Układ napędowy każdego pojazdu samochodowego musi zawierać most napędowy.
Oczywiście przeznaczenie pojazdu wymusza rodzaj konstrukcji mostu zarówno pod względem sposobu przenoszenia momentu obrotowego, jak również pod względem przenoszenia przezeń innych obciążeń, a także sposobu mocowania do niego innych układów, np. układu hamulcowego, kierowniczego czy elementów zawieszenia.
Most napędowy jest niewątpliwie podzespołem układu napędowego, w skład którego wchodzą ponadto silnik, sprzęgło, skrzynia biegów oraz wał napędowy. Należy go jednak kojarzyć również z rodzajem zawieszenia pojazdu oraz zdolnością do przenoszenia obciążeń wynikających z przewożenia ładunków. Jakie wobec tego most napędowy i jego elementy, peł-ni funkcje w pojeździe?
- Przenosi moment obrotowy do kół jezdnych.
- Załamuje przebieg momentu obrotowego pod wymaganym kątem (najczęściej prostym).
- Zmienia wielkość momentu i prędkości obrotowej w zależności od potrzeb dzięki zastosowaniu odpowiednich przekładni.
- Umożliwia osadzenie kół jezdnych oraz elementów współpracującego z nimi układu hamulcowego.
- W niektórych rozwiązaniach umożliwia osadzenie elementów układu kierowniczego.
- Przenosi siły pionowe wynikające z ciężaru pojazdu i przewożonego ładunku oraz będące skutkiem najeżdżania kół jezdnych na nierówności drogi.
- Przenosi pozostałe siły wynikające z poruszania się pojazdu po łuku drogi lub na pochyłości (siły boczne) oraz przenosi siły wynikające z działania układu napędowego i hamulcowego (siły wzdłużne i momenty skręcające).
Mosty napędowe w swej klasycznej postaci występują w samochodach ciężarowych, autobusach i samochodach dostawczych oraz, rzadziej, w samochodach osobowych z napędem tylnym i zależnym zawieszeniem kół jezdnych. Ich budowa zewnętrzna charakteryzuje się sztywną pochwą stanowiącą trzon konstrukcyjny zamykający w swoim wnętrzu większość mechanizmów. Pochwa sztywnego mostu napędowego podlega obciążeniom wynikającym z ciężaru pojazdu oraz dodatkowym obciążeniom występującym podczas jazdy. Wymaga się zatem od niej dostatecznej wytrzymałości i zadowalającej sztywności, przy jak najmniejszym ciężarze własnym.
W lżejszych samochodach ciężarowych pochwy wykonuje się w postaci tłoczonych elementów, zespawanych następnie w jedną całość. Technologia wykonania przewiduje również wykonanie pochwy jako elementu ciągnionego z rury bez szwu albo z arkusza blachy odpowiednio formowanego w kolejnych fazach wykonania. Czopy osadzenia piast lub gniazda osadzenia łożysk półosi obciążonych są w tym przypadku starannie dospawywane. W części środkowej przy pomocy śrub osadzone jest gniazdo przekładni głównej i mechanizmu różnicowego zwane łbem mostu napędowego. Jest ono wykonane jako odlew z żeliwa szarego i obrabiane mechanicznie. Przeciwległy otwór centralnej części pochwy osłonięty jest przyspawaną sferyczną pokrywą z blachy wyposażoną w otwór kontrolny poziomu oleju z korkiem. Pochwa w takiej postaci charakteryzuje się stosunkowo niewielkim ciężarem przy znacznej sztywności, choć jest pracochłonna w procesie produkcji. Przykładowe rozwiązanie konstrukcyjne przedstawia rysunek 1.
W większych konstrukcjach samochodów ciężarowych, gdzie przenoszone są bardzo duże obciążenia związane z przewozem wielotonowych ładunków stosowane są mosty z pochwami wykonanymi jako odlewy żeliwne lub (czasem) jako sztywne konstrukcje spawane z grubych blach. Czopy osadzenia łożysk piast w postaci rury mogą być w tym przypadku dospawywane lub przykręcane.
Konstrukcja mostu napędowego może skłaniać się ku znacznemu obniżeniu środka ciężkości pojazdu. Przykładem takiego rozwiązania jest tzw. most portalowy. Charakteryzuje się on łamanym wykonaniem pochwy, która w części centralnej zawiera najczęściej asymetrycznie umieszczoną przekładnię główną i mechanizm różnicowy oraz dwie półosie o nierównej długości. Pochwa z dwóch stron posiada przykręcane śrubami dodatkowe korpusy zawierające walcowe przekładnie boczne, tzw. zwolnice. Pochwa takiego mostu wykonana jest w postaci odlewu charakteryzującego się wysoką sztywnością i wytrzymałością.
Mosty portalowe znalazły szerokie zastosowanie w niskopokładowych autobusach komunikacji miejskiej oraz w autobusach piętrowych. Most portalowy przedstawia rysunek 2.
W ciężarówkach o dużej ładowności, szczególnie w USA stosowane są dwa lub nawet trzy mosty napędowe w układach nazywanych tandem – dwa mosty lub tridem – trzy mosty. Ich budowa zewnętrzna jest bardzo podobna do zwykłych mostów napędowych samochodów z napędem na jedną oś. Różnica polega na sposobie przeprowadzenia wału wejściowego przekładni głównej. Stosuje się tutaj szeregowy napęd mostów, który pozwala wyeliminować z układu napędowego skrzynię rozdzielczą. Rysunki 3 i 4 przedstawiają mosty tandem i tridem.
W układzie tandem pierwszy most napędowy umożliwia wyprowadzenie napędu do mostu drugiego, a w celu uniknięcia naprężeń między mostami wynikającymi z chwilowych różnic prędkości obrotowych kół jezdnych, wyposażony jest w międzyosiowy mechanizm różnicowy. Przekrój łba mostu przedstawia rysunek 5.
W układzie tridem podobnie rozwiązana jest konstrukcja mostu pierwszego i środkowego. Zależności kinematyczne przekładni poszczególnych mostów zostaną omówione przy prezentacji mechanizmów różnicowych.
W samochodach ciężarowych przeznaczonych do przewozu dużych ładunków lub wykonywania innych zadań w trudnym terenie stosuje się napęd zarówno na osie tylne, jak również na jedną albo dwie osie przednie kierowane. Mosty napędowe w tym przypadku muszą być wyposażone w elementy układu kierowniczego. Pochwa mostu z obu stron jest wyposażona (w przykręcaną śrubami bądź przyspawaną głowicę) umożliwiającą obrotowe osadzenie zwrotnicy koła jezdnego napędzanego. Sworznie tej zwrotnicy mogą być osadzone ślizgowo lub na łożyskach tocznych. Oczywiście należy zaznaczyć, że kształt głowicy pochwy mostu oraz zwrotnicy gwarantują szczelność połączenia i pełną ochronę przegubu półosi napędowych przed zanieczyszczeniami. Przykładowe rozwiązania przedstawiają rysunki 6 i 7.
Z punktu widzenia podziału mas w pojazdach samochodowych wszystkie przedstawione powyżej mosty napędowe należą do mas nieresorowanych. Im większa masa nieresorowana, tym komfort jazdy maleje. Stosowanie więc takich mostów w samochodach osobowych jest niezasadne. Dążąc do zwiększenia dysproporcji mas resorowanych do nieresorowanych, konstruktorzy dokonali posunięcia polegającego na wprowadzeniu pochwy szczątkowej zawierającej przekładnię główną i mechanizm różnicowy. Zespół ten został przytwierdzony do nadwozia pojazdu lub ramy pomocniczej przechodząc tym samym do masy resorowanej. Moment obrotowy został doprowadzony do kół jezdnych za pomocą jedno lub dwuprzegubowych półosi napędowych. Zachowano napęd na oś tylną pojazdu przy silniku umieszczonym z przodu. Rozwiązanie takie stosują m. in. firmy BMW czy Daimler-Chrysler.
Rysunek 8 przedstawia natomiast rozwiązanie zastosowane w samochodzie Skoda Octawia 4x4.
Zaznaczono szczątkowy most napędowy. W samochodach ze zblokowanym układem napędowym, gdzie cały zespół napędowy należy do masy nieresorowanej, mechanizmy wewnętrzne mostu napędowego umieszczone zostały we wspólnym korpusie wraz ze skrzynią biegów i pełnią tylko funkcje przeniesienia napędu i zmiany wartości momentu i prędkości obrotowej. W obu przypadkach – napędu tylnego i przedniego – korpus chroniący przekładnię główną i mechanizm różnicowy wykonuje się ze stopów aluminium (np. AK 52), ponieważ odpadła funkcja przenoszenia obciążeń z tytułu ciężaru pojazdu i ładunku.
mgr inż. Ireneusz Kulczyk
Komentarze (0)