Przegub homokinetyczny - do czego służy, jak eksploatować, jak sprawdzić?

Po co stosuje się przeguby napędowe?

Moment obrotowy na koła napędowe jest przekazywany za pomocą półosi. Jednakże o ile w przypadku zawieszeń o tzw. sztywnych mostach, półosie przenoszą moment bezpośrednio z mechanizmu różnicowego na koło jezdne, to w przypadku zawieszeń niezależnych sprawa jest bardziej skomplikowana. Więcej porad dla kierowców znajdziesz na stronie głównej gazety.pl

W przypadku sztywnego mostu, mechanizm różnicowy i piasta koła są bowiem w linii prostej, ale w zawieszeniu niezależnym linia ta nie zawsze jest prosta. Koło (czyli piasta do której doprowadzona jest półoś) wykonuje bowiem podczas przejazdu przez nierówności ruch pionowy względem wyjścia z mechanizmu różnicowego (gdzie zamocowany jest drugi koniec półosi).

Sprawa jest jeszcze bardziej skomplikowana w przypadku przekazywania napędu na koła przednie. Oprócz pionowych ruchów piasty, wynikających z zawieszenia niezależnego, napędzane koło przednie zmienia też swój kąt położenia względem podłoża, gdyż wykonuje skręt. Zastosowanie zatem prostego rozwiązania - jakim jest półoś napędowa zaopatrzona w klasyczny przegub– w przypadku kół skrętnych jest niemożliwe. Stąd konieczność stosowania przegubów napędowych półosi, które umożliwią skręt koła, ale równocześnie zapewnią stałe przekazywanie momentu do kół.

Rodzaje przegubów napędowych

W układach napędowych stosuje się dwa rodzaje przegubów: asynchroniczne i równobieżne. Te pierwsze pozwalają „złamać" wał napędowy i przenosić moment obrotowy pod określonym kątem, ale powodują sinusoidalne zmiany prędkości obrotowej pomiędzy wałami połączonymi takim przegubem. Aby wyeliminować to zjawisko, między wałem napędowym i napędzanym stosuje się dwa przeguby, zaprojektowane w taki sposób, że wzajemnie eliminują zjawisko zmiany prędkości obrotowej. Przykładem takiego rozwiązania jest klasyczny wał napędowy z dwoma przegubami cardana (tzw przeguby krzyżakowe). Warto przy tym podkreślić, że źle ustawione przeguby cardana, nie tylko nie wyeliminują sinusoidalnych zmian prędkości obrotowej połączonych wałów, ale mogą spotęgować to zjawisko.

Częściej jednak stosuje się drugi rodzaj przegubów: tzw. przeguby homokinetyczne, zwane także synchronicznymi lub równobieżnymi.

W tym przypadku niezależnie od kąta wychylenia osi, część napędzająca i napędzana obracają się z tą samą prędkością kątową. Zatem nie występują pulsacje i moment obrotowy jest płynnie przekazywana do piasty.

Zrealizowano to poprzez specjalną budowę. W wewnętrznej powierzchni kulistej oprawy oraz zewnętrznej powierzchni piasty znajdują się specjalne rowki prowadzące, po których przesuwają się kule (każda poruszająca się w swoim rowku). Kule są utrzymywane w określonym położeniu przez „koszyk", czyli obejmę utrzymującą kule w jednej płaszczyźnie (najczęściej w przypadku samochodów stosowane jest sześć rowków/kul).

Ta pozornie prosta konstrukcja (półkula i piasta z rowkami, sześć kul i koszyk) jest w rzeczywistości skomplikowanym rozwiązaniem łączącym w sobie dokładność wykonania i trwałość materiału.

Zazwyczaj, w przypadku przegubów homokinetycznych produkt wykonano ze stali z domieszką tytanu, a dodatkowo materiał podawany jest obróbce cieplnej, aby zapewnić odpowiednią elastyczność trzpienia i jednocześnie utwardzić powierzchnię roboczą.

W przypadku koszyka jest on kilkakrotnie sprawdzany, gdyż do poprawnej pracy przegubu homokinetycznego wymagane jest aby wszystkie elementy przenoszące moment obrotowy (czyli właśnie kulki) znajdowały się w jednej płaszczyźnie, która ponadto musi zawsze dzielić kąt wychylenia przegubu na połowę (właśnie ta płaszczyzna określana jest mianem homokinetycznej). Brak precyzji w przypadku koszyka spowoduje pulsowanie momentu napędowego i szybsze zużycie przegubu, więc jest on elementem nie mniej ważnym jak jakość wykonania prowadnic.

Jak zadbać o poprawną eksploatację przegubów?

Najczęstszą przyczyną uszkodzenia przegubów jest brak smaru zmniejszającego tarcie pomiędzy współpracującymi częściami przegubu. Do jego utraty dochodzi zazwyczaj z powodu uszkodzenia wypełnionej nim gumowej osłony. Ten „najsłabszy element" jest poddawany niszczącemu działaniu niskich i wysokich temperatur oraz szkodliwemu działaniu środków chemicznych z jakimi styka się samochód w czasie eksploatacji ( na przykład: rozlane oleje silnikowe, oleje napędowe, benzyny, sól używana do posypywania oblodzonych nawierzchni itd.).

Ze względu na zagrożenia uszkodzenia tych elementów, niezmiernie ważne jest okresowe sprawdzanie stanu osłon przegubów. Dostrzeżenie w porę uszkodzenia osłon pozwoli bowiem wymienić tylko gumę, a nie cały przegub, co jest wielokrotnie tańszym rozwiązaniem. Pamiętajmy, że pękniecie gumowej osłony przegubu sprawia, że zmieszany ze smarem piasek i pył drogowy działa jak papier ścierny i bardzo szybko niszczy bieżnie przegubów.

Powodem przyspieszonego zużycia przegubów napędowych są też wszelkiego rodzaju przeciążenia generowane przez układ napędowy. Jednym z większych przeciążeń jakim może być poddany przegub napędowy jest dynamiczne ruszanie na skręconych kołach.

Tak więc „ruszanie z piskiem" przy skręconych kołach jest równoznaczne ze znacznym skracaniem życia produktu.

Dodatkowo w samochodzie który jeździ po bardzo nierównym podłożu, koła często znajdują się pod działaniem dużych sił i momentów. W przypadku wybitych końcówek wahacza, podczas przejazdu po nierównym podłożu, na koło kierowane są dodatkowe siły rekompensowane normalnie przez zawieszenie. Wszystko to także ma wpływ na szybsze eksploatacyjne zużycie przegubu.

Mało kto pamięta również o tym, że wpływ na trwałość przegubów napędowych ma także stosowanie ogumienia innego niż to, które jest stosowane w fabrycznej homologacji. Inne koła to bowiem inny rozkład sił, niż ten jaki wykorzystywano przy obliczeniach konstrukcyjnych.

Jaki są objawy zużycia przegubów napędowych półosi?

Najpowszechniej znanym objawem zużycia przegubu półosi jest stukanie dochodzące z okolicy przedniego zawieszenia, występujące tylko podczas ruszania na skręconych kołach. W ten sposób objawiają się nadmierne luzy pomiędzy kulami i bieżniami prowadnic w przegubie. Warto przy tym zauważyć, że w przypadku (nawet okresowego) stuku w przegubie przy ruszaniu samochodem gdy

koła są na wprost, należy bezzwłocznie jechać do serwisu. Zaniechanie tego może skutkować uszkodzeniem przegubu podczas nagłego manewru nadwyrężającego ten zespół (np. podczas zawracania). W tym zaś przypadku samochód zostaje unieruchomiony.

Na zakończenie warto zwrócić uwagę na sam fakt prawidłowego montażu produktów.

Zawsze należy kupować produkt kompletny, który zawiera wszystkie elementy niezbędne do wymiany: przegub homokinetyczny, osłonę (wykonana z kauczuku syntetycznego, neoprenowego CR), zaciski do osłon, smar molibdenowy, pierścień sprężynujący, pierścień zabezpieczający piastę.

Montaż należy zlecić serwisowi, którego pracownicy mają odpowiednie kwalifikacje. Wykonanie tego niefachowo i niedbale, oraz bez prawidłowej oceny jakości technicznej współpracujących elementów, może spowodować nie tylko szybsze zniszczenie części, ale także uszkodzenie innych podzespołów.