1. Określenie układu napędowego i typy układów napędowych.
Spróbujmy sobie na początek w jakiś sposób określić co właściwie nazywamy układem napędowym. Można stwierdzić, że są to wszystkie mechanizmy i elementy przenoszące moc z silnika na koła pojazdu i umożliwiające uzyskanie dla tego pojazdu różnych prędkości jazdy i różnych momenty obrotowe.
Możemy zatem powiedzieć, że w skład typowego układu napędowego wchodzą:
sprzęgło główne
skrzynia biegów
przekładnia główna z mechanizmem różnicowym
półosie napędowe
koła jezdne napędowe
Elementy wymienione powyżej mogą być w samochodzie umieszczone razem tworząc tzw. zespolone układy napędowe. Mogą też być umieszczane oddzielnie. Wtedy do połączenia poszczególnych elementów stosujemy dodatkowo wały napędowe z przegubami.
W poniższych rozważaniach zajmę się jedynie układami napędowymi samochodów osobowych bez autobusów i ciężarówek.
Dla samochodów osobowych możemy wyróżnić 4 rodzaje układu napędowego. Klasyfikacja zależy od miejsca usytuowania silnika i pozostałych elementów układu napędowego. Przyjrzymy się od razu wadom i zaletom poszczególnych rozwiązań. Mamy więc:
2. Klasyczny układ napędowy.
Jest to układ napędowy z silnikiem, sprzęgłem i skrzynią biegów umieszczonymi z przodu samochodu i napędzaną osią tylnią. Przykładem może tu być stary poczciwy Polonez, Opel Omega czy przeważająca większość modeli BMW
ZALETY:
nieograniczona długość silnika (można budować układy 6, 8, 12 cylindrów)
małe obciążenie elementów zawieszenia i prostsza konstrukcja zawieszenia kół
dobre dociążenie kół tylnych przy ruszaniu pod górę (tę cechę wyraźnie widać przy śliskich podjazdach w zimie)
długi układ wydechowy (lepsze tłumienie, miejsce na swobodne umieszczenia katalizatora)
korzystna strefa zgniotu
WADY:
niestateczność ruchu przy jeździe na wprost
słabe dociążenie kół jezdnych przy niepełnej ładowności (przez niektórych humorystycznie nazywane tzw. zjawisko worka ziemniaków w bagażniku, gdyż często w zimie właściciele Polonezów wozili w bagażniku właśnie worek ziemniaków, tak aby zwiększyć dociążenie tylnej, napędzanej osi i umożliwić ruszanie na płaskiej, śliskiej nawierzchni)
usytuowanie wału napędowego wzdłuż całego auta (wał powoduje zmniejszenie miejsca na nogi zwłaszcza dla środkowego pasażera tylnej kanapy)
3. Przedni układ zespolony.
Jest to układ napędowy z silnikiem, sprzęgłem i skrzynią biegów umieszczonymi z przodu samochodu i napędzaną osią przednią. Przykładem może tu być np. Seicento, Fiat Panda, Fiat Doblo, Skoda Felicia, Fiat Punto itd. Jest to aktualnie chyba najbardziej rozpowszechniony typ układu napędowego.
ZALETY:
dobre dociążenie kół kierowanych i napędowych
większa stateczność ruchu (z reguły podsterowność)
prosta konstrukcja tylnego zawieszenia
krótka droga przenoszonego momentu czyli mniejsze starty momentu
płaska podłoga nadwozia czyli więcej miejsca w kabinie pasażerskiej oraz duży bagażnik
długi a więc bardziej korzystny układ wydechowy
niższy koszt całkowity układu napędowego
WADY:
gorsza zdolność rozpędzania i pokonywania wzniesień (Sam pamiętaj, jak próbowałem podjechać pod spore wzniesienie Cinquecento. Jadąc pod górę przednia oś napędowa zostaje odciążona i zmniejsza się styk opony z jezdnią. Wystarczy niewiele śniegu i bez łańcuchów nie ma szans.)
większe obciążenie elementów przedniego zawieszenia
ograniczona długość silnika
duża masa i przez to zwiększone zużycie przednich opon
4. Tylny układ zespolony.
Jest to układ napędowy z silnikiem, sprzęgłem i skrzynią biegów umieszczonymi z tyłu samochodu i napędzaną osią tylnią. Przykładem może tu być np. Porsche 911. Aktualnie układ napędowy tego typu stosowany jest rzadko przede wszystkim w samochodach z najwyższej półki cenowej.
Wady i zalety są w tym przypadku niejako odwrotne w stosunku do przedniego układu zespolonego. Wymienię zatem jedynie te najważniejsze.
ZALETY:
dobre dociążenie kół napędowych zwłaszcza przy jeździe na wzniesieniu
więcej miejsca na konstrukcję przedniego zawieszenia
krótka droga przenoszonego momentu czyli mniejsze starty momentu
WADY:
większe obciążenie elementów tylnego zawieszenia
duża masa i przez to zwiększone zużycie tylnych opon
brak miejsca na duży bagażnik z tyłu pojazdu
4. Układ 4 x 4.
Na wstępie należy wspomnieć o tym, że stały napęd 4 x 4 musi spełniać warunek bezpiecznego toczenia się auta na zakręcie, tzn. koła osi przedniej i tylnej muszą obracać się z różnymi prędkościami.
Układ napędowy 4 x 4 buduje się w oparciu o podstawowy układ napędowy w danym samochodzie przy pomocy jednego z następujących mechanizmów:
mechanizmu różnicowego o stałym rozdziale momentu 50:50 (mechanizm stożkowy symetryczny z dodatkową blokadą mechaniczną, sprzęgłem lepkościowym lub elektromagnetycznym)
mechanizmu różnicowego o stałym nierównym rozdziale momentu 30:70 (przekładnia obiegowa z dodatkowym sprzęgłem blokującym przy poślizgu)
mechanizmu różnicowego o zmiennym rozdziale momentu, który rozdziela moc w stosunku 50:50 przy braku poślizgu, natomiast w momencie wystąpienia poślizgu jednej osi rozdziela moc nierównomiernie w stosunku 25:75 (mechanizm różnicowy ślimakowy Thorsena)
w oparciu o stały napęd 4 x 4 tylko stosując sprzęgło wiskotyczne Fergussona. W tym przypadku napędzana jest stale jedna oś, a w momencie wystąpienia poślizgu włącza się sprzęgło a tym samym napęd drugie osi.
