Kosová koncovka | Adresář automobilů

Aby byl zajištěn přenos točivého momentu z motoru na hnací kola, musí být vozidlo vybaveno – kromě převodovky a rozdělovací převodovky – odpovídajícím koncovým převodem pro přímý pohon hnacích kol. Hlavní převod v závislosti na typu vozidla může být vyroben jako samostatná jednotka nebo může být zahrnut jako integrovaný prvek v hnací nápravě. Vozidla s pohonem všech kol mají několik hlavních převodových stupňů, které odpovídají počtu hnacích náprav.

Hlavní funkce hlavního převodu (obr. 1 «Konstrukce hlavního ozubeného kola a diferenciálu“):

• Změna směru přenosu točivého momentu z kardanu na hnací kola o 90° (v případě kol poháněných kardanem);
• Snížení rychlosti otáčení hnacího hřídele na požadovanou rychlost otáčení hnacích kol;
• Kompenzace rozdílů v rychlosti otáčení hnacích kol v zatáčkách.

Typy kuželových kol

Konvenční kuželový koncový převod

U tohoto typu hlavního převodu jsou osy obou ozubených kol – hnacího i hnaného – na stejné úrovni (obr. 2).

Hypoidní převodovka

V tomto případě je osa předního kuželového kola posunuta směrem dolů vzhledem k ose hnaného kola. (“hypo” znamená “dole”, obr. 2).

Výhody hypoidního koncového převodu

I přes slabost zubů je schopen přenášet značné síly, protože se zvětšujícím se přesazením se zvětšuje i průměr hnacího kuželového kola a v důsledku toho záběrová plocha mezi hnacím a hnaným ozubeným kolem. To umožňuje použití menšího hnaného ozubeného kola než u konvenčního koncového převodu při stejném zatížení.

Na rozdíl od běžného hlavního ozubeného kola dochází ke tření mezi bočními plochami zubů dvou ozubených kol. kluzné tření, což zaručuje relativně nízkou hladinu hluku. (Hypoidní soukolí lze považovat za přechodnou variantu mezi konvenčním kuželovým kolem a šnekovým kolem).

V případě podélného uspořádání motoru v přední nebo zadní části karoserie může hnací hřídel hlavního převodu (pro zvýšení kompaktnosti agregátu) procházet dutou hřídelí bloku převodovky, k tomu však musí být hypoidní přesazení větší než 40 mm.

Hypoidní offset je vzdálenost mezi osami hnacího a hnaného kuželového kola.

Vysoký tlak vznikající na bočních plochách zubů v důsledku kluzného tření vyžaduje speciální tlakově odolné mazivo – hypoidní převodový olej.

Dnes se používají převážně maziva legovaná sloučeninami fosforu a síry. Tyto sloučeniny při určité teplotě vstoupí do chemické reakce s kovovými povrchy a vytvoří ochrannou vrstvu, která zabrání přímému kontaktu s kovem. Protože hypoidní převodový olej má škodlivý vliv na některé těsnicí materiály (polyakrylát), musí být používán v přísném souladu se specifikacemi výrobce.

Typy záběru ozubených kol u kuželových převodů

U zkosených koncových převodů moderních automobilů se používají hlavně šroubové záběry zubů, protože přímé záběry zubů způsobují hodně hluku. V tomto případě se rozlišují dva typy záběrů ozubených kol:

• Záběr s palloidními spirálovitými zuby (typ Klingelnberg);
• Záběr s kruhovými zuby (typ Gleason).

Oba typy záběrů ozubených kol mají podobné výkonnostní vlastnosti.

Palloidní spirálový záběr zubů (Klingelnbergův typ)

V tomto případě mluvíme především o záběru se spirálovými zuby. Charakteristickým rysem hnaného kuželového kola se spirálovými zuby je, že zuby jsou součástí oblouku spirály, protože jejich zakřivení na vnitřní straně ozubeného kola je větší než na vnější straně (obr. 3 “Poháněné kuželové kolo. Tvar zubů odpovídá oblouku spirály“). Vrcholy zubů na vnitřní a vnější straně ozubeného kola mají stejnou šířku (obr. 4). Při správném nastavení je kontaktní plocha umístěna ve středu zubu a tvoří přibližně 50 % jeho povrchu (obr. 5).

Kruhový záběr zubů (typ Gleason)

V tomto případě hovoříme o záběru s kruhovými zuby, jelikož zuby hnaného kuželového kola jsou součástí oblouku kružnice (obr. 6). Vrcholy zubů se postupně rozšiřují od vnitřní strany k vnější (obr. 7). Kontaktní místo je přibližně 50 % povrchu zubu. Měl by být umístěn ve středu, ale může být posunut k vnějšímu okraji (v žádném případě však k vnitřnímu okraji, ke slabému konci zubu) (obr. 8).

Změna směru otáčení

Ozubené kolo (1), poháněné kardanovým hřídelem, je umístěno pod úhlem 90° k hnanému kuželovému kolu (3). Kroutící moment je díky tomu přenášen v příčném směru (v úhlu 90°) přes hnané kuželové soukolí a nápravové hřídele na hnací kola (obr. 9 “Kuželové ozubení s hypoidním záběrem ozubeného kola“).

Poloha hnaného kola (vlevo nebo vpravo od hnacího kola, obr. 10 «Umístění hnacího a hnaného ozubeného kola hlavního převodu«) u vozidel s pohonem všech kol závisí na konstrukci rozdělovací převodovky (se dvěma nebo třemi hřídeli).

Snížení rychlosti otáčení kardanového hřídele

Součástí funkce kuželového soukolí je i snížení otáček sekundárního hřídele převodovky na požadované otáčky hnacích kol. V tomto případě poměr počtu zubů hnacího a hnaného kola poskytuje potřebný převodový poměr „pro zpomalení“ (snížení převodového poměru). Vypočítá se pomocí následujícího vzorce:

Například v autě s:

• Maximální otáčky klikového hřídele motoru 6000 ot./min;
• Maximální rychlost 200 km/h (přímý převod);
• Rozměr pneu 0,3m.

To dává převodový poměr:

i _Achse = (6000 · 0.3)/(2.65 · 1.0 · 200) ≈ 3.4

To znamená, že v tomto případě je požadovaný poměr počtu zubů hnacího a hnaného kola 1:3,4 (kde 2,65 je převodní konstanta). Hnací kolo tedy může mít 10 zubů a hnané kolo může mít 34 zubů.

Funkce mezikolového diferenciálu

Hlavní funkcí mezikolového diferenciálu je kompenzovat rozdíl v rychlosti otáčení hnacích kol, který je způsoben neustále se měnícím stavem povrchu vozovky a vyskytuje se také při zatáčení. Tím se zabrání vychýlení nápravových hřídelů a zvýšenému nerovnoměrnému opotřebení pneumatik.

Proto jsou obě nápravové hřídele vzájemně propojeny přes diferenciál (nazývaný také „mezinápravový diferenciál“), takže se kola mohou volně otáčet různými rychlostmi v závislosti na jejich vlastní trajektorii pohybu.

Na obrázku 11″Kuželové soukolí a čelní diferenciál» ukazuje příklad rozvodovky s konvenčním kuželovým diferenciálem (s přímými kuželovými koly). Točivý moment z předního kuželového kola (1) je přenášen přes hnané kuželové kolo (2) do skříně diferenciálu (3), a odtud do satelitů diferenciálu (5), které jsou zodpovědné za vyvážení točivého momentu mezi levou a pravou stranou hnací nápravy.

Při pohybu v přímém směru se obě kuželová kola polonáprav (6) otáčejí stejnou rychlostí jako hnané kolo (2) a skříň diferenciálu (3). V tomto případě se satelity diferenciálu neotáčí kolem své osy a pouze přenášejí točivý moment ve stejných částech na obě hřídele náprav (7).

Při zatáčení urazí kolo umístěné na vnějším poloměru zatáčky větší vzdálenost než kolo umístěné na vnitřním poloměru zatáčky. Proto se obě kola a v důsledku toho obě kuželová kola nápravových hřídelů musí otáčet různými rychlostmi. Tato možnost je zajištěna tím, že se diferenciální satelity začnou otáčet kolem své osy a tím se odvalují podél kuželových kol nápravových hřídelů otáčejících se různými frekvencemi.

Při stejné trakci na zemi se kolo umístěné na vnitřním poloměru zatáčky otáčí pomaleji přesně tak, jako se kolo umístěné na vnějším poloměru otáčí rychleji.

Konvenční diferenciály mají řadu nevýhod. Pokud je například kolo při rozjezdu na písku nebo ledu, jeho přilnavost k povrchu je minimální nebo zcela chybí, což způsobuje, že se kolo protáčí. Zároveň je v důsledku rovnováhy sil v kuželovém diferenciálu přenášena minimální tažná síla i na druhé kolo, v důsledku čehož se protáčí nebo zůstává nehybné. Tento efekt může nastat i za jízdy, pokud na špatné silnici jedno kolo náhle ztratí přilnavost k zemi (odlomí se) a začne se proto protáčet.

Když se kolo opět dostane do kontaktu s povrchem, obnoví se trakce, což způsobí snížení otáček kola a prudké zvýšení točivého momentu na něj přenášeného. Tyto změny pohybu a rozložení síly, přenášené přes pastorky diferenciálu na druhé kolo, mohou způsobit smyk vozidla.

Aby se tomu zabránilo, mnoho moderních automobilů je vybaveno diferenciály s omezeným prokluzem (LSD). Různé konstrukční typy a funkce samosvorného diferenciálu již byly podrobně popsány v článku „Pohon všech kol u osobních automobilů“.

Základní principy volby hlavních převodů

Účelem volby hnacího a hnaného ozubeného kola hlavní převodovky je při opravě jednotky uvést jednotku do provozního stavu, jak je stanoveno výrobcem. Je třeba mít na paměti následující:

• Hnací a hnané kuželové soukolí jsou vždy dodávány jako náhradní díly společně a nikdy samostatně. Při výrobě jsou obě ozubená kola odvalována proti sobě pomocí speciálního zařízení, aby byla zajištěna maximální plynulost pohybu.
• Aby se předešlo náhodné záměně, jsou obě ozubená kola dodávána výrobcem se stejným číslem páru.
• Značení na hnacím a hnaném kuželovém kole zahrnuje typ záběru ozubeného kola, počet zubů ozubeného kola a tzv. rozměrovou toleranci.

Příklad označení na kuželových kolech:

K 843, 312,25 (Klingelnberg):

• 843 – Hnací kolo – 8 zubů, hnané kolo – 43 zubů
• 312 – Dvoulůžkový pokoj
• 25 – Tolerance 1/100 mm plus od základní velikosti výrobce. (Znaménko mínus před číslem označuje toleranci velikosti mínus.)

Měření parametrů kontaktní plochy úkosového koncového převodu

Existuje mnoho metod pro seřizování a měření parametrů kuželových kol. Pro výpočet správného zatížení zubů a tím i co možná nejhladší chod má však vždy rozhodující význam kontaktní plocha na zubech hnaného kola, která závisí na seřízení koncového převodu. Chcete-li změřit kontaktní plochu bez demontáže koncového disku, postupujte takto:

• Naneste škrabací barvu na obě strany zubů hnaného kola;
• Otočte hnací kolo několikrát v obou směrech a poté zajistěte hnané kolo, například dřevěným špalíkem, jak je znázorněno na obrázku 12.

Otisk vytvořený na zubech lze přesně posoudit pomocí diagramu na obrázku B10.13, který umožní snadno učinit závěr o správném nastavení úkosového koncového převodu.

Základní principy úpravy kontaktních ploch

Správná kontaktní plocha (při zatížení nebo bez něj) by měla být umístěna na přední nebo zadní boční ploše hnaných zubů kuželového kola, přibližně uprostřed (vzhledem k celkové délce a výšce zubu) (viz obr. B10.13, segmenty A1 a B1).

Pokud je kontaktní plocha nesprávná (obr. 13 «Schéma testování kontaktních ploch na hnaném a Klingelnbergově kuželovém ozubeném kole (se záběrem ozubeného kola Gleason)“, segmenty 2-5) je nutné seřídit hnací a hnané převody. Pokud kontaktní plocha odpovídá:

• Segmenty A2/B2 vyžadují posunutí hnacího ozubeného kola ve směru od osy hnaného ozubeného kola a případně úpravu vůle boční plochy zubu posunutím hnaného ozubeného kola ve směru k ose hnacího ozubeného kola;
• Segmenty AZ/VZ – vyžadují posunutí hnaného kola ve směru od osy hnacího kola a případně úpravu mezery boční plochy zubů posunutím hnacího kola ve směru k ose hnaného kola;
• Segmenty A4/B4 vyžadují posunutí hnacího ozubeného kola ve směru k ose hnaného ozubeného kola a případně úpravu vůle boční plochy zubu posunutím hnaného ozubeného kola ve směru od osy hnacího ozubeného kola;
• Segmenty A5/B5 vyžadují posunutí hnaného ozubeného kola směrem k ose hnacího ozubeného kola a případně vyžadují úpravu vůle boku zubu posunutím hnacího ozubeného kola směrem od osy hnaného ozubeného kola.

Kontaktní místa segmentů A6/B6 indikují nesprávné nastavení předepsané boční vůle zubů (hlavně od 0,10 do 0,15 mm). To lze změnit především přeřazením hnaného kuželového kola, přičemž kontaktní plocha se posouvá v podélném směru zubů.

Pro řazení hnacího a hnaného kola kuželového hlavního převodu je nutné změnit tloušťku stavěcích podložek umístěných za příslušnými vnějšími kroužky kuželíkových ložisek (obr. 14).

Mezera boční plochy zubů se kontroluje pomocí speciálního číselníku (obr. 15 «Měření vůle boční plochy zubů ozubených kolU osobních automobilů se boční povrchová mezera pohybuje od 0,1 do 0,2 mm v závislosti na výrobci a u nákladních automobilů – od 0,15 do 0,30 mm.

Metody seřizování a měření parametrů kuželových hlavních ozubených kol

Vzhledem ke konstrukčním prvkům skříně je u většiny hlavních kuželových ozubených kol hnací kolo instalováno s přesazením dané hodnoty vzhledem ke středu podpěry hnaného ozubeného kola a hnané kolo umožňuje pouze nastavení mezery bočního povrchu zubů.

Menší počet provedení umožňuje nastavení dané velikosti přesazení hnacího a hnaného ozubeného kola, čímž je dosaženo požadované vůle boční plochy zubů.

Potřebné měřicí přístroje (obr. 16 «Ukázka měřicího zařízení pro seřízení předního kuželového kola“) a přesné pokyny k seřízení si můžete vyžádat u výrobce vozidla.

CBN metoda broušení pro kuželová kola

Moderní výpočetní metody, jako je „metoda konečných prvků“ (FEM), umožňují vysoce přesný výpočet parametrů záběru ozubených kol v kuželovém rozvodu, aby bylo zajištěno splnění široké škály úkolů a požadavků. V praxi je realizace těchto požadavků možná pouze za určitých podmínek. Důvodem je, že při tradičním způsobu výroby šikmých a hypoidních kuželových ozubených kol, kde jsou předobrobena a následně obrobena v měkkém stavu, může dodatečné tepelné zpracování vést k odchylkám v geometrii zubů. Chyby tohoto druhu lze odvalováním v páru ozubených kol eliminovat pouze částečně, takže výsledná kvalita z hlediska kontaktní plochy, plynulosti pohybu a nosnosti vždy závisí na tomto odvalování. Jediným způsobem, jak zajistit požadovanou kvalitu zubů kuželových kol, je tedy konečné opracování v pevném stavu.

Metoda broušení CBN (kubický nitrid boru) vyvinutá společnostmi Gleason a Zahnradfabrik Passau umožňuje cenově výhodné broušení spirálových a hypoidních kuželových kol s obloukovitými zuby po tvrdém obrábění.

V důsledku takto komplexního ošetření jsou odstraněny stopy ošetření a škodlivé oxidace na bočních plochách a na bázi zubů. To vede k výraznému zlepšení kvality záběru ozubených kol, takže výběr dvojice hnacích a hnaných ozubených kol je nutný pouze podmíněně.

Speciální tvar CBN brusného kotouče s přívodem chladicího oleje (obr. 18) zajišťuje velmi vysoký brusný výkon bez negativních vlivů na konstrukci ozubení.

DOPORUČUJI PŘEČTĚTE SI TAKÉ: