E-materiały do kształcenia zawodowego

Podstawy budowy pojazdów samochodowych

MOT.01. Diagnozowanie i naprawa nadwozi pojazdów samochodowych — Blacharz samochodowy 721306

bg‑orange

Pojazd samochodowy

WIZUALIZACJA 3D

1
Rq5O5MVvcAs971
Elementy składowe pojazdu
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Model pierwszy. Na ekranie widoczna jest wizualizacja nadwozia. Ilustracja przedstawia strukturę nośną i poszycie (karoserię). Na modelu jest 12 punktów klikalnych.

  1. Nadwozie. Nadwozie jest to jedna z części składowych pojazdu, do której montuje się jego pozostałe elementy, np. zawieszenie. W uproszczeniu – jest to pomieszczenie, w którym przebywa kierowca, pasażerowie oraz ładunek. Jego podstawową funkcją jest zapewnienie bezpieczeństwa, estetyki, ergonomii oraz użytkowości. Kierowca oraz pasażerowie są chronieni przez systemy bezpieczeństwa czynnego, np. ABS, oraz przez rozwiązania konstrukcyjne będące elementami bezpieczeństwa biernego. Ergonomia wnętrza nadwozia oraz użytkowość, tzn. możliwości przewozowe pasażerów, bagaży, dostępu do przestrzeni bagażowej powinny ułatwiać obsługę i zaspokajać potrzeby kierowców w kontekście eksploatacji pojazdu. Estetyka i wygląd nadwozia są obecnie jednymi z decydujących czynników podczas wyboru pojazdu. Nadwozie zbudowane jest ze struktury nośnej i poszycia, zwanego też karoserią. Typowe nadwozie składa się z trzech przedziałów: silnikowego – w którym mieści się silnik i jego komponenty; pasażerskiego – przeznaczonego dla kierowcy i pasażerów, w którym mieszczą się przede wszystkim fotel kierowcy i siedzenia pasażerów; towarowego – służącego do przewozu bagażu, potocznie zwanego bagażnikiem. Nadwozia klasyfikuje się ze względu na: przeznaczenie – samochody osobowe, ciężarowe i autobusy; liczbę brył – jednobryłowe (np. van), dwubryłowe (np. hatchback), dwu- i półbryłowe (np. liftback), trzybryłowe (np. pick‑up); formę nadwozia – zamknięte (np. limuzyna), otwarte (np. kabriolet) i mieszane (np. kabriolimuzyna); przeznaczenie użytkowe – przewóz osób (np. uniwersalny od siedmiu do dziewięciu osób, specjalny pogrzebowy), przewóz towaru (np. uniwersalny skrzyniowy, specjalny samowyładowczy), przewóz sprzętu i usługi (np. służba zdrowia, straż pożarna).

  2. Struktura nośna. Struktura nośna to kadłub, czyli element, który ma kluczowy wpływ na sztywność nadwozia oraz na miejsce i sposoby mocowania innych elementów pojazdu. Ze względu na tę strukturę można wyróżnić dwa rodzaje nadwozi: nadwozie samonośne, czyli takie, które tworzy jednolitą strukturę nośną, do której mocuje się pozostałe elementy, np. podwozia lub przeniesienia napędu; nadwozie nieniosące, które jest mocowane na ramie podwozia.

  3. Poszycie (karoseria). Karoseria zabezpiecza pojazd, jego elementy oraz inne składowe przed czynnikami zewnętrznymi; pełni również funkcje estetyczne. W nadwoziu samonośnym karoseria może być wykorzystywana w celu przeniesienia obciążeń; wówczas określa się ją jako poszycie pracujące.

  4. Komora silnika. Komora silnika jest to przestrzeń pojazdu, w której znajduje się silnik, a także inne elementy pozostałych układów. Zazwyczaj jest ona umieszczona z przodu pojazdu i skonstruowana w ten sposób, by tworzyć strefę zgniotu zapewniającą bezpieczeństwo w przypadku zdarzenia drogowego.

  5. Przestrzeń pasażerska. Największa przestrzeń w pojeździe, zazwyczaj znajdująca się pomiędzy komorą silnika a przestrzenią bagażową. Znajdują się w niej fotele kierowcy i pasażerów, a także kierownica i kokpit sterowania systemami pojazdu. Najczęściej w przestrzeni pasażerskiej samochodów osobowych znajduje się 5 foteli: kierowcy i pasażera w pierwszym rzędzie oraz trzy siedzenia dla pasażerów w drugim rzędzie.

  6. Przestrzeń bagażowa. Zazwyczaj znajduje się z tyłu pojazdu i jest przeznaczona do przewożenia bagaży poza przestrzenią pasażerską.

  7. Błotniki. Osłaniają koła przed zabrudzeniami piachem i wodą oraz przed bezpośrednim uderzeniem lub np. otarciem.

  8. Zderzaki. Zderzaki są najbardziej wysuniętą częścią karoserii pojazdu – z przodu oraz z tyłu. Ich głównym zadaniem jest absorpcja energii kinetycznej powstałej podczas stłuczki lub zderzenia.

  9. Słupki. Słupki są elementem konstrukcyjnym nadwozia samochodu; ich głównym zadaniem jest zwiększenie sztywności nadwozia. Mocuje się w nich drzwi i szyby. Słupki w samochodach oznacza się kolejnymi literami alfabetu (A, B, C itd.), przy czym A oznacza słupek przedni, łączący szybę przednią z boczną.

  10. Dach. Element nadwozia samochodu, który znajduje się nad kabiną pasażerską i chroni ją przed deszczem, śniegiem, słońcem i innymi czynnikami zewnętrznymi. Pełni również ważną rolę w bezpieczeństwie jazdy, ponieważ jest jednym z elementów konstrukcyjnych, które zapewniają stabilność i sztywność nadwozia samochodu. Dach samochodu może być otwierany lub stały. Otwierany jest całkowicie składany, chowany zazwyczaj zaraz za przestrzenią pasażerską, natomiast stały jest nieotwierany i stanowi integralną część nadwozia samochodu. Może być w całości wykonany z materiału sztywnego, np. z kompozytu, posiadać szyberdach, czyli zainstalowane okno, lub być panoramiczny – w większej części pokryty szybą.

  11. Podłoga. 
    Do podłogi są również mocowane różne podzespoły, np. pedały, układ hamulcowy i układ napędowy.Podłoga stanowi spód pojazdu i podstawę dla kabiny pasażerskiej oraz silnika. Zwykle wykonuje się ją z blachy stalowej, aluminium lub kompozytów. Jako element konstrukcyjny, zapewniający stabilność i sztywność nadwozia samochodu, pełni ważną funkcję w kwestii bezpieczeństwa jazdy.

  12. Pas przedni. Pas przedni obejmuje frontową część pojazdu i jest zlokalizowany przed kabiną pasażerską, którą zabezpiecza w razie wypadku.

  13. Drzwi. Drzwi są umieszczane po bokach, czasem również z tyłu pojazdu. Pozwalają kierowcy i pasażerom dostać się do pojazdu oraz opuścić go, a także umieścić bagaż w przestrzeni bagażowej. Ponieważ pozwalają na ewakuację pasażerów w sytuacji awaryjnej, są uważane za ważny detal systemu bezpieczeństwa jazdy. Drzwi tworzy kilka elementów, np. szyby, uszczelki, zamki i klamki. W nowoczesnych samochodach zwykle otwierane są automatycznie, za pomocą pilota.

Model drugi. Silnik. Ilustracja przedstawia silnik wraz z dwoma długimi rurami odchodzącymi od niego - to układ wylotowy. Na modelu znajduje się 7 punktów klikalnych.

  1. Silnik. Silnik spalinowy jest silnikiem cieplnym. Spalanie paliwa odbywa się w jego komorze spalania, będącej integralną częścią obiegu cieczy roboczej, w obecności utleniaczy, zazwyczaj powietrza. W wyniku tego procesu gaz o wysokiej temperaturze i ciśnieniu rozpręża się, a powstała w ten sposób siła jest przekazywana bezpośrednio do odpowiednich elementów silnika, takich jak np. tłoki (silnik tłokowy), łopatki turbiny (turbina gazowa) czy wirnik (silnik Wankla). Ta siła, zamieniając energię chemiczną w mechaniczną, wprawia w ruch wymienione wyżej elementy. Typowy cykl pracy silnika spalinowego czterosuwowego opisywany jest jako cykl Otta, który składa się z czterech następujących po sobie procesów (suwów): ssania, sprężania, pracy i wydechu. Suw ssania polega na przemieszczeniu tłoka w cylindrze z punktu górnego martwego położenia (GMP) do punktu dolnego martwego położenia (DMP). Ruch ten sprawia, że mieszanka paliwa i powietrza zostaje zaciągnięta do cylindra przez zawór wlotowy. Podczas suwu zawór wylotowy jest zamknięty. Suw sprężania odbywa się przy zamkniętych obu zaworach. Tłok porusza się w kierunku GMP, sprężając tym samym mieszankę paliwowo‑powietrzną. Suw pracy następuje w momencie, gdy do sprężonej mieszanki, pod koniec suwu sprężania, w ściśle kontrolowanym położeniu tłoka przed GMP następuje zapłon mieszanki palnej od iskry elektrycznej świecy zapłonowej (w silniku z zapłonem iskrowym ZI) lub wtrysk oleju napędowego do silnie sprężonego powietrza i samoczynny zapłon powstałej mieszanki (w silniku z zapłonem samoczynnym ZS). Zapłon przez rozprężające się gazy powoduje odepchnięcie tłoka do DMP. W cyklu pracy silnika jest to jedyny moment, kiedy ruch tłoka jest przekazywany na wał korbowy, powodując jego obrót i generując siłę napędową. W czasie suwu rozprężania zawór dolotowy i wylotowy są zamknięte. Suw wydechu  przebiega przy otworzonym zaworze wylotowym i polega na wypchnięciu przez tłok do układu wydechowego znajdujących się w cylindrze gazów. Zawór wylotowy jest zamykany po osiągnięciu GMP, a otwiera się zawór wlotowy, co pozwala na rozpoczęcie cyklu od początku. Typowy cykl pracy silnika dwusuwowego charakteryzuje się pełnym cyklem pracy podczas dwóch suwów: sprężania i rozprężania. Suw sprężania – tłok poruszający się w kierunku GMP przysłania okna dolotowe i wylotowe i jednocześnie sprężeniu ulega ładunek zgromadzony w cylindrze. W końcowym etapie suwu następuje zapłon od iskry elektrycznej świecy zapłonowej (silnik ZI) lub w wyniku wtrysku paliwa do sprężonego powietrza (silnik ZS). Jednocześnie w skrzyni korbowej dolna krawędź tłoka odsłania okno dolotowe, dzięki czemu do skrzyni korbowej zasysany jest świeży ładunek. Suw rozprężania – w wyniku spalania ładunku tłok przesuwa się w kierunku DMP, wytwarzając energię mechaniczną. Jednocześnie tłok przysłania okno dolotowe i zgromadzony ładunek zostaje sprężony. Oprócz obiegu Otta wyróżnia się także obieg Diesla i obieg Sabathego. Silniki spalinowe można podzielić ze względu na sposób zapłonu: o zapłonie iskrowym (ZI) – zapłon od iskry elektrycznej świecy zapłonowej; o zapłonie samoczynnym (ZS) – zapłon od wtrysku paliwa do silnie sprężonego powietrza o wysokiej temperaturze (silniki wysokoprężne); o zapłonie iskrowo‑samoczynnym (ZIS) – podstawowy zapłon iskrowy, ale w szczególnych warunkach występuje zapłon częściowo samoczynny. Dodatkowo silniki można podzielić na: ze względu na sposób zasilania czynnikiem roboczym: wolnossące lub doładowane; ze względu na rodzaj stosowanego paliwa: ciekłe lub gazowe; ze względu na sposób tworzenia mieszanki palnej: gaźnikowe lub wtryskowe.

  2. Układ korbowo‑tłokowy. Zamienia ruch posuwisty tłoka na ruch obrotowy wału korbowego. Tłoki pracujące w cylindrze zamieniają energię wytworzoną w wyniku spalania na ruch posuwisto‑zwrotny. Dzięki korbowodowi ruch tłoka może być przenoszony na wał korbowy i koło zamachowe, a w dalszej kolejności przekazywany jest do kolejnych zespołów układu napędowego.

  3. Układ rozrządu. Układ składa się z dwóch podstawowych mechanizmów: napędu wałka i napędu zaworów. Ze względu na miejsce mocowania zaworów rozrząd dzieli się na: dolnozaworowy (zawory mieszczą się w kadłubie), górnozaworowy (zawory mieszczą się w głowicy) i mieszany (zawory jednego rodzaju mieszczą się w kadłubie, a drugiego w głowicy). Obecnie powszechnie stosuje się rozrząd górnozaworowy.Zespół mechanizmów sterujących doprowadzeniem świeżego ładunku do cylindra poprzez układ zasilania paliwem i odprowadzeniem spalonych gazów poprzez układ wylotowy. Dopływ i odpływ ładunku do i z cylindra jest regulowany poprzez cykliczne otwieranie i zamykanie zaworów dolotowych i wylotowych, zgodnie z następującymi po sobie procesami obiegu pracy silnika. Układy górnozaworowe dzieli się ze względu na miejsce mocowania wałka rozrządu – OHV (ang. overhead valves) – wałek rozrządu w dolnej części kadłuba. Obrót wałka powoduje podniesienie popychacza przez krzywkę. Ruch popychacza przenoszony jest za pomocą drążka popychacza na śrubę regulacyjną dźwigni zaworu. Wykonując ruchy wahadłowe, dźwignia działa na trzonek zaworu, otwierając lub zamykając zawór dolotowy i wylotowy. OHC (ang. overhead camshaft) – wałek rozrządu w głowicy lub jego odmiana z dwoma wałkami rozrządu w głowicy DOHC (ang. double overhead camshaft). Krzywka obracającego się wałka rozrządu powoduje ruch popychacza. Popychacz bezpośrednio przenosi ruch na zawór, czego efektem jest jego otwarcie. Dwa wałki rozrządu stosuje się zwykle, gdy na cylinder przypadają więcej niż dwa zawory, choć nie jest to warunkiem koniecznym dla tego rozwiązania. Każdy z wałków rozrządu działa wówczas tylko na zawory dolotowe lub na zawory wylotowe. SOHC (ang. single overhead camshaft) – jeden wałek rozrządu w głowicy cylindrów. Napędzany jest paskiem rozrządu, łańcuchem, rzadziej kołem zębatym. Zawory dolotowe i wylotowe sterowane są popychaczami na jednym wałku.

  4. Układ dolotowy i układ zasilania paliwem. Zapewnia optymalne warunki napełniania cylindrów świeżym ładunkiem, doprowadza powietrze i paliwo potrzebne do procesu spalania. Układ dolotowy utrzymuje prawidłowy stosunek powietrza do paliwa w silniku. Jest to istotne dla optymalizacji osiągów i sprawności silnika. Układ dolotowy i układ zasilania paliwem tworzą następujące elementy: filtr powietrza – odfiltrowuje wszelkie zanieczyszczenia lub zanieczyszczenia z napływającego powietrza; przepustnica – kontroluje ilość powietrza wpływającego do silnika poprzez regulację otwarcia zaworu; kolektor ssący (dolotowy) – odpowiada za dostarczenie ładunku do głowicy przy pomocy przewodów dolotowych; liczba przewodów zależna jest od liczby komór spalania w silniku; wtryskiwacze paliwa – wtryskują paliwo do strumienia dopływającego powietrza, tworząc mieszankę paliwowo‑powietrzną, która ulega zapłonowi w komorze spalania.

  5. Układ wylotowy. W procesie spalania mieszanki paliwowo‑powietrznej w cylindrach powstają gazy, które muszą zostać usunięte w bezpieczny sposób. Odpowiada za to układ wydechowy, na który w silniku spalinowym składa się szereg elementów takich jak: kolektor wydechowy, który zbiera gazy z cylindrów i kieruje je do reszty układu, katalizator, który ogranicza emisję szkodliwych substancji, tłumik, który pomaga zredukować hałas i zapewnić komfort jazdy oraz rura wydechowa, którą gazy są usuwane z pojazdu.Usuwa gazy powstające podczas procesu spalania z cylindrów na zewnątrz silnika.

  6. Układ chłodzenia. Obecnie stosowane chłodzenie obiegowe w układzie zamkniętym polega na wymuszonym przez pompę przepływie cieczy chłodzącej między chłodnicą a gorącymi elementami silnika, takimi jak nagrzewnica wnętrza pojazdu, chłodnica oleju silnikowego i przekładniowego, kolektor dolotowy z podgrzewaniem przepustnicy, chłodnica spalin układu recyrkulacji, turbosprężarka, chłodnica powietrza doładowanego czy alternator. Termostat reguluje przepływ cieczy chłodzącej między silnikiem a chłodnicą. Składa się z elementu rozszerzalnego oraz dwóch zaworów; w wyniku zmiany temperatury element rozszerzalny zmienia objętość i otwiera lub zamyka zawory, umożliwiając przepływ cieczy chłodzącej bądź ją blokując. Wentylator chłodzący umożliwia ruch powietrza przez chłodnicę, aby rozproszyć ciepło, gdy pojazd jest zatrzymany lub porusza się wolno.
    W większości silników spalinowych układ chłodzenia wykorzystuje do odprowadzania ciepła mieszaninę wody i cieczy chłodzącej. Ciecz chłodząca pochłania ciepło z silnika i przenosi je do chłodnicy, gdzie jest chłodzone przez otaczające powietrze. Schłodzona ciecz zawraca do silnika, aby pochłonąć kolejną dawkę ciepła. Właściwa konserwacja i naprawa układu chłodzenia jest ważna, aby zapewnić pracę silnika we właściwej temperaturze i zapobiec przegrzaniu, które może spowodować uszkodzenie silnika.Jego rolą jest regulowanie temperatury poprzez cyrkulację płynu chłodzącego. Dzięki temu praca silnika przebiega w odpowiednich warunkach. Proces spalania wewnętrznego generuje znaczną ilość ciepła. Tymczasem silnik wymaga utrzymywania odpowiedniej temperatury, by zapewnić optymalną wydajność i zapobiec uszkodzeniom. Układ chłodzenia w silniku spalinowym pomaga regulować temperaturę silnika. Zazwyczaj składa się z chłodnicy, pompy wodnej, termostatu i wentylatora chłodzącego. Chłodnica to duży wymiennik ciepła, który pomaga odprowadzać ciepło z cieczy chłodzącej krążącej w silniku. Pompa wodna zapewnia obieg cieczy chłodzącej w silniku i chłodnicy.

  7. Układ smarowania. W silniku spalinowym proces spalania wewnętrznego generuje znaczną ilość ciepła i tarcia, co z czasem może powodować zużycie i uszkodzenie silnika, dlatego tak ważne jest odpowiednie smarowanie. Układ smarowania zwykle tworzy pompa olejowa, filtr oleju i miska olejowa. Pompa olejowa wymusza obieg oleju w silniku w celu smarowania ruchomych części. Filtr oleju usuwa zanieczyszczenia z oleju, zapewniając jego swobodny przepływ. Miska olejowa stanowi zbiornik na olej i znajduje się w dolnej części silnika. W większości silników spalinowych jako środek smarny stosowany jest olej. Cechuje go zdolność do swobodnego przepływu, do tworzenia filmu między ruchomymi częściami oraz do rozpraszania ciepła, co czyni go idealnym środkiem smarnym. Właściwa konserwacja i naprawa układu smarowania zapewnia odpowiednie smarowanie ruchomych części silnika oraz zapobiega zużyciu i uszkodzeniom. Obejmuje to regularną wymianę oleju i filtra oleju zgodnie z harmonogramem zalecanym przez producenta.Zapewnia odpowiednie smarowanie ruchomych części silnika, co pozwala na zmniejszenie tarcia pomiędzy elementami współpracującymi oraz chłodzenie.

Model trzeci. Układ nośny i jezdny. Na ilustracji jest szkielet samochodu wraz z kołami. W układzie nośnym i jezdnym wyróżniono 12 elementów.

1. Układ nośny i jezdny - charakterystyka ogólna. Scala zespoły podwozia z nadwoziem, umożliwiając ruch pojazdu po drodze. Jako konstrukcja przejmująca obciążenia występujące podczas ruchu pojazdu. Układ nośny samochodu obejmuje ramę, elementy zawieszenia i osie. Są one kluczowe dla stabilności i komfortu podróżowania samochodem. Aby zapewnić mocną i trwałą konstrukcję, producenci często stosują materiały odporne na obciążenia mechaniczne. Układ jezdny to zespół elementów konstrukcyjnych pojazdu, do którego należą zawieszenie, koła jezdne, ramy oraz mosty napędowe. Jest odpowiedzialny za prawidłowe i bezpieczne poruszanie się samochodu. Łączy koła z ramą lub nadwoziem samonośnym. Przejmuje na siebie wszystkie obciążenia działające na koła jezdne i przenosi je na elementy nośne samochodu. W konstrukcji układu jezdnego pojazdu znajdują się najczęściej: – koła jezdne – osie kół jezdnych, – mocowanie i łożyskowanie kół.

2. Rama nośna w samochodzie jest elementem konstrukcyjnym, który pomaga utrzymać ciężar i ładunek pojazdu. Zwykle wykonana jest z mocnych, lekkich materiałów, takich jak stal lub aluminium, i służy do nadania samochodowi stabilności i sztywności. Rama nośna odpowiada za równomierne rozłożenie ciężaru pojazdu na podwoziu.

3. Zawieszenie to układ elementów w pojeździe, który łączy koła z ramą. W jego skład wchodzą elementy sprężyste (np. sprężyny śrubowe, resory), elementy tłumiące (np. amortyzatory) i elementy prowadzące (np. wahacze), które, współpracując ze sobą, zapewniają płynną i komfortową jazdę, amortyzując wstrząsy na nierównościach nawierzchni drogowej oraz utrzymując kontakt opony z nawierzchnią drogową, a zatem poprawia prowadzenie, stabilność i bezpieczeństwo pojazdu. Sprężyny amortyzują wstrząsy i utrzymują wysokość jazdy pojazdu. Amortyzatory hydrauliczne pomagają kontrolować ruch sprężyn i pochłaniają wstrząsy. Wahacze są połączone z kołami i pomagają kierować ruchem zawieszenia. Wyróżnia się dwa główne typy układów zawieszenia: zawieszenie niezależne i zawieszenie na sztywnej osi. Niezależne, występujące w większości nowoczesnych pojazdów, pozwala każdemu z kół poruszać się osobno, co pomaga poprawić komfort jazdy i prowadzenie. Z kolei zawieszenie na sztywną oś, które wykorzystuje konstrukcję pojedynczej sztywnej osi do połączenia kół po jednej stronie pojazdu, jest tańsze i prostsze, ale nie zapewnia tak dużego komfortu prowadzenia pojazdu jak zawieszenie niezależne. Właściwa konserwacja i naprawa układu zawieszenia (regularne sprawdzanie i wymiana zużytych lub uszkodzonych elementów) jest ważna dla zapewnienia bezpieczeństwa i komfortu jazdy pojazdu, a także dla utrzymania prawidłowego kontaktu opony z nawierzchnią drogi.

4. Oś pojazdu jest to zespół elementów nośnych, na którym osadzono koła. Łączy się z ramą lub samonośnym nadwoziem za pomocą elementów sprężystych zawieszenia. Przejmuje na siebie część ciężaru pojazdu. Wśród osi wyróżnia się mosty napędowe (ich koła są napędzane) oraz osie nośne (ich koła są nienapędzane). W zawieszeniu niezależnym zadania osi mogą spełniać czopy; na nich ułożyskowane są piasty kół. W zawieszeniu zależnym kół oś nośna może być wyraźnie wyodrębnionym zespołem.

5. Koła i ogumienie samochodowe to podstawowe elementy pojazdu, które zapewniają połączenie między samochodem a drogą. Koła są zwykle wykonane z metalu, np. aluminium lub stali i są przymocowane do osi samochodu za pomocą śrub. Utrzymują one ciężar samochodu i umożliwiają mu poruszanie się, tocząc się po podłożu. Opony natomiast wytwarzane są na bazie gumy i montowane na kołach pojazdu. Zapewniają trakcję, przyczepność i stabilność samochodu, umożliwiając mu efektywne przyspieszanie, hamowanie i skręcanie. Dostępne są różne rodzaje kół i opon; mają one różne cechy i właściwości. Na przykład felgi aluminiowe są lekkie i bardziej odporne na korozję niż felgi stalowe, co czyni je popularnym wyborem w samochodach o wysokich osiągach. Opony niskoprofilowe mają natomiast mniejszą ścianę boczną i zapewniają lepsze prowadzenie oraz pokonywanie zakrętów, podczas gdy opony terenowe mają bardziej agresywny wzór bieżnika i są przeznaczone do pokonywania nierównego terenu. Ważnym elementem obsługi pojazdu jest konserwacja i regularne sprawdzanie stanu kół i opon, co zapewnia ich prawidłowe funkcjonowanie. Wskazane jest zatem sprawdzanie ciśnienia w oponach, głębokości bieżnika i jego zużycie, a także wyważanie ich. Niewłaściwa konserwacja kół i opon może powodować zwiększone zużycie paliwa oraz innych elementów i układów pojazdu, a także problemy w prowadzeniu pojazdu.

6. Wahacz to element zawieszenia, który pomaga pochłaniać wibracje z nawierzchni drogi, poprawiając komfort jazdy i stabilność. Jest to ruchome połączenie koła z nadwoziem, łączące się bezpośrednio z karoserią i zwrotnicą. Odpowiada za prawidłowe prowadzenie koła oraz pracę zawieszenia na nierównościach. Jest on izolowany za pomocą metalowo‑gumowych tulei. Zwykle wykonany jest ze stali i posiada zamknięty lub otwarty przekrój poprzeczny. Może być również wykonany z odlewów żeliwnych, stalowych lub stopów lekkich, takich jak aluminium. Wahacz dolny to długie, trójkątne ramię, które łączy przednie lub tylne koła z podwoziem samochodu, umożliwiając poruszanie się kół w górę i w dół, gdy samochód pokonuje nierówności terenu. Znajduje się z przodu lub z tyłu pojazdu w pobliżu kół i odpowiada za utrzymanie ciężaru samochodu podczas jazdy. Współpracuje z innymi elementami układu zawieszenia, takimi jak wahacz górny lub kolumna, aby zapewnić stały kontakt koła z podłożem oraz stabilność pojazdu podczas jazdy. Wahacze nie odpowiadają za tłumienie nierówności drogi – służą do tego amortyzatory i sprężyny, z którymi wahacz współpracuje.

7. Zwrotnica jest elementem zawieszenia odpowiedzialnym za prowadzenie koła samochodu w pozycji, jaką wyznaczają dla niego zawieszenie i układ kierowniczy. W różnych konstrukcjach pojazdów zwrotnica łączy się z dolnym wahaczem i kolumną MacPhersona lub z górnym wahaczem. Do zwrotnicy, za pomocą końcówek drążków kierowniczych kół przednich, mocuje się też układ kierowniczy. Rodzaj łożyska koła warunkuje też sposób jego osadzenia: w zwrotnicy lub przykręconej do niej piaście koła.

8. Ramię zwrotnicy osi przedniej jest to krótkie ramię, które łączy i przekazuje ruchy drążków kierowniczych lub drążka wzdłużnego na koła za pośrednictwem zwrotnic. Umożliwia kołom poruszanie się w górę i w dół, podczas przemieszczania się pojazdu po nierównym terenie. Ramię zwrotnicy osi przedniej jest montowane w przedniej części samochodu, w pobliżu kół. Jego rolą jest utrzymywanie ciężaru samochodu podczas jazdy. Ze względu na to, że pojazd musi wytrzymać wytwarzane podczas jazdy duże siły w płaszczyźnie pionowej, ramię zwrotnicy jest na ogół wytwarzane z metalu lub specjalnych stopów.

9. Kolumna resorująca to rodzaj układu zawieszenia, który łączy w sobie sprężynę i rozpórkę w jedną całość. Jest powszechnie spotykany w przednim zawieszeniu samochodu. Utrzymuje ciężar samochodu oraz umożliwia przednim kołom poruszanie się w górę i w dół, podczas jazdy po nierównym terenie. Kolumnę resorującą tworzy sprężyna, zwykle umieszczona w górnej części kolumny, odpowiadająca za pochłanianie wstrząsów i wibracji generowanych przez nawierzchnię drogi. Rolą walcowatej rozpórki jest natomiast podtrzymywanie ciężaru samochodu i przenoszenie obciążeń ze sprężyny na koła. Zazwyczaj znajduje się na dole sprężyny i jest połączona z kołami za pomocą szeregu ogniw lub wsporników. Kolumna resorująca jest ważnym elementem układu zawieszenia i odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu płynnej i komfortowej jazdy samochodem.

10. W przednim zawieszeniu samochodów równie często jak kolumnę resorującą umieszcza się kolumnę McPhersona. Ten system zawieszenia, opracowany w połowie XX w. przez Earle'a S. McPhersona, charakteryzuje się zwartą konstrukcją. Zapewnia dobrą obsługę i stabilność, a jednocześnie jest lekki i zajmuje mało miejsca. Ze względu na połączenie osiągów i wydajności jest szeroko stosowany w nowoczesnych samochodach. System zawieszenia kolumny McPhersona składa się z kilku kluczowych elementów, w tym kolumny, sprężyny, górnego i dolnego mocowania. Tworzy go kolumna rozporowa, czyli długi, cylindryczny element utrzymujący ciężar samochodu. Górne i dolne mocowania pomagają utrzymać zespół kolumny na miejscu i przenosić obciążenie z kolumny na podwozie samochodu. Te komponenty działają razem tak, aby utrzymać ciężar samochodu i umożliwić przednim kołom poruszanie się w górę i w dół, pomagając zapewnić płynną i komfortową jazdę samochodem.

11. Stabilizator to długi, elastyczny element, który jest połączony z lewą i prawą stroną podwozia samochodu. Jego zadanie polega na zmniejszaniu przechyłów nadwozia w trakcie skrętów, podczas których ciężar samochodu przesuwa się z miejsca centralnego na jedną ze stron, powodując pochylenie nadwozia. Stabilizator pomaga przeciwdziałać temu efektowi, przenosząc część obciążenia z jednej strony samochodu na drugą. Pomaga to utrzymać stabilność i zachować pion samochodu podczas skręcania. Stabilizator jest ważnym elementem układu zawieszenia i odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu dobrego prowadzenia i stabilności samochodu przez cały czas.

12. Rama silnika, znana również jako rama pomocnicza, jest elementem układu zawieszenia samochodu, który pomaga utrzymać ciężar silnika i skrzyni biegów. Jest to metalowe obramowanie przymocowane do karoserii samochodu, umieszczone pod silnikiem. Zapewnia to solidną podstawę dla silnika i jego komponentów. Rama silnika pomaga odizolować silnik od reszty samochodu, umożliwiając mu poruszanie się niezależnie od nadwozia i układu zawieszenia. Pomaga to zredukować wibracje i hałas silnika, zapewniając płynniejszą i wygodniejszą jazdę. Zazwyczaj wykonywana jest z metalu i zaprojektowana tak, aby była mocna i trwała, ponieważ musi wytrzymać ciężar i siły pochodzące od silnika oraz skrzyni biegów.

Model czwarty. Układ napędowy. Ilustracja przedstawia silnik połączony pod kątem prostym z osią, na końcu której w poprzek są umieszczone drążki. Uk Na modelu znajduje się 6 punktów klikalnych.

  1. Układ napędowy. Układ napędowy obejmuje wszystkie elementy pozwalające przenieść na koła moment obrotowy wytworzony w silniku. Ma za zadanie uzyskać takie przełożenia dynamiczne, aby moment obrotowy silnika był odpowiednio duży i wystarczający do pokonania oporów ruchu, a pojazd poruszał się z pożądaną prędkością. Układ przeniesienia napędu składa się z: sprzęgła, skrzyni biegów, przekładni głównej, mechanizmu różnicowego, półosi napędowych, przegubów, piast kół napędowych. Dodatkowo układy przeniesienia napędu mogą posiadać również: wały napędowe, mosty napędowe, reduktory i multiplikatory, skrzynie rozdzielcze, międzyosiowe mechanizmy różnicowe.  Rodzaje układów napędowych ze względu na usytuowanie silnika i osi napędowej: napęd klasyczny – silnik umieszczony z przodu z napędzaną tylną osią, zblokowany napęd przedni – silnik umieszczony z przodu z napędzaną przednią osią, zblokowany napęd tylni – silnik umieszczony z tyłu z napędzaną tylną osią, układy z napędem wielu osi.y napęd tylni – silnik umieszczony z tyłu z napędzaną tylną osią, układy z napędem wielu osi. 
    Obecnie w pojazdach mechanicznych stosuje się hydromechaniczne, elektryczne i hybrydowe układy napędowe. W układzie hydromechanicznym występuje sprzęgło hydrokinetyczne; moc i moment obrotowy silnika przenoszony jest tutaj za pomocą energii kinetycznej cieczy. W elektrycznym układzie napędowym często umieszcza się silniki elektryczne bezpośrednio przy kołach napędowych. Układ silników kontrolowany jest tutaj przez układ sterowania i kontroli, a dodatkowo każdy z silników dostosowuje swoją pracę na podstawie informacji o prędkości obrotowej samego koła, przy którym jest zamieszczony. Układ hybrydowy najczęściej wykorzystuje silnik spalinowy i elektryczny, które są łączone w układ równoległy bądź w układ szeregowy. Przykład takiego rozwiązania może wyglądać następująco: przedni zespół napędowy składa się z silnika spalinowego, silnika elektrycznego oraz z generatora, który jednocześnie pełni funkcję rozrusznika. Moc rozdzielana jest w zespole planetarnym, który przenosi napęd poprzez walcową przekładnię główną i mechanizm różnicowy na przednie półosie napędowe. Moment obrotowy silnika elektrycznego jest przenoszony na tylne koła za pomocą podwójnej walcowej przekładni głównej i mechanizmu różnicowego. Silnik elektryczny jest jednocześnie generatorem ładującym baterie akumulatorów.

  2. Sprzęgło. Zespół mechanizmów przeznaczony do łączenia wałów i przekazywania momentu obrotowego z wału czynnego na wał bierny przy braku zmiany kierunku ruchu obrotowego. W pojazdach mechanicznych służy do płynnego łączenia i chwilowego odłączania układu przeniesienia napędu od silnika. Sprzęgło jako pierwsze jest umieszczane pomiędzy silnikiem spalinowym a skrzynią biegów. Jego zadaniem jest także zabezpieczenie elementów układu napędowego od nadmiernych przeciążeń i drgań. Ze względu na zasadę działania sprzęgła dzieli się na: sprzęgła cierne – przenoszą napęd, gdy tarcza sprzęgła dociskana jest z odpowiednią siłą, umożliwiająca powstanie siły tarcia i w efekcie przeniesienie momentu obrotowego. Ważną cechą jest możliwość ich włączania przy różnej prędkości obrotowej elementu napędzającego i elementu napędzanego; sprzęgła cierne rozróżnia się ze względu na kierunek i sposób docisku, kształt, liczbę oraz materiał powierzchni ciernych. Do najczęściej spotykanych sprzęgieł ciernych należą tarczowe lub stożkowe. Sprzęgło cierne składa się z obudowy, tarczy dociskowej sprzęgła, centralnej dociskowej sprężyny tarczowej, tarczy sprzęgła, łożyska wyciskowego sprzęgła i dźwigni wyłączania z mechanizmem sterowania; sprzęgła hydrokinetyczne – napędy hydrauliczne, które wykorzystują ciecz do przekazywania mocy. Składają się z pompy napędzanej przez silnik i turbiny połączonej z napędzanym zespołem. Przy wzroście prędkości obrotowej wirnika pompy powstała siła odśrodkowa powoduje przepływ oleju hydraulicznego wzdłuż łopatek. Olej, uderzając w łopatki wirnika turbiny, powoduje jego obrót. Działanie to polega na zamianie energii mechanicznej na hydrauliczną, a następnie – ponownie na mechaniczną. Olej, który przekazał energię, przepływa wzdłuż łopatek turbiny do wirnika pompy, co pozwala na powtórzenie procesu; sprzęgła elektromagnetyczne – przenoszą napęd za pomocą oddziaływania pola magnetycznego, które może spowodować zespolenie elementów sprzęgła lub stężenie proszku ferromagnetycznego, który mieści się między elementami napędzającymi i napędzanymi. Przykładem rozwiązania konstrukcyjnego proszkowego sprzęgła elektromagnetycznego może być cewka umieszczona na kole zamachowym, która zasilania jest prądem przez pierścienie ślizgowe. Na wałku sprzęgłowym osadzony jest wirnik wewnętrzny, który pełni rolę tarczy sprzęgła; może on obracać się wewnątrz koła zamachowego. W wolnej przestrzeni pomiędzy kołem zamachowym a wirnikiem wewnętrznym znajduje się proszek ferromagnetyczny. Działanie pola magnetycznego powoduje, że proszek tężeje, tworząc zwartą masę, która łączy elementy sprzęgła w sposób elastyczny i pozwala na przeniesienie momentu obrotowego z koła zamachowego na wałek sprzęgłowy w skrzyni biegów.

  3. Skrzynia biegów. Urządzenie umożliwiające pojazdom ruszanie z miejsca i rozpędzanie się do prędkości maksymalnej poprzez rozszerzanie zakresu zmian momentu obrotowego, co pozwala dostosować go do zmieniającej się prędkości i napotykanych oporów ruchu. Skrzynia biegów daje możliwość zmiany przełożenia układu napędowego, zmiany kierunku ruchu oraz odłączenia silnika od układu napędowego. Skrzynie biegów dzieli się ze względu na sposób przeniesienia napędu: mechaniczne – które mogą być zbudowane np. z przekładni zębatych walcowych z kołami o uzębieniu zewnętrznym; hydromechaniczne – które są połączeniem przekładni hydrokinetycznej i mechanicznej; mogą być połączeniem np. przekładni zębatej planetarnej i obiegowej, łańcuchowej czy toroidalnej. Skrzynie biegów można również podzielić ze względu na sposób zmiany przełożenia skrzyni biegów: stopniowe o osiach stałych lub obracających się (przekładnie planetarne) – składają się z przekładni zębatych; każda przekładnia ma inne przełożenie, zaś same przekładnie włączają się następująco po sobie. Składają się z dwóch współśrodkowych kół zębatych; mniejsze koło zębate określa się słonecznym bądź centralnym, zaś większe – wieńcowym – uzębione jest wewnętrznie. Umieszczone między nimi koła nazywane są satelitami; bezstopniowe – zmiana przełożenia odbywa się w nich sposób ciągły, a nie w sposób skokowy. Skrzynie biegów można również podzielić ze względu na sposób sterowania: sterowane ręczne – kierowca ręcznie zmienia biegi, półautomatyczne – kierowca wybiera bieg, natomiast jego zmiana następuje przy pomocy urządzenia sterującego, automatyczne – samoczynnie dobierają najlepszy bieg w danych warunkach, zautomatyzowane – kierowca może wybierać bieg ręcznie lub biegi dobierane są samoczynnie.

  4. Wał napędowy. Wał napędowy ma za zadanie przenieść moment obrotowy do kolejnych, oddalonych od siebie zespołów układu przeniesienia napędu. Najczęściej wał napędowy łączy skrzynię biegów z przekładnią główną tylnego mostu. W sytuacji, gdy pojazd posiada więcej niż jedną oś napędową, występuje kilka wałów napędowych. Łączą się one ze skrzynią rozdzielczą, a skrzynia rozdzielcza z mostami napędowymi. Ponieważ zawieszenie musi mieć możliwość pracowania i swobodnego ruchu na nierównościach, a silnik ze skrzynią biegów są zawieszane elastycznie względem ramy pojazdu, konstrukcja wału napędowego musi uwzględniać możliwość zmiany kątowego położenia. Aby było to możliwe, przeguby umieszcza się na wale. Oprócz zmiany kątowej zmieniać się może także odległość między łączonymi zespołami. Aby zmiana długości wału była możliwa, stosuje się przesuwaną końcówkę wału z wielowypustem. Wał napędowy musi być wykonany w technologii i z materiału, które zapewnią wytrzymałość na skręcanie i zginanie.

  5. Przekładnia główna. Przekładnia główna i mechanizm różnicowy to jeden zespół zamontowany w obudowie tylnego mostu – w przypadku klasycznych układów napędowych, albo w obudowie skrzynki przekładniowej – w przypadku zblokowanych zespołów napędowych przednich lub tylnych. Moment obrotowy silnika przekazywany jest bezpośrednio do przekładni głównej lub przez wał napędowy. W przekładni głównej prędkość obrotowa jest redukowana przy zwiększaniu momentu obrotowego. W pojazdach z silnikiem ustawionym podłużnie przekładnia główna zmienia kierunek przeniesienia napędu o wartość 90°. Mechanizm różnicowy umożliwia obracanie się kół z różnymi prędkościami w przypadku pokonywania łuku poziomego. Głównym zadaniem przekładni jest redukcja prędkości obrotowej, zwiększenie momentu obrotowego i zmiana kierunku przekazywania napędu. Przekładnie główne dzieli się na: jednostopniowe – przekładnie pojedyncze, w skład których wchodzą dwa koła zębate; dwustopniowe – przekładnie podwójne, np. z reduktorem; wielostopniowe – przekładnie składające się z co najmniej trzech przekładni składowych.

  6. Półosie napędowe. Półosie napędowe przenoszą moment obrotowy z mechanizmu różnicowego na koła pojazdu. Przy zawieszeniu niezależnym półosie napędowe muszą być wyposażone w przeguby równobieżne dające możliwość przeniesienia napędu ze zmienionym kątem i długością. W klasycznym układzie napędowym występują 3 rodzaje tzw. półosi sztywnych. Biorąc pod uwagę sposób łożyskowania i przenoszonych obciążeń, półosie sztywne dzieli się na: nieobciążone – przenoszą tylko moment obrotowy, a ciężar pojazdu przenoszony jest przez łożyska tłoczone; takie rozwiązanie stosuje się w pojazdach ciężarowych; częściowo obciążone – przenoszą moment obrotowy i część ciężaru pojazdu; większość ciężaru przenoszona jest przez obudowę mostu; obciążone – przenoszą moment obrotowy i całość ciężaru pojazdu; stosowane są w samochodach osobowych.

Model piąty. Układ prowadzenia. Na ilustracji przedstawiono kolumnę kierownicy, przekładnię kierowniczą oraz mechanizm zwrotniczy. Na modelu znajduje się 6 punktów.

  1. Układ prowadzenia. Układ prowadzenia to zespół elementów mechanicznych, elektronicznych oraz układów sterowania, które umożliwiają kontrolowanie ruchu pojazdu. W jego skład wchodzą: układ kierowniczy, zawieszenie, układ hamulcowy, systemy stabilizacyjne, opony i koła, a także systemy wspomagające kierowcę, takie jak układy ABS czy ESP. Układ prowadzenia działa w celu zapewnienia bezpieczeństwa i komfortu podczas jazdy, poprawy trakcji, przyczepności, stabilności, sterowności pojazdu, a także minimalizacji zużycia opon oraz zmniejszenia wpływu nierówności drogi na prowadzenie pojazdu.

  2. Koło kierownicy. Koło kierownicy to element sterujący, który umożliwia kierowcy wybieranie kierunku ruchu pojazdu za pomocą mechanizmu zwrotnego, który jest zintegrowany z układem kierowniczym pojazdu. Koło kierownicy jest połączone z wałem kierowniczym, który przenosi ruchy kierownicy na koła pojazdu.

  3. Kolumna kierownicy. 
    Kolumna kierownicy to element, który stanowi połączenie między kołem kierownicy a układem kierowniczym pojazdu. Składa się z kilku elementów, takich jak wał kolumny kierownicy, przegub kolumny kierownicy, łożyska i zabezpieczenia mechaniczne. Wał kolumny kierownicy przekazuje ruchy koła kierownicy do przegubu kolumny kierownicy, który następnie przekazuje ruchy na resztę układu kierowniczego pojazdu. Łożyska kolumny kierownicy zapewniają stabilność i umożliwiają płynne obracanie kolumny kierownicy, a zabezpieczenia mechaniczne zapobiegają przypadkowemu obracaniu się kolumny kierownicy podczas jazdy.

  4. Przekładnia kierownicza. Przekładnia kierownicza to element, który umożliwia przekazywanie ruchów kierownicy na koła pojazdu. Przekładnia kierownicza składa się z kilku elementów, takich jak koło zębate, wałki, przekładnie, a także w niektórych konstrukcjach – pompy wspomagającej. Podczas obracania koła kierownicy wał kolumny kierownicy przekazuje ruch na koło zębate, które następnie przekazuje ruch na wałki i przekładnie. W efekcie ruch przekazywany jest na koła pojazdu. W niektórych przypadkach przekładnia kierownicza może być wspomagana pompą wspomagającą, która umożliwia łatwiejsze obracanie koła kierownicy, szczególnie w przypadku cięższych pojazdów lub podczas manewrowania na niskich prędkościach. Przekładnia kierownicza może być zintegrowana z układem zawieszenia lub zamontowana oddzielnie, w zależności od konstrukcji pojazdu. Przekładnia zębatkowa przekształca ruch obrotowy kierownicy w ruch liniowy za pomocą wałka zębnika i listwy zębatej montowanej na poprzecznym drążku kierowniczym. Jest powszechnie stosowana w samochodach osobowych, jak i dostawczych z zawieszeniem niezależnym przedniej osi. Przekładnia śrubowa lub śruba kulowa wykorzystuje gwintowany wał i kulki łożyskowe do przenoszenia ruchu kierownicy na przednie koła. Kulki łożyskowe toczą się wzdłuż gwintu, przekształcając tarcie ślizgowe w tarcie toczne, a ruch wału jest przenoszony na nakrętkę zębatą, która z kolei porusza zewnętrznym ramieniem i kołami. Ten typ przekładni jest najczęściej stosowany w samochodach ciężarowych i innych pojazdach użytkowych.

  5. Mechanizm zwrotniczy. Mechanizm zwrotniczy pojazdu jest elementem układu kierowniczego, który umożliwia zmianę kierunku jazdy pojazdu. Składa się z kilku elementów, takich jak: przeguby kulowe, drążki kierownicze, tuleje, koła zębate i przekładnie. Podczas obracania koła kierownicy wał kolumny kierownicy przekazuje ruch na przeguby kulowe umożliwiające ruch drążków kierowniczych, które z kolei przekazują ruch na koła przednie, umożliwiając tym samym zmianę kierunku jazdy pojazdu. Tuleje zapewniają stabilność i umożliwiają płynny ruch drążków kierowniczych, a koła zębate i przekładnie umożliwiają skuteczne przekazywanie ruchu kierownicy na koła pojazdu. W przypadku pojazdów z napędem na tylne koła mechanizm zwrotniczy może być zintegrowany z tylnym mostem, co umożliwia kontrolowanie kierunku jazdy pojazdu za pomocą koła kierownicy. Mechanizm zwrotniczy jest kluczowym elementem układu kierowniczego, który wpływa na bezpieczeństwo jazdy i wygodę kierowcy.

  6. Mechanizm wspomagania układu kierowniczego. Mechanizm wspomagania układu kierowniczego umożliwia zmniejszenie siły wymaganej do obracania koła kierownicy i zwiększenie komfortu kierowania pojazdem. Mechanizm ten może być realizowany na różne sposoby, np. przez system hydrauliczny, elektryczny lub pneumatyczny. W przypadku systemu hydraulicznego mechanizm składa się z pompy hydraulicznej, cylindra hydraulicznego i zaworu ograniczającego ciśnienie. Podczas obracania koła kierownicy pompa hydrauliczna dostarcza płyn hydrauliczny do cylindra hydraulicznego, co umożliwia łatwiejsze i bardziej płynne obracanie koła kierownicy. Zawór ograniczający ciśnienie zapobiega przekroczeniu określonego poziomu ciśnienia w układzie i chroni przed uszkodzeniem pompy i cylindra. W przypadku systemu elektrycznego mechanizm składa się z silnika elektrycznego i przekładni zębatej, które umożliwiają łatwiejsze obracanie koła kierownicy przy niskich prędkościach lub podczas manewrowania. System pneumatyczny wykorzystuje sprężone powietrze do wspomagania kierownicy. Mechanizm wspomagania kierownicy zwiększa wygodę i bezpieczeństwo jazdy, szczególnie w przypadku cięższych pojazdów lub podczas manewrowania na niskich prędkościach.

Powiązane ćwiczenia