układu jezdnego i kierowniczego (1)

Za własności trakcyjne i komfort jazdy samochodu odpowiedzialny jest układ jezdny. Jego głównym zadaniem jest precyzyjne prowadzenie kół podczas jazdy. Koła pojazdu obracają się z różnymi prędkościami, wykonują pionowe ruchy w górę i w dół, także w czasie hamowania, przyśpieszania i pokonywania zakrętów działają ogromne siły, z którymi układ jezdny musi sobie poradzić. Układ jezdny składa się z zawieszenia kół przednich i tylnich, układu kierowniczego wraz z kołami i ogumieniem, jego częścią jest także układ hamulcowy oraz niektóre elementy układu napędowego. Ponadto na stateczność i kierowalność pojazdu ma wpływ całkowita geometria kół. Jeżeli w/w elementy prawidłowo ze sobą współpracują, to możemy być pewni, że poziom bezpieczeństwa czynnego pojazdu będzie spełniony. Typowe zawieszenie pojazdów średniej klasy z napędem przednim to niezależne z kolumnami Mc Phersona i trójkątnymi wahaczami, połączonymi z nadwoziem przez ramę pośrednią. Elementami prowadzącymi są wahacze, drążki reakcyjne; sprężystymi sprężyny śrubowe, drążki skrętne, resory piórowe; tłumiącymi amortyzatory hydrauliczne oraz stabilizatory przechyłów bocznych w postaci okrągłych prętów. Zawieszenie tylne jest niezależne, na wahaczach wzdłużnych połączonych sztywną belką, ze sprężynami umocowanymi w górnej części amortyzatorów teleskopowych. Ponadto coraz częściej stosuje się podwójne wahacze poprzeczne (rys. 1),



Rys.1. Zawieszenie przednie Hondy Civic. 1 – kolumna zawieszenie, 2 – zwrotnica, 3 – wahacz poprzeczny dolny, 4 – stabilizator poprzeczny, 5 – końcówka drążka kierowniczego, 6 – wahacz poprzeczny górny. Źródło: Honda Civic, rok wyd. 2005, wydawca: WkiŁ, Warszawa)

Zawieszenie pojazdów wyższej klasy, np. Audi A4, A6, A8, Skoda Superb, Volkswagen Passat i inne, to wielowahaczowe (wahacze ze stopów aluminium) – w celu zapewnienia wysokiego komfortu jazdy i bezpieczeństwa. Np. zawieszenie przednie Passata składa się z 10 wahaczy, tj. po cztery poprzeczne, dwa długie oraz sprężyny śrubowe zintegrowane z dwururowymi amortyzatorami gazowymi. Niestety, te zawieszenia nie wytrzymują konfrontacji ze stanem polskich dróg. Już po ok. 20 tys. km przebiegu pojawiają się stuki w wahaczach – wtedy najczęściej należy wymienić całe ich komplety.



Podnośnik hydrauliczny kanałowy typu DKH 3,2b.

Wykrywanie niesprawności zawie- szenia i układu kierowniczego
Podczas badań okresowych pojazdów oraz gdy zauważymy symptomy zużycia (stuki) zawieszenia lub układu kierowniczego należy jak najszybciej udać się do stacji diagnostycznej celem zlokalizowania i usunięcia usterek. Niesprawne działanie zawieszenia, układu kierowniczego objawia się zbaczaniem samochodu z zamierzonego kierunku jazdy (ściąganie), nadmiernym zużyciem opon, złym prowadzeniem samochodu, nadmiernym bujaniem lub przechyłami oraz stukami w zawieszeniu. Szczególnie niebezpieczne są luzy w układzie kierowniczym, tj. (przeguby kulowe drążków kierowniczych i wahaczy (rys. 4 i 5) może doprowadzić w skrajnych przypadkach do braku kierowalności pojazdem. Przyczyny tych niesprawności to nieodpowiednie ciśnienie w ogumieniu, nieprawidłowa regulacja zawieszenia, niewyrównoważenie kół, odkształcenie, korozja i zużycie wahaczy, drążków reakcyjnych, stabilizatorów, sprężyn, pęknięcie resorów lub podłużnic w miejscu mocowania zawieszenia, zużycie amortyzatorów oraz łączników metalowo-gumowych (silentbloków). Luzy w poszczególnych węzłach kinematycznych określa się metodą organoleptyczną (polegającej na ocenie wzrokowej i dotykowej, dlatego trzeba korzystać przy ich wykrywaniu z doświadczonego, posiadającego dobre umiejętności diagnosty, od którego zależy nasze bezpieczeństwo. Najczęściej podczas oceny luzów w układzie kierowniczym jest potrzebna współpraca dwóch osób. Jedna wykonuje szybkie ruchy kołem kierownicy w lewo i w prawo, druga zaś obserwuje miejsca ewentualnych luzów. Często luz jest wyczuwalny dopiero wtedy, gdy ręką dotkniemy niesprawny element. Aby ułatwić pracę diagnosty, wprowadzono urządzenie do wymuszania szarpnięć kołami jezdnymi – popularnie nazwane szarpakami. Szarpaki mają napęd pneumatyczny lub hydrauliczny. Na swoim stanowisku pracy wykorzystuję hydrauliczne urządzenie do wymuszenia szarpnięć kołami jezdnymi pojazdu typu SRS - 3,5/100. Główną funkcją tego urządzenia jest wykrywanie metodą organoleptyczną luzów w elementach zawieszenia i układu kierowniczego. Na moim stanowisku urządzenie to zintegrowane jest z kanałem diagnostycznym, w którym zainstalowany jest także podnośnik hydrauliczny kanałowy typu DKH 3,2 b. Badanie luzów odbywa się po najechaniu kołami na płyty szarpiące urządzenia, uruchomieniu go, a następnie wywołaniu ruchów przesuwanych (lub obrotowych) płyt za pomocą latarki zdalnego sterowania – przy jednoczesnej obserwacji sprawdzanych podzespołów.



Rys. 2. Latarka zdalnego sterowania.



Sprawdzanie luzów zawieszeń przy pomocy zdalnie sterowanej latarki.



Rys. 3. Ruchy płyt szarpiących w zależności od uruchomienia odpowiednich przycisków pilota.

Strumień świetlny latarki umożliwia dokładne podświetlenie i zlokalizowanie niesprawnych węzłów. Nadmieniam, że podnośnik hydrauliczny kanałowy spełnia ważną rolę podczas sprawdzania między innymi zawieszeń wielowahaczowych, gdzie niezbędne jest podniesienie i odciążenie zawieszenia pojazdu z każdej strony koła i tradycyjną metodą poruszanie koła rękami w płaszczyźnie poziomej i pionowej. Odciążenie zawieszenia ma na celu ułatwienie zlokalizowania luzów, np. wahaczy itp.

1) Przegub kulkowy wahacza
Łączy wahacz poprzeczny (1) ze zwrotnicą (3) – rys. 7. Właściwym elementem łożyskującym jest panewka sworznia (6) – rys. 4 z poliamidu opierająca się o gałkę sworznia. Poliamid to tworzywo o dobrych właściwościach ślizgowych. Przed ostatecznym montażem dodaje się dwusiarczek molibdenu lub grafit w celu obniżenia współczynnika tarcia. Przegub kulkowy jest nierozbieralny. Zużycie przegubu następuje dość szybko na wskutek uszkodzenia osłony gumowej (3), w wyniku którego do wnętrza przegubu dostaje się piasek, woda itp. – działają one jak ścierniwo, a wilgoć powoduje korozję sworznia. Typowe niesprawności przegubu kulkowego wahacza, szczególnie podczas najeżdżania po nierównościach, to: skrzypienie, stuki, łomotanie, nadmierny luz w układzie kierowniczym. Mogą występować także luzy w mocowaniu przegubów do ramion zwrotnicy – należy wówczas dokręcić nakrętki koronowe. Jeżeli luzy będą występować nadal (mimo montażu nowego przegubu kulkowego), należy sprawdzić stożkową powierzchnię zwrotnicy (rys. 6) – szczegół A. W skrajnych przypadkach zwrotnicę należy wymienić.



Rys. 4. Przekrój przegubu kulowego wahacza dolnego. 1 – trzon sworznia, 2 – pierścień sprężysty mocujący osłonę gumową, 3 – osłona gumowa, 4 – wkładka uszczelniająca, 5 – pierścień sprężysty, 6 – panewka sworznia, 7 – element do mocowania sworznia do wahacza (na 3 śruby), 8 – korpus przegubu, 9 – pokrywa (zaślepka metalowa)



Rys. 5. Przekrój przegubu kulowego drążka kierowniczego. 1 – pokrywa (zaślepka metalowa), 2 – panewka sworznia, 3 – korpus przegubu, 4 – pierścień sprężysty mocujący osłonę gumową, 5 – osłona gumowa (lub z poliuretanu), 6 – pierścień sprężysty mocujący osłonę gumową, 7 – trzon sworznia, 8 – otwór na zawleczkę

2) Przegub kulkowy drążka kierowniczego (rys. 5)
Łączy drążek kierowniczy ze zwrotnicą koła (skręca koło). Podobnie jak przegub kulkowy łączy wahacz ze zwrotnicą (rys. 4). Panewka sworznia (2) wykonana jest z poliamidu. Zużywanie się przegubów kulowych jest rzeczą zupełnie naturalną, gdyż wskutek wzajemnego ruchu, kulista część sworznia i panewka (2) stopniowo wycierają się, mimo obecności smaru. Zużycie przegubu kulowego następuje bardzo szybko, gdy osłona gumowa (5) jest nieszczelna. Podczas sprawdzania przegubów kulowych należy ocenić drążki kierownicze czy nie są powyginane lub pęknięte. Typowe objawy niesprawności przegubów kulkowych drążków kierowniczych to: luz na kierownicy, niepewne prowadzenie pojazdu, trzepotanie i drgania kół, nietrzymanie toru jazdy.



Rys. 6. Zwrotnica koła przedniego. A – stożek o znormalizowanym pochyleniu 1:10.

3) Amortyzatory
Odpowiadają za kontakt koła z nawierzchnią drogi, a zatem nie dopuszczają do odrywania się kół samochodu od jezdni oraz nadmiernego ,,rozkołysania” się całego pojazdu (tłumią wstrząsy). Zły stan amortyzatorów powoduje szybsze zużycie wszystkich elementów zawieszenia, opon, wydłuża drogę hamowania, dezorganizuje pracę systemu ABS i ESP. Amortyzator jest od góry mocowany do nadwozia lub ramy (rys. 8), a od dołu do wahacza (rys. 10)



Rys. 7. Przekrój wzdłużny piasty i zwrotnicy koła przedniego. 1 – wahacz poprzeczny, 2 – sworzeń kulisty wahacza, 3 – zwrotnica, 4 – tarcza hamulcowa, 5 – piasta koła, 6 – nakrętka mocująca piastę koła, 7 – półoś, 8 – łożysko kulkowe skośne dwurzędowe, 9 – śruba mocująca obejmę amortyzatora, 10 – przegub homokinetyczny



Połączenie wahacza dolnego ze zwrotnicą.

Przy skoku odbicia koła amortyzator jest rozciągany, a przy skoku dobicia – ściskany. W obu przypadkach następuje tłumienie drgań.




Niesprawne drążki kierownicze.

Niesprawne drążki kierownicze.

Rys. 8. Mocowanie górnej części amortyzatora tylnego do nadwozia (Skoda Favorit). 1 – trzpień tłoczyska, 2 – nakrętka, 3 – podkładka, 4 – miseczka, 5 – tulejka, 6 – poduszka gumowa mała, 7 – podkładka, 8 – nakrętka, 9 – tulejka, 10 – poduszka gumowa duża, 11 – górna podpora sprężyny, 12 – podkładka gumowa, 13 – zderzak progresywny, 14 – tłoczysko, 15 – sprężyna

Rys. 9. Elementy górnego mocowania amortyzatora przedniego. 1 – zderzak progresywny, 2 – górna podpora sprężyny, 3 – łożysko, 4 – poduszka gumowa, 5 – górna podpora kolumny, 6 – pierścień gumowy, 7 – nakrętka, 8 – nakrętka, 9 – trzpień (tłoczysko amortyzatora), 10 – sprężyna

Przekrój amortyzatora.

Rys. 10. Zamocowanie amortyzatora przedniego do nadwozia i wahacza górnego mocowanie dolnego amortyzatora przedniego za pomocą tulei metalowo-gumowej mocowanie dolne amortyzatora tylnego za pomocą tulei metalowo-gumowej.

Rys. 11. Wahacz.

Pęknięta osłona gumowa sworznia kulistego

Pęknięta osłona gumowa sworznia kulistego

Wahacz kompletny.

Typowe niesprawności amortyzatorów:
- wycieki oleju z amortyzatora – powodują utratę efektu tłumiącego, przestaje on spełniać swoje funkcje i nadaje się do natychmiastowej wymiany. Amortyzatory należy zawsze wymieniać parami na jednej osi, gdyż różnica w ich działaniu jest groźna dla stateczności samochodu, a więc i bezpieczeństwa.
- odkształcenie korpusu – utrudnia lub uniemożliwia suw tłoka w górę lub dół.
- tuleje mocujące (rys. 10) – pęknięte lub zdeformowane powodują hałaśliwość zawieszenia podczas przyspieszania lub hamowania.
- tłoczysko 9 (rys. 9) i 14 (rys. 8) – jego korozja powoduje szybkie zużycie się uszczelek oraz utratę oleju.
- luzy w mocowaniu górnej podpory kolumny zawieszenia do nadkola – dokręcić nakrętki 8 (rys. 9) oraz nakrętkę 7 tłoczyska (rys. 9).
- zużycie amortyzatora na wskutek dużego przebiegu.
- urwanie tłoczyska amortyzatora.

Typowym objawem niesprawności amortyzatorów jest bujanie się auta podczas jazdy na nierównościach, dodatkowo słychać głuche dudnienie lub postukiwanie, traci przyczepność przy hamowaniu, źle się prowadzi.
4) Wahacze

Są wykonywane jako wytłoczki z grubej blachy stalowej, stopów aluminium lub czasem odkuwane. Ze względu na stosunkowo niewielkie kątowe ruchy, wahacze montuje się do elementów nośnych samochodu za pomocą tulei gumowych 2 i 3 (rys. 11).

Skrętne odkształcenia gumy umożliwiają ruchy wahaczy. Tuleje gumowe izolują wahacze od nadwozia i częściowo tłumią drgania wzbudzane w wahaczach pod wpływem tłoczenia się kół po nierównej drodze. Wahacze mogą być poprzeczne, podłużne lub wleczone. Są podstawowym elementem nośnym zawieszenia, prowadzącym koło, łączą je z nadwoziem. W standardowym zawieszeniu przednim typu Mc Pherson – trójkątny wahacz poprzeczny jest uzbrojony w sworzeń kulisty 1 (rys. 11) i tuleje metalowo-gumowe – te właśnie elementy ulegają najszybszemu zużyciu i podlegają wymianie. Wahacze zgięte, z pęknięciami, skorodowane lub inaczej uszkodzone należy natychmiast wymienić.

Opracował:
mgr inż. Edward Rymaszewski