementy układu napędowego przed nadmiernym obciążeniem.

2) Rodzaje sprzęgiełPodział sprzęgieł ze względu na sposób działania:

• cierne,• elektromagnetyczne,• hydrokinetyczne.

Podział sprzęgieł ciernych ze względu na konstrukcję:• jednotarczowe,• dwutarczowe,• wielotarczowe.

Podział ze względu na sposób sterowania:• sprzęgła samoczynne (odśrodkowe i automatyczne),• ze sterowaniem mechanicznym (pedał, linka, dźwignia),• ze sterowaniem hydraulicznym (pedał, pompa, przewody),• ze sterowaniem pneumatycznym (pedał z zaworem, sprężarka, przewody),• ze sterowaniem elektronicznym.

1) Klasyczne sprzęgło cierneSprzęgło w samochodzie składa się z trzech podstawowych elementów. Są nimi: 

• tarcza sprzęgła, • docisk sprzęgła,• łożysko sprzęgła. 

Koło zamachowe to element, który łączy układ sprzęgła z silnikiem. Jego główną roląjest przełożenie napędu z wału korbowego na sprzęgło.

2

Rys 2.1. – Budowa sprzęgła

Źródło: http://www.sprzeglo.com.pl/artykuly­porady/sprzegla/budowa­sprzegla­samochodowego/

Tarcza sprzęgła  posiada okładziny cierne przymocowane za pomocą nitów lub kleju ielementów sprężystych, aby wyeliminować szarpanie w trakcie ruszania z miejsca. Okładzinymuszą   mieć   bardzo   dobrą   odporność   na   ścieranie   oraz   wysoką   temperaturę.   Materiałyużywane do produkcji  tego elementu to zazwyczaj włókna węglowe, materiały organiczneczy włókna szklane.   Istnieją   również  okładziny  wykonane ze  spieków metalowych,  któreznajdują   zastosowanie   w   silnie   obciążonych   układach   sprzęgła,   np.   w   samochodachsportowych. Ponadto tarcza sprzęgła zawiera również tłumik drgań skrętnych – stosuje się gow   celu   ograniczenia   drgań   przekładanych   z   silnika   na   skrzynię   biegów.   Tarcza   posiadawycentrowany frezowany otwór, za pomocą którego łączy się z wałkiem sprzęgłowym. Wsamochodach spotykane są zarówno jednotarczowe sprzęgła jak i dwutarczowe albo nawettrzytarczowe – ostatnie 2 typy stosuje się w silnie obciążonych układach sprzęgła takich jaksamochody   rajdowe,   gdzie   temperatura   jest   wyższa   niż   podczas   standardowej   jazdy,   aodporność na ścieranie jest czynnikiem decydującym o sukcesie zawodników.

Docisk sprzęgła  jest odpowiedzialny za odpowiednie dociskanie tarczy sprzęgłowej dokoła   zamachowego.  Współpracuje  bezpośrednio   z   tarczą   sprzęgła,   a  pracując  w wysokiejtemperaturze   musi   posiadać   zdolność   szybkiego   odprowadzania   ciepła.   Docisk   sprzęgłaposiada  osłonę,  która  łączy  element  współpracujący  z  tarczą  sprzęgła  za  pomocą sprężynpłytkowych (sprężyna talerzowa), które z kolei dociskają bądź odsuwają docisk w stosunkudo   tarczy   sprzęgła   w   chwili   rozłączenia   napędu   sprzęgła   oraz   w środkowują   docisk   wobudowie.  Docisk sprzęgła obraca się wraz z kołem zamachowym  i jest przymocowany doniego   na   stałe.   Posiada   możliwość   przesuwania   się   wzdłuż   osi   sprzęgła   w   chwili   jegowłączenia lub rozłączenia.

Łożysko oporowe naciska na sprężynę talerzową docisku, wówczas między elementamisprzęgła   powstaje   niewielki   luz   następuje   odsunięcie   tarczy   dociskowej   od   tarczysprzęgłowej. Tak właśnie następuje rozłączenie sprzęgła. Łożysko jest osadzone centralnie wosi sprzęgła,  prowadzone na tulei  zamocowanej zazwyczaj  do skrzyni biegów. Dzięki sile

3

tarcia pomiędzy elementami sprzęgła napęd jest przekazywany do skrzyni biegów. W składmechanizmu wyciskowego sprzęgła wchodzi również pedał sprzęgła, który jest połączony zwidełkami   przesuwającymi   łożysko.   Sterowanie   to   może   odbywać   się   mechanicznie   lubwspółcześnie coraz częściej hydraulicznie.

Zasada działania sprzęgłaDo części wału korbowego pracującej na zewnątrz bloku silnika przykręcone jest koło

zamachowe.  Z  kolei  do  koła   zamachowego  zamontowana   jest   tarcza  dociskowa  sprzęgła(docisk). Silnik, podczas swojej pracy wytwarza moment obrotowy, który za pośrednictwemkoła zamachowego oraz docisku przenoszony jest na tarczę sprzęgłową. Wałek sprzęgłowy to element wystający ze skrzyni biegów, który posiada wycięte frezy odstrony   sprzęgła,   na  które  montuje   się   tarczę  pomiędzy  kołem zamachowym a  dociskiemsprzęgła. Tarcza sprzęgłowa poza tym, że wraz ze wszystkimi elementami sprzęgła wykonujeruch obrotowy, to dodatkowo wykonuje także ruch przesuwny po wałku sprzęgła. Powodujeto  rozłączanie   lub   załączanie   napędu.   Nacisk   na   tarczę   sprzęgłową   wywołuje   sprężynatalerzowa docisku sprzęgła, natomiast ruch powrotny zapewniają sprężyny tarczy dociskowejumieszczone   w   jej   obudowie.   Ruch   obrotowy   tarczy   sprzęgła   przekazywany   jest   z   kołazamachowego na wałek sprzęgłowy na zasadzie tarcia. Następnie ruch obrotowy przenosi siędo  skrzyni biegów  i dalszych peryferii układu napędowego. Gdy  wciskamy pedał sprzęgła,następuje  odłączanie   sprzęgła.  Wówczas  widełki   i   łożysko  sprzęgła  powodują  odciąganietarczy dociskowej i zwolnienie tarczy sprzęgłowej. Następuje zmniejszenie bądź kompletnybrak   przylegania   tarczy   sprzęgłowej   do   koła   zamachowego.   Można   wówczas   zatrzymaćpojazd   lub   zmienić   bieg.   Przy  puszczeniu   pedału   sprzęgła,   sprężyny   zamontowane   wobudowie   tarczy   dociskowej   poprzez   rozprężenie   wciskają   ją   i   pchają   w   stronę   kołazamachowego, przez co również tarcza sprzęgła przylega do koła zamachowego i obraca sięrazem z nim.

2) Inne odmiany sprzęgieł ciernychSprzęgło   odśrodkowe  jest   to  sprzęgło,   którego   zasada   działania   polega   na   tym,   że

podczas   wzrostu   prędkości   obrotowej   wału   korbowego   silnika   rośnie   siła   odśrodkowadziałająca  na  wirujące  ciężarki,  co  powoduje  wzrost  nacisku  tarczy  dociskowej  na   tarczęsprzęgła.  Analogicznie, przy zmniejszeniu prędkości obrotowej wału korbowego silnika maleje siłaodśrodkowa a  co za  tym idzie  słabnie  zacisk  tarczy sprzęgła   i  następuje  samoczynne  rozłączeniesprzęgła.  W sprzęgłach odśrodkowych włączenie lub wyłączenie sprzęgła następuje wskuteksiły odśrodkowej.

Sprzęgło półodśrodkowe  jest  to  sprzęgło,  w którym siła docisku między elementaminapędzanym i napędzającym jest spowodowana łącznym działaniem sprężyn dociskowych isiły   odśrodkowej   działającej   na   wirujące   ciężarki.   Sprężyny   dociskowe   zaciskają   tylkoczęściowo tarczę sprzęgła. Ostatecznie zaciśnięcie tarcz następuje pod działaniem momentuwywołanego przez siłę odśrodkową wirujących ciężarków. Docisk tarcz jest zmienny i zależyod   prędkości   obrotowej   wału   korbowego.   Ciężarki   są   zwykle   umieszczone   na   końcachdźwigienek, które służą do wyłączania sprzęgła oraz do dociskania tarcz podczas pracy. Dozalet tych sprzęgieł należą: duża elastyczność włączenia, możliwość wyłączenia przy małejprędkości   obrotowej.   Natomiast   do   wad   należą:   skłonność   do   poślizgu   podczas   małejprędkości, co powoduje, że sprzęgło nie zabezpiecza w sposób właściwy układu napędowego.

4

3) Sterowanie sprzęgłemMechaniczny układ sterowania – ruch pedału sprzęgła i siła do niego przyłożona zostaje

przeniesiony na łożysko wyciskowe za pośrednictwem zestawu dźwigni i cięgien.Hydrauliczny układ sterowania – połączona z pedałem sprzęgła pompa jest połączona

przewodami z siłownikiem. Siłownik jest sprzężony z dźwignią sterującą położeniem łożyskawyciskowego. Naciśnięcie pedału sprzęgła powoduje przesunięcie tłoka w pompie. Ciecz jestprzetłaczana   do   siłownika,   co   powoduje   przesunięcie   za   pomocą   dźwigni   łożyskawyciskowego.

System elektronicznego sterowania sprzęgłem Wyciskające łożysko oporowe przesuwane jest siłownikiem hydraulicznym.

Odpowiednie ciśnienie płynu roboczego w instalacji zapewnia oddzielna pompa hydrauliczna.Dopływ   płynu   do   siłownika   dozowany   jest   bezstopniowo   przy   pomocy   elektryczniesterowanego zaworu. Impulsy powodujące otwieranie i zamykanie zaworu nadawane są przezcentralną   elektroniczną   jednostkę   sterującą   samochodu.   Samochód   rusza   natychmiast   powłączeniu biegu dźwignią,  jednakowo płynnie z góry, jak i pod górę. Podczas k olejnychzmian biegów obroty silnika zmniejszane są samoczynnie.

2. SPRZĘGŁO ELEKTROMAGNETYCZNE I HYDROKINETYCZNE

1) Sprzęgło elektromagnetyczneSprzęgło   elektromagnetyczne   pracuje   wskutek   działania   pola   magnetycznego,   które

wytwarza   elektromagnes,   pobierający   prąd   elektryczny   z   instalacji   samochodu.   Przerwaw obwodzie   elektrycznym   (powoduje   wyłączenie   albo   włączenie   sprzęgła.   Przerywaczobwodu elektromagnesu instaluje się zwykle na dźwigni zmiany biegów, a więc poruszeniedźwigni powoduje przerwanie lub włączenie dopływu prądu do elektromagnesu i włączenielub wyłączenie sprzęgła. Zaletą sprzęgła elektromagnetycznego jest stopniowe włączanie, coumożliwia   płynne   ruszenie   samochodu   z   miejsca.   Wadą   tego   sprzęgła   jest   dośćskomplikowana  budowa  i   zależność  pracy   sprzęgła  od   instalacji  elektrycznej   samochodu,której   usterki   są   stosunkowo najczęstsze.  Sprzęgła   elektromagnetyczne  dzielimy  na  dwiegrupy.  Do pierwszej  grupy zaliczamy sprzęgła  z   tarczami  ciernymi  dociskanymi  wskutekdziałania   pola   magnetycznego.   Do   drugiej   grupy   należą   sprzęgła,   w których   elementysprzęgane   są   ze   sobą   przez   substancję   tężejącą   w   polu   magnetycznym,   zwykle   pastęferrytyczną lub sproszkowany metal. 

2) Sprzęgło hydrokinetyczneSprzęgło  hydrokinetyczne.  W wielu  współczesnych  samochodach  stosuje  się   sprzęgła

hydrokinetyczne,   przekazujące   napęd   tylko   wskutek   naporów   cieczy,   a   więc   bezmechanicznego połączenia elementu napędzającego z elementem napędzanym. W sprzęgłotakie wyposażony jest m. in. samochód ZIM. Zasada działania sprzęgła hydrokinetycznego:na wale korbowym silnika osadzony jest wirnik w kształcie pierścienia, zaopatrzony w prostepromieniowo   rozmieszczone   łopatki,   zwany   pompą.   Podobny   wirnik,   zwany   turbiną,osadzony jest na wałku napędzanym (sprzęgłowym). Oba wirniki wbudowane są naprzeciwsiebie i szczelnie zamknięte w obudowie wypełnionej w 85­90% lekkim olejem mineralnym,mieszaniną oleju silnikowego z naftą (około 95% nafty) lub olejem roślinnym. Podczas pracysilnika pompa obraca się  i  ciecz znajdująca się pomiędzy jej   łopatkami pod wpływem siłodśrodkowych jest odrzucana na łopatki turbiny i wywiera na nie napór zmuszający turbinę

5

do obracania się w ślad za pompą. Sprzęgło zaczyna przenosić napęd dopiero wówczas, gdynapór cieczy jest dostatecznie silny, czyli przy około 600 obr./min pompy. 

3. ZADANIA I RODZAJE SKRZYNEK BIEGÓW

1) Zadania skrzynek biegów   • Łączy sprzęgło z wałem lub mostem napędowym.• Trwale rozłącza napęd.• Umożliwia jazdę z różnymi prędkościami.• Reguluje   siłę   napędową   na   kołach   (przy   czym   wartość   ta   jest   odwrotnie

proporcjonalna do prędkości pojazdu).• Umożliwia jazdę do tyłu.

2) Rodzaje skrzynek biegów   Skrzynki biegów manualne (mechaniczne) o trzech odmianach:

• z kołami zębatymi przesuwnymi,• z kołami stale zazębionymi (posiadające sprzęgła i synchronizatory),• kombinowane.Skrzynki biegów półautomatyczne (sekwencyjne)Skrzynki biegów automatyczne

3) Przełożenie pojedynczej przekładni zębatej   Przełożeniem „i” przekładni nazywamy stosunek liczby zębów koła napędzanego

do liczby zębów koła napędzającego.

                        i = =

gdzie:n1 – prędkość obrotowa wału napędzającego,n2 – prędkość obrotowa wału napędzanego,z 1 – ilość zębów koła napędzającego,z 2 – ilość zębów koła napędzanego.

4) Rodzaje przekładni w zależności od przełożenia   Przekładnie zwalniające (redukcyjne), gdy i > 1 (bo z2 > z1).Przekładnie przyspieszające, gdy i < 1 (bo z2 < z1).Przekładnie normalna, gdy i = 1.Największe   zastosowanie   w   pojazdach   samochodowych   mają   stopniowe   skrzynki  

biegów pozwalające uzyskiwać od 4 do 6 wartości przełożeń (biegów), powodujących zmianyprzełożeń w zakresie od i = 5 do i = 0,7.

Manualna skrzynia biegów 

6

Podczas   pracy   silnika   moment   obrotowy   pozostaje   prawie   stały,   podczas   gdy   mocwyjściowa zwiększa się proporcjonalnie do prędkości obrotowej. Jednak do rozpoczęcia jazdylub wjazdu na wzniesienie pojazd potrzebuje znacznie większego momentu obrotowego niżpodczas jazdy po płaskiej drodze, nawet z dużą szybkością. Dlatego w samochodach stosujesię  przekładnię  umożliwiającą  zmianę  momentu obrotowego silnika  na moment  obrotowyprzekazywany na koła, odpowiadający warunkom jazdy. Przekładnia taka, nazywana skrzyniąbiegów, jest przekładnią stopniową pozwalającą na uzyskanie najczęściej 5 lub 6 wartościprzełożeń. Przekładnia umożliwia także jazdę do tyłu dzięki odwróceniu kierunków obrotów,ponieważ silnik z powodu swojej budowy nie może pracować w kierunku odwrotnym.

W   samochodach   z   silnikiem   umieszczonym   poprzecznie   z   przodu   i   napędemprzekazywanym na koła przednie skrzynia biegów stanowi jeden zespół z przekładnią głównąi mechanizmem różnicowym. Skrzynia ma dwa wałki: napędowy i główny. Jeden wałek maosadzone  na  stałe  koła  zębate,  z  których  każde  jest  na  stałe  zazębione  z  kołem zębatymobracającym się swobodnie na drugim wałku.  Liczba par kół zębatych odpowiada liczbieprzełożeń. 

Rys. 2.2 – Wałki skrzyni biegów

Źródło: Materiały szkoleniowe „Serwis motoryzacyjny”

Przenoszenie   momentu   obrotowego   z   wałka   napędowego,   połączonego   sprzęgłemz wałem   korbowym   silnika,   na   wałek   główny   zaczyna   się   dopiero   po   połączeniuułożyskowanego   koła   zębatego   z   wałkiem,   na   którym   jest   osadzony.   Aby   połączenie   toodbywało  się  płynnie,  potrzebny  jest  synchronizator,  który wyrówna prędkości.  Działaniesynchronizatora   polega   na   tym,   że   najpierw   jego   część   cierna   o   kształcie   stożkowymwyrównuje   obroty   obu   łączonych   elementów   (dzięki   poślizgowi   dociskanych   wzajemniepowierzchni),  a potem część zębata zapewnia ich sztywne połączenie.  Przesuwaniem tuleisynchronizatora steruje kierowca, wybierając przełożenia za pomocą dźwigni zmiany biegów.Dlatego skrzynię tego typu nazywamy manualną. Bieg wsteczny wymaga dodatkowego wałkai koła zębatego, które jest wsuwane działaniem kierowcy pomiędzy koła wałków napędowegoi głównego, by zmienić kierunek obrotów wałka głównego. W obudowę skrzyni biegów jestwkręcony włącznik świateł cofania.

W samochodach z silnikiem umieszczony z przodu i  napędem na koła  tylne skrzyniabiegów jest trzywałkowa, posiada wałek sprzęgłowy i wałek główny ustawione w jednej linii

7

oraz wałek pośredni. W większości skrzyni wałek pośredni ma stałe koła zębate, natomiastkoła zębate osadzone obrotowo i synchronizatory ma wałek główny. Przekładnia główna imechanizm różnicowy są wtedy umieszczone w osi tylnej.

Rys 2.3 – Skrzynia biegów

Źródło: Materiały szkoleniowe „Serwis motoryzacyjny”

Działanie skrzynki biegów z kołami zębatymi przesuwnymiMoment obrotowy odbierany z silnika jest wprowadzany do skrzynki biegów przez wałek

sprzęgłowy  I, a następnie przez parę stale zazębionych kół zębatych  z1 i  z2 kierowany nawałek   pośredni  II.   Z   tego   wałka   napęd   jest   przekazywany   na   wałek   główny  III przezodpowiednią, sprzęganą w zależności od biegu, parę kół zębatych.

Rys. 2.4 – Działanie skrzynki biegów z kołami zębatymi przesuwnymi

8

Źródło: Materiały własne

Działanie skrzynki biegów z kołami stale zazębionymiMoment   obrotowy   z   silnika   jest   doprowadzany   do   skrzynki   biegów   wałkiem

sprzęgłowym  I,  a  następnie przez parę kół zębatych  z1 i  z2 – jest  przenoszony na wałekpośredni II. Stale zazębione pary kół zębatych (z3 i z4; z5 i z6; z8 i z9) powodują obracanie siękół zębatych z4,  z6 i  z9, ale dzięki łożyskowaniu tych kół nie wprawiają one w ruch wałkagłównego  III.   Dopiero   przesunięcie   w   prawo   lub   w   lewo   sprzęgła   zębatego  S1 lub  S2

spowoduje   sprzężenie   kół   z   wałkiem   głównym   i   przeniesienie   momentu   przez   skrzyniębiegów.

Rys. 2.5 – Działanie skrzynki biegów z kołami stale zazębionymi

Źródło: Materiały własne

9

4. PÓŁAUTOMATYCZNA SKRZYNIA BIEGÓW

Ogólne   określenie   skrzyni   biegów,   w   której   część   czynności   związanych   ze   zmianąbiegów jest zautomatyzowana. Istnieją dwa podstawowe rodzaje półautomatów:

• z automatycznym sprzęgłem i ręcznym wyborem przełożenia oraz • z   automatycznym   załączeniem   przełożenia   uruchamianym   przez   naciśnięcie

i puszczenie sprzęgła. 

W pierwszym, najpowszechniejszym przypadku praca sprzęgła jest zautomatyzowana izmiana  biegów odbywa się   tylko  poprzez   i  odpuszczenie  gazu   i  przesuwanie   lewarka  wodpowiednie   położenie.   W   podstawowym   rozumieniu   więc   półautomat   to   skrzynkacałkowicie mechaniczna, konstrukcyjnie identyczna z tzw. manualną skrzynią biegów, tylkosposób wybierania lub załączania przełożeń jest inny. 

W   zautomatyzowanych   systemach,   nazywanych   zależnie   od   marki   pojazdu:   AMT,Sportshift,   R   Tronic,   Sensodrive,   Allshift,   Softip,   Easytronic   oraz   SMG,   zewnętrznymechanizm sterowania   sprzęgła   składa   się   z   silnika  elektrycznego  poruszającego  poprzezprzekładnię   ślimakową   klasyczne   widełki   współpracujące   z   łożyskiem   wysprzęglającym.Odpowiednie impulsy prądowe wysyłane są do silnika przez mikroprocesorowy sterownik,reagujący  na   sygnały  otrzymywane   z   czujników:  położenia  dźwigni   zmiany  biegów   (lubprzycisków   umieszczonych   na   kole   kierownicy),   prędkości   obrotowej   wału   korbowego   iaktualnej   prędkości   jazdy.  Na   tej   podstawie   sterownik   realizuje   płynne   ruszanie   z   biegupierwszego   lub  wstecznego   i  krótkie  wysprzęglenia  na  czas  zmiany  pozostałych  biegów.Roboczy skok łożyska wysprzęglającego może być przy tym rozwiązaniu minimalny, czylipowodujący bardzo krótką przerwę w przenoszeniu napędu (okres rozłączenia sprzęgła), cozapewnia bardzo szybką zmianę biegów.

Elektryczny   nastawnik   skrzyni   biegów   wyposażony   jest   w   dwa   silniki   elektryczne,z których pierwszy służy do ustalania ścieżki zmiany biegów (I – II, III – IV, V – wsteczny), adrugi   –   do   włączania   konkretnego   biegu   z   pozycji   neutralnej   lub   jego   wyłączania.Rozwiązanie   to   umożliwia   włączanie   biegów   w   dowolnej   kolejności,   a   synchronizacjakażdego z nich realizowana jest w sposób szybki i płynny. Uruchomienie silnika w pojeździewyposażonym w  tego  typu  skrzynię  biegów możliwe   jest   (tak  samo  jak  w pojazdach  zeskrzyniami   automatycznymi)   wyłącznie   przy   wciśniętym   pedale   hamulca   i ustawieniudźwigni wyboru biegów w pozycji neutralnej.

Jeśli   system   opiera   się   na   ręcznym   wyborze   biegów,   wszystkie   położenia   dźwigniznajdują się w jednej płaszczyźnie. Skrzynie na niższe biegi przełącza się ruchem dźwigni wdół, a na wyższe przesuwając ją w górę. W wielu systemach zamiast dźwigni stosowane sąprzyciski  na  kierownicy,  wykonujące   te   same zadania.  Nie   trzeba  przy zmianach  biegówużywać   pedału   przyspieszenia,   ponieważ   jego   funkcje   realizowane   są   wówczasautomatycznie przez elektroniczny sterownik elektrycznego nastawnika skrzyni. Przy zmianiebiegu na  wyższy sterownik  automatycznie  dostosowuje   też  prędkość  obrotową silnika  dowartości   przypisanej  wybranemu  przełożeniu  przy  danej   prędkości   jazdy.  Po   rozłączeniunapędu jeden z silników nastawnika skrzyni biegów dokonuje wyboru ścieżki zmiany biegów,a drugi silnik przełącza odpowiedni bieg. Po czym zostaje również włączone sprzęgło. Przyautomatycznym   wyborze   biegów,   urządzenie   sterujące   całkowicie   przejmuje   zadaniazwiązane ze zmianą przełożeń.

W systemach sterowanych hydraulicznie do obsługi sprzęgła służy centralny wysprzęglikzintegrowany   z   jednostronnym   siłownikiem   hydraulicznym.   Do   zmiany   biegówwykorzystywane   są   tłokowe   siłowniki   dwustronnego   działania.   Elektroniczne   sterowniki

10

współpracują   wówczas   z   elektrozaworami   otwierającymi   i   zamykającymi   odpowiednieprzepływy płynu roboczego. W układzie takim niezbędna jest oczywiście pompa rotacyjnawspółpracująca z hydropneumatycznym akumulatorem ciśnienia.

5. MECHANIZMY SYNCHRONIZUJĄCE

Przy   włączaniu   przekładni   za   pomocą   sprzęgła   kłowego   lub   zębatego   występujeuderzenie, gdy prędkości obwodowe stykających się ze sobą części nie są jednakowe. W celuwyrównania   tych   prędkości   łączy   się   obie   części   pomocniczym   sprzęgłem   ciernym.   Powyrównaniu tych prędkości, czyli po przeprowadzeniu tzw. synchronizacji, włączone zostajesprzęgło zębate  i to właśnie ono przenosi moment napędowy. Takie urządzenie złożone zdwóch sprzęgieł: ciernego i zębatego wraz z urządzeniem łączącym te sprzęgła nazywa sięsynchronizatorem.

Stosowane   obecnie   synchronizatory   można   podzielić   na   trzy   grupy:   proste,bezwładnościowe oraz synchronizatory elektroniczne.

Synchronizatory prosteSynchronizatory są to konstrukcyjnie małe sprzęgła, które włączane są i utrzymywane w

sprzęgnięciu   tak   długo,   jak   wydaje   się   to   konieczne   wykonującemu   zmianę   biegów.Włączanie i utrzymywanie w stanie sprzęgniętym wykonuje się za pomocą dźwigni zmianybiegów.

Synchronizatory proste mają bardzo prostą konstrukcję, ale jednocześnie pozwalają nawłączenie   biegu   przed   całkowitym   wyrównaniem   prędkości   obrotowych   sprzęganychelementów.

Stosuje   się   rozwiązania   synchronizatorów   prostych   w   postaci   sprzęgieł   stożkowych,pierścieniowych lub wielopłytkowych. We wszystkich tych przypadkach sprzęgła muszą byćtak połączone ze sobą, aby najpierw pracowało sprzęgło cierne,  a dopiero po wyrównaniuprędkości kątowych powinno nastąpić włączenie sprzęgła zębatego.

Synchronizatory bezwładnościoweSynchronizatory bezwładnościowe mają urządzenia blokujące, zapobiegające włączeniu

sprzęgła   zębatego   przed   wyrównaniem   prędkości   obrotowej   sprzęganych   elementów.   Wokresie   synchronizacji   siła   wywierana   na   sprzęgle   ciernym   może   być   w   tychsynchronizatorach dowolnie duża.

Rozróżniamy następujące rodzaje synchronizatorów bezwładnościowych:• z blokowaniem za pomocą poprzecznych elementów umieszczonych w otworze tulei, • z blokowaniem za pomocą podłużnych elementów umieszczonych w otworach tarczy, • z blokowaniem za pomocą wieńca zębatego, • z   samowzmacnianiem   o   działaniu   opartym   na   progresywnym   wzroście   momentu

tarcia.

Elektroniczna synchronizacja 

11

Problemy związane ze skrzynią biegów i częściowo z jej synchronizacją przy zmianiebiegów  mogą  być   rozwiązane   za  pomocą  urządzeń   elektronicznych,   dających  możliwośćpożądanych wyników, a mianowicie:

• pewność działania, • wyroby odpowiedniej jakości, • umiarkowane koszty. 

Przy   zastosowaniu   układu   elektronicznego   osiągany   stopień   kontroli   kolejnościposzczególnych czynności i czasu synchronizacji pozwala na bardzo prawidłową i szybszązmianę biegów bez udziału kierowcy.

Urządzenie elektroniczne otrzymuje sygnał o prędkości obrotowej wałka wejściowego iwyjściowego   skrzyni   biegów   i   powoduje   wyrównanie   tych   prędkości   na   poziomieodpowiadającym danemu położeniu.  Jeśli  prędkość obrotowa wału korbowego silnika  jestzbyt   mała,   to   urządzenie   elektroniczne   daje   sygnał   do   siłownika,   który   natychmiastcałkowicie otwiera przepustnicę i na odwrót, jeśli prędkość jest zbyt mała to przymyka ją.Sygnały urządzenia  elektronicznego  na przepustnicę  zastępują  oddziaływanie  kierowcy napedał gazu.

Czas przymknięcia i otwarcia przepustnic określany jest rozmaitymi czynnikami:• prędkością obrotową silnika przy zmianie biegów, • różnicą przełożeń, • momentem bezwładności mas synchronizowanych, • wielkością momentów napędowych. 6. AUTOMATYCZNA SKRZYNIA BIEGÓW

Automatyczne skrzynie biegów dzieli   się  na  dwa  typy,  które   różnią się  między sobąbudową układu sterowania, przełączaniem biegów oraz sterowaniem układu mechanicznegosprzęgania wirnika pompy z wirnikiem turbiny przekładni hydrokinetycznej. Pierwszy z nichto typ z hydraulicznym sterowaniem, w którym wszystkie funkcje sterujące i kontrolne pełniąelementy   hydrauliczne,   drugi   zaś   posiada   sterowanie   elektroniczne,   wykorzystujące   danezgromadzone   w   pamięci   komputera   (ECU).   Układ   elektronicznego   sterowania   nie   tylkosteruje   pracą   systemu   przełączania   biegów   i   sprzęganiem   wirników   przekładnihydrokinetycznej,   ale   także   pełni   funkcję   diagnostyczną   oraz   zabezpiecza   przeduszkodzeniami.   Układ   ten   zwany   jest   ECT   (od   angielskiego  Electronically-Controlled

Transmission). Automatyczne skrzynie biegów ze sterowaniem hydraulicznym posiadają wzasadzie taką samą budowę jak skrzynie ze sterowaniem elektronicznym. Różnią się one tylkosposobem przełączania biegów.

W porównaniu z mechanicznymi skrzyniami biegów, skrzynie automatyczne posiadająnastępujące zalety:

1) Zmniejszają   zmęczenie   kierowcy   poprzez   wyeliminowanie   konieczności   obsługisprzęgła i ręcznego przełączania biegów.

2) Automatycznie przełącza biegi, przy prędkościach odpowiadających warunkom jazdy,uwalniają   kierowcę   od   konieczności   opanowywania   trudnych   technik   jazdy,   jakobsługa sprzęgła.

3) Zapobiega   przeciążaniu   silnika   i   zespołu   napędowego,   ponieważ   są   one   ze   sobąsprzężone   w   sposób   hydrauliczny   (przez   przekładnię   hydrokinetyczną),   a   niemechaniczny, jak w przypadku zwykłej skrzyni biegów.

12

Automatyczne   zespoły   napędowe   dzielą   się   na   dwa   typy:   jeden   stosowany   wsamochodach z silnikiem z przodu i napędem na przednie koła (typ FF) i drugi, stosowanyw samochodach z silnikiem z przodu i napędem na tylne koła (typ FR).

Rys.   2.6   –   Automatyczne   zespoły   napędowe   stosowane   w   samochodach   typu   FF   (lewyrysunek) i samochodach typu FR (prawy rysunek),

Źródło: własne

Zespoły stosowane w samochodach typu FF są mniejsze od zespołów przeznaczonych dosamochodów typu FR. Wynika to z faktu, że muszą one zmieścić się wraz z silnikiem w jegokomorze   z   przodu   pojazdu.   Zespoły   stosowane   w   samochodach   typu   FR   posiadająprzekładnię   główną   (wraz   z   mechanizmem   różnicowym)   umieszczoną   w   oddzielnejobudowie,  podczas gdy w przypadku samochodów typu FF,  stanowi ona  jeden zespół  zeskrzynią biegów. 

Główne elementy składowe i ich funkcjeIstnieje wiele typów automatycznych skrzyń biegów, które w pewnym stopniu różnią się

między   sobą.  Niezależnie   jednak  od   tego,   ich  podstawowe  funkcje   i   zasada  działania   sązasadniczo   takie   same.   Automatyczna   skrzynia   biegów   składa   się   z   kilku   głównychelementów.

Aby  mogły  one  prawidłowo   realizowane   swoje   funkcje,   elementy   te  muszą   ze   sobąpoprawnie   współpracować.   Automatyczny   zespół   napędowy   składa   się   z   następującychgłównych elementów:

1) Przekładnia hydrokinetyczna.2) Planetarny zespół przekładniowy.3) Hydrauliczny zespół sterujący.4) Zespół połączeń mechanicznych.5) Przekładnia główna.6) Płyn automatycznej skrzyni biegów.

1) Przekładnia hydrokinetycznaPrzekładnia  hydrokinetyczna  znajduje  się  na wejściu  automatycznej   skrzyni  biegów i

poprzez   tarczę   napędową   przymocowana   jest   do   tylnej   części   wału   korbowego   silnika.Przekładnia   wypełniona   jest   płynem   do   automatycznych   skrzyń   biegów.   Zwiększa   onamoment wytwarzany przez silnik i przekazuje go dalej do zespół napędowego lub też działajako sprzęgło  hydrokinetyczne,  które   łączy  silnik  ze  skrzynią  biegów.  W samochodach  zautomatyczną   skrzynią   biegów,   przekładnia   hydrokinetyczna   pełni   także   rolę   kołazamachowego  silnika.  Ponieważ w tego  typu pojazdach  ciężkie  koło  zamachowe nie   jest

13

konieczne, jego rolę pełni tarcza napędowa, której zewnętrzny obwód ukształtowany jest wwieniec zębaty współpracujący z zębnikiem rozrusznika. Ponieważ tarcza napędowa obracasię z dużymi prędkościami wraz z wałem korbowym, jest ona bardzo dokładnie wyważana, coprzeciwdziała powstawaniu wibracji przy wysokich obrotach.

Funkcje przekładni hydrokinetycznej:• Zwiększa moment wytwarzany przez silnik.• Pełni rolę automatycznego sprzęgła, które łączy i rozłącza silnik ze skrzynią biegów.• Tłumi wibracje silnika i zespołu napędowego.• Pełni rolę koła zamachowego w celu zapewnienia równomiernej pracy silnika.•  Napędza pompę olejową hydraulicznego układu sterowania.

Rys. 2.7 ­ Budowa przekładni hydrokinetycznej

14

http://www.e­autonaprawa.pl/artykuly/2010/przekladnia­ydrokinetyczna.html

Zasada działania przekładni hydrokinetycznej

Przełożenie dynamiczneMoment   przekładni   hydrokinetycznej   rośnie   proporcjonalnie   do   wielkości   przepływu

wirowego.   Oznacza   to,   że   osiąga   on   maksimum,   kiedy   wirnik   turbiny   nie   obraca   się.Działanie przekładni hydrokinetycznej można podzielić na dwa zakresy: Zakres, w którymma miejsce zwiększanie momentu (zakres przekładni)  oraz zakres, w którym moment jesttylko przenoszony, bez zmiany jego wartości (zakres sprzęgania). Punkt sprzęgnięcia oddzielaobydwa te zakresy.

Punkt gaśnięcia silnikaKiedy przełożenie kinematyczne wynosi zero, tzn. kiedy wirnik turbiny nie obraca się,

różnica między prędkościami obrotowymi wirnika pompy i turbiny jest maksymalna. Punktgaśnięcia   silnika   odnosi   się   do   nieruchomego   wirnika   turbiny.   Maksymalne   przełożeniedynamiczne ma miejsce właśnie w tym punkcie i wynosi 1.7 do 2.5.

Punkt sprzęgnięciaKiedy wirnik turbiny zaczyna się obracać a   przełożenie   kinematyczne   zaczyna

rosnąć, różnica między prędkością obrotową wirnika pompy i wirnika turbiny maleje. Kiedyprzełożenie kinematyczne osiągnie pewien poziom, przepływ wirowy maleje do minimum,tak   że   przełożenie   dynamiczne   staje   się   równe   jedności.   Ponieważ   płyn   wypływający   zwirnika turbiny uderza w tylne powierzchnie łopatek kierownicy, sprzęgło jednokierunkowepozwala obracać się kierownicy w tym samym kierunku, co wirnik pompy. Innymi słowy, wpunkcie sprzęgnięcia przekładnia hydrokinetyczna zaczyna pełnić rolę sprzęgła, dzięki czemuprzełożenie dynamiczne nie spada poniżej jedności.

Działanie przekładni hydrokinetycznej

Samochód nie porusza się, silnik pracuje na biegu luzemKiedy silnik pracuje na biegu luzem, wytwarzana przez niego moc jest minimalna. Jeżeli

zostaną  włączone  hamulce   (główne   lub  postojowy),  wirnik   turbiny  przestaje   się  obracać,przez   co   jego   obciążenie   staje   się   bardzo   duże.   Ponieważ   samochód   nie   porusza   sięprzełożenie   kinematyczne   jest   równe   zeru,   natomiast   przełożenie   dynamiczne   osiągamaksimum. Dlatego też wirnik turbiny może w każdej chwili zacząć obracać się z momentemwiększym niż wytwarzany przez silnik.

Samochód porusza się z małą prędkościąW miarę jak prędkość samochodu rośnie,  prędkość obrotowa wirnika turbiny zaczyna

szybko zbliżać się do prędkości wirnika pompy. Przełożenie dynamiczne maleje i zbliża siędo   jedności.   Kiedy   przełożenie   kinematyczne   osiągnie   określoną   wartość   (punktsprzęgnięcia), kierownica zaczyna się obracać a moment przestaje być zwiększany. Innymisłowy, przekładnia hydrokinetyczna zaczyna działać jak sprzęgło. Powoduje to że prędkośćsamochodu wzrasta prawie liniowo z prędkością obrotową silnika.

15

Samochód porusza się ze średnią lub dużą prędkościąPrzekładnia   hydrokinetyczna   działa   tylko   jako   sprzęgło.   Wirnik   turbiny   obraca   się

z prawie identyczną prędkością, co wirnik pompy.

Sprzęgło blokującePodczas   pracy   na   zakresie   sprzęgania   (moment   nie   jest   zwiększany),   przekładnia

hydrokinetyczna przenosi moment powstający w silniku z przełożeniem równym 1. Istniejejednak różnica pomiędzy prędkościami obrotowymi wirnika pompy i turbiny, która wynosiprzynajmniej  4­5%. Z tego powodu, przekładnia nie przenosi 100% mocy wytwarzanej  wsilniku, co powoduje pewne straty energii. W celu uniknięcia tego i obniżenia zużycia paliwa,zastosowano   sprzęgło   blokujące,   które   mechanicznie   łączy   wirnik   pompy   z   wirnikiemturbiny. Następuje to, kiedy prędkość samochodu osiągnie około 60 km/h lub więcej, dziękiczemu do skrzyni  biegów przenoszone  jest  100% mocy wytwarzanej  w silniku.  Sprzęgłoblokujące zamontowane jest na piaście wirnika turbiny. Zamontowane obwodowo sprężynytłumią obciążenia skrętne powstające podczas włączania sprzęgła, co zapobiega powstawaniudrgań i wstrząsów. Wewnętrzna powierzchnia obudowy przekładni lub powierzchnia tłokasprzęgła blokującego pokryta jest materiałem ciernym (tego samego typu, co w przypadkuhamulców  i   sprzęgieł  wielotarczowych)  Zapobiega   to   ślizganiu  się   sprzęgła  podczas   jegowłączania. Kiedy sprzęgło jest włączone, obraca się ono razem z wirnikiem pompy i turbiny.Włączanie   i   wyłączanie   sprzęgła   uzależnione   jest   od   zmian   kierunku   przepływu   płynuwewnątrz przekładni hydrokinetycznej.

Sprzęgło wyłączoneKiedy   samochód   porusza   się   z   małą   prędkością,   pompowany   pod   ciśnieniem   płyn

przepływa do przedniej strony sprzęgła. Powoduje to, że ciśnienie po przedniej i tylnej stroniesprzęgła są sobie równe, dzięki czemu pozostaje ono wyłączone.

Sprzęgło włączoneKiedy samochód porusza się ze średnią lub dużą prędkością(powyżej 60 km/h), płyn pod

wysokim ciśnieniem przepływa tylko do tylnej strony sprzęgła blokującego. Powoduje to, żetłok sprzęgła dociskany jest do wewnętrznej powierzchni obudowy przekładni. W rezultacie,sprzęgło obraca się razem z przednią pokryw ą przekładni, która połączona jest z wirnikiemturbiny (tzn. sprzęgło zostaje włączone).

2) Planetarny zespół przekładniowyPlanetarny zespół przekładniowy znajduje się w obudowie skrzyni biegów wykonanej ze

stopu   aluminium.   Zmienia  on   wartość   i   kierunek  obrotów   silnika  oraz  przekazuje   je   doprzekładni głównej. Planetarny zespół przekładniowy składa się z przekładni planetarnych,które zmieniają prędkość obrotową, sprzęgieł i hamulców, które za pomocą ciśnienia płynuukładu hydraulicznego sterują pracą przekładni, wałów przekazujących moc wytwarzaną wsilniku oraz łożysk umożliwiających obroty wałków.

Funkcje planetarnego zespołu przekładniowego:• Zapewnia   kilka   wartości   przełożeń,   które   umożliwiają   osiągnięcie   prawidłowego

momentu   i   prędkości   obrotowej,   w   zależności   od   warunków   jazdy   i   zamierzeńkierowcy.

• Posiada bieg wsteczny, umożliwiający jazdę samochodem do tyłu.

16

• Posiada położenie neutralne, pozwalające na pracę silnika na biegu jałowym, kiedysamochód nie porusza się.

Przekładnia planetarnaPrzekładnia   planetarna   jest   zespołem   współpracujących   ze   sobą   kół   zębatych,

składającym   się   z:   koła   słonecznego,   kilku   kół   satelitów,   kosza   satelitów   oraz   koławieńcowego. Przekładnie te zwane są „satelitarnymi” ze względu na to, że koła poruszającesię pomiędzy kołem słonecznym i wieńcowym przypominają satelity  (stąd też ich nazwa)obracające się wokół słońca.

HamulceHamulce blokują jeden z elementów przekładni planetarnej (koło słoneczne, wieńcowe

lub   satelity)   w   celu   zapewnienia   odpowiedniej   wartości   przełożenia.   Istnieją   dwa   typyhamulców. Pierwszy z nich to wielotarczowy hamulec hydrauliczny.  Jeden rodzaj tarcz,  zzewnętrznym  wielowpustem związany   jest   z   obudow  ą   skrzyni   biegów,  natomiast   drugi,posiadający   wielowypust   wewnętrzny   obraca   się   wraz   z   przekładnią   planetarną.   Tarczedociskane są do siebie,  dzięki  czemu jeden z elementów przekładni  zostaje  zablokowany.Drugim typem hamulca jest hamulec pasowy. W tego typu hamulcu, pas otacza bęben, którypołączony jest z jednym z elementów przekładni planetarnej. Kiedy ciśnienie płynu działa nastykający się z pasem tłok, pas zaczyna trzeć o bęben i blokuje jeden z elementów przekładni.

Sprzęgła wielotarczowe i jednokierunkoweSprzęgła łączą oraz rozłączają przekładnię hydrokinetyczną od przekładni planetarnych, a

także   przekazują   moment   wytwarzany   przez   silnik   do   wału   wyjściowego.   Hydraulicznesprzęgła wielotarczowe składaj ą się z kilku par ułożonych na przemian tarcz zewnętrznych iwewnętrznych. Są one sterowane ciśnieniem płynu wypełniającego wnętrze skrzyni biegów.Sprzęgło jednokierunkowe składa się z bieżni wewnętrznej, zewnętrznej oraz znajdującychsię pomiędzy nimi mimośrodów lub rolek.  Sprzęgło  to przenosi  moment   tylko w jednymkierunku.

3) Hydrauliczny układ sterowaniaHydrauliczny  układ sterowania  składa  się  z  miski  olejowej,  która  pełni   funkcję zbiornikapłynu,   pompy   olejowej,   wytwarzającej   ciśnienie   hydrauliczne,   zaworów   mających   różnefunkcje oraz kanałów i przewodów, którymi płyn jest dostarczany do sprzęgieł hamulców iinnych   elementów  układu   sterowania.  Większość  zaworów układu  umieszczonych   jest  wkorpusie  zaworów,  znajdującym się  pod planetarnym zespołem przekładniowym.  Funkcjehydraulicznego układu sterowania:

1) Dostarczanie płynu do przekładni hydrokinetycznej.2) Regulacja   ciśnienia   płynu,   wytwarzanego   przez   pompę   olejową.   Przetwarzanie

wielkości   obciążenia   silnika   i   prędkości   samochodu   na   sygnały   dla   układuhydraulicznego.

3) Przekazywanie ciśnienia hydraulicznego do sprzęgieł i hamulców w celu sterowaniapracą przekładni planetarnych.

4) Smarowanie płynem obracających się elementów.5) Chłodzenie płynem przekładni hydrokinetycznej.

17

Sterowanie przełączaniem biegówUkład   hydraulicznego   sterowania   przetwarza   wartości   obciążenia   silnika   i   prędkości

samochodu na  sygnały  sterujące  przełączaniem biegów.  Na podstawie   tych  sygnałów,  dohamulców i sprzęgieł przekładni planetarnych przesyłane jest ciśnienie hydrauliczne płynu,dzięki czemu możliwe jest dobranie odpowiedniego przełożenia, odpowiadającego warunkomjazdy.

4) Zespół połączeń mechanicznychAutomatyczna   skrzynia   biegów   przełącza   biegi   automatycznie.   Wyjątkiem   są   dwa

połączenia mechaniczne, umożliwiające ręczne sterowanie przez kierowcę. Są nimi: wybierakzakresów pracy z linką oraz pedał przyspieszenia, również z linką.

Wybierak zakresów pracyWybierak   zakresów   pracy   odpowiada   dźwigni   zmiany   biegów   mechanicznej   skrzyni

biegów. Jest on połączony ze skrzynią biegów za pośrednictwem linki lub systemu dźwigni.Za pomocą wybieraka kierowca może wybierać zakresy pracy ­ jazdy do przodu lub do tyłu,położenie  neutralne   lub parkowania.  W prawie wszystkich  typach automatycznych skrzyńbiegów, tryb jazdy do przodu posiada trzy zakresy: »D«, »2«, »L«.

Dla celów bezpieczeństwa,  silnik może zostać włączony tylko wtedy, kiedy wybierakznajduje   się   w   położeniu   »N«   (neutralnym)   lub   »P«   (parkowania);   tzn.   wtedy,   kiedyniemożliwe jest przenoszenie mocy z silnika do zespołu napędowego.

Pedał przyspieszeniaPedał   przyspieszenia   połączony   jest   linką   z   przepustnicą   gaźnika   (lub   systemu   EFI).

Informacja o wielkości wciśnięcia pedału przyspieszenia, tj. stopnia otwarcia przepustnicy jestza   pośrednictwem   tejże   linki   przenoszona   do   układu   sterującego   pracą   skrzyni   biegów.Automatyczna skrzynia biegów przełącza przełożenia w zależności od obciążenia silnika (kątaotwarcia przepustnicy).  Kierowca może sterować przełączaniem biegów przez odpowiednieoperowanie   pedałem   przyspieszenia.   Kiedy   pedał   przyspieszenia   wciśnięty   jest   tylkonieznacznie, przełączanie biegów na biegi niższe i wyższe następuje przy stosunkowo niskichprędkościach   jazdy.   W   miarę   coraz   większego   wciskania   pedału   przyspieszenia,   biegi   sąprzełączane przy stosunkowo wysokich prędkościach jazdy. Linki pedału przyspieszenia orazprzepustnicy  muszą  być  prawidłowo wyregulowane do określonych długości.  Wynika   to  zfaktu,   że   prawidłowe   przełączanie   biegów   wymaga   dokładnego   przetworzenia   wielkościwciśnięcia pedału przyspieszenia na kąt obrotu przepustnicy,  a jego z kolei na przesunięciezaworu nastawczego obciążenia silnika.

5) Przekładnia głównaW przypadku poprzecznego zespołu napędowego, skrzynia biegów i przekładnia główna

znajdują się w jednej obudowie. Przekładnia główna składa się z pary kół zębatych (zębnika ikoła wieńcowego) oraz mechanizmu różnicowego. Funkcja przekładni głównej jest w tymprzypadku taka sama, jak analogicznego zespołu w samochodach z napędem na tylne koła.Różnica polega na tym, że w poprzecznej skrzyni biegów stosuje się przekładnię walcową.

6) Płyn do automatycznych skrzyń biegów (ATF).Do smarowania elementów automatycznych skrzyń biegów stosowany jest specjalny olej

mineralny wysokiej jakości zmieszany z kilkoma dodatkami poprawiającymi jego własności.

18

Olej   ten   zwany   jest   płynem   do   automatycznych   skrzyń   biegów   (ATF   ­   AutomaticTransmission Fluid), w celu odróżnienia go od innych materiałów smarujących. Dla danejskrzyni biegów należy zawsze stosować określony typ płynu ATF. Używanie innego płynuniż zalecany przez producenta lub stosowanie mieszanek wpływa negatywnie na działaniezespołu.   W   celu   zapewnienia   prawidłowej   pracy   automatycznej   skrzyni   biegów   należyutrzymywać prawidłowy poziom zawartego w niej płynu ATF. Poziom płynu sprawdza się zapomocą wskaźnika zanurzeniowego, przy silniku pracującym na biegu jałowym i po ustaleniusię normalnej temperatury pracy płynu. 

Funkcje płynu ATF:• Przenoszenie momentu w przekładni hydrokinetycznej.• Sterowanie   sprzęgłami   i   hamulcami  przekładni  planetarnych  poprzez  hydrauliczny

układ sterowania.• Smarowanie przekładni planetarnych i innych ruchomych elementów.• Chłodzenie elementów znajdujących się w ruchu.

Automatyczna skrzynia biegów z przekładnią bezstopniową (CVT)W pojazdach wyposażonych w tego typu skrzynię kierowca może w sposób stosunkowo

prosty i niezależny od sterowania automatycznego wpływać indywidualnie na dynamikę jazdy iwykorzystywanie   wszystkich   technicznych   możliwości,   jakie   daje   ta   konstrukcja.   W   trybieautomatycznym   może   bowiem   tylko   dokonywać   preselekcyjnego   wyboru   pomiędzy   jazdąnajbardziej ekonomiczną i taką, przy której uzyskuje się najlepsze osiągi.

Rys. 2.8 – Przekładnia bezstopniowa   

Źródło: http://www.e­autonaprawa.pl/encyklopedia/bezstopniowa­przekladnia­ang­ivariable­gear­i/1964/

Duża   rozpiętość   całkowitych   przełożeń   w   układach   napędowych   z   bezstopniowymiskrzyniami biegów umożliwia wykorzystywanie najbardziej ekonomicznych zakresów pracysilnika, czyli jazdę z najmniejszym zużyciem paliwa. Z kolei uzyskiwanie osiągów lepszychniż  w  przypadku   skrzyni   biegów  o   stopniowanych  przełożeniach  wynika  po  pierwsze:   zprzenoszenia  siły  napędowej  bez  przerw związanych  ze  zmianą  przełożeń,  a po drugie:  zwykorzystywania tych zakresów prędkości obrotowej silnika, przy których odznacza się onnajwiększą elastycznością.

Pomiędzy silnikiem a tego typu skrzynią nie  stosuje się sprzęgieł  hydrokinetycznych.Moment obrotowy przenoszony jest z wykorzystaniem dwóch mokrych sprzęgieł ciernych, zktórych   jedno   służy  do   jazdy  w  przód,   a  drugie  do   cofania.  Oba   sprzęgła   są   sterowanehydraulicznie,   a  wartość   ciśnienia   płynu   użytego   do   ich  włączania   i   rozłączania  obliczaodpowiedni   elektroniczny   moduł   sterujący.   To   rozwiązanie   również   przyczynia   się   do

19

uzyskania większej sprawności przenoszenia napędu niż w przypadku automatycznej skrzynibiegów w jej klasycznej konstrukcji.

Hydrauliczne   sterowanie   sprzęgieł   przez   bardzo   precyzyjną   regulację   ciśnienia   płynuroboczego pozwala na uzyskiwanie „efektu pełzania”, czyli bardzo wolnego ruchu pojazdu (bezużycia pedału przyspieszenia) podczas manewrowania nim w trakcie parkowania.

W   samej   skrzyni   moment   obrotowy   przenoszony   jest   z   wału   wejściowego(sprzęgłowego) poprzez przekładnię planetarną na pierwszą parę tarcz stożkowych, skąd zapośrednictwem   klinowego   pasa   transmisyjnego   przekazywany   jest   na   drugą   parę   tarczstożkowych   osadzonych   na   wale   połączonym   z   przekładnią   główną   i   mechanizmemróżnicowym. Pas transmisyjny jest łańcuchem drabinkowym o specjalnej konstrukcji. Składasię on z równoległych ogniw, tworzących w sumie obwód zamknięty. Przeniesienie napęduprzez pas transmisyjny realizowane jest na zasadzie tarcia, poprzez zakleszczanie się ogniwłańcucha pomiędzy wewnętrznymi powierzchniami tarcz stożkowych.

Spośród tarcz tej samej pary jedna osadzona jest na wale przesuwnie. Jej ruch poosiowywymuszany   jest   siłownikiem   hydraulicznym.   Wzrost   ciśnienia   w   cylindrze   siłownikapowoduje zbliżenie się  tarcz do siebie.  Skutkiem tego pas transmisyjny wypierany jest  wstronę ich obwodu. Tym samym zwiększa się czynna średnica koła pasowego. Zmniejszenieciśnienia w siłowniku daje oczywiście efekt odwrotny.

Rys. 2.9 – Schemat przenoszenia napędu

Źródło: opracowanie własne

Najmniejszy   stopień   całkowitego   przełożenia,   czyli   najwyższy   bieg   i   maksymalnąprędkość jazdy osiąga się wówczas, gdy tarcze na wale wejściowym są do siebie zbliżonenajbardziej,  a   tarcze  na wale wyjściowym najbardziej  od siebie  oddalone.  Pas przekazujewówczas napęd z koła największego na najmniejsze. Biegowi najniższemu (używanemu doruszania),   czyli   największej   wartości   całkowitego   przełożenia,   odpowiada   odwrotneustawienie obu ruchomych tarcz w parach. Siłowniki muszą zapewniać nie tylko realizacjępełnego  zakresu  zmiany  przełożeń,   lecz   także  optymalne  dla  warunków pracy  przekładninapięcie pasa transmisyjnego, by mógł on pracować bez nadmiernych poślizgów. Siła dociskułańcucha do tarcz musi być zawsze adekwatna do wartości przenoszonego w danej chwilimomentu obrotowego, mierzonego odpowiednim czujnikiem na wale wejściowym.

20

Do wytwarzania   ciśnienia  w  całym hydraulicznym układzie   sterującym służy  pompanapędzana   przez   wał   wejściowy   przekładni.   Ciśnienie   w   poszczególnych   siłownikachdozowane   jest   przez   elektronicznie   sterowany   zespół   elektrozaworów.   Sygnały   dozarządzającego nim procesora przesyłane są z czujników: docisku tarcz stożkowych, dociskutarcz   sprzęgieł,   prędkości   obrotowej   wału   wejściowego,   prędkości   obrotowej   wałuwyjściowego, położenia dźwigni wyboru trybu pracy przekładni.

W następnym module  zostaną  omówione  pozostałe  elementy  układów przeniesienianapędu, omówiona i przedstawiona będzie budowa i zasada działania takich podzespołów jakwały, przeguby, półosie napędowe, przekładnie główne oraz mechanizmy różnicowe, a takżepółosie kół napędowych.

Bibliografia:

1. Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 1. Warszawa: WKŁ.

2. Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ.

3. Praca zbiorowa (2008), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych. Warszawa: REA.

4. Fundowicz P. Radzimierski M. Wieczorek M, (2013), podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych. Podręcznik do nauki zawodu. Warszawa: WSIP.

5. Praca zbiorowa (2003), Budowa pojazdów samochodowych. Warszawa: REA.

Netografia:

1. www.e­autonaprawa.pl    ­ Internetowy Serwis Branżowy2. www.sprzeglo.com.pl    ­ Sklep ze sprzęgłami

3. www.auto­swiat.pl    ­ Portal motoryzacyjny 

21

Moduł 3

Układ przeniesienia napędu – podzespoły przenoszące napęd ze skrzynkiprzekładniowej na koła napędowe

1. Wały napędowe i przeguby2. Przekładnie główne i mechanizmy różnicowe3. Półosie i piasty kół napędowych

W tym module  zostaną  omówione  pozostałe  podzespoły  wchodzące  w skład  układuprzeniesienia napędu. Będą tu szczegółowo omówione:

• wały i przeguby,• przekładnia główna,• mechanizmy różnicowe,• półosie.

Przedstawiona zostanie budowa oraz zasada działania poszczególnych podzespołów.Dzięki   elastycznym   zawieszeniom   napędzane   koła   samochodu   przemieszczają   się

względem innych części jego układu napędowego, czemu odpowiadać musi konstrukcjakinematycznego sprzężenia tych elementów.

Przy  klasycznym rozmieszczeniu  zespołów  układu  napędowego  w pojeździe  momentobrotowy   przekazywany   jest   ze   skrzyni   biegów,   przymocowanej   do   konstrukcji   nośnejpojazdu,  na przekładnię  główną,  osadzoną  wraz  z  mechanizmem różnicowym i łożyskaminapędzanych kół w sztywnej obudowie, zwanej mostem napędowym. Służy do tego elementpośredni w postaci wału napędowego, połączonego przegubowo z wałem wyjściowym skrzynibiegów i wałem zębnika przekładni głównej. 

Gdy sprężyste części zawieszenia uginają się na skutek przejeżdżania kół napędzanychprzez nierówności drogi lub z powodu różnych obciążeń pojazdu, zmieniają się kąty tworzoneprzez geometryczne osie wszystkich tych trzech sprzężonych wałów, a zmiany te umożliwiakonstrukcja przegubów. W trakcie wzajemnych przemieszczeń  zmienia się   także odległośćpomiędzy skrzynią biegów a przekładnią główną, więc jeden z przegubów musi być osadzonyna sztywnej części wału napędowego przesuwnie, za pomocą połączenia wielowypustowego.Dla   zapewnienia   stabilności   pracy   takiego   systemu  przeniesienia   napędu   przy  większychprędkościach   obrotowych   stosuje   się   zamiast   jednego   wału   napędowego   dwa   lub   trzy,połączone wzdłużnie i podparte w miejscach połączeń dodatkowym łożyskowaniem.

W pojazdach z napędem na więcej niż   jedną  oś,  stosuje się  kilka wałów napędowychłączących   skrzynkę   biegów   ze   skrzynką   rozdzielczą,   a   następnie   skrzynkę   rozdzielcząz poszczególnymi mostami napędowymi.

Rys. 3.1 – Układ napędowy obu osi z dwoma mostami i wałami napędowymi

2

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 1. Warszawa: WKŁ

Rys. 3.2 – Układ przeniesienia napędu samochodu Star 66 z napędem na trzy osie

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 1. Warszawa: WKŁ

W samochodach,  w  których   skrzynia  biegów  zblokowana   jest   z  przekładnią  główną,napęd   na   oba   koła   przekazywany   jest   z   mechanizmu   różnicowego   bliźniaczymi   wałaminapędowymi,   nazywanymi   półosiami.   Każda   półoś   w   takim   układzie   wyposażona   jestw przeguby   i   element   przesuwny,   kompensujący   zmiany   geometryczne   powodowanewzajemnym   przemieszczaniem   się   zespołu   napędowego   i   kół   napędzanych.   W starszychkonstrukcjach pojazdów spotykało się półosie bez elementu przesuwnego i z  jednym tylkoprzegubem w ich połączeniu z mechanizmem różnicowym. Rozwiązanie takie, choć tańsze iprostsze, uniemożliwiało jednak prawidłową współpracę bieżnika opony z nawierzchnią drogi,ponieważ w trakcie jazdy ustawicznie zmieniał się rozstaw kół i kąt ich pochylenia.

1. Wały napędowe i przeguby

Wał   napędowy   jest   elementem   układu   przeniesienia   napędu,   którego   zadaniem   jestprzeniesienie momentu obrotowego ze skrzyni biegów lub skrzyni rozdzielczej do oddalonegomostu napędowego albo z jednego mostu napędowego do kolejnego mostu napędowego.

Wał napędowy jest zwykle zbudowany z jednego kawałka rury i przymocowanych do jejkońców końcówek przegubów uniwersalnych.  Czasami,  w celu wyeliminowania wibracji   ihałasu, stosowany jest wał napędowy zbudowany z dwóch lekkich kawałków rury i  trzechprzegubów.

Wał napędowy z dwoma przegubami

3

Całkowita  długość   tego  wału  napędowego  jest   stosunkowo duża.  Podczas  gdy wałobraca   się   z   bardzo   dużą   prędkością,   powstają   tendencje   do   wibracji   i   wyginania   wału.Spowodowane jest to niewyważeniem wału. Dlatego, w celu minimalizacji drgań i wygięćwału, należy stosować bardzo precyzyjne masy wyrównoważające.

Rys. 3.3 – Wał napędowy z dwoma przegubami

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 1. Warszawa: WKŁ

Wał napędowy z trzema przegubami

W przeciwieństwie do omówionego wyżej rodzaju, wał napędowy z trzema przegubamijest   krótszy   i   w   związku   z   tym   ma   mniejsze   tendencje   do   wyginania.   Przy   wysokichprędkościach powstaje dużo mniej wibracji.  Dzięki swoim zaletom wał napędowy z trzemaprzegubami jest obecnie stosowany najczęściej.

Rys. 3.4 – Wał napędowy z trzema przegubami

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 1. Warszawa: WKŁ

Przegub uniwersalny

4

Przegub uniwersalny niweluje kątową zmianę położenia tylnego mostu w stosunku dopołożenia skrzyni biegów. Umożliwia więc płynne przekazywanie napędu na tylny most zeskrzyni biegów. Przegub uniwersalny musi spełniać następujące wymagania:

• musi   zapewnić   przekazywanie   napędu   bez   zmian   prędkości   obrotowej,   nawetw przypadku dużej zmiany położenia skrzyni biegów względem tylnego mostu,

• musi   zapewnić   płynne   przekazywanie   napędu.   Nie   może   powodować   powstaniahałasu,

• musi mieć prostą konstrukcję i powinien zapewniać prostą obsługę.

Rys 3.5 – Przegub uniwersalny

Źródło: http://www.conrad.pl/Przegub­uniwersalny­12,5­mm­x33­mm.htm?websale7=conrad&pi=226467

Przegub krzyżakowy

Przeguby krzyżakowe są często stosowane z uwagi na ich prostą konstrukcję i wysokąfunkcjonalność. Jedna z rozwidlonych końcówek przymocowana jest do wału napędowego,druga natomiast stanowi integralną część końcówki przesuwnej lub końcówki wyposażonej wkołnierz.   Pomiędzy   dwoma   rozwartymi   końcówkami   znajduje   się   krzyżak.   Krzyżak   jestodkuwką   wykonaną   ze   specjalnego   gatunku   stali.   Posiada   cztery   czopy   wykonane   zodpowiednio utwardzonej powierzchni.

5

Rys 3.6 – Budowa przegubu krzyżakowego

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz1. Warszawa: WKŁ

W każdej obudowie umieszczone jest łożysko wałeczkowe, zmniejszające opory ruchupomiędzy czopem i końcówką rozwidloną. Aby zapobiec wypadnięciu łożyska w momencieosiągania przez wał dużych prędkości obrotowych, w przegubie z możliwością demontażuzastosowano   pierścienie   osadcze,   natomiast   w   przegubach   bez   możliwości   demontażuobudowy łożysk zostały wciśnięte w końcówki rozwidlone.

Przenoszenie napędu przez przegub krzyżakowy

Poniższy   rysunek   przedstawia   zmianę   prędkości   napędzanego   wału   B,   tworzącegoz napędzającym wałem A kąt równy 30. Założenie: wał A obraca się ze stałą prędkością.

Podczas   jednego   obrotu   wału   napędzającego   A   (wału   wyjściowego   skrzyni   biegów)następuje jeden obrót wału napędzającego B (wału napędowego). Promień obrotu przegubujest  największy (r2)  przy położeniu  krzyżaka "prostopadłym" do wału napędzającego (kątobrotu  90   i  270).  Promień  obrotu  (r1)   jest  natomiast  najmniejszy  przy  "nieprostopadłym"położeniu krzyżaka i wałka napędzającego (0, 180 lub 360). Ponieważ prędkość obwodowakońcówki   rozgałęzionej   wału   napędzanego   zmienia   się   przy   każdym   obrocie   o   kąt   90,prędkość kątowa wału napędzanego zmienia się w stosunku do prędkości wału napędzającego.Zmiana   prędkości   kątowej   powiększa   się   wraz   ze   wzrostem   kąta   pomiędzy   wałemnapędzającym A  i  wałem napędzanym B.  W celu  zmniejszenia  zmian prędkości  kątowej,powinien zostać zmniejszony kąt pomiędzy obydwoma wałkami.

Rys.  3.7  –  Wykres zmian prędkości  kątowej  wału  napędowego w stosunku do wałkawyjściowego skrzynki biegów przy zastosowaniu przegubu krzyżakowego

6

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 1. Warszawa: WKŁ

Różnice prędkości kątowej są niwelowane przez przeguby uniwersalne, umieszczone nakońcu wału napędzającego  (strona skrzyni  biegów)   i  na końcu wału  napędzanego  (stronaskrzyni biegów) i na końcu wału napędzanego (strona tylnego mostu). Ponadto wał napędzanyi wał napędzający umieszczone są względem siebie równolegle. Zapewnia to stała prędkośćobrotową i stałość przekazywanego momentu.

Przegub elastycznyIm bardziej zbliżona do prostej  będzie linia łącząca skrzynię biegów, wał napędowy i

mechanizm różnicowy, tym mniej wibracji i hałasu będzie wytwarzał ten układ. Dlatego też,w   niektórych   samochodach   osobowych   z   klasycznym   układem   napędowym   są   ostatniostosowane   wały   napędowe,   których   kąty   połączeń   dają   linię   prostą.   Aby   dodatkowozmniejszyć wibracje i hałas, wały takie wyposażone są w przeguby elastyczne. 

Rys 3.8 – Przegub elastyczny wału Opla Omega

Źródło: http://www.samli.pl/katalog/a_lkopermxsni_84_237_1264/0/64825/___(_­

___KM)/Układ_napędowy_skrzynie_wały/Przeniesienie_napędu_(Wał_napędowy_Przegub_Połoś)/BOGE­88­082­A_(Przegub_elastyczny_wału).html

Przeguby homokinetyczne stosowane na półosiach napędowychPrzeguby   homokinetyczne  mają   dość   skomplikowaną   budowę,   a   dla   sprawnego

wykonania   swojego   zadania   muszą   być   wykonane   bardzo   precyzyjnie.   Rolą   przegubównapędowych jest przenoszenie napędu, a zarazem umożliwienie skrętu kół pojazdu. Przegubysynchroniczne płynnie przenoszą moment obrotowy, a jednocześnie pozwalają na prace bez

7

przyśpieszeń i szarpnięć. W praktyce kąty załamania przegubów nie przekraczają 47 stopni.W praktyce można spotkać następujące przeguby homokinetyczne:

• przegub Weissa,• przegub Rzeppa,• przegub Birfielda,• przegub Tracta.

Przegub Weissa może przenosić moment przy kącie załamania do 35°. Jest zbudowany zczterech kul, które przenoszą moment obrotowy, tocząc się po prowadnicach wykonanych wwidełkach części napędzanej i napędzającej przegubu.

Rys. 3.9 – Przegub homokinetyczny Weissa

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz1. Warszawa: WKŁ

Przegub Rzeppa działa na  takiej samej zasadzie  jak przegub Weissa,  z  tą  różnicą,  żewidełki z prowadnicami zostały zastąpione kulistą czaszą i piastą.

Rys. 3.10 – Przegub Rzeppa

8

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 1. Warszawa: WKŁ

Przegub   Birfielda  może   przenosić   moment   przy   kącie   załamania   ponad   40°,   a   takukształtowane   bieżnie,   że   zbędne   jest   stosowanie   elementów   środkujących.   Odpowiednieukształtowanie   prowadnic   zapewnia   samoczynne   ustawienia   się   kul   w   położeniuzapewniającym jednakowe prędkości kątowe.Rys. 3.11 – Przegub Birfielda

9

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 1. Warszawa: WKŁ

Przegub   Tracta   może   przenosić   moment   obrotowy   pod   kątem   50°.   Zbudowany   jestz płaskich widełek połączonych ze sobą dwoma pośrednimi ogniwami, które sprzęgają się zapomocą występu i wcięcia o charakterystycznych kształtach.

Rys. 3.12 – Przegub Tracta

10

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 1. Warszawa: WKŁ

Łożysko podporowe wału napędowegoŁożysko   to   podpiera   w   środku   obie   części   wału   napędowego.   Mocowane   jest   przy

pomocy kołnierza do wielowypustu, znajdującego się na końcu przedniego wału napędowego.Tak   jak   zostało   to   przedstawione   na   poniższym   rysunku,   składa   się   z   gumowej   tulei,stanowiącej obudowę łożyska i podpierającej wał napędowy. Tuleja  jest  przymocowana dopodwozia   samochodu   przy   pomocy   wspornika.   Wał   napędowy   składa   się   za   dwóchoddzielnych   części.   Wibracje   wału   pochłaniane   są   przez   gumową   tuleję.   Zapobiega   toprzenoszeniu   wibracji   na   karoserię   samochodu.   Wibracje   i   drgania,   powstające   podczasdużych prędkości obrotowych wału napędowego, są ograniczane dzięki łożysku podporowemu(do absolutnego minimum).

11

3.13 – Łożysko podporowe

Źródło: www.motointegrator.pl

2. Przekładnie główne i mechanizmy różnicowe

Mechanizm różnicowy,  zwany  też  dyferencjałem  jest  niezbędny w każdym pojeździe,który jest zdolny do poruszania się po łuku. Wówczas koła lewe i prawe samochodu pokonująróżną drogę. Co zrobić, aby toczyły się one po swoich torach ruchu bez poślizgu, osiągającróżne prędkości obrotowe? Odpowiedzią jest mechanizm różnicowy.

12

Budowa i zasada działania mechanizmu różnicowegoKoło talerzowe (1) przekładni głównej jest na stałe przymocowane do obudowy. Napędza

je   koło   zębate   przenoszące   moment   obrotowy   pochodzący   pośrednio   od   silnika.  Kołotalerzowe nie  bierze  udziału w rozdziale  momentu pomiędzy kołami.  Wewnątrz obudowyznajdują się dwa koła koronowe (3), które są połączone za pomocą wielowypustu z półosiami(4), tak więc jeśli obraca się którekolwiek z nich (lewe lub prawe), to będzie obracać się takżei półoś przymocowana do tego koła zębatego.

Rys. 3.14 – Mechanizm różnicowy z kołami zębatymi stożkowymi

Źródło: Budowa pojazdów samochodowych, T. Rychter

Pozostałe stożkowe koła zębate nazywane są satelitami (5).  Są one połączone z kołamikoronowymi i obracają się wokół czopów krzyżaka (6), na których są zamocowane. Krzyżakobraca   się   razem   z   obudową   (2).   Jeśli   więc   koła   samochodu   obracają   się   z   taką   samąprędkością, działanie mechanizmu różnicowego nie jest potrzebne, to koła koronowe obracająsię z taką samą prędkością względem siebie, a satelity poruszają się razem z nimi, ale nieobracają się wokół osi czopów krzyżaka.

Jedyny sposób,  w  jaki  można wprawić  w ruch koła  koronowe,  opiera  się  właśnie nasatelitach. Koła koronowe nie są bezpośrednio połączone z niczym innym. Oba koła koronoweobracają się z taką samą prędkością, w wyniku nazwijmy to “pchania” ich przez satelity (tenie obracają się wokół własnej osi), które otrzymują ruch od krzyżaka, ten od obudowy, a taod koła talerzowego.

13

Rys. 3.15 – Mechanizm różnicowy

Źródło: http://autokult.pl/2011/03/31/mechanizm­roznicowy

Jeśli  wystąpi  różnica prędkości obrotowych pomiędzy kołami samochodu, zaczyna siępraca satelitów. Oprócz tego, że nadal poruszają się razem z kołami koronowymi (ten ruchjest naturalnym następstwem faktu, że napędzane jest koło talerzowe, które obraca się wraz zobudową dyferencjału,  a  wraz  z  nią  obraca  się  krzyżak z satelitami),   to   różnica  w  ilościobrotów pomiędzy prawym, a lewym kołem koronowym wymusza obrót satelitów wokół ichwłasnej osi – wokół ramion krzyżaka. 

Dzięki obrotom satelitów możliwe są różne prędkości obrotowe kół koronowych. Łatwosobie wyobrazić, że gdybyśmy przyspawali satelity na stałe do kół koronowych, te musiałybyponownie   zawsze   obracać   się   z   tą   samą   prędkością.   Obrót   satelitów   wokół   krzyżakapowoduje, że prędkość obrotowa drugiego koła zmniejszy się o taką samą wartość, o jakąwzrosła prędkość koła pierwszego.

W   mechanizmach   różnicowych   można   spotkać   także   przekładnie   planetarne.  Zasadadziałania jest ta sama, z tym że w miejsce satelitów stosuje się pary kół walcowych. Każdasatelita  częścią  długości   swoich  zębów współpracuje  z  kołem walcowym jednej  półosi,  apozostałą częścią długości zębów współpracuje z drugim, identycznym satelitą.  To z koleizazębione jest z kołem walcowym drugiej półosi. To rozwiązanie spotykane jest nieco rzadziejze względu na skomplikowanie, stosowanie dużej ilości satelitów, a przez to wzrost ciężarucałego dyferencjału.

14

3.16 – Mechanizm różnicowy

Źródło: Budowa nadwozi i podwozi samochodowych, S. Orzełowski

Podczas poślizgu kół na śniegu moment obrotowy otrzymuje koło, które stawia mniejszeopory.   Satelity   “biegają”   po   obwodzie   nieruchomego   koła   koronowego   napędzając   te   podrugiej stronie, a wraz z nim półoś napędową. Koło to obraca się dwukrotnie szybciej niżobracałoby się podczas ruchu obu kół. Taka sytuacja jest niekorzystna w wielu przypadkachi dlatego stosuje się mechanizmy różnicowe o ograniczonym poślizgu. 

Przekładnia główna (samochody z napędem na tylne koła)Zredukowane przez skrzynię biegów obroty silnika przekazywane są za pośrednictwem

wału   napędowego   do   przekładni   głównej,   w   której   następuje   kolejna   ich   redukcja.Jednocześnie,   przed   przekazaniem   napędu   na   koła   samochodu,   następuje   zwiększeniemomentu. Poza tym następuje prostopadła lub prawie prostopadła zmiana kierunku obrotów.Dodatkowo koła mechanizmu różnicowego powodują powstanie różnicy prędkości obrotowejnapędzanych kół  podczas   jazdy samochodu po  łuku. Pozwala  to na  łagodne pokonywaniezakrętów bez wprowadzania poślizgu koła o nawierzchnię drogi.

Przekładnia główna (samochody z napędem na przednie koła i z silnikiem umieszczonymz przodu pojazdu)

W samochodach   z  poprzecznie  umieszczonym  silnikiem,  napęd  przekazywany   jest   zpominięciem   wału   napędowego,   bezpośrednio   przez   skrzynię   biegów.   W   samochodach   zpodłużnie   umieszczonym   silnikiem   zachodzi   konieczność   prostopadłej   zmiany   kierunkuobrotów silnika. W układzie przeniesienia napędu znajduje się wał napędowy. W silnikachumieszczonych poprzecznie, gdzie nie zachodzi konieczność zmiany kierunku ruchu, napędprzekazywany jest bezpośrednio do mechanizmu różnicowego i dalej przez półosie napędowedo kół samochodu.

15

Przełożenie przekładni głównejPrzełożenie przekładni głównej może być wyrażone poniższym wzorem:

i=a

b

(i) przełożenie(a) ilość zębów koła talerzowego(b) ilość zębów zębnika

Jeżeli, na przykład, ilość zębów koła talerzowego równa jest 43, a ilość zębów zębnika –10, to przełożenie przekładni głównej wynosi 43/10 = 4.300. 

Przełożenie  przekładni  głównej  przeważnie  nie   jest   równe   liczbie   całkowitej   (np.  4).Pozwala to na uniknięcie współpracy ciągle tych samych dwóch zębów. Zmniejszane jest wten   sposób   zużycie   kół   zębatych.   W   momencie   przekazywania   obrotów   i   momentu   doprzekładni głównej następuje zmniejszenie obrotów i wzrost momentu wprost proporcjonalniedo przełożenia przekładni głównej. 

Przełożenie całkowitePrzełożenie całkowite składa się z przełożenia skrzyni biegów i z przełożenia przekładni

głównej.RrT = RG x RrF

gdzie:RrT = przełożenie całkowiteRG = przełożenie skrzyni biegówRrF = przełożenie przekładni głównej

Konstrukcja mechanizmu różnicowego (silnik z przodu, napęd na tył)Przekładnia   główna   i   mechanizm   różnicowy   stanowią   jeden   układ   mechaniczny,

zainstalowany   bezpośrednio   w   obudowie   mechanizmu   różnicowego,   który   z   koleiumieszczony jest w obudowie tylnego mostu. 

3.17 – Konstrukcja mechanizmu różnicowego (silnik z przodu, napęd na tył)

16

Nakrętka regulacyjna

Obudowa 

mechanizmu różnicowego

ZębnikTylna półoś

Tuleja kołnierzowa

UszczelniaczSatelita

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 1. Warszawa: WKŁ

Rys. 3.18 – Konstrukcja mechanizmu różnicowego

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 1. Warszawa: WKŁ

Konstrukcja mechanizmu różnicowego (silnik z przodu, napęd na przód)W   samochodach   z   silnikiem   umieszczonym   poprzecznie   z   przodu   i   z   napięciem   na

przednie   koła   mechanizm   różnicowy   jest   zintegrowany   ze   skrzynią   biegów.   Mechanizmróżnicowy   jest   zamontowany   pomiędzy   obudową   skrzyni   biegów   i   obudową   przekładnigłównej. 

Rys. 3.19 – Konstrukcja mechanizmu różnicowego (silnik z przodu, napęd na przód)

17

Łożysko 

stożkowe Koło talerzowe

Koło koronowe

Łożysko 

boczne

Koło talerzowe z obudową      mechanizmu różnicowego

Koło koronoweObejma bocznego 

łożyska

Obudowa przekładni 

głównej Nakrętka 

regulacyjnaSkładana przekładka

Łożysko

Uszczelniacz

Tuleja kołnierzowa

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 1. Warszawa: WKŁ

3. Półosie i piasty kół napędowych

Półosie napędowePółosie napędowe przenoszą napęd z mechanizmu różnicowego do kół samochodu. W

przypadku samochodów z silnikiem umieszczonym z przodu i z napędem na przednie koła,półoś napędowa musi spełniać dwa dodatkowe wymagania:

1) Powinna posiadać mechanizm niwelujący zmiany jej długości związane z ruchem kółdo góry i do dołu.

2) Ponieważ koła samochodu używane są do zmiany kierunku ruchu i jednocześnie donapędu pojazdu, półosie napędowe powinny zachowywać identyczny kąt skrętu koła izapewniać jednakową prędkość kół.

Na poniższych rysunkach przedstawione zostały warunki pracy przednich kół.

Rys. 3.20 – Warunki pracy przednich kół przy pokonywaniu zakrętów

Źródło: Materiały szkoleniowe Toyota Motor Poland

Rys. 3.21 – Warunki pracy przednich kół podczas unoszenia się i opadania

18

Źródło: Materiały szkoleniowe Toyota Motor Poland

Rysunek 3.20 przedstawia koła podczas pokonywania zakrętów, rysunek 3.21 natomiastilustruje pracę kół podczas unoszenia i opadania. Tak jak jest to pokazane na obu rysunkach,kątowe przekoszenia osi zewnętrznego przegubu (od strony kół samochodu) jest największepodczas pokonywania zakrętów. Dlatego przegub zewnętrzny został zaprojektowany do pracynawet przy zgięciu przekraczającym 40°. Im większy jest kąt przekoszenia osi tym mniejszyjest promień skrętu samochodu. Dopuszczalny kąt przekoszenia osi przegubu wewnętrznego(od   strony   skrzyni   biegów)   nie   musi   być   tak   duży   jak   kąt   przekoszenia   osi   przegubuwewnętrznego. Wynosi on przeważnie około 20°. Jednak z uwagi na zmianę długości półosinapędowych,   zwłaszcza   podczas   unoszenia   i   opadania   kół   na   nierównościach   drogi,wymagana   jest   konieczność   wysuwu   w   kierunku   osiowym.   Wielkość   wysuwu   waha   sięprzeważnie   od   25   do   50   mm.   Oprócz   spełnienia   wymagań   dotyczących   wielkości   kątaprzekoszenia   osi   i   wielkości   wysuwu,   półosie   napędowe   powinny   ponadto   zapewniaćjednakową prędkość kół   i  małe  opory  wysuwu.  Jednocześnie  musi  być  zapewniona cichapraca mechanizmu, niskie wibracje i dobra kierowalność pojazdu.

Długość półosi napędowychDługość półosi napędowych zależy od silnika i od skrzyni biegów. Ponadto w zależności

od rodzaju konstrukcji skrzyni biegów długość prawej i lewej półosi może być identyczna lubzupełnie różna. Jeżeli półosie napędowe są różnej długości, to sztywność półosi dłuższej jestniższa od sztywności półosi krótszej.  W takim przypadku podczas przenoszenia momentudochodzi  do  wibracji   skrętnych.  Może  to  doprowadzić  do  powstania  nadmiernego hałasu,wibracji i w konsekwencji do niepewnego prowadzenia pojazdu.

W celu zniwelowania wibracji na osiach napędowych stosuje się:1) Półoś z dynamicznym amortyzatorem.2) Półoś z wydrążeniem.3) Półoś z wałkiem pośrednim.

Rys. 3.22 – Półoś napędowa z gumowym tłumikiem drgań

19

Źródło: http://moto1.cba.pl/?p=332

OSIEOsie podobnie jak półosie napędowe utrzymują koła samochodu. Konstrukcja osi różni

się w zależności od rodzaju zawieszenia i układu przeniesienia napędu (napęd na przedniekoła i silnik umieszczony z przodu, silnik umieszczony z przodu i napęd na cztery koła itd.).

Przednie osie bez półosi napędowychOsie przednie w samochodach z silnikiem umieszczonym z przodu i z napędem na tylne

koła,  używane są  tylko do przenoszenia obciążeń   i  stanowią część układu kierowniczego.Poprzez   zwrotnice,   obciążenie   z   przednich   kół   przekazywane   jest   do   innych   elementówzawieszenia   samochodu.  Koło   samochodu  przymocowane   jest  do  zwrotnicy  przy  pomocydwóch stożkowych łożysk wałeczkowych. Na krętka blokująca dokręcona jest w taki sposób,aby zapewnić określone napięcie wstępne. Wałek osi (znajdujący się wewnątrz osi) utrzymujekoła i przenosi moment napędowy do kół samochodu. 

Przednie osie z półosiami napędowymiW przednich osiach występujących w samochodach z silnikiem umieszczonym z przodu i

z napędem na przednie koła nie ma części nazywanych „wałki przednich osi”. Zamiast nich,zastosowano półosie napędowe odpowiadające za ruchy samochodu do góry i do dołu oraz wprawo i w lewo. Półosie napędowe przekazują napęd bezpośrednio do kół samochodu. W tymrodzaju przednich osi  wykorzystywane są skośne  łożyska kulkowe.  Napięcie wstępne  tychłożysk jest zapewnione przez dokręcenie wymaganym momentem nakrętki blokującej piastękoła.

Tylne osie bez półosi napędowychTylne osie w samochodach z silnikiem umieszczonym z przodu i z napędem na przednie

koła   służą   wyłącznie   do   przenoszenia   obciążeń.   Podobnie   jak   w   osiach   przednich,   jakołożyska   osi   wykorzystywane   są   skośne   łożyska   kulkowe.   Napięcie   wstępne   tych   łożyskzapewnione jest przez dokręcenie wymaganym momentem.

Tylne osie z półosiami napędowymiTylne osie w samochodach z silnikiem umieszczonym z przodu pojazdu i z napędem na

tylne  koła,  nie   tylko  przenoszą  obciążenia,  ale   także  przekazują  napęd z   silnika  na  koła.Istnieją dwa rodzaje tylnych osi: sztywne i niezależne. Sztywne zawieszenie posiada wałek

20

tylnej osi w obudowie tylnej osi. Wałki osi są długimi pojedynczymi wałkami przenoszącyminapęd   bezpośrednio   z   mechanizmu   różnicowego   do   kół   samochodu.   W zawieszeniuniezależnym nie ma obudowy osi. Mechanizm różnicowy jest przymocowany do nadwoziasamochodu. Wałki tylnych osi przechodzą przez wahacze i przenoszą napęd z mechanizmuróżnicowego do kół samochodu.

PIASTA WOLNEGO KOŁAPiasta  wolnego koła   jest  urządzeniem służącym do przyłączania  lub  odłączania  przednichpółosi  napędowych.  Okresowo w samochodach z napędem na 4 koła,  nawet w przypadkuwłączenia   napędu   tylko   dwa   koła,   przednie   koła   samochodu   połączone   są   z   przednimipółosiami napędowymi. W konsekwencji, razem z obrotami kół samochodu następuje obrótprzednich półosi, przedniego mechanizmu różnicowego oraz przedniego wału napędowego. Wprzypadku zainstalowania piasty wolnego koła i ustawienia dźwigni piasty koła w położenie“FREE” następuje odłączenie przednich kół od półosi  napędowych.  W związku z  tym, wczasie obrotów kół samochodu, półosie napędowe, przedni mechanizm różnicowy i przedniwał  napędowy pozostają  bez   ruchu.  W czasie   jazdy  z  włączonym napędem na  dwa kołanastępuje   zmniejszenie   zużycia   paliwa,   maleją   straty   mocy   i   równocześnie   następujezmniejszenie hałasu.

Rys. 3.23 – Piasta wolnego koła KIA Sportage

Źródło: http://kia.auto.pl/piasta­sprzegla­wolnego­kola­sportage­p­1911.html

Zablokowana piasta wolnego kola W   momencie   przekręcania   pokrętła   ustawczego   do   pozycji   “LOCK”   (zablokowane),

popychacz   zapadki   popchnięty   przez   sprężynę   przesuwa   się   do   środka   wzdłuż   ukośnegorowka znajdującego się w pokrętle ustawczym. Jednocześnie sprzęgło jest popychane przezpopychacz zapadki i zazębia się z wielowypustem znajdującym się na zewnętrznym obwodziewewnętrznej piasty. Sprzęgło jest przez cały czas zazębione z obudową i z piastą. Przednia

21

półoś napędowa i obudowa są więc ze sobą połączone. Jeżeli sprzęgło i wewnętrzna piasta niezazębiają się ze sobą, natychmiast popychacz zapadki jest pchany przez ściskaną sprężynę.Wielowypusty sprzęgła i wewnętrznej piasty pchają się nawzajem. Jednak w momencie, gdykoło samochodu lub półoś napędowa obróci się nieznacznie, nastąpi zazębienie się sprzęgła iwewnętrznej   piasty.   Sprzęgło   przesunie   się   do   środka   i   półoś   napędowa   połączy   się   zobudową.

Odblokowana piasta wolnego kołaW   momencie   przekręcenia   pokrętła   ustawczego   do   pozycji   “FREE”   (odblokowane)

popchnięty  przez   ściskaną  sprężynę popychacz  zapadki  przesuwa się  na  zewnątrz  wzdłużukośnego rowka znajdującego się na pokrętle ustawczym. Jednocześnie popychacz zapadki isprzęgło   są   przyciągane   do   siebie   przez   rozciąganą   sprężynę.   Przesuwają   się   razem   nazewnątrz,   przerywają   połączenie   między   sprzęgłem   i   wewnętrzną   piastą.   Umożliwia   toswobodny obrót  wewnętrznej  piasty dookoła  tulei  pierścienia zabezpieczającego.  Nawet wprzypadku, gdy pokrętło ustawcze znajduje się w położeniu „FREE” sprzęgło i wewnętrznapiasta lub wielowypust obudowy są cały czas zazębione z pewną siłą. Ponieważ niemożliwyjest ruch sprzęgła na zewnątrz, następuje rozciąganie sprężyny, powodujące tylko dalszy ruchpopychacza na zewnątrz. Następnie w momencie obrotu koła lub półosi napędowej znika siłazazębiająca wielowypusty. Sprzęgło jest pociągnięte przez sprężynę, co powoduje przerwaniepołączenia pomiędzy sprzęgłem i wewnętrzną piastą.

Były to podstawowe informacje dotyczące układu przeniesienia napędu i występującychw   nim   podzespołów.   Aby   powtórzyć   i   utrwalić   wiadomości,   obejrzyj   teraz   prezentacjęmultimedialną oraz materiał video. Nie zapomnij również o wykonaniu zadań przypisanychdo tego modułu. 

W następnym module  zostaną   omówione  pozostałe   elementy  układu  hamulcowego.Omówiona   i   przedstawiona   będzie   budowa   i   zasada   działania   podstawowych   rozwiązańkonstrukcyjnych hamulców stosowanych w pojazdach samochodowych. 

Bibliografia:

1. Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 1. Warszawa: WKŁ.

2. Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ.

3. Praca zbiorowa (2008), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych. Warszawa: REA.

4. Fundowicz P. Radzimierski M. Wieczorek M, (2013), podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych. Podręcznik do nauki zawodu. Warszawa: WSIP.

5. Praca zbiorowa (2003), Budowa pojazdów samochodowych. Warszawa: REA.

22

Moduł 4

Układ hamulcowy

1. Rodzaje układów hamulcowych2. Budowa i zasada działania układu hamulcowego3. Hamulce bębnowe4. Hamulce tarczowe5. Mechanizmy uruchamiające hamulce6. Urządzenie wspomagające działanie hamulców

1. Rodzaje układów hamulcowych

W   tym   module  zostaną   omówione   zagadnienia   dotyczące   konstrukcji   układówhamulcowych   stosowanych  w pojazdach   samochodowych.  Zostanie   tu  omówiony  podziałi budowa poszczególnych układów hamulcowych.

Układ  hamulcowy  to   zespół  mechanizmów  umożliwiających  zmniejszenie  prędkościoraz   zatrzymanie   pojazdu.   Należy   on   do   jednego   z   najbardziej   istotnych   układówwpływających   na   bezpieczeństwo   czynne   pojazdu,   czyli   pomagają  uniknąć  wypadku  i   przyczyniają  się  do   utrzymania   bezpieczeństwa  w   czasie   jazdy.   Układ   ten   składa   się  z   mechanizmów   hamujących   oraz   mechanizmów   uruchamiających   układ.   Zmniejszanieprędkości   pojazdu   następuje   wskutek   wykorzystaniem   sił   tarcia,   podczas   którego   jestwytwarzana pewna ilość ciepła. 

Hamulce dzielą się na: • zasadnicze (robocze) używane w czasie normalnej jazdy,• awaryjne,• postojowe.

Hamulce zasadnicze działają na wszystkie koła jezdne, kierowca ma możliwość ciągłejregulacji siły hamowania. Układy elektronicznej regulacji sił hamowania pozwalają zapewnićdużą skuteczność hamowania oraz zachować właściwy tor jazdy.

Hamulce awaryjne muszą działać niezależnie od roboczych i są przeznaczone do użyciaw przypadku  awarii  hamulca  zasadniczego.  Skuteczność  działania  hamulca  awaryjnego  zreguły jest mniejsza niż roboczego. Hamulec awaryjny często działa tylko na koła jednej osilub na wał napędowy. W większości pojazdów działa on na koła osi tylnej. 

Hamulce  postojowe  mają  zadanie  unieruchomić  pojazd  na  powierzchni   płaskiej   lubpochyłej, muszą  działać  trwale bez udziału kierowcy, to znaczy muszą  posiadać  urządzeniablokujące   dźwignie   czy   pedały.   Często   zadania   hamulca   postojowego   spełnia   hamulecawaryjny, który posiada odpowiednie mechanizmy blokujące.

Układy   hamulcowe   muszą  charakteryzować  się  dużą  niezawodnością  pracy,   niepowodować  utraty stateczności ruchu pojazdu, działać  bez zbytniego wysiłku kierowcy orazbyć łatwe w obsłudze.

Dodatkowo   stosuje   się  urządzenia   informujące   kierowcę  o   dopuszczalnym   zużyciuwkładek   ciernych   poprzez   sygnalizację   świetlną  lub   akustyczną.   Włącza   się   ona   poosiągnięciu   dopuszczalnego   zużycia   wkładki   przez   tarcie   odpowiednio   ukształtowanejkońcówki wkładki o tarcze hamulcową.

W samochodach ciężarowych i autobusach stosuje się  dodatkowo zwalniacze działającena zasadzie wykorzystania sił elektromagnetycznych, oporów hydraulicznych lub dławieniawypływu spalin silnika. Ze względu na sposób uruchamiania układy hamulcowe dzielą się na:hydrauliczne, pneumatyczne, mieszane oraz mechaniczne.

Hydrauliczne   uruchamianie   zasadniczego   hamulca   stosuje   się  przede   wszystkimw samochodach osobowych i dostawczych.

2. Budowa i zasada działania układu hamulcowego

2

Hamulce szczękowo­bębnowe

Budowa hamulca (rys. 4.1)

Ruchomą częścią hamulca bębnowego jest cylindryczny bęben, przytwierdzony do piastykoła.   Jest   on   żeliwny,   stalowy   lub   aluminiowy   ze   stalową   wkładką,   a   jego   wewnętrznapowierzchnia ma postać szlifowanej gładzi. Do gładzi tej dociskane są podczas hamowaniapółkuliste szczęki hamulcowe z przymocowanymi do nich okładzinami ciernymi.

Rys. 4.1. Hamulec szczękowo­bębnowy: a) schemat budowy, b) konstrukcja 

1 – szczęka przeciwbieżna, 2 – szczęka współbieżna, 3 – bęben, 4 – rozpieracz (hydrauliczny), 5 –

samoregulacja luzu pomiędzy bębnem a szczęką, 6 – sprężyny ściągające, 7 – tarcza do ustalania

położenie szczęk

Źródło: Materiały własne

Zasada działania (rys. 4.2)

Jeden   koniec   szczęki   hamulcowej   osadzony   jest   przegubowo   na   nieruchomej   płycienośnej,   a   drugi   współpracuje   z   rozpieraczem   (dźwignia,   krzywka,   siłownik).   Rozpieraczdociska szczęki do gładzi bębna.

Rys. 4.2. Schemat działania hamulca szczękowo­bębnowego

3

Źródło: Materiały własne

3. Hamulce bębnowe

Ze względu na rozwiązania konstrukcyjne hamulce bębnowe dzieli się na hamulce typu:• Simplex,   mające   dwie   szczęki   o   stałych   punktach   obrotu   i   jeden   cylinderek

hamulcowy dwustronnego działania,• Duplex,  mające   dwie   szczęki   o   przeciwległych   podporach   i   dwa   cylinderki

jednostronnego działania, leżące po przeciwległych stronach koła, których tylne stronystanowią punkt podparcia dla drugiej szczęki,

• Duo­duplex,   mające   dwie   szczęki   podparte   ślizgowo   (tzw.   pływające)   i   dwacylinderki dwustronnego działania, leżące po przeciwległych stronach koła,

• Serwo (wzmacniające jednokierunkowo), mające dwie współbieżne szczęki zawieszonepływająco,   które   opierają   się   na   sworzniu   dociskowych,   przesuwającym   się   bezograniczenia w jedną stronę i jeden cylinderek dwustronnego działania,

• Duo­serwo, mające dwie szczęki prowadzone ślizgowo, które opierają się na sworzniudociskowych   przesuwającym   się   w   obie   strony,   i   jeden   cylinderek   dwustronnegodziałania.

Hamulce bębnowe simplex. W układzie simplex rozpieracz hydrauliczny dwustronnegodziałania   uruchamia   szczęki   hamulcowe:   współbieżną   i   przeciwbieżną.   Punkty   podparciaszczęk hamulcowych są jednocześnie punktami obrotu. Podczas jazdy zgodnie z kierunkiemwskazanym strzałką na rysunku, szczęka hamulcowa współbieżna jest dociskana, a szczękaprzeciwbieżna – odpychana od bębna. Obracający się bęben hamulcowy w momencie dociskudo   niego   współbieżnej   szczeki   hamulcowej   „zabiera   ze   sobą”   szczękę,   powodującsamowzmocnienie hamulca. Podczas jazdy w przeciwnym kierunku na szczęki działają siłyskierowane przeciwnie.

Rys. 4.3. Schemat hamulca bębnowego simplex

 

4

Źródło: Piotr Fundowicz, Mariusz Radzimierski,  Marcin Wieczorek,  Konstrukcja pojazdów samochodowych,WSiP, Warszawa 2010

Hamulce   bębnowe   duplex.  Mają   dwa   cylinderki   jednostronnego   działania,zamontowane po przeciwnych stronach kołach, oraz dwie szczęki hamulcowe, prowadzoneślizgowo,  z  których  każda  opiera  się  o   ściankę  cylinderka.  W tym  rozwiązaniu  obydwieszczęki hamulcowe są współbieżne. Siła tarcia w równym stopniu dodatkowo dociska je dobębna. Naciski jednostkowe obu szczęk na powierzchnię bębna hamulcowego są jednakowe.Skuteczność hamowania podczas jazdy do tyłu jest oczywiście mniejsza.

Rys. 4.4. Schemat hamulca bębnowego duplex

Źródło: Fundowicz P., Radzimierski M., Wieczorek M., (2010), Konstrukcja pojazdów samochodowych, WSiP,Warszawa

Hamulce bębnowe duo­duplex. Dwa rozpieracze hydrauliczne dwustronnego działaniauruchamiają   prowadzone   ślizgowo   szczęki   hamulcowe,   opierające   się   o   rozpieraczeprzeciwległe. W hamulcu duo­duplex obydwie szczęki działają współbieżnie podczas jazdydo przodu i do tyłu. Samo wzmocnienie w układzie jest takie, jak w układzie duplex – okołosześciokrotne.

Rys. 4.5. Schemat hamulca bębnowego o szczękach pływających Duo­duplex

5

Źródło: Fundowicz P., Radzimierski M., Wieczorek M., (2010), Konstrukcja pojazdów samochodowych, WSiP,Warszawa

Hamulce bębnowe serwo. Zwane także hamulcami wzmacniającymi jednokierunkowo,zawierają  cylinderek hamulcowy dwustronnego działania  i  szczęki,  które nie  mają stałegopunktu  podparcia,   lecz  są  zawieszone  pływająco,  opierając  się  na  sworzniu  dociskowym,przesuwającym się bez ograniczenia w jedną stronę. Podczas hamowania,  przy jeździe doprzodu,   sworzeń   przenosi   siłę   działającą   w   punkcie   podparcia   szczęki   współbieżnej   naszczękę przeciwbieżną, potęgując efekt działającego na nią samowzmocnienia. Podczas jazdydo tyłu hamulec typu serwo działa jak hamulec typu simplex.

Rys. 4.6. Schemat hamulca bębnowego wzmacniającego jednokierunkowo – serwo 

Źródło: Fundowicz P., Radzimierski M., Wieczorek M., (2010), Konstrukcja pojazdów samochodowych, WSiP,Warszawa

Hamulce bębnowe duo­serwo. W układzie duo­serwo rozpieracz dwustronnego działaniauruchamia   szczęki   współbieżną   i   przeciwbieżną.   W   odróżnieniu   od   hamulca   samowzmacniającego   (serwo),   szczęki   hamulcowe   prowadzone   ślizgowo   są   oparte   na   sworzniudociskowym, przesuwającym się w obydwie strony. Sworzeń podczas jazdy w kierunku zgodnymze strzałką pokazanym na rysunku, jak i odwrotnym, przenosi siłę podparcia szczęki współbieżnejna przeciwbieżną, wytwarzając na niej samowzmocnienie większe niż na szczęce współbieżnej.Samowzmocnienie w układzie jest około sześciokrotne.

Rys. 4.7. Schemat hamulca bębnowego wzmacniającego dwukierunkowo – duo­serwo

6

Źródło: Fundowicz P., Radzimierski M., Wieczorek M., (2010), Konstrukcja pojazdów samochodowych, WSiP,Warszaw

4. Hamulce tarczowe

W   hamulcach   tarczowych   siła   hamowania   jest   wytwarzana   na   powierzchni   tarczy,połączonej z kołem jezdnym. Zacisk hamulcowy jest przymocowany do nieruchomej częścisamochodu.

Rozróżnia się hamulce o zacisku nieruchomym (stałym), pływającym i przesuwnym.W hamulcu o zacisku nieruchomym po obu stronach tarczy znajdują się tłoczki dociskającewkładki cierne (klocki hamulcowe).

Najczęściej zaciski hamulcowe obejmują tarczę od zewnątrz, ale spotyka się odmiany zzaciskiem wewnętrznym.

Hamulce tarczowe

Budowa i zasada działania hamulca tarczowego

Rys. 4.8. Zasada działania hamulca tarczowego

Źródło: Materiały własne

Elementem  ruchomym jest   stalowa  tarcza  o   szlifowanych  dwustronnie  płaszczyznachciernych, która jest przytwierdzona do piasty koła (rys. 4.8). Do tarczy dociskane są okładzinycierne w postaci klocków hamulcowych, które osadzone są w prowadnicach umożliwiającychich  przesuw poprzeczny   i  objęte  z  dwóch stron  zaciskiem wyposażonym w hydraulicznesiłowniki dociskające.

Rys. 4.9. Oprawa i zacisk hamulca tarczowego

7

Źródło: Materiały własne

Rodzaje systemów hamulców tarczowych:• z jednym rozpieraczem w zacisku – system Lockheed (rys. 4.10),

Rys. 4.10. System hamulcowy z jednym rozpieraczem w zacisku

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz2. Warszawa: WKŁ

• z dwoma rozpieraczami w zacisku – system Dunlop (rys. 4.11).

Rys. 4.11. System hamulcowy z dwoma rozpieraczami w zacisku

8

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ

Rozróżnia się hamulce o zacisku:• nieruchomym (stałym) – rys. 4.12,

Rys. 4.12. Hamulce tarczowe z zaciskiem nieruchomym

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz2. Warszawa: WKŁ

• pływającym (rys. 4.13),

Rys. 4.13. Hamulce tarczowe z zaciskiem pływającym

9

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz2. Warszawa: WKŁ

• przesuwnym.Rys. 4.14. Hamulce tarczowe z zaciskiem przesuwnym

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz2. Warszawa: WKŁ

Ciśnienie   wytworzone   przez   pompę  hamulcową  jest   dostarczane   do   zaciskówhamulcowych, gdzie oddziałuje na tłok. W zależności od rodzaju zacisku występuje jeden lubdwa   tłoki,   które   przesuwają  wkładki   cierne.   W   przypadku   zacisków   przesuwnychi pływających   ruch  drugiej  wkładki   jest   spowodowany  reakcją  wynikającą  z  przesunięciaruchomej   obudowy.   W   większych   samochodach   spotyka   się  po   dwa   tłoczki   w   jednejobudowie  zacisku w celu  zwiększenia  siły   i   równomierności  docisku większych wkładekciernych do  tarczy  hamulcowej.  Zadaniem uszczelniacza   tłoka   jest  nie   tylko  zapewnienieszczelności komory, ale również  cofnięcie tłoka po zakończeniu hamowania oraz ustaleniewłaściwego luzu między tarczą i wkładkami ciernymi.

Tarcze hamulcowe w czasie hamowania nagrzewają się do bardzo wysokiej temperatury,dlatego coraz częściej stosuje się tarcze wentylowane od wewnątrz lub z zewnątrz.

10

W większości przypadków są one odlane z żeliwa szarego lub staliwa. W samochodachsportowych stosuje się tarcze z włókien węglowych lub ceramiczne.

Tarcze hamulcowe

Monolityczne tarcze hamulcowe

Rys. 4.15. Monolityczna tarcza hamulcowa

Źródło: http://www.motointegrator.pl/produkty/1173267­tarcza­hamulcowa­brembo­08580320

W popularnych  autach  osobowych   sprzed  kilku   lat  najczęściej   spotkać  można   tarczemonolityczne, czyli wykonane z pełnego fragmentu metalu. Są zdecydowanie wydajniejszeod   hamulców   bębnowych,   jednak   ich   intensywna   eksploatacja   powoduje   nadmierne   ichprzegrzewanie, co drastycznie obniża skuteczność hamowania.

Wentylowane tarcze hamulcowe

Rys. 4.16. Wentylowana tarcza hamulcowa

Źródło: http://www.caramar.pl/22­tarcze­hamulcowe

Obecnie   nawet   w   popularnych   autach   miejskich   coraz   częściej   spotkać   możnawentylowane  tarcze   hamulcowe.   Pomiędzy   dwiema   ich   połówkami   są   specjalne   otworyodprowadzające ciepło, które obniżają ryzyko przegrzania się tarcz. Wpływa to na wyraźnewydłużenie czasu, w którym tarcze zachowują swoje wysokie parametry pracy. Skutecznośćhamowania jest wysoka nawet w przy dynamicznej jeździe.

Klocki hamulcowe

11

Klocki hamulcowe składają się z okładziny ciernej i metalowej płytki nośnej, do którejjest ona przyklejona.

Rys. 4.17. Budowa klocka hamulcowego

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz2. Warszawa: WKŁ

Rodzaje klocków hamulcowych

Wyróżniamy cztery podstawowe typy klocków hamulcowych:• Wykonane z półmetali:  Zawierają  od 30 do 65 metalu,  zwykle metalem tym jest

wełna stalowa, drut, proszek żelaza, miedzi i grafitu zmieszane razem. Zwykle klockiz   półmetali   są   trwałe   i   mają   dobrą   wymianę   ciepła,   jednak   czasami   mogą   byćhałaśliwe i nie działać optymalnie w niskich temperaturach.

• Organiczne Azbestowe (NAO): Ten typ klocków jest wykonany z włókien takich jakszkło, guma, węgiel, połączonych ze sobą żywicą w wysokiej temperaturze. Tego typuklocki są znacznie cichsze od półmetalicznych i bardziej miękkie, stąd też szybciej sięzużywają i wydzielają więcej pyłu.

• Nisko   metaliczne   (NAO):   Są   mieszaniną   związków   organicznych   z   małą   ilościmetali, takich jak miedź lub stal (od 10 do 30 procent). Zapewniają lepszą wymianęciepła i lepsze hamowanie. W związku z tym, że zawierają elementy metaliczne, mogąbyć głośniejsze od zwykłych organicznych.

• Klocki   Ceramiczne:   Składają   się   z   włókien   ceramicznych,   materiałówwypełniających, środków wiążących i ewentualnie z małej, śladowej ilości metali. Sąjaśniejsze i bardziej kosztowne niż inne klocki hamulcowe. Okładziny ceramiczne sączystsze i cichsze, oferują doskonałe parametry hamowania i nie niszczą tarcz.

5. Rodzaje układów uruchamiających hamulec w kołach

Układ mechaniczny

Stosowany do sterowania hamulcami pomocniczymi samochodów osobowych, motocykli ilekkich przyczep (hamulec najazdowy). Składa się on z następujących elementów:

• pedał z układem dźwigni,• cięgna (np. linka),• rozpieracz krzywkowy w hamulcach.

12

Układy hydrauliczne

W   takim   układzie   ruch   pedału   hamulca   powoduje   przesunięcie   tłoka   w   pompiehamulcowej. Dzięki połączeniu pompy hamulcowej z hydraulicznymi rozpieraczami szczękruch   tłoka   w   pompie   hamulcowej   powoduje   przetłaczanie   płynu   hamulcowego   docylinderków rozpieraczy, powoduje to rozparcie szczęk hamulcowych we wszystkich kołach.

Rys. 4.18. Schemat pracy dwusekcyjnej pompy hamulcowej: a) zasada działania, b)uszkodzenie

obwodu kół przednich, c) uszkodzenie obwodu kół tylnych

Źródło: Materiały własne

Podwójne działanie pompy hamulcowej uzyskuje się, stosując dodatkowy tłoczek, tzw.swobodny, który rozdziela wnętrze cylinderka na dwie komory robocze. Nad cylinderkiempompy  znajduje   się   zbiorniczek  wyrównawczy   z  płynem,  który  przez  oddzielne  kanalikizasilające   może   dopływać   do   cylinderka   po   obu   stronach   tłoczka   swobodnego.   Takakonstrukcja umożliwia stworzenie dwóch obwodów uruchamiających hamulce. W przypadkuuszkodzenia jednego z nich istnieje możliwość zahamowania pojazdu przy użyciu drugiego.

Rys. 4.19. Dwusekcyjna pompa hamulcowa

Źródło: http://www.hamulcebosch.pl/downloads/Uklad_hamulcowy_w_samochodzie.pdf

13

Rodzaje hydraulicznych układów uruchamiających hamulce:• układ jednoobwodowy,• układ dwuobwodowy,• układ trójobwodowy.

Rys. 4.20. Trójobwodowy układ uruchamiający hamulce

Źródło: Blok Cz., Jeżewski W.: Ilustrowany słownik samochodowy 6­języczny. WKiŁ. Warszawa 1986

6. Urządzenie wspomagające działanie hamulców

Stosowane   w   celu   zmniejszenia   siły   nacisku   na   pedał.  Jego   działanie   polega   nazwiększaniu siły działającej  na tłoczek pompy hamulcowej po naciśnięciu przez kierowcępedału  hamulca.  Do owego wzmocnienia  wykorzystuje  podciśnienie  obecne w kolektorzedolotowym,   które   tworzy   się   w   wyniku   zasysania   powietrza   przez   tłoki.   W   silnikuwysokoprężnym,   z   racji   braku   przepustnicy   dławiącej   dopływ   powietrza   do   kolektora,podciśnienie wytwarzane jest przez pompę próżniową.

Rys. 4.21. Zasada działania podciśnieniowego urządzenia wspomagającego: a) położenie

spoczynkowe, b) położenie przy lekkim hamowaniu

Źródło: Materiały własne

14

W dużym uproszczeniu jego działanie rozpoczyna się z momentem naciśnięcia pedałuhamulca.   Ten   wywiera   nacisk   na   pompę   hamulcową,   otwierając   jednocześnie   zawórumożliwiający zadziałanie podciśnienia z kolektora na membranę znajdującą się wewnątrzserwa.  Różnica   ciśnień  pomiędzy   jedną   (podciśnienie)   a   drugą   (ciśnienie   atmosferyczne)stroną membrany wytwarza siłę, która jest następnie przekazywana z membrany na tłoczekpompy. Dzięki zaworowi siła działająca na membranę jest wprost proporcjonalna do naciskuna   pedał   hamulca,   w   związku   z   czym   możliwe   jest   regulowanie   siły   hamowania   przezkierowcę. W przeciwnym wypadku nawet delikatne wciśnięcie hamulca skutkowałoby niemalmaksymalną mocą hamowania.

W  kolejnym  module   przedstawione   zostaną   zagadnienia   z   zakresu   budowy   i   zasadydziałania układu kierowniczego.

Bibliografia:

1. Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 1. Warszawa: WKŁ.

2. Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ.

3. Praca zbiorowa (2008), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych. Warszawa: REA.

4. Fundowicz P. Radzimierski M. Wieczorek M, (2013), podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych. Podręcznik do nauki zawodu. Warszawa: WSIP.

5. Praca zbiorowa (2003), Budowa pojazdów samochodowych. Warszawa: REA.

15

Moduł 5

Układ kierowniczy

1. BUDOWA I DZIAŁANIE UKŁADU KIEROWNICZEGO

2. MECHANIZM ZWROTNICZY

3. ELEMENTY MECHANIZMU ZWROTNICZEGO

4. URZĄDZENIA WSPOMAGAJĄCE UKŁADU KIEROWNICZEGO

W   tym   module  zostaną   omówione   zagadnienia   dotyczące   konstrukcji   układówkierowniczych   stosowanych  w pojazdach   samochodowych.  Zostanie   tu   omówiony  podziałi budowa poszczególnych układów kierowniczych.

Zadaniem   układu   kierowniczego   jest   umożliwienie   kierowcy   kontrolowania   kierunkuruchu pojazdu przez odpowiednie ustawienie kół kierowanych. Dzieje się to za pośrednictwemkierownicy,   kolumny   kierowniczej   przekazującej   obroty   kierownicy   do   przekładnikierowniczej,   która   dzięki   odpowiedniemu   przełożeniu   zwielokrotnia   siłę   przyłożoną   dokierownicy   oraz   mechanizmu   zwrotnicy,   przekazującego   przemieszczenia   elementówprzekładni   na   zwrotnice   kół.   Rozwiązanie   układu   kierowniczego   zależy   od   konstrukcjisamochodu (w szczególności od rodzaju układu napędowego, zawieszenia oraz przeznaczeniapojazdu).  Obecnie  znajdują   zastosowanie  głównie  dwa  typy:   z przekładnią   zębatkową  lubkulkowo­śrubową.

Rys. 5.1. Układ kierowniczy z przekładnią kulkowo­śrubową

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ

Rys. 5.2. Układ kierowniczy z przekładnią zębatą

2

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ

Podczas   pokonywania   zakrętów   na   wąskiej,   krętej   drodze,   układ   kierowniczy   musiumożliwiać szybkie, ale jednocześnie łagodne i płynne zmiany kierunku ruchu pojazdu.

5. BUDOWA I DZIAŁANIE UKŁADU KIEROWNICZEGO

Kolumna kierownicy składa się z wału kierowniczego, który przekazuje ruch obrotowykoła kierownicy do przekładni oraz obudowy rurowej,  mocującej wał do nadwozia. Górnykoniec   wału   ma   kształt   stożkowego   wielowypustu,   na   którym   osadzone   jest   dodatkowoumocowane nakrętką, koło kierownicy. Kolumna kierownicza wyposażona jest w mechanizmenergochłonny, absorbujący energię sił wzdłużnych, które w przypadku kolizji przekazywanesą na kierownicę i poduszkę powietrza. Obudowa wału przymocowana jest do nadwozia zapomocą  obejmy,   która  podczas  uderzenia  uwalnia   kolumnę  wskutek   ścięcia   plastikowychsworzni mocujących, powodując jednocześnie cofnięcie się kierownicy w kierunku przedniejprzegrody.   Dolny   koniec   wału   jest   połączony   z przekładnią   za   pośrednictwem   przegubuelastycznego   lub   uniwersalnego   przegubu   krzyżakowego,   w   celu   zmiany   kątaprzekazywanego momentu skręcającego. Dodatkowo, oprócz mechanizmu energochłonnego,niektóre modele samochodów mogą być wyposażone w dodatkowe mechanizmy jak np.

• mechanizmy zabezpieczające (blokady kierownicy).• regulacyjne, umożliwiające kierowcy zmiany kąta pochylenia kierownicy.• kolumny teleskopowe pozwalające zmieniać odległość kierownicy od kierowcy w celu

uzyskania optymalnego wysięgu kierownicy.

Przekładnia kierownicza bez wspomagania

Przełożenie w przekładni kierowniczej umożliwia nie tylko skręcanie kół kierowanych,ale równocześnie, ponieważ jest to przełożenie redukujące, zmniejszona zostaje siła potrzebnado skręcenia kierownicy poprzez zwiększenie momentu wyjściowego. Wartości przełożeniaredukcyjnego   zwanego   przełożeniem   przekładni   kierowniczej   zawierają   się   zazwyczaj   wprzedziale pomiędzy 18:1 a 20:1. Większe wartości przełożeń zmniejszają siłę potrzebną doskręcenia   kół,   jednakże   zwiększają   wielkość   kąta   obrotu   kierownicy   niezbędnego   dopokonania   zakrętu.   Istnieje   wiele   różnych   typów   konstrukcji   przekładni   kierowniczych,jednakże najpowszechniej  we współczesnych pojazdach znalazły  zastosowanie  przekładniezębatkowe   oraz   kulkowo­śrubowe.   W   pierwsze   wyposaża   się   małej   i   średniej   wielkościsamochody osobowe oraz dostawcze, w drugie duże samochody osobowe i dostawcze.

Rys. 5.3. Przekładnia zębatkowa

3

Źródło: Materiały szkoleniowa ToyotaRys. 5.4. Przekładnia śrubowo­kulkowa

Źródło: Materiały szkoleniowa Toyota

Przełożenie przekładni kierowniczej

W przypadku przekładni śrubowo­kulkowej wartość przełożenia określa się jako ilorazwartości kąta obrotu koła kierownicy i ramienia przekładni.

Wartość kąta obrotu koła kierownicy [wstopniach ]

Wartość kątaobrotu ramienia przekładni [wstopniach ]

Dla przekładni zębatkowej wartość przełożenia określa się dzieląc wartość kąta obrotukoła kierownicy przez wartość kąta skrętu kół przednich.

Wartość kątaobrotu kołakierownicy [wstopniach ]

Wartość kąta skrętu kół przednich[w stopniach ]

Przekładnia zębatkowa

Zębnik przekładni znajdujący się na dolnym końcu głównego wału kierowniczego jestzazębiony z  zębatką.  Obrót  koła kierownicy  połączony z obrotem zębnika powoduje ruchliniowy   zębatki   w   lewo   lub   w   prawo.   Przemieszczenie   zębatki   jest   przenoszone   zapośrednictwem drążków kierowniczych i końcówek na zwrotnice kół.

4

Rys. 5.5. Budowa przekładni zębatkowej

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ

Przekładnia kulowo­śrubowa

Oba końce śruby są osadzone w łożyskach kulkowych skośnych. Nakrętka obraca się wstosunku   do   śruby,   podparta   wieloma   kulkami   znajdującymi   się   w   spiralnych   rowkach,stanowiących   linię   gwintową   śruby   i   nakrętki.   Kulki   przetaczają   się   w   rowkachzaprojektowanych w sposób pokazany na rysunku poniżej,  dzięki  czemu możliwy jest   ichstały  obieg.  Wał  główny   jest   podparty  obustronnie  w  obudowie  przekładni   na   łożyskachigiełkowych. Segment zębaty współpracuje z zębami nakrętki, która przemieszcza się wzdłużobracającej  się  śruby.  Ruch  ten  powoduje  obrót  wału głównego oraz ramienia  przekładni.Przekładnia kulkowo­śrubowa charakteryzuje się niewielkimi oporami ślizgowymi, ponieważdzięki kulkom tarcie pomiędzy śrubą a nakrętką jest  bardzo małe.  Konstrukcja przekładnikulkowo­śrubowych   zapewnia   wykasowanie   luzu   pomiędzy   segmentem   zębatym   waługłównego   i  nakrętką  w  zakresie   5   stopni  w  lewo  i  w  prawo  (obrotu  wału  głównego)  wstosunku do położenia jazdy na wprost. Celem skasowania luzów jest poprawienie reakcjiukładu   kierowniczego   na   skręcenie   kierownicy   przy   małych   kątach   skrętu.   Dlatego   luzpomiędzy segmentem zębatym wału głównego a nakrętką oraz luzy w układzie kierowniczympowinny być sprawdzane przy kołach ustawionych do jazdy na wprost (tzn. w położeniu, wktórym nakrętka i segment zębaty są zazębione symetrycznie). Regulacja w innym położeniuspowoduje nadmierne obciążenie wstępne i w rezultacie zwiększenie oporów w przekładnioraz przedwczesne zużycie jej elementów.

5

Rys. 5.6. Budowa przekładnia śrubowo­kulkowej

Źródło: Materiały szkoleniowa Toyota

2. MECHANIZM ZWROTNICZY

Mechanizm zwrotniczy   stanowi  połączone   ze   sobą  drążki   kierownicze   i   ramiona,   zapomocą których przekazywany jest ruch elementów przekładni kierowniczej na lewe i prawekoło.   Mechanizm   zwrotniczy   musi   dokładnie   przekazywać   ruchy   kierownicy   naprzemieszczające się  w górę  i  w dół  podczas   jazdy przednie  koła.   Istnieje  wiele  różnychrozwiązań  układów  zwrotniczych   i   konstrukcji   połączeń  przegubowych,   zaprojektowanychtak,  aby spełnić  to wymaganie.  Właściwie zaprojektowane w dużym stopniu wpływają nawłasności stabilizacyjne pojazdu podczas jazdy.

1) Mechanizm zwrotniczy dla zawieszeń przednich niezależnych

Ponieważ zarówno lewe, jak i prawe koło poruszają się niezależnie od siebie w górę i wdół, zmienia się odległość pomiędzy ramionami zwrotnic. Oznacza to, że gdyby jeden drążekkierowniczy został użyty do połączenia obu kół, podczas przemieszczeń kół w górę i w dółzbieżność   kół   przybierałaby   nieprawidłowe   wartości.   Dlatego   w   przypadku   zawieszenianiezależnego stosuje się dwa drążki kierownicze. Są ona połączone drążkiem środkowym (wprzypadku przekładni  zębatkowej  drążek stanowi zębatka).  Drążki  boczne są  połączone zkońcówkami za pomocą tulei regulacyjnych do ustawiania zbieżności.

6

Rys. 5.7. Mechanizm zwrotniczy dla zawieszeń niezależnych

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ

2) Mechanizm zwrotniczy dla zawieszenia przedniego ze sztywną osią

Mechanizm zwrotniczy dla zawieszenia przedniego z osią sztywną składa się z ramieniaprzekładni   kierowniczej,   drążka   wzdłużnego,   ramion   zwrotnic,   drążka   poprzecznego   ikońcówek. W przypadku zawieszenia z osią sztywną, rozstaw kół (odległość pomiędzy lewymi prawym kołem) nie zmienia się, więc lewe i prawe ramiona zwrotnic mogą być połączonejednym drążkiem. Ponieważ przekładnia kierownicza jest przymocowana do ramy nadwozia,drążek wzdłużny, który ją łączy z ramieniem zwrotnicy jest wyposażony w dwa przegubykulowe na obu końcach, co pozwala na przemieszczenia drążka w górę i w dół zgodnie zruchami sprężyn (resorów) zawieszenia.

Rys. 5.8. Mechanizm zwrotniczy dla zawieszeń ze sztywną osią

7

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ

3. ELEMENTY MECHANIZMU ZWROTNICZEGO

1) Ramię przekładni

Ramię przekładni  przekazuje  ruch z przekładni  kierowniczej  na drążek środkowy  lubwzdłużny.   Grubszy   koniec   ramienia   jest   wciśnięty   na   stożkowym   wielowypuście   waługłównego   przekładni   i   dokręcony   nakrętką.   Cieńszy   koniec   jest   połączony   z   drążkiemśrodkowym lub wzdłużnym z pomocą przegubu.

Rys. 9. Ramię przekładni

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ

2) Drążek środkowy

Drążek środkowy jest połączony z ramieniem przekładni oraz lewym i prawym drążkiemkierowniczym.   Przekazuje   ruchy   ramienia   przekładni   na   drążki   kierownicze.   Jest   takżepołączony ze wspornikiem drążków.

Rys.10. Drążek środkowy

8

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ

3) Drążek kierowniczy

Końcówka drążka jest przykręcona do drążka kierowniczego w przekładni zębatkowej lubdo tulei regulacyjnej w przypadku przekładni śrubowo­kulkowej, tak, że odległość pomiędzypołączeniami może być regulowana.

Rys. 5.10. Drążek kierowniczy

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ

4) Końcówka drążka

Końcówki   drążków   zamontowane   są   na   końcach   drążków   kierowniczych   i   łączą   jez ramionami zwrotnic, drążkiem środkowym itd. Główną ich część stanowi przegub kulowypokazany na ilustracji poniżej. Ponieważ przeguby stosowane w samochodach osobowych sązazwyczaj   niesmarowalne,   materiał   gniazda   musi   być   odporny   na   zużycie,   własnościuszczelniające   osłony   muszą   być   lepsze   niż   zazwyczaj   oraz   musi   zostać   użyty   smar   oniedegenerujących się z upływem czasu własnościach smarnych.

Rys. 5.11. Przegub kulowy

9

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ

5) Ramiona zwrotnic

Ramiona zwrotnic przekazują ruchy drążków kierowniczych lub drążka wzdłużnego nakoła za pośrednictwem zwrotnic.

6) Zwrotnica

Zwrotnice przejmują obciążenie przyłożone do przednich kół oraz spełniają funkcję osiobrotu kół. Zwrotnice obracają się wokół przegubów kulowych wahaczy lub sworzni w celusterowania przednimi kołami.  Konstrukcja zwrotnicy   i  piasty koła pokazana na rysunkachponiżej może być różna w zależności od tego, czy pojazd jest z napędem na przednią oś,tylną, czy też z napędem na wszystkie cztery koła.

Rys. 5.12. Zwrotnica

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ

7) Wspornik drążków kierowniczych

Sworzeń wspornika drążków kierowniczych jest zamocowany w korpusie i stanowi ośobrotu ramienia wspornika połączonego z drążkiem środkowym. Ramię  to podpiera  jedenkoniec   drążka   środkowego   i   ogranicza   ruch   drążka   do   odpowiedniego   zakresu.   Łożyskaramienia wspornika są typu ślizgowego lub też skrętnego. W łożyskach skrętnych używa siętulei   gumowych   pomiędzy   sworzniem   i   ramieniem   w   celu   łatwiejszego   powrotu   kół   dokierunku na wprost. Obecnie najpowszechniej we wspornikach drążków stosuje się  jednakłożyska ślizgowe ze względu na zmniejszone opory tarcia.

Rys.12. Wspornik drążków kierowniczych

10

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ

8) Drążek wzdłużny

Drążek wzdłużny łączy ramię z przekładni z ramieniem zwrotnicy i przekazuje wzdłużne(przód, tył) i poprzeczne (lewo, prawo) przemieszczenia ramienia przekładni.

Rys. 5.13. Drążek wzdłużny

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ

9) Tłumik w układzie kierowniczym

W układzie kierowniczym stosuje się tłumiki w postaci amortyzatorów umieszczonychpomiędzy   mechanizmem   zwrotniczym   a   ramą,   mające   za   zadanie   tłumienie   uderzeńwywieranych przez nierówności drogi oraz drgań przekazywanych z kół na kierownicę.

Rys. 5.14. Tłumik w układzie kierowniczym

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ

11

4. URZĄDZENIA WSPOMAGAJĄCE UKŁADU KIEROWNICZEGO

Dla   zapewnienia   komfortu   jazdy,   w   większości   nowoczesnych   pojazdów   stosuje   sięszerokie opony niskociśnieniowe, zapewniające powiększenie obszaru styku opony z jezdnią.W wyniku tego zwiększa się wysiłek niezbędny przy kierowaniu pojazdem.

Wysiłek niezbędny przy kierowaniu pojazdem może być zmniejszony przez zwiększenieprzełożenia   przekładni   kierowniczej.   Powoduje   to   jednak   zwiększenie   kąta   skrętu   kołakierownicy  podczas  zakręcania  pojazdem,  uniemożliwiając  wykonywanie  ostrych  skrętów.Zatem, dla zapewnienia zwrotności pojazdu, a jednocześnie małego wysiłku niezbędnego dokierowania   pojazdem,   konieczne   jest   zastosowanie   urządzenia   wspomagającego.   Innymisłowy,   urządzenia   wspomagające   układu   kierowniczego,   niegdyś   stosowane   głównie   wwiększych pojazdach, obecnie są również stosowane w mniejszych samochodach osobowych.Istnieje  wiele   rodzajów układów wspomagających układu  kierowniczego.  W tej   instrukcjiomówimy typ zębatkowy, stosowany przede wszystkim w mniejszych pojazdach osobowych.

Zasada działania urządzenia wspomagającego układu kierowniczego

Do wspomagania układu kierowniczego stosuje się  dwa rodzaje urządzeń.  Pierwsze znich to urządzenie hydrauliczne, wykorzystujące moc silnika pojazdu. Drugi typ to urządzeniewykorzystujące silnik elektryczny. W pierwszym typie silnik pojazdu jest wykorzystany donapędu pompy. W typie drugim do napędu pompy zastosowano niezależny silnik elektryczny.W obydwu przypadkach wytwarzane  jest  ciśnienie  oddziaływujące  na   tłok  znajdujący  sięwewnątrz cylindra siłownika, dzięki czemu wspomagana jest siła od koła zębatego (zębnika)przenoszona   na   zębatkę.   Wielkość   wspomagania   zależy   od   wysokości   ciśnieniaoddziaływującego na tłok. Zatem, gdy wymagana jest większa siła, ciśnienie powinno byćzwiększane. Zmienność ciśnienia płynu jest osiągana dzięki zastosowaniu zaworu sterującego,połączonego z wałem w kolumnie kierownicy.

Położenie neutralne 

Płyn z pompy jest wysyłany do zaworu sterującego. Gdy zawór sterujący jest w położeniuneutralnym, cały płyn będzie przepływał przez zawór sterujący do otworu upustowego i zpowrotem do pompy. W takim przypadku ciśnienie nie jest prawie zupełnie wytwarzane, iponieważ ciśnienie oddziaływujące na tłok w cylindrze siłownika jest równe po obu stronach,tłok nie będzie przesuwany w żadnym kierunku.

Rys. 5.15. Zasada działania hydraulicznego mechanizmu wspomagania układu kierowniczego – 

jazda na wprost (bez wspomagania) 

12

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ

Podczas skręcania

Gdy wał kolumny kierownicy zostanie obrócony w dowolnym kierunku, wówczas zawórsterujący również się przesunie, zamykając jeden z kanałów płynu. Drugi kanał otwiera sięwówczas szerzej, powodując zmianę wydatku płynu i jednoczesne wytwarzanie ciśnienia. Wkonsekwencji wytwarzana jest różnica ciśnień pomiędzy obu stronami tłoka, a tłok zostajeprzesunięty w kierunku strony niższego ciśnienia tak, że płyn znajdujący się w cylindrze potej stronie jest przetłaczany z powrotem do pompy przez zawór sterujący.

Rys. 5.16. Zasada działania hydraulicznego mechanizmu wspomagania układu kierowniczego – 

jazda podczas skrętu (wspomaganie) 

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ

Rodzaje układów wspomagających

Istnieje szereg rodzajów urządzeń wspomagających, lecz wszystkie składają się z trzechgłównych   części   składowych:   pompy,   zaworu   regulacyjnego   i   cylindra   siłownika.   Zawórregulacyjny umieszczony jest w obudowie przekładni kierowniczej. Przekładnia kierowniczamoże  być  z  mechanizmem wspomagania   typu  zębatkowego   lub   typu  kulkowego.  Zaworysterujące mogą być typu obrotowego, typu bębnowego lub typu klapowego. Są również dwatypy urządzeń wspomagających przekładni typu kulkowego, typ z zaworem klapowym oraztyp z zaworem obrotowym.

W kolejnym module  przedstawione  zostaną  zagadnienia   z  zakresu  budowy  i   zasadydziałania podzespołów układu jezdnego.

13

Bibliografia:

1. Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 1. Warszawa: WKŁ.

2. Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ.

3. Praca zbiorowa (2008), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych. Warszawa: REA.

4. Fundowicz P. Radzimierski M. Wieczorek M, (2013), podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych. Podręcznik do nauki zawodu. Warszawa: WSIP.

5. Praca zbiorowa (2003), Budowa pojazdów samochodowych. Warszawa: REA.

14

Moduł 6

Układ jezdny

1. Wstęp

2. Zawieszenie pojazdu

3. Rodzaje elementów sprężystych

1. Wstęp

Głównym zadaniem  zawieszenia  jest  tłumienie  drgań  pochodzących od kół,  któretoczą się po nierównościach nawierzchni. Dzięki temu wszelkie wstrząsy podczas jazdy sąłagodzone,   zanim   dotrą   do   nadwozia,   dzięki   czemu   zwiększa   się   komfort   podróżowaniapasażerów.

Zawieszenie jest zespołem elementów, które znajdują się pomiędzy nadwoziem (lub

ramą) a kołami samochodu.  Z tego uproszczenia wynika też  podział mas w pojeździe nadwie grupy: masy resorowane i masy nieresorowane. Te pierwsze z nich to właśnie nadwoziei wszystko to, co jest w nim zawarte, czyli np. silnik, całe wnętrze itd. Są to masy, którychdrgania   są   znacznie   zmniejszone   dzięki   zastosowaniu   zawieszenia.   Z   kolei   masaminieresorowanymi   nazywa   się   wszystkie   te   elementy,   których   drgania   są   bezpośredniowymuszone   nierównościami   nawierzchni,   czyli   np.   koła,   zwrotnice,   tarcze   hamulcowe,półosie, mosty napędowe itd.

Wartość masy nieresorowanej wpływa na zawieszenie, a co za tym idzie – na wstrząsyprzedostające się do nadwozia, a w efekcie komfort podróżowania. Otóż, gdy przejeżdża się

przez jakąkolwiek nierówność, koło i reszta elementów masy nieresorowanej wprawiane

są  w  ruch  pionowy.  Przemieszczenie   tej  masy  prowadzi  do  ugięcia   się   zawieszenia,   copowoduje   pracę   elementów   sprężystych   –   zwiększenie   ich   napięcia.   Odpowiedzią   nazwiększoną siłę napięcia elementów zawieszenia jest przemieszczenie się masy resorowanej.Ten ruch odbywa się jednak płynnie, w przeciwieństwie do gwałtownych przemieszczeń masnieresorowanych, co jest zasługą oczywiście pracy zawieszenia.

2. Zawieszenie pojazdu

Zawieszenie jest to zespół elementów mocujących koła do nadwozia, które zapewniająwłaściwe, prowadzenie kół  podczas jazdy oraz resorowanie i  amortyzację  nierówności. Wzawieszeniu możemy wyróżnić:

1) koła jezdne,2) elementy   wodzące   zawieszenia:   wahacz,   drążek   reakcyjny,   resor   piórowy   (jeżeli

występuje) ,3) elementy   sprężyste:   sprężyna   śrubowa,   resor   piórowy,   drążek   skrętny,   resor

pneumatyczny ,4) elementy tłumiące: amortyzator,5) stabilizator zmniejszający boczne przechyły nadwozia.

Elementy  wodzące są   to wszelkiego rodzaju elementy  oddzielające  koła od nadwoziasamochodu.

Elementy   te   umożliwiają   nie   tylko   wzajemne   przemieszczanie   się   kół   względemnadwozia,   ale   i   określają  możliwy   tor   ruchu  koła.  Wahacze  mają   decydujący  wpływ  nazachowanie się pojazdu np. podczas pokonywania zakrętów.

Elementy sprężyste wprowadzają sztywność zawieszenia. Działanie ich sprowadza się domagazynowania  dostarczonej   energii   (np.   energii  drgań)   i  oddawania   jej  w odpowiedniejchwili. To właśnie charakterystyka elementów sprężystych sprawia, że zawieszenie pojazdumoże być bardziej miękkie lub twarde.

2

Elementy   tłumiące  znacznie  ograniczają  drgania  kół  oraz  nadwozia   i   to  zarówno  ichwielkość   (stopień   przemieszczania   się),   jak   i   czas   trwania.   Zastosowanie   elementówtłumiących podnosi komfort jazdy – zmniejsza się bujanie bryły nadwozia i skraca się jegoczas. Z kolei znaczne ograniczenie ruchu drgającego kół ma wpływ na bezpieczeństwo ruchupojazdu,   szczególnie   podczas   hamowania   pojazdu.   Typowym   i   powszechnie   dzisiajstosowanym elementem tłumiącym są amortyzatory hydrauliczne lub gazowe.

2.1 Zawieszenie McPherson

Jest   to   najczęściej   spotykany   typ  niezależnego   zawieszenia   kół   przednich  w   małychi średnich samochodach. Zawieszenie McPherson składa się z dolnego wahacza, stabilizatora,drążka reakcyjnego oraz zespołu kolumny z amortyzatorem i sprężyną śrubową.

Rys. 6.1. Zawieszenie McPhersona

Źródło: www. budowa­stabilizatora­zawieszenia_OMK

Wahacz jest związany z jednej strony poprzez tuleje metalowo gumowe ze wspornikaminadwozia   lub   poprzeczną   belką   zawieszenia.   Od   przeciwnej   strony   jest   połączony   zapośrednictwem przegubu kulowego ze zwrotnicą.  Wahacz może obracać  się  swobodnie wgórę   i  w dół  wokół   osi   tulei  wiążącej  go  z  nadwoziem.  Wahacz  może  mieć   pojedynczemocowanie do nadwozia lub podwójne. W tym drugim przypadku może mieć kształt trójkątalub litery L i oprócz sił poprzecznych przenosi także siły wzdłużne. 

Rys. 6.2. Wahacz

3

Źródło:   http://www.iparts.pl/czesc/wahacz­zawieszenia­kola,fiat,punto­176­1993­09­1999­09,1­7­td­71km,35­458­3799­100571­0­198­0380446.html

Stabilizator  jest wykonany ze stalowego pręta, wygiętego zwykle w kształcie litery C.Końce pręta są mocowane do elementów zawieszenia, zaś środkowa część jest przykręconado nadwozia, przy czym mocowanie to umożliwia obrót stabilizatora. Zadaniem stabilizatorajest   zapobieganie   obniżającym   komfort   jazdy   i   niebezpiecznym   przechyłom   nadwoziapodczas   pokonywania   zakrętów.   Kiedy   podczas   przejeżdżania   zakrętu   przechylane   siłąodśrodkową   nadwozie   powoduje   ściskanie   sprężyny   z   jednej   strony   samochodu,   zaśrozciąganie   z   drugiej,   to   połączony   z   wahaczami   drążek   stabilizatora   zostaje   skręcony.„Opór”   skręcanego   pręta   zmniejsza   różnice   w   ugięciu   sprężyn   zawieszenia,   co   z   koleizapobiega nadmiernemu przechyłowi nadwozia.

Rys. 6.3. Zasada działania stabilizatora

Źródło: http://autokult.pl/2010/06/09/stabilizator­jak­to­dziala­kompendium­wiedzy

Drążek reakcyjny przenosi siły wzdłużne pochodzące od kół (podczas napędzania lubhamowania),   tzn.   uniemożliwia   wahaczom   przesunięcie   w   kierunku   podłużnym   do   osipojazdu.   Jeden   koniec   drążka   jest   przymocowany   do   wahacza,   natomiast   drugi,   zapośrednictwem   poduszek   gumowych,   do   obejmy   przyspawanej   do   belki   poprzecznej.W niektórych   rozwiązaniach   rolę   drążków   reakcyjnych   pełni   stabilizator.   Drążek   ten   niewystępuje   również   w   takim   zawieszeniu,   gdzie   zastosowany   wahacz   jest   podwójniemocowany do nadwozia. 

Kolumna zawieszenia jest u góry umocowana do nadkola nadwozia, a u dołu obejmą dozwrotnicy. W zwrotnicy jest ułożyskowana piasta koła, do której z kolei jest zamocowanekoło jezdne. Ruchy kół wywołane nierównościami drogi są przenoszone przez kolumnę nasprężyny   śrubowe.   Ugięcia   sprężyn,   odbicia   i   drgania   są   tłumione   w hydraulicznymamortyzatorze, umieszczonym wewnątrz kolumny. Tłumienie ruchów ugięcia i odbicia, pozawpływem na komfort jazdy, zapobiega powstawaniu drgań w zawieszeniu i odrywaniu się kółod nawierzchni drogi, które pogarszałoby stateczność samochodu podczas jazdy. Zawieszeniejest   zabezpieczone   przed   nadmiernymi   ugięciami   za   pomocą   zderzaków   gumowych,umieszczonych   w   amortyzatorach.   Górne   mocowanie   kolumny   zawieszenia   składa   się   zpoduszki gumowej i łożyska, wokół którego kolumna może się swobodnie obracać podczasskręcania kół.

4

Rys. 6.4. Kolumna zawieszenia

Źródło: http://www.e­autonaprawa.pl/encyklopedia/kolumna­mcphersona­ang­imacpherson­strut­tower­i/2421/

Zawieszenie   McPhersona   odznacza   się   wieloma   zaletami   w   stosunku   do   innychkonstrukcji. Ma małą masę i zwartą budowę, ponadto jest tańsze w produkcji, a z uwagi nasposób zamocowania ma małą  wrażliwość  na tolerancje wykonania  i  umożliwia  regulacjęgeometrii   zawieszenia.   Z   kinetycznego   punktu   widzenia   zapewnia   w   miarę   równoległeprowadzenie kół, pomimo dużego skoku zawieszenia.

2.2 Zawieszenie tylne z belką poprzeczną

Zawieszenie   tylne   z   poprzeczną   belką   skrętną   jest   to   typ   zawieszenia   półzależnego,stosowany   w   samochodach   z   napędem   na   koła   przednie.   Zawieszenie   tylne   stanowią:skręcana   belka   poprzeczna,   krótkie   sprężyny   śrubowe   i   hydrauliczne   amortyzatoryteleskopowe. Dwa wahacze wleczone są umocowane do podwozia poprzez tuleje metalowo­gumowe i przyspawane do belki poprzecznej. Belka poprzeczna tworzy w przekroju literę V,U. W zawieszeniu może występować stabilizator w postaci drążka poprowadzonego w belcepoprzecznej,  jednak nawet bez stabilizatora działanie skręcanej  belki gwarantuje właściweprowadzenie  samochodu na  zakrętach.  Do belki  są  przykręcone z obu końców czopy,  naktórych są osadzone łożyska i pasty kół.

Na poniższym rysunku pokazano przykład zawieszenia z belką skrętną, stosowanego wmałych samochodach.

5

Rys. 6.5. Zawieszenie tylne z belką skrętną

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ

2.3 Zawieszenie tylne na drążkach skrętnych

Stosowany w zawieszeniu niezależnym kół drążek skrętny to pręt ze stali sprężynowej,sztywno   zamocowany   jednym   końcem   do   nadwozia,   natomiast   drugim   połączone   zwahaczem koła. Spotykane są wersje z dwoma lub czterema drążkami.

Zawieszenie z dwoma drążkami ma pojedyncze wahacze wleczone osadzone na rurachpoprzecznych, poprzeczne drążki skrętne,  amortyzatory hydrauliczne teleskopowe i  drążekstabilizator   łączący   oba   wahacze.   Krótkie   drążki   skrętne   są   zamocowane   w środkusamochodu   do   rur   prowadzących,   nasuniętych   jedna   na   drugą.   Drążek   prawy   i lewy   sąskręcane pod obciążeniem w przeciwnych kierunkach. 

Zawieszenie   z   czterema   drążkami   ma   pojedyncze,   wleczone   wahacze   połączonepoprzeczną belką podatną skrętną, amortyzatory hydrauliczne teleskopowe, dwa poprzecznedrążki   skrętne   i   równoległe   do   nich   dwa   poprzeczne   drążki   stabilizatora   oraz   drążekusztywniający.  Drążki  skrętne  oraz drążki  stabilizatora,  osadzone we wspólnym uchwycieśrodkowym, tworzą zespół czterech drążków.

Rys. 6.6. Zawieszenie tylne na drążkach skrętnych

6

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ

3. Rodzaje elementów sprężystychW zawieszeniach samochodów stosowane są  elementy sprężyste metalowe,  jak resory

piórowe, sprężyny śrubowe i drążki skrętne oraz niemetalowe, np. gumowe i pneumatyczne.

3.1 Resory piórowe

Resory   stanowią   wiązkę   wygiętych   płaskowników   ze   stali   resorowej   nazywanychpiórami, połączonych ze sobą w środku od najkrótszego do najdłuższego za pomocą śrubyściągającej lub nita. Dodatkowo, aby zapobiec przesuwaniu się piór względem siebie, ściągasię   je   metalowymi  obejmami.  Pióra   główne   resoru   są   zakończone   uchami   służącymi   doprzegubowego   łączenia   ich   z   ramą   lub   podłużnicą.   Generalnie   można   stwierdzić,   że   imdłuższy jest resor, tym jest bardziej miękki. Jednocześnie, im więcej piór zawiera resor, tymwiększe  może  przenieść   obciążenia,   ale   z  drugiej   strony  zmniejsza   się   komfort   jazdy  zewzględu na sztywność.

Rys. 6.7. Resor piórowy

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ

3.2 Sprężyny śrubowe

Sprężyny śrubowe wykonane są ze spiralnie skręconego drutu ze specjalnych gatunkówstali   sprężynowej.   Przyłożenie   obciążenia   do   sprężyny   powoduje   jej   ściskanie,   a zatemskręcanie pręta. W ten sposób energia siły zewnętrznej zostaje zmagazynowana w materialesprężyny, a oddziaływanie jest zamortyzowane.

7

Rys. 6.8. Sprężyna śrubowa

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ

3.3 Drążki skrętne

Drążek skrętny jest to pręt stalowy ze stali sprężynowej, używany jako element sprężystyw zawieszeniach  samochodów. Jeden koniec  pręta   jest  zamocowany  do  ramy  lub   innegoelementu   nośnego   nadwozia,   natomiast   drugi   koniec   do   elementu   poddanego   obciążeniuskręcającemu. Drążki skrętne są także używane jako drążki stabilizatora.

Rys. 6.9. Drążek skrętny

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ

3.4 Gumowe elementy sprężyste

Elementy   gumowe   posiadają   własności   tłumiące   drgania   dzięki   stratom   na   tarciewewnętrzne w wyniku deformacji materiału pod działaniem siły zewnętrznej. 

8

Główne zalety materiałów gumowych to:1) Możliwość nadania im dowolnego kształtu.2) Bezgłośna praca.3) Brak wymagań co do smarowania.

Ponieważ nie mogą być używane jako elementy nośne mocno obciążonych pojazdów,znalazły   zastosowanie  głównie   jako  pomocnicze  elementy   sprężyste  w postaci  poduszek,podkładek,   tulei   metalowo­gumowych,   odbojów,   oraz   innych   elementów   w miejscachpołączeń części zawieszenia.Rys. 6.10. Tulejki metalowo­gumowe

Źródło: Materiały szkoleniowe Toyota

3.5 Pneumatyczne elementy sprężyste

Elementy pneumatyczne wykorzystują własność elastyczności (sprężystości) sprężonegopowietrza;   są   niezwykle   miękkie,   kiedy   pojazd   jest   nieobciążony.   Jednakże   ich   stałasprężystości   może   być   zwiększona   wraz   ze   wzrostem   obciążenia   poprzez   zwiększenieciśnienia  powietrza  w komorze.  Zapewnia   to  optymalny komfort   jazdy w całym zakresieobciążeń.

Wysokość pojazdu może mieć wartość stałą nawet podczas wzrostu obciążenia, dziękiregulacji ciśnienia powietrza.

Rys. 6.11. Pneumatyczne elementy sprężyste

9

Źródło: Materiały szkoleniowe Toyota

3.6 Amortyzatory

Amortyzatory można podzielić w następujący sposób:• Ze względu na zasadę działania:

o jednostronnego działania,o dwustronnego działania.

• Pod względem konstrukcji:o jednorurowe,o dwururowe.

• Ze względu na rodzaj czynnika roboczego:o hydrauliczne,o gazowe.

We współczesnych pojazdach znalazły zastosowanie amortyzatory jedno lub dwururowedwustronnego działania. Ostatnio coraz częściej pojawiają się zawieszenia z amortyzatoramigazowymi.

3.6.1. Amortyzator jednorurowy

Typowym przykładem amortyzatora   jednorurowego  jest  amortyzator   typu du Carbon,zawierający sprężony azot (pod ciśnieniem 2–3 MPa).

Wewnątrz cylindra roboczego komora gazowa jest oddzielona od komory wypełnionejcieczą przez tłok swobodny, nazwany tak, ponieważ nie ma on tłoczyska i w związku z tymmoże się swobodnie przemieszczać w dół i w górę.

Rys. 6.12. Amortyzator jednorurowy

10

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ

3.6.2.  Amortyzator dwururowy budowa

Wewnątrz obudowy rurowej umieszczony jest cylinder roboczy, w którym porusza siętłok w dół i w górę. W denku tłoka znajduje się zawór tłoka wytwarzający siłę tłumienia,kiedy amortyzator jest rozciągany (rozprężanie). Z kolei w dnie cylindra znajduje się zwrotnyzawór   pierścieniowy,   który   wywołuje   siłę   tłumienia   w   czasie   ściskania   amortyzatora(sprężania).   We   wnętrzu   cylindra   znajduje   się   ciecz   robocza   natomiast   przestrzeńkompensacyjna   jest   wypełniona   w   2/3   cieczą   i   w   1/3   powietrzem   pod   ciśnieniematmosferycznym.   Przestrzeń   kompensacyjna   stanowi   zbiornik   wyrównawczy   płynuwpływającego i wypływającego z cylindra na skutek wypierania go przez trzon tłoka.

Rys. 6.13. Amortyzator dwururowy

11

Źródło: Materiały szkoleniowe Toyota

3.6.3.  Amortyzatory hydropneumatyczne niskociśnieniowe

Ten   rodzaj   amortyzatorów   stanowią   zazwyczaj   amortyzatory   dwururowe   częściowowypełnione gazem pod niskim ciśnieniem (1–1,5 MPa).

Rozwiązanie takie pozwala wyeliminować powstanie hałasu związanego ze zjawiskamikawitacji  i napowietrzania,  które pojawiają  się  w amortyzatorach wypełnionych wyłączniepłynem   (hydraulicznych).   Zminimalizowanie   oddziaływania   kawitacji   i   napowietrzaniapozwala uzyskać bardziej stabilną siłę tłumienia, komfort jazdy i stateczność ruchu. Budowa idziałanie   takiego   amortyzatora   jest   bardzo   podobne   do   amortyzatora   hydraulicznegodwururowego. Niekiedy jednak rezygnuje się z zaworu cylindra i wtedy siła tłumienia jestwytwarzana przez zawór tłoka zarówno podczas ściskania jak i rozciągania.

Kawitacja

Podczas przepływu płynu z wysoką prędkością wewnątrz amortyzatora występują lokalnespadki   ciśnienia   w   pewnych   obszarach,   powodując   powstawanie   korków   powietrznych.Zjawisko   to   nazywane   jest   kawitacją.   Korki   powietrzne   rozpadają   się   w momencieprzemieszczania   się   do  obszaru  wysokiego  ciśnienia,   czemu   towarzyszy  gwałtowny   skokciśnienia. Związane to jest z powstawaniem hałasu, zmianami ciśnienia i może doprowadzićnawet do zniszczenia amortyzatora.

Napowietrzanie

12

Napowietrzanie jest to proces mieszania się płynu amortyzatora z powietrzem. Zjawisko to powoduje wzrost hałaśliwości pracy oraz zmniejszenie tłumienia.

Rys. 6.14. Amortyzator hydropneumatyczny

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ

3.7 Łożyska kół

Piasty kół przednich mają zwykle dwurzędowe łożysko kulkowe (często skośne). Piastakoła   tylnego   jest   najczęściej   ułożyskowana   na   dwurzędowym   łożysku   stożkowym   lubdwurzędowym łożysku kulkowym. Łożyska najnowszej generacji tworzą jeden kompaktowyzespół z piastą koła, czopem i uszczelniaczem. W zespole jest również zintegrowany wienieczębaty współpracujący z czujnikiem układu ABS.

Łożyska są całkowicie bezobsługowe, a zapas smaru wystarczy na cały czas eksploatacjisamochodu. Łożysko jest tak mocno osadzone w gnieździe, że daje się tylko wymontować izamontować przy użyciu prasy hydraulicznej. Łożysko po wymontowaniu nie nadaje się dodalszego   użytkowania   i   musi   być   wymienione.   W   niektórych   pojazdach   łożysko   trzebawymieniać w komplecie z piastą. Zaleca się jednoczesną wymianę łożysk w pastach obu kółnawet wówczas, gdy zużyciu lub uszkodzeniu uległo tylko łożysko jednego z kół.

Rys. 6.15. Łożysko dwurzędowe

13

Źródło:   http://www.swiatmotoryzacji.com.pl/index.php?modul=numery&page=czytaj&id=652

3.8 Koła samochodu

Koło  samochodu  składa  przeważnie  z  dwóch części  –   elastycznej  opony  i   sztywnejobręczy (zwanej z niemiecka felgą) mocowanej za pomocą śrub do piasty koła. W niektórychkonstrukcjach   opon   do   jej   wnętrza   wkładana   jest   dodatkowo   dętka   stanowiąca   pewnegorodzaju „balon” na powietrze zamknięte pod dużym ciśnieniem.

Koło łącznie z elementami z nim związanymi (np. piasta, bęben hamulcowy) jest częściązawieszenia samochodu i co więcej, stanowi tzw. masę nieresorowaną.

Określenie to oznacza, że koło samochodu (w przeciwieństwie do masy nadwozia) niejest   „resorowane”,   czyli   wszelkie   nierówności   przenoszą   się   na   koło   bez   żadnychdodatkowych elementów sprężystych lub/i   tłumiących.  W określeniu tym kryje się  pewneuproszczenie, ponieważ zakłada, że opona wykonana jest jako część doskonale sztywna; takjednak nie jest – opona jest elastyczna, czyli posiada pewną sztywność i zdolności tłumiące.

Niezależnie jednak od tego, jak dobrze tłumi i sprężynuje sama opona, duża masa koławymaga   stosowania   np.   lepszego   tłumienia   całego   zawieszenia   (droższych   i   lepszychamortyzatorów).  Opłaca   się  więc  konstrukcyjne  dążenie  do   tego,   aby  całe  koło  było   jaknajlżejsze.  Dla niektórych  typów zawieszeń   (zawieszenie  zależne z mostem napędowym),przyjmuje się,  że połowa masy mostu – przepadająca na jedno koło (stronę)  zawieszenia,stanowi   również   masę   nieresorowana.   Drgania   mostu   wywołane   jazdą   na   nierównejnawierzchni   drogi   będą,   w   przypadku   złego   „resorowania”   przenosiły   się   na   nadwoziepojazdu, powodując wystąpienie uciążliwych drgań.

O   wartości   masy   nieresorowanej   decyduje   więc   masa   elementów   zawieszeniazwiązanych z kołem (np. wspomniana wcześniej masa piasty, bębna hamulcowego, wahaczy,amortyzatorów) oraz masa obręczy koła i osadzonej na niej oponie. Zastosowanie szerszychopon i zwiększenie ich rozmiaru może prowadzić  do złudnej poprawy własności jezdnychsamochodu. Tak wykonany „tuning” poprawi być może niektóre parametry pojazdu – innejednak zmienią się na niekorzyść.

Opona – wymiary i parametry

14

Opona stanowi bez wątpienia jeden z ważniejszych elementów pojazdu. Własności oponywyrażone są  w postaci   liczbowej:  np.  rozmiar  opony,  jej  nośność   jak również  przez opiskonstrukcji oplotu, rodzaju bieżnika i własności materiału, z którego została wykonana.

Wielkość opony opisują jej parametry geometryczne.D – średnica w stanie swobodnym, rstat – promień statyczny (pod obciążeniem), B – szerokość opony,H – wysokość opony, b – szerokość bieżnika, d – średnica osadzenia opony

Rys. 6.16. Oznakowanie opon

Źródło: Materiały własne

Nie   są   to   informacje   podawane   bezpośrednio   do   wiedzy   użytkownika,   niektóreprzeznaczone   są   przeważnie   dla   konstruktorów,   niemniej,   przyglądając   się   oponie   niecouważniej, zauważymy, że jest ona dość szczegółowo opisana po swojej zewnętrznej stronie.

Dla   przeciętnego   użytkownika   istotne   są   średnica   osadzenia   (obręczy)   i   szerokośćbieżnika; dla tych, którzy fascynują  się jazdą  sportową ważny może okazać  się tzw. profilopony, czyli stosunek wymiarów H/B wyrażony w procentach. Profil opony wyrażony jestwiec   w   następujący   sposób:   70,   60,   55   itd.;   opona   70­tka   uznawana   jest   najczęściej   za„normalną”,  opony o niższej  wartości  wskaźnika traktowane jako opony niskoprofilowe –efektowne w swoim bocznym wyglądzie (szczególnie na odpowiednio dobranej obręczy) iposiadające również  wyższą  sztywność  poprzeczną,  a tym samym, mniejszy kąt  bocznegoznoszenia.

O ile stosowanie opon o niskim profilu może być dyskusyjne z punktu widzenia estetyki,o   tyle   ich   stosowanie  podczas   jazdy   wyczynowej,   ze   względu  na  bezpieczeństwo   ruchupojazdu jest w pełni uzasadnione.

15

Należy jednak bezwzględnie pamiętać,  że zmiana parametrów opony i montaż  opon oparametrach  znacząco różniących się  od zaleceń  producenta może zasadniczo wpłynąć  nawłasności   trakcyjne   pojazdu   (np.   zmniejszy   prędkości   osiągane   na   kolejnych   biegach,zmniejszy siłę hamowania, zakłóci pracę systemu typu ABS) i nie powinna być dokonywanaw warunkach amatorskich.

Bibliografia:

1. Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 1. Warszawa: WKŁ.

2. Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ.

3. Praca zbiorowa (2008), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych. Warszawa: REA.

4. Fundowicz P. Radzimierski M. Wieczorek M, (2013), podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych. Podręcznik do nauki zawodu. Warszawa: WSIP.

5. Praca zbiorowa (2003), Budowa pojazdów samochodowych. Warszawa: REA.

Netografia:

1. http://autokult.pl/2010/06/09/stabilizator­jak­to­dziala­kompendium­wiedzy   2. http://www.e­autonaprawa.pl/encyklopedia/kolumna­mcphersona­ang­imacpherson­   

strut­tower­i/2421/

3. http://www.iparts.pl/czesc/wahacz­zawieszenia­kola,fiat,punto­176­1993­09­1999­   09,1­7­td­71km,35­458­3799­100571­0­198­0380446.html

4. http://www.swiatmotoryzacji.com.pl/index.php?modul=numery&page=czytaj&id=652     

5. www.budowa­stabilizatora­zawieszenia_OMK   

16

Moduł 7

Nadwozia pojazdów samochodowych

1. Podział nadwozi pojazdów samochodowych

2. Budowa nadwozi pojazdów samochodowych

3. Nadwozia autobusów i samochodów ciężarowych

W   tym   module  zostaną   omówione   zagadnienia   dotyczące   konstrukcji   nadwozistosowanych w pojazdach samochodowych. Zostanie tu omówiony podział  i  zastosowanieposzczególnych rozwiązań konstrukcyjnych nadwozi pojazdów samochodowych.

1. Podział nadwozi pojazdów samochodowych

Nadwozie i jego zadania

Nadwozie – jest to część pojazdu, w której znajduje się pomieszczenie kierowcy, którazależnie  od przeznaczenia  służy do przewozu pasażerów,  ładunków lub do wykonywaniainnych określonych zadań.

Skład nadwozia:• przedział osobowy,• przedział silnikowy,• przedział ładunkowy.

Zadania nadwozia:• zapewnienie maksymalnego komfortu,• zapewnienie maksymalnego bezpieczeństwa,• zapewnienie optymalnych warunków przewozu towarów.

Nadwozia samochodów osobowych

Podział nadwozi

W zależności od liczby brył tworzących sylwetkę samochodu osobowego:• 3­bryłowe,• 2­bryłowe,• 1­bryłowe,• 2,5­bryłowe.

Rys.   7.1.   Podział   nadwozi   w   zależności   od   liczby   brył   tworzących   sylwetkę   samochodu

osobowego: a) 3­bryłowe, b) 2­bryłowe, c) 1­bryłowe, d) 2,5­bryłowe

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ

2

W zależności od formy nadwozia dzielimy na:• zamknięte,• otwarte,• mieszane,• pochodne od osobowych.

Odmiany nadwozia w zależności od liczby miejsc, drzwi, standardu wyposażenia

• sedan  –  rodzaj   trójbryłowego,   zamkniętego  nadwozia  samochodu   osobowego,z wyraźnie oddzielonym przedziałem silnikowym i bagażowym. Sedan dwudrzwiowy nadwozie zamknięte  (4­6 miejsc  siedzących),  4 okna boczne,szyby opuszczane tylko w drzwiach. Boczne okna rozdzielane są  stałymi słupkamibędącymi elementami nośnymi nadwozia.Sedan czterodrzwiowy obszerne  nadwozie  zamknięte,  z  4­6  wygodnymi  miejscamisiedzącymi, boczne okna rozdzielone stałymi słupkami.

Rys. 7.2. Nadwozie typu sedan

Źródło: http://www.gaddidekho.com/

• limuzyna  –  luksusowy   samochód,   najczęściej   spotykany   w   kolorze   czarnym   lubbiałym.  Nadwozie  zamknięte,   czterodrzwiowe.   Klasyczny   układ   napędowy.   Możeposiadać   od   czterech   do   kilkunastu   miejsc   siedzących,   czasem   dwa   lub   trzydodatkowe   składane   siedzenia.   Siedzenie   kierowcy   i   pasażera   zazwyczaj   sąoddzielone  od   tylnej   części   kabiny   (siedzenia   „VIP”)   szybą   lub   ścianką   –   wtedynazywamy to samochodem dual cowl. 

Rys. 7.3. Nadwozie typu limuzyna

3

Źródło: http://www.classycars.org/

• coupe  –  najczęściej   dwubryłowe  nadwozie  zamknięte  samochodu   osobowego,posiadające dwoje drzwi i charakteryzujące się bardziej opływową i płaską stylistyką,niż inne typy nadwozia. Często, ze względu na nisko opadającą ku tyłowi linię dachu,w środku jest mało miejsca, zwłaszcza dla pasażerów tylnej kanapy, jeśli takowa wogóle jest w samochodzie.

Rys. 4. Nadwozie typu coupe

Źródło: http://www.automoblog.net/

• kombi –  typ  nadwozia  samochodu osobowego o wydłużonej tylnej części, zazwyczajprzeznaczonej   na   bagaż.   W   odróżnieniu   od   typu  hatchback  wysokość   kabiny   niezmniejsza się aż do samego końca samochodu; szyb z boku jest po trzy, a nie po dwie;tylna szyba nie jest tak mocno odchylona od pionu. Jest to nadwozie dwubryłowe. Zreguły  współczesne  samochody kombi  mają  relingi  dachowe umożliwiające  montażdodatkowego   bagażnika   na   rowery,   narty,   a   nawet   box   dachowy,   zazwyczaj   mająpięcioro drzwi. Można spotkać jednak trzydrzwiowe odmiany.

Rys. 7.5. Nadwozie typu kombi

4

Źródło: http://www. http://a2goos.com/

• kabriolet  –  rodzaj  samochodu osobowego  albo  nadwozia  nieposiadającego stałegodachu. Przeważnie miękki dach jest składany lub zdejmowany. Odmianą  kabrioletujest  roadster.   Inne   cechy   charakterystyczne   to:   boczne,   otwierane   okna,   brakpionowych słupków czy też jakichkolwiek ram nad górną krawędzią nadwozia (pozaszybą przednią). 

Rys. 7.6. Nadwozie typu kabriolet

Źródło: http://www.mobile.de/pl/

• roadster  –  dwumiejscowe   auta   o   sportowym   charakterze,   bez   stałego   dachu.Współczesnego roadstera poznać można po tym, że jego dach (miękki lub sztywny)przypinany jest do karoserii, a więc nie jest integralną częścią nadwozia.

Rys. 7.7. Nadwozie typu roadster

5

Źródło: http://www.mobile.de/pl/

• miniwan lub MPV – typ nadwozia wielozadaniowego samochodu osobowego. Jest tozazwyczaj nadwozie jednobryłowe, choć bywają wyjątki jak dwubryłowy  ChevroletUplander. Te samochody są produkowane w czterech klasach (rozmiarach). Większeprawie zawsze mają siedem lub osiem siedzeń w trzech rzędach. Mniejsze mają pięćw dwóch rzędach.

Rys. 7.8. Nadwozie typu miniwan

Źródło: http://www.mobile.de/pl/

• liftback  –   typ  nadwozia  samochodu   osobowego,   zbliżonego   konstrukcyjnie   dosamochodu typu hatchback, różniącego się nieznacznie – bardziej pochyloną szybą i(czasem niewielkim) nawisem nadwozia za tylnym kołem. W obu przypadkach szybaunosi się jako integralny element pokrywy bagażnika.

• hatchback  –   typ   zamkniętego  nadwozia  samochodu   osobowego,   o   dużej   tylnejpokrywie (klapie) przestrzeni bagażowej stanowiącej trzecie, czwarte lub piąte drzwi.Jest to nadwozie jedno­ lub dwubryłowe. Część bagażowa samochodu jest dostępna zzewnątrz po podniesieniu do góry tylnej klapy schodzącej z linii dachu do bagażnikalub z wnętrza pojazdu, po odchyleniu oparcia tylnego siedzenia. Klapa zawiera tylneokno i część tylnej ściany.

Rys. 7.9. Nadwozie typu hatchback

Źródło: http://www.mobile.de/pl/

• SUV  –  samochód   sportowo­użytkowy  –   rodzaj   samochodu,   który   łączy   cechyluksusowego  samochodu osobowego  i  terenowego. SUV od samochodu terenowegoróżni się tym, że może, ale nie musi, radzić sobie w terenie i zawsze zapewnia wysoki

6

komfort   podróżowania,  w  przeciwieństwie  do   spartańsko  wyposażonych   i   czasemtwardo zawieszonych aut terenowych.

Rys. 7.10. Nadwozie typu SUW

Źródło: http://www.superauto24.se.pl/

• Van − typ  nadwozia wielozadaniowego  samochodu. Jest to nadwozie jednobryłowe.Samochody te mają różne konfiguracje siedzeń, zazwyczaj 1­4 rzędów, każdy po 2­4siedzeń.

Rys. 7.11. Nadwozie typu Wan

Źródło: http://carmodelsworld.com/

• pick­up  –   typ  nadwozia  dostawczego  lub  terenowego,   dostawczego  samochoduosobowego,   charakteryzujący   się   posiadaniem   skrzyni   ładunkowej,   znajdującej   sięzaraz za kabiną pasażerską.

7

Rys. 7.12. Nadwozie typu pick­up

Źródło: http://www.truckswallpapers.com/

• Fastback – typ zamkniętego nadwozia samochodu osobowego. Występuje najczęściejw  2­drzwiowych   coupe   i   4­drzwiowych  sedanach.   Jest   to   nadwozie  dwubryłowe,charakteryzujące się nieruchomym tylnym oknem, pod którym znajduje się pokrywabagażnika lub silnika. Pokrywa silnika wraz z tylną szybą opada pod łagodnym kątemw stronę tylnych świateł. Obecnie nadwozia typu fastback nie są zbyt popularne.

Rys. 7.13. Nadwozie typu fastback

Źródło:http://image.mustangandfords.com/f/featuredvehicles/1964_1973_mustang/mdmp_1012_1967_ford_mustang_fastback/31043020/mdmp_1012_02_o%2b1967_ford_mustang_fastback%2bpassenger_side_rear_quarter_panel.jpg

• Hardtop  – rodzaj  samochodu osobowego  albo typ  nadwozia, posiadający sztywny,nakładany bądź zamontowany na stałe dach. Nadwozie to charakteryzuje się brakiemsłupków pomiędzy bocznymi oknami. Szyby w drzwiach opuszczają się w całości.

Rys. 7.14. Nadwozie typu hardtop

8

Źródło:   http://www.wakpaper.com/id105504/edag­pontiac­soltice­hardtop­photo­pic­wallpaper­high­quality­new­1024x768­pixel.html

Rys. 7.15. Podział samochodów osobowych na sektory i podsektory handlowe

9

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ

2. Budowa nadwozi pojazdów samochodowych

Budowa nadwozi

• nadwozie   nieniosące   –   osadzone   na   ramie   i   ta   przenosi   wszystkie   obciążeniapochodzące od zespołów podwozia,

Rys. 7.16. Nadwozie nieniosące

Źródło: Orzełowski S.: Budowa podwozi i nadwozi samochodowych. WSiP. Warszawa 1999

• nadwozie samonośne – przenoszące wszystkie obciążenia od zespołów podwozia. Wcelu   zapewnienia   dużej   sztywności   i   wytrzymałości   są   one   wykonywane   jakoszkieletowe lub skorupowe.

Rys. 17. Nadwozie samonośne

Źródło: Orzełowski S.: Budowa podwozi i nadwozi samochodowych. WSiP. Warszawa 1999

Wyposażenie nadwozia:• tablice przyrządów,• poszycie wewnętrzne z warstwami izolacyjnymi stanowiące zabezpieczenie cieplne i

akustyczne,• kanapy i fotele (z wykładziną tapicerską),• typowe elementy wyposażenia jak: lusterko, półki, osłony przeciwsłoneczne itp.,• układy chłodzenia i ogrzewania wnętrza,

10

• poduszki gazowe – chroniące kierowcę i pasażerów w razie wypadku.

3. Nadwozia autobusów i samochodów ciężarowych

Rodzaje nadwozi części bagażowej:• skrzyniowe,• izoterma,• wywrotka,• furgon,• kontener.

Rodzaje części osobowych (kabin) ze względu na dostęp do silnika:• kabina odchylana,• kabina unoszona,• silnik umieszczony w kabinie.

Nadwozia autobusów

Podział ze względu na pojemność:• mini – od 6­8 m,• midi – 9­10 m,• maxi – 11­12 m,• mega – 13­18 m.

Podział ze względu na rozwiązania konstrukcyjne:• autobusy solo,• autobusy przegubowe.

Podział ze względu na wznios podłogi:• niskopodłogowe   (340   mm)   –   autobusy   miejskie   umożliwiające   szybką   wymianę

pasażerów na przystanku,• wysokopodłogowe   (700­900  mm)  –   autobusy  dalekobieżne   z   pomieszczeniami  na

bagaże,• podwyższane   (1200­1400   mm)   –   autobusy   turystyczne   o   dobrej   widoczności,   z

dużymi pomieszczeniami bagażowymi, WC, miejscami do spania.

Nadwozi autobusów są to nadwozia szkieletowe.

Rys. 7.18. Szkielet nadwozia autobusu

11

Źródło: Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ

Nadwozia pojazdów specjalnego przeznaczenia

1) Nadwozia  do  przewozu  materiałów  ciekłych,  wyposażone  w  układ  dystrybucyjny,umożliwiający   napełnianie   zbiornik   a   cieczą.   Przykładowo   do   przewozu   mlekastosowane   są   zbiorniki   termoizolacyjne   z   komorami   zmniejszającymi   falowaniemleka.

2) Nadwozia   do  przewozów   materiałów  sypkich   np.   cementu,   zbudowane  w  postacizbiorników   o   stożkowych   dnach   (w   celu   łatwego   opróżniania)   i   niekiedy   zespecjalnymi pneumatycznymi urządzeniami przeładunkowymi.

3) Nadwozia do przewozu ładunków przestrzennych np. o regulowanej wysokości4) Dachu, a w przypadku przewozu mebli z tyłu posiadające szerokie drzwi i wnętrze

obite wykładziną.5) Nadwozia   do   przewozu   ładunków   żywnościowych.   Nadwozia   takie   są   szczelnie

zamknięte,  izolowane cieplnie od otoczenia i wyposażone w urządzenia chłodniczelub zamrażające.  Ponadto takie  nadwozia  posiadają  urządzenia  wentylacyjne,  którewytwarza  niewielkie   nadciśnienie  przeciwdziałające   ewentualnemu  przedostawaniusię pyłu i kurzu przez drobne nieszczelności.

6) Nadwozia   pojazdów   komunalnych,   przystosowane   do   utrzymywania   porządkui higieny w miastach, osiedlach i na drogach publicznych, np. zamiatarki, polewaczki,zmywarki, śmieciarki itp.

7) Nadwozia   pojazdów   do   wykonywania   specjalnych   zadań   np.   pożarnicze,   służbyzdrowia, służb technicznych itp.

Bibliografia:

1. Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 1. Warszawa: WKŁ.

2. Gabryelewicz M. (2011), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych cz. 2. Warszawa: WKŁ.

3. Praca zbiorowa (2008), Podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych. Warszawa: REA.

4. Fundowicz P. Radzimierski M. Wieczorek M, (2013), podwozia i nadwozia pojazdów samochodowych. Podręcznik do nauki zawodu. Warszawa: WSIP.

5. Praca zbiorowa (2003), Budowa pojazdów samochodowych. Warszawa: REA.

12