Fot. archiwum

Podkładki ustalające koło talerzowe (P1) i atakujące

Moment obrotowy ze skrzyni biegów przenoszony jest na koła pojazdu za pomocą przekładni głównej, której zadaniem jest stałe zwiększenie całkowitego przełożenia w układzie napędowym.

Przekładnia główna składa się z dwóch trwale zazębionych ze sobą kół zębatych, z których większe (napędzane) sprzężone jest sztywno z korpusem mechanizmu różnicowego, a mniejsze (napędzające) – bezpośrednio lub za pośrednictwem wału napędowego z wałem wyjściowym skrzyni biegów. Przełożenie kinematyczne przekładni głównej określone jest stosunkiem liczby zębów koła napędzającego (zębnika) do liczby zębów koła napędzanego (talerzowego).

Przy silnikach usytuowanych poprzecznie w przekładniach głównych wykorzystywane są koła zębate walcowe o zębach prostych, skośnych lub daszkowych.

Jeśli silnik usytuowany jest w pojeździe wzdłużnie, dodatkowe zadanie przekładni głównej polega na zmianie o 90° płaszczyzny przeniesienia momentu obrotowego z koła napędzającego na półosie. W tym celu konieczne staje się użycie pary kół zębatych stożkowych lub hipoidalnych.

Przekładnie z zębami: a – prostymi, b – śrubowymi, c – łukowymi, d – hypoidalnymi; zęby:
I – skośne, II – spiralne, III – ewolwentowe, IV – łukowe, V – daszkowe

Przekładnie stożkowe

W tego rodzaju przekładniach, stosowanych w samochodach osobowych i dostawczych ze wzdłużnie usytuowanym silnikiem, geometryczne osie obrotu obydwu kół zębatych przecinają się wzajemnie pod kątem 90°, czyli przechodzą przez wspólną płaszczyznę. W samochodowych układach przeniesienia napędu nie wykorzystuje się jednak ich wariantu z prostymi zębami promieniowymi, ponieważ przenoszenie sił pomiędzy parą współpracujących zębów jest w nim krótkotrwałe i następuje na stosunkowo niewielkiej powierzchni, co wpływa niekorzystnie na wydajność i trwałość całego mechanizmu.

Zwiększenie powierzchni współpracy uzyskuje się dzięki zastosowaniu zębów łukowych (Gleasona lub Klingelnberga). Mają one bowiem przy takich samych średnicach obu kół stożkowych większą czynną długość, gdyż łuk jako wycinek okręgu jest zawsze dłuższy od swej cięciwy. Nie eliminuje to jednak wady polegającej na cyklicznych zmianach pola kontaktu dwóch współpracujących zębów.

Zazębienia Klingelnberga (z lewej) i Gleasona

Stałą wartością owego pola kontaktu odznaczają się tylko zęby łukowo-ewolwentowe lub łukowo-spiralne o specjalnie dobranych kształtach krzywokreślnych, stanowiących odcinki ewolwenty albo spirali logarytmicznej. Pozwalają one również uzyskać powierzchnie styku zębów zlokalizowane w ich częściach środkowych i obejmujące około 50% ich całkowitej długości.

Przekładnie hipoidalne

Stosowane są głównie w samochodach terenowych, ciężarowych i autobusach, rzadziej w osobowych i dostawczych. Osie obrotu obu ich kół zębatych nie przechodzą przez wspólną płaszczyznę, a więc nie przecinają się, lecz mijają w określonej odległości, zwanej przesunięciem hipoidalnym. Kąt prosty tworzą jedynie ich rzuty. Zależnie od konstrukcji podwozia pojazdu oś koła napędzającego może przebiegać poniżej lub powyżej osi koła napędzanego.

Ten brak współpłaszczyznowości jest efektem większego (dodatniego lub ujemnego) kąta, tworzonego przez cięciwę łuku zęba z promieniem koła. Praktyczną korzyścią wynikającą z takiego rozwiązania jest możliwość podniesienia lub podwyższenia wzdłużnego wału napędowego w konstrukcji podwozia, a także zwiększenie wymiarów zębnika przy tej samej liczbie zębów, czyli zwiększenie ich wytrzymałości oraz cichobieżności i równomierności pracy.

Usytuowanie przekładni głównej w układzie przeniesienia napędu

W samochodach o niezależnym zawieszeniu i z silnikiem poprzecznym napędzającym wyłącznie koła przednie przekładnia główna złożona z dwóch zębatych kół walcowych wchodzi w skład zblokowanego zespołu, zawierającego oprócz niej skrzynię biegów i mechanizm różnicowy, z którego napęd przekazywany jest na koła jezdne półosiami wyposażonymi z obu stron w przeguby.

Przekładnia główna zblokowana z mechanizmem różnicowym i skrzynią biegów przy poprzecznym ustawieniu silnika

Przy zawieszeniu zależnym i tzw. kla sycznym układzie napędowym przekładnia główna, mechanizm różnicowy i półosie mają wspólną obudowę, zwaną mostem napędowym i pełniącą też funkcję sztywnej osi napędzanych kół. W samochodach terenowych, ciężarowych i specjalnych z napędem wieloosiowym takich mostów jest odpowiednio więcej, a każdy z nich wyposażony jest w taką samą przekładnię główną.

Kompletna przekładnia główna osadzona w sztywnym moście napędowym

Jeśli napęd wieloosiowy występuje równocześnie z zawieszeniem niezależnym, liczba przekładni głównych i sprzężonych z nimi mechanizmów różnicowych ulega również zwielokrotnieniu, lecz mieszczą się one nie w mostach, tylko w oddzielnych, hermetycznych obudowach i współpracują z nieosłoniętymi półosiami napędowymi, wyposażonymi w przeguby. Nie biorą natomiast udziału w przenoszeniu na powierzchnię drogi obciążenia masą pojazdu i ewentualnego ładunku. Popularne dawniej rozwiązania, w których niezależne zawieszenia współpracowały ze sztywnymi osłonami półosi, wahliwie zamocowanymi do obudowy przekładni głównej, nie są już stosowane.

Ze względu na znaczne tarcie występujące pomiędzy zębami kół zębatych we wszystkich rodzajach przekładni głównej muszą one pracować w kąpieli olejowej utrzymywanej we wnętrzu szczelnej obudowy. Używa się do tego olejów przekładniowych zawierających związki fosforu i siarki. Oleje te tworzą na powierzchniach zębów warstwę, zwaną filmem olejowym, odznaczającą się dużą wytrzymałością mechaniczną (na ściskanie i ścinanie) i niskim współczynnikiem tarcia. Zapobiega to bezpośredniemu stykaniu się zębów, a także ich korozji i przeciążeniom termicznym.

Naprawa i obsługa

Wszystkie rodzaje przekładni głównych odznaczają się (łącznie z olejem użytym do ich smarowania) trwałością wystarczającą na cały okres eksploatacji samochodu. Dlatego zabiegi naprawczo-regulacyjne bywają potrzebne tylko w przypadku ewentualnych uszkodzeń awaryjnych. Naprawa polega na wymianie wszystkich łożysk (zębnika i koła talerzowego) oraz par kół zębatych w fabrycznie dopasowanych i wspólnie oznakowanych kompletach.

Po prawidłowym zamontowaniu tych elementów przekładnia z walcowymi kołami zębatymi nie wymaga już żadnej regulacji, gdyż niezbędny luz międzyzębny wymuszany jest przez samą konstrukcję jej obudowy. O wiele trudniejszy jest właściwy montaż części przekładni kątowych, czyli stożkowych i hipoidalnych. Dlatego powinny się nim zajmować zakłady specjalistyczne, a ogólne serwisy i warsztaty mechaniki pojazdowej jedynie w przypadkach absolutnej konieczności.

Wspomniana trudność wynika z faktu, iż wzdłużne położenie zębnika ustalane jest za pomocą odpowiednio dobieranych podkładek dystansowych, podobnie jak poprzeczne ustawienie koła talerzowego (w tym wypadku zamiast podkładek stosowane bywają niekiedy dystansowe elementy gwintowane). Od wzajemnego zaś ustawienia obu kół przekładni zależy jej prawidłowa praca.

Podkładki ustalające koło talerzowe (P1) i atakujące (P2)

Regulację bez specjalnego wzornika i oprzyrządowania pomiarowego można przeprowadzić dość żmudną metodą doświadczalną. Polega ona na takim wstępnym zmontowaniu przekładni, aby wieńce zębate obu jej kół zazębiły się wzajemnie na całej długości zębów, a stożkowe łożyska mechanizmu różnicowego uzyskały zgodne z instrukcją naprężenie wstępne.

Następnie robocze powierzchnie zębów jednego z kół smaruje się tuszem, a potem zespół zazębionych kół obraca się w tym samym kierunku przez kilka obrotów koła talerzowego i obserwuje ślady tuszu na kole wcześniej nim nie pokrytym.

Kontrola śladów współpracy zębów (strzałki pokazują kierunek przesunięcia)

Zazębienia Gleasona sprawdza się na kole talerzowym po uprzednim nasmarowaniu tuszem zębnika. Jeśli ślady występują przy grzbiecie zębów, należy zębnik bardziej wsunąć do obudowy przez zastosowanie cieńszej podkładki. Ślady u nasady zębów oznaczają konieczność zmiany odwrotnej. Gdy ślady są przesunięte ku środkowi koła talerzowego, trzeba je nieco oddalić od zębnika. W przypadku ich przesunięcia ku obwodowi, koło talerzowe powinno się do zębnika przybliżyć.

Przy zazębieniu Klingelnberga tuszem smaruje się koło talerzowe, a jego ślady sprawdza się na bokach zębów zębnika. Zasady regulacji pokazane zostały strzałkami na załączonym rysunku.

Niezależnie od rodzaju zazębienia poprzeczne przesunięcia koła talerzowego należy wykonywać, przenosząc podkładki dystansowe z jednej strony na drugą lub przekręcając o ten sam kąt i w tym samym kierunku gwintowane elementy regulacyjne. Tylko w ten sposób można zachować przeprowadzoną uprzednio regulację wstępnego naprężenia łożysk stożkowych. Cdn.

ZOBACZ TAKŻE:

• Układy przeniesienia napędu (cz. VII): Dzielenie momentu napędowego
• Układy przeniesienia napędu (cz. VI): Bezstopniowe automatyczne skrzynie biegów
• Układy przeniesienia napędu (cz. V): Zautomatyzowane skrzynie biegów
• Układy przeniesienia napędu (cz.IV)
• Układy przeniesienia napędu (cz.III)
• Układy przeniesienia napędu (cz.II)
• Układy przeniesienia napędu (cz.I)

Zautomatyzowana skrzynia biegów ze sterowaniem elektrycznym (Citroën C3): A. sterownik skrzyni biegów B. silnik obsługujący sprzęgło; C. silnik wyboru i przełączania biegów; D.czujnik prędkości jazdy

Tweet

Andrzej Kowalewski
Prezes zarządu Launch Polska sp. z o.o.