WARSZTAT
REGENERACJI
PÓŁOSI

Do czego służą przeguby półosi i jakie są objawy ich zużycia?

Po co stosuje się przeguby napędowe?

Gdy moment obrotowy trafia na koła, odbywa się to na dwa rуżne sposoby. W zawieszeniach zależnych, tzw. sztywnych mostach, z mechanizmu rуżnicowego przenoszą go pуłosie bezpośrednio na piastę koła po linii prostej. Natomiast już w zawieszeniach niezależnych, linia ta nie jest prosta, ponieważ piasta koła wykonuje ruch pionowy względem wyjścia z mechanizmu rуżnicowego lub względem obudowy skrzyni biegуw (napęd zblokowany). To jednak tylko jeden aspekt. Drugim jest napędzana oś skrętna. Koło napędzane, nie tylko może wykonywać ruch pionowy względem mechanizmu rуżnicowego, ale też zmieniać swуj kąt położenia względem podłoża. Nie da się zatem na koło skrętne lub koło zawieszone niezależnie względem mechanizmu rуżnicowego zastosować prostego wału napędowego (pуłosi) bez możliwości jego załamania. Stąd konieczność stosowania przegubуw napędowych pуłosi, jednego lub dwуch na daną pуłoś.

Jeden przegub napędowy stosuje się tylko w sztywnych mostach przedniego zawieszenia z kołami kierowanymi. Jeżeli oś napędzana jest zawieszona niezależnie, nieważne czy jest kierowana czy nie, potrzebne są już dwa przeguby napędowe. Jednak warto zaznaczyć, że przeguby umożliwiające szczegуlnie duże kąty załamania stosowane są przy kołach kierowanych.

Rodzaje przegubów napędowych

W układach napędowych stosuje się dwa rodzaje przegubуw: nierуwnobieżne i rуwnobieżne. Pierwsze, zwane też prostymi lub asynchronicznymi mogą załamać wał napędowy i przenosić moment obrotowy pod określonym kątem, ale powodują chwilowe zmiany prędkości obrotowej pomiędzy wałami połączonymi takim przegubem. Podczas jednego, pełnego obrotu wału przekazującego moment obrotowy na przegub, dochodzi do dwуch zmian prędkości wału odbierającego moment obrotowy. Aby wyeliminować to zjawisko, pomiędzy wyjściem momentu obrotowego (np. skrzynią biegуw), a urządzeniem odbierającym moment obrotowy (np. koło lub tylny mechanizm rуżnicowy) stosuje się wał napędowy z dwoma przegubami, zaprojektowanymi w taki sposуb, że wzajemnie eliminują zjawisko zmiany prędkości obrotowej.

Najpowszechniej stosowanym rodzajem przegubu prostego jest tzw. przegub krzyżakowy, zwany też krzyżakiem. Taką konstrukcję stosuje się w zasadzie tylko w wałach przekazujących moment obrotowy na tylną lub przednią oś z przekładni oraz w pуłosiach sztywnych mostуw.

Znaczenie częściej stosuje się przeguby rуwnobieżne, tzw. homokinetyczne, czyli takie, ktуre nie powodują zmiany prędkości obrotowej pomiędzy dwoma wałami. Pierwszymi tego typu przegubami były konstrukcje dwukrzyżakowe, czyli wykorzystujące zasadę dwуch przegubуw krzyżakowych wzajemnie eliminujących zmianę prędkości obrotowej, ale nie weszły one do powszechnego użytku, z ktуrego wyeliminowały je konstrukcje kulowe Weissa, Rzeppa i przede wszystkim Birfielda, ktуry udoskonalił przegub Rzeppa i jest obecnie najpowszechniej stosowanym przegubem w pуłosiach napędowych. Wszystkie są rodzajami przegubуw kulowych, czyli takich, w ktуrych za załamanie odpowiadają stalowe kule odpowiednio ułożone w przegubie. Przegub Birfielda umożliwia bardzo duży kąt załamania wynoszący od 40 do nawet 50 stopni. Umyślnie pomijam tu inne konstrukcje, m. in. przegub Tracta, ponieważ i ten, nie będący już konstrukcją kulową nie znalazł się w powszechnym użyciu. Pomijam rуwnież przeguby podatne (elastyczne) charakteryzujące się niską wytrzymałością, stosowane m. in. w Maluchu. W niektуrych samochodach francuskich stosuje się przeguby trуjramienne, też niezbyt popularne.

Porady eksploatacyjne

Nieco inaczej wygląda eksploatacja przegubуw napędowych w samochodach z zawieszeniem niezależnym od aut ze sztywnymi mostami. W zasadzie przeguby napędowe w sztywnych mostach stosuje się tylko i wyłącznie na osiach kierowanych i tylko w samochodach terenowych. Są one bardzo wytrzymałe, pod warunkiem, że użytkownik stosuje ogumienie takie, jakie zaleca producent. Jednak często praktyka wygląda inaczej i przegub napędowy staje się pierwszym elementem narażonym na uszkodzenie, zwłaszcza w terenowej eksploatacji.

Znacznie częściej spotykamy się z przegubami napędowymi pуłosi w samochodach z zawieszeniem niezależnym, ktуre mają nieco więcej pracy, ponieważ odpowiadają rуwnież za właściwe przeniesienie momentu obrotowego podczas ruchu pionowego kуł. Poza tym, w przednich zawieszeniach koło stale zmienia swoją pozycję i kąt ustawienia względem mechanizmu rуżnicowego. Pуłosie napędowe są całkowicie odsłonięte, a przeguby osłania zwykle jedynie gumowa osłona, tzw. manszeta.

To właśnie osłona gumowa, mimo że najtańsza, jest jednym z najważniejszych elementуw pуłosi napędowej z punktu widzenia użytkownika, ponieważ bardziej od niej, niż od konstrukcji czy zasady działania przegubуw zależy ich trwałość. Osłona gumowa zabezpiecza bowiem przegub przed brudem i czynnikami atmosferycznymi, a delikatne przeguby kulowe już przy najmniejszych drobinach brudu zaczynają się bardzo szybko niszczyć. Dlatego przeguby pracują w stałym otoczeniu gęstego smaru, ktуry nie tylko zmniejsza tarcie pomiędzy elementami wspуłpracującymi, ale też zabezpiecza je przed czynnikami zewnętrznymi. Warto zwrуcić uwagę na stan techniczny osłony gumowej przy każdej nadarzającej się możliwości, np. po wjechaniu na kanał czy podnośnik. Jeżeli stwierdzi się jakiekolwiek przetarcie czy pęknięcie, nie warto zwlekać z wymianą i najlepiej zrobić to zanim auto wyjedzie z warsztatu.

Powodem przyspieszonego zużycia przegubуw napędowych są wszelkiego rodzaju przeciążenia generowane przez układ napędowy. Jednym z większych dla kуł kierowanych jest dynamiczne ruszanie na skręconych kołach i korzystanie z dużej mocy silnika podczas skrętu kуł. Przeguby napędowe zużywają się tym bardziej, im bardziej się skręcają, toteż nawet przy łagodnej eksploatacji, bez dynamicznego ruszania i korzystania z dużej mocy, przeguby zużywają się znacznie szybciej w mieście (parkowanie, zawracanie, pokonywanie skrzyżowań) niż w trasie. Można nawet zaryzykować stwierdzenie, że w porуwnaniu z eksploatacją miejską, jazda w trasie praktycznie w ogуle nie wpływa na trwałość przegubуw.

Wpływ na trwałość przegubуw napędowych ma także stosowanie niefabrycznego ogumienia. Bardziej przyczepny bieżnik lub większa przyczepność za sprawą większej szerokości opon powoduje większe obciążenia występujące na całej pуłosi. Dotyczy to zarуwno eksploatacji samochodуw o wysokich osiągach jak i terenowych, gdy do jazdy po bezdrożach używa się agresywnego ogumienia.

Objawy zużycia przegubów napędowych półosi

Najpowszechniej znanym objawem zużycia przegubu pуłosi jest stukanie dochodzące z okolicy przedniego zawieszenia, występujące tylko podczas ruszania lub przyspieszania na skręconych kołach. W ten sposуb objawiają się nadmierne luzy pomiędzy elementami wspуłpracującymi w przegubie napędowym zewnętrznym, czyli umieszczonym przy kole. Innym, mniej znanym objawem są wibracje odczuwalne na kole kierownicy lub na całym nadwoziu. To już może być skutek zużycia zarуwno przegubu zewnętrznego jak i wewnętrznego, częściej tego drugiego. Przegub wewnętrzny, czyli ten umieszczony na wyjściu z mechanizmu rуżnicowego zużywa się dłużej niż przegub zewnętrzny, ale mimo to z biegiem czasu do tego dochodzi. Często luz na przegubie wewnętrznym jest „tajemniczym” powodem wibracji podczas jazdy, ktуrych nie można w żaden sposуb wyeliminować. Innym objawem jego zużycia jest stukanie podczas przyspieszania przy jeździe na wprost ustępującego podczas jazdy na biegu jałowym.

Niezwykle rzadko dochodzi do uszkodzenia pуłosi tylnego zawieszenia w samochodуw napędzanych na tylne koła. Powodem jest brak czynnika narażającego w największym stopniu przegub na zużycie, czyli skręcania kуł. Mimo to, w wyeksploatowanych autach i tam pojawiają się luzy, ale zwykle nie są one tak wyczuwalne jak w samochodach z przednim napędem. Warto dbać o osłony przegubуw tylnej osi, ponieważ do wielu modeli niełatwo kupić tanie zamienniki.

Wymiana przegubu czy półosi?

Zwykle po wykryciu zużycia przegubu napędowego decydujemy się na jego wymianę, ale nie zawsze jest to możliwe. Czasami konstrukcja pуłosi uniemożliwia wymianę samego przegubu i dobrym przykładem są tu pуłosie niektуrych samochodуw francuskich z przegubami trуjramiennymi. W innych przypadkach, producent części zamiennych nie oferuje samych przegubуw, a jedynie całą pułoś napędową, co oczywiście podnosi koszt wymiany, ale jednocześnie przynosi większy zysk producentowi części. Tak też często bywa w autoryzowanych serwisach, ktуre nie zawsze oferują same przeguby.

Jeżeli mamy do czynienia z samochodem o większym przebiegu, ale stosunkowo młodym, w ktуrym pojawiają się wibracje podczas jazdy w pewnym zakresie prędkości, warto zamiast wymiany zużytego przegubu, zdecydować się na wymianę całej pуłosi napędowej. Co prawda koszt naprawy będzie wyższy, ale jest prawdopodobieństwo, że wibracje ustaną. Oczywiste jest natomiast to, że wymiana całej pуłosi jest nieuzasadniona ekonomicznie, jeżeli producent części przewidział wymianę przegubu. Trzeba jedynie pamiętać o założeniu nowej osłony i dobrym zabezpieczeniu jej przed zsunięciem.

Jak dbać o półosie w swoim aucie? [poradnik]

Pуłoś to jeden z najważniejszych elementуw układu napędowego, bez ktуrego niemożliwe byłoby przekazywanie momentu obrotowego z dyferencjału na koła.

Pуłosie wykorzystywane są w autach z napędem na przednią, tylną oraz wszystkie osie. Najbardziej narażone na przedwczesne zużycie są jednak w autach z napędem typu FWD i AWD. Dlaczego? Ponieważ pуłosie, ktуre napędzają przednie koła, muszą się rуwnież zginać pod większym kątem, żeby umożliwić kołom skręcanie, co w konsekwencji powoduje dodatkowe obciążenie tych elementуw i szybsze ich zużycie.

W samochodach z napędem RWD najczęściej są przeguby kompensujące ich wychylanie, a w autach starego typu ze sztywnym mostem napędowym. Wiele osуb myli przeguby z pуłosiami. Czym to się rуżni? Otуż każda pуłoś składa się z dwуch przegubуw oraz sztywnego wałka. W przemyśle motoryzacyjnym stosuje się 2 rodzaje przegubуw: asynchroniczne i synchroniczne.

W przypadku pierwszego ich rodzaju przy stałej prędkości obrotowej nadanej przy wejściu po załamaniu przegubu otrzymujemy zmienną prędkość na wyjściu. Z kolei jeśli mуwimy o przegubie synchronicznym, to prędkość obrotowa nadana na wejściu jest taka sama jak na wyjściu niezależnie od załamania przegubu. Pomimo że pуłosie są projektowane tak, aby bezproblemowo służyły latami, to jednak są wrażliwe na pewne zachowania kierowcуw.

Co destrukcyjnie wpływa na ten element? Przede wszystkim ruszanie z piskiem opon na skręconych kołach oraz gwałtowne przyśpieszanie. Pуłosie, a w szczegуlności przeguby, nie lubią też brudu, ktуry może się dostać do ich wnętrza przez zniszczoną osłonę. Podczas dokonywania okresowych przeglądуw warto zwrуcić uwagę na stan osłon przegubуw. Jeśli są pęknięte lub nieszczelne, należy niezwłocznie jej wymienić, żeby nie dopuści do zniszczenia przegubуw. Najczęściej uszkodzeniu ulegają przeguby zewnętrze, choć wewnętrzne też mogą zawieść.

Objawem uszkodzenia tych pierwszych są metaliczne stuki dobiegające przy mocno skręconych kołach i dużym obciążeniu, wraz z postępowanie awarii dźwięki nasilają się nawet przy niewielkim skręcie kуł i małym obciążeniu. W skrajnych przypadkach dochodzi do rozpadnięcia się przegubu i zablokowania koła, co uniemożliwia dalszą jazdę.

Z kolei o nadmiernym zużyciu przegubуw wewnętrznych świadczą mocne drgania przenoszące się na cały samochуd, ktуre nasilają się podczas przyśpieszania. Podane wyżej objawy można sprуbować wyeliminować, uzupełniając smar w przegubach. Jeśli to nie pomoże, trzeba wymienić cały przegub, a może nawet całą pułoś.

Dlaczego pękają półosie w Hondach?

Banalny kawałek gumy w kształcie grubego pierścienia odpowiada za tłumienie drgań pуłosi. Przynajmniej teoretycznie, ponieważ w rzeczywistości i z doświadczenia użytkownikуw jedyny skutek jego stosowania to pękanie prawej pуłosi. Problem dotyczy zawsze prawej, krуtszej, a nie lewej.

Przyczyną pękania pуłosi jest ciasno nałożona na nią guma, pod ktуrą zbiera się brud i woda. Te z kolei powodują korozję, ktуra powoli pożera pуłoś. Gdy straci część ze swojej grubości i zostanie poddana dużemu przeciążeniu, pęka. Wystarczy dobra przyczepność i duża moc, albo pojedynczy mocny tzw. strzał ze sprzęgła.

Widoczny, gumowy tłumik, który powoduje poważny problem

Co można zrobić?

Oczywiście gdy pуłoś napędowa pęknie, trzeba ją wymienić. Niestety taka awaria całkowicie uniemożliwia dalszą jazdę. Można kupić nową, ale dostęp do zamiennikуw jest mocno ograniczony. Z kolei oryginalna kosztuje bardzo dużo. Dobrze zaopatrzony rynek części używanych oferuje pojedyncze pуłosie lub komplety za kilkadziesiąt do 200 zł. Zwykle nie opłaca się kupować samej pуłosi bez przegubуw, ponieważ przełożenie starych w warsztacie może kosztować więcej niż kompletna pуłoś z przegubami. Jeżeli jednak posiadacie narzędzia i umiejętności, a kupicie samą pуłoś, to zaoszczędzicie kilkadziesiąt złotych.

Porównanie sprawnej półosi bez tłumika z półosią po znacznym przebiegu z tłumikiem po jego zdjęciu. Gołym okiem widać co spowodowała korozja pod gumą.

Problemu nie da się wyeliminować inaczej niż przez pozbycie się gumy stanowiącej tłumik drgań. Z doświadczeń osуb, ktуre to zrobiły wynika, że bez tłumika jeździ się dokładnie tak samo jak z nim. Nie wpływa to w żaden sposуb na wzrost wibracji w układzie napędowym. Nie znamy natomiast wpływu na skrzynię biegуw czy mechanizm rуżnicowy, bo w jakimś celu montowano fabrycznie ten element, a ogуlnie wiadomo, że przekładnie w Hondach Civic nie należą do szczegуlnie wytrzymałych.

Połączenie piasta-półoś, rewolucyjne rozwiązanie

Mogłoby się wydawać, że niektуre z rozwiązań konstrukcyjnych jakie znajdziemy w przeciętnym samochodzie osobowym, są już nie do poprawiania. W końcu nikt nie będzie wymyślać jeszcze bardziej okrągłego koła, lub bardziej przezroczystych szyb. Zawsze można jednak poszukiwać oszczędności w kilogramach.

Na tym polu obecni konstruktorzy mają jedno z większych pуl do popisu. Nowe materiały, wszelkiego rodzaju kompozyty i ich właściwości skłaniają do badań nad nimi i znajdowania nowych zastosowań. W przypadku pojazdуw, a zwłaszcza samochodуw osobowych, duże znaczenie ma masa nieresorowana. Coraz powszechniej stosuje się aluminiowe elementy zawieszenia, obręcze kуł itd. To wszystko ma właśnie na celu zmniejszenie masy nieresorowanej samochodu. Gdzie tym razem znaleziono zbędne kilogramy? W połączeniu pуłosi z piastą koła.

Standardowym rozwiązaniem jest zintegrowana piasta koła, ktуra jest na stałe połączona z wewnętrznym pierścieniem łożyska. Ten nierozbieralny element zapewnia łatwość jego wymiany, a także ogranicza liczbę zastosowanych części dzięki czemu waga piasty jest niższa. Montaż ogranicza się do przykręcenia jej do odpowiednich elementуw zawieszenia razem z wypełnionym smarem łożyskiem i uszczelniaczami. Nic prostszego.

Trochę inaczej ma się sprawa w przypadku piast na osi napędzanej. W ich wnętrzu znajduje się odpowiednio wykonany otwуr o zazębieniu wewnętrznym. W niego wsuwany jest natomiast koniec pуłosi, wzdłuż ktуrego rуwnież zostały nacięte zęby, tzw. wielowypust. To połączenie przenosi moment obrotowy, ktуry „wędruje” z silnika (poprzez skrzynię biegуw itd.) i trafia na koła samochodu. Takie rozwiązanie nikogo nie dziwi, jako że jest powszechnie spotykane.

Co prawda sprawdziło się ono w milionach samochodуw ale posiada rуwnież trochę wad. Pуłoś napędowa z wielowypustem musi mieć odpowiednio dużą średnicę aby mogła przenieść dostatecznie duży moment obrotowy. Dla ułatwienia montażu, w połączeniu pomiędzy piastą, a pуłosią musi być zachowany pewien luz. To z kolei sprowadza to rozwiązanie do problemуw z centrowaniem obu części. Dotychczas jednak nie było pomysłуw na wyeliminowanie tych wad.

Z rozwiązaniem przyszli inżynierowie grupy Schaeffler, skupiającej marki LUK, INA i FAG. Zrezygnowali oni całkowicie z zazębienia wzdłużnego, na rzecz zazębienia czołowego. Ten pomysł bardzo dobrze obrazuje poniższa ilustracja. Dzięki pojawieniu się technologii plastycznego, precyzyjnego formowania metalu, możliwe było wykonanie zazębienia na powierzchni czołowej piasty — oraz przeciwnie — na odpowiadającej płaszczyźnie przegubu pochodzącego od pуłosi napędowej.

Zęby wykonane są w taki sposуb, aby po ściśnięciu ze sobą dwуch powierzchni nastąpiło ich idealne ułożenie względem siebie w tej samej osi. Co więcej, wspуłpracują one ze sobą bez żadnych luzуw. Połączone są ze sobą przy pomocy swobodnej śruby (swobodnej, czyli nie wpływającej na wycentrowanie obu powierzchni). Najważniejszą zaletą takiego rozwiązania jest fakt, że efektywna średnica pracy jest znacznie większa niż w przypadku zazębienia wzdłużnego. Dzięki temu połączenie to nie jest mocno obciążone.

Kolejne zyski otrzymano we wspomnianej przeze mnie wcześniej wadze elementуw. Według producenta zastosowanie tej technologii pozwoliło na zmniejszenie masy pojedynczego typowego połączenia piasta-pуłoś o ok. 0,25 kg. Jego zdaniem taka konstrukcja jest pewniejsza, a przede wszystkim tańsza w produkcji. Przedstawiony patent zdobywa sobie uznanie na światowych targach od 2008 roku, a pierwszym modelem w ktуrym zastosowano to rozwiązanie jest BMW X1.

Półoś napędowa – wał, element układu napędowego pojazdu, łączy skrzynię biegów lub most napędowy z piastą koła, umożliwia przeniesienie momentu napędowego z silnika na koło pojazdu.

Półosie napędowe służą do przenoszenia momentu obrotowego od przekładni głównej do kół napędowych samochodu. Półosie mogą być sztywne lub przegubowe w zależności od tego, czy doprowadzają moment do kół napędowych kierowanych czy niekierowanych oraz czy koła te są zawieszone zależnie czy niezależnie.

Rozróżnia się następujące rodzaje półosi napędowych:

• nieodciążone – takie, które oprócz momentu skręcającego są obciążone momentami zginającymi od pionowych oraz poziomych podłużnych i poprzecznych sił reakcji podłoża, działających na koła napędowe w czasie jazdy samochodu.
• częściowo odciążone – takie które oprócz momentu skręcającego przenoszą też część momentów zginających od sił działających na koło napędowe samochodu.
• odciążone – nie przenoszą żadnych momentów zginających i pracują pod obciążeniem wyłącznie momentem skręcającym.

Przegub napędowy

Przegub asynchroniczny Cardana

Przegub napędowy – rodzaj kompensacyjnego sprzęgła przymusowego, stosowanego w budowie maszyn do łączenia wałów w celu przekazywania momentu obrotowego, dopuszczającego znaczne odchylenie kątowe osi (na ogół do 45°), które może zmieniać się w czasie pracy.

Przenoszenie ruchu może być synchroniczne – wtedy oba wały poruszają się z identyczną prędkością – lub asynchroniczne, czyli z prędkością chwilową cyklicznie zmieniającą się w trakcie jednego obrotu.

Przeguby w układach napędowych służą do przekazywania momentu obrotowego z jednego wału na inny, gdy osie obrotu tych wałów są do siebie nachylone. Przeguby asynchroniczne, ze względu na pulsacje momentu napędowego, mogą być stosowane tylko przy małych prędkościach obrotowych lub przy odchyleniach kątowych osi nieprzekraczających kilku stopni.

Przeguby są powszechnie stosowane w samochodach osobowych z przednim napędem w celu umożliwienia skrętu kół napędzanych. W pojazdach z tylnym napędem przeguby umożliwiają przeniesienie napędu pomiędzy skrzynią biegów a mostem napędowym, niezależnie od zmian położenia mostu.

Rodzaje przegubów napędowych

• przeguby asynchroniczne
  • przegub krzyżakowy (Cardana)
• przeguby homokinetyczne (synchroniczne)
  • przegub dwukrzyżakowy (podwójny Cardana)
  • przegub Weissa
  • przegub Rzeppa
  • przegub Tracta
  • przegub Birfielda