Układ napędowy to zbiór mechanizmów umożliwiający przeniesienie w kontrolowany sposób energii mechanicznej pracującego silnika do kół napędzanej osi w postaci siły napędowej na styku tych kół z powierzchnią drogi.

Zespół napędowy to zbiór podzespołów układu napędowego połączony w jedną całość (skręcony). Dla układu napędowego klasycznego to zazwyczaj: silnik, sprzęgło, skrzynia biegów; dla układu napędowego zblokowanego to: silnik oraz sprzęgło, skrzynia biegów i most napędowy zmontowane w jednej obudowie.

Podzespół układu napędowego to: silnik, sprzęgło, skrzynia biegów, skrzynia rozdzielcza, wał napędowy, most napędowy. Podzespoły składają się z mechanizmów, części i detali. Detal to przedmiot nierozbieralny, np. nakrętka.

Powszechnym źródłem mechanicznego napędu pojazdów samochodowych jest tłokowy silnik spalinowy. W silniku tym występuje zamiana energii chemicznej zawartej w paliwie na energię mechaniczną. Czynnikiem roboczym w silniku spalinowym są spaliny powstające w wyniku spalenia paliwa w cylindrze silnika. Uzyskana w ten sposób energia cieplna na skutek oddziaływania spalin na ruchomy tłok zostaje przetworzona na energię mechaniczną.

Silniki tłokowe można podzielić na:

• dwusuwowe – realizują cykl pracy w ramach jednego obrotu wału korbowego,

• czterosuwowe – realizują cykl pracy w ramach dwóch obrotów wału korbowego.

Obecnie wykorzystuje się przede wszystkim silniki suwowe, stąd dalsza kategoryzacja dotyczy tylko tego typu. Ze względu na sposób zapłonu tłokowe silniki spalinowe dzieli się na:

• silniki o zapłonie iskrowym $\left(\mathrm{ZI}\right)$ – źródło energii w tym przypadku jest zewnętrzne: zapłon następuje od zewnętrznego źródła energii, czyli od iskry elektrycznej powstającej między elektrodami świecy zapłonowej,

• silniki o zapłonie samoczynnym $\left(\mathrm{ZS}\right)$ – w tym przypadku zapłon jest samoczynny i następuje w wyniku wtrysku paliwa do silnie sprzężonego powietrza, które jest bardzo nagrzane,

• silniki o zapłonie iskrowo‑samoczynnym $\left(\mathrm{ZIS}\right)$ − podstawowy sposób zapłonu stanowi iskrowy, ale w określonych warunkach pracy występuje tzw. zapłon częściowo samoczynny.

Sprzęgło to mechanizm, który pozwala na przeniesienie ruchu obrotowego z wału napędowego na wałek bierny i tym samym wprawia w ruch napędzane urządzenie.

Skrzynia biegów stanowi mechanizm umożliwiający zmianę przełożenia. Przekazuje moc wytwarzaną przez silnik do pojazdu bądź innego urządzenia. Zmiana przełożenia jest wprost proporcjonalna do zmiany przekazywanego momentu obrotowego. Przekładnia główna i przekładnia zębata są na stale ze sobą zazębione. Przenoszą moc poprzez wał napędowy na koła, a także moc z silnika do piast kół pojazdów, wykorzystując do tego skrzynię biegów.

Mechanizm różnicowy składa się z kół ulokowanych między wałem napędowym a osiami urządzenia bądź pojazdu. Służy do kompensacji różnicy prędkości obrotowych kół osi przy pokonywaniu przez nie łuków o zróżnicowanych długościach.

Półoś napędowa to element układu napędowego pojazdu, który łączy skrzynię biegów lub most napędowy z piastą koła. Pozwala na przeniesienie momentu napędowego z silnika na koło pojazdu. Klasyfikacja układów napędowych obejmuje:

• napęd klasyczny (przedni lub tylny) – tylko jedna z osi (przód lub tył) jest napędzana, podczas gdy druga jest swobodna,

• napęd zblokowany na przednią oś $\left(\mathrm{FWD}\right)$ – obie przednie koła są napędzane, podczas gdy tylne koła są swobodne,

• napęd zblokowany na tylną oś $\left(\mathrm{RWD}\right)$ – tylko tylne koła są napędzane, a przednie koła są swobodne,

• napęd na cztery koła ($4\times 4$ lub $\mathrm{AWD}$) – obie osie (przednia i tylna) są napędzane, przez co przyczepność w warunkach jest lepsza,

• napęd na wszystkie koła stały $\left(\mathrm{AWD}\right)$ – wszystkie koła są napędzane przez cały czas, nie istnieje możliwość wyłączenia napędu na którąś z osi.

Układ kierowniczy - jeden z najważniejszych podzespołów pojazdów samochodowych. Układ kierowniczy jest zbiorem elementów konstrukcyjnych, które współdziałając ze sobą, pozwalają nadawać pojazdowi kierunek zgodnie z potrzebami i zamysłami kierowcy.

Budowa układu kierowniczego zależy od jego typu.

Podstawowe elementy układu kierowniczego:

• Koło kierownicy - okrągły element układu kierowniczego. Służy do sterowania, czyli do zmiany kierunku jazdy zgodnie z zamysłami kierowcy.

  RFUw6RTufxVf2

  Ilustracja przedstawia koło kierownicy. Jest okrągła. W wewnętrznej części ma trzy ramiona.

  

• Kolumna kierownicza - element układu kierowniczego. Służy do przenoszenia momentu obrotowego z koła kierownicy na przekładnie. Kolumna kierownicza posiada systemy regulacji położenia, który może być manualny lub wspomagany elektrycznie.

• Przekładnia kierownicza - element układu kierowniczego. Służy do zmiany ruchu obrotowego koła kierownicy na ruch podłużny osi skręcającymi kołami. Najczęściej stosowaną przekładnią jest przekładnia zębatkowa (maglownica), w której ruch obrotowy wału kolumny kierownicy jest przenoszony przez wałek zębaty na listwę zębatą, zamontowaną przesuwnie w obudowie przekładni. Obracanie się wałka zębatego prowadzi do wysuwania się listwy zębatej, która poprzez drążek kierowniczy i jego końcówkę powoduje obrót zwrotnicy koła w prawą lub lewą stronę.

W samochodach ciężarowych stosowana jest przekładnia śrubowo‑kulkowa. W tego typu przekładni ruch obrotowy koła kierownicy powoduje obrót wałka wejściowego oraz przesunięcie nakrętki na wałku. W wyniku obrotu wałka kulki przetaczają się prowadnicą i opuszczają gwint, w którym się poruszają od strony nakrętki. Nakrętka wyposażona jest w zębatkę, a przez to, że jest zazębiona z wycinkiem zębatym wałka wyjściowego, ruch obrotowy wałka wejściowego zostaje przekształcony w ruch posuwisty nakrętki, a dalej w ruch obrotowy wałka wyjściowego.

• Mechanizm zwrotniczy - część układu kierowniczego. Służy do przenoszenia ruchu obrotowego koła kierownicy na skręt kół. Do elementów mechanizmu zwrotniczego zalicza się zespół dźwigni oraz drążków łączących koła. Aby mechanizm działał prawidłowo, każde z kół samochodu musi toczyć się bez poślizgu bocznego podczas jazdy po łuku o różnym promieniu krzywizny.

Elementy mechanizmu zwrotniczego:

• Przekładnia kierownicza (opisana wyżej),

• Drążek kierowniczy - łączy przekładnię kierowniczą ze zwrotnicą zawieszenia. Odpowiada za właściwe prowadzenie przednich kół samochodu dzięki przekazywaniu ruchu przekładni kierowniczej na zwrotnice kół. Drążek kierowniczy posiada przegub kulisty, który jest przykręcony do listwy przekładni kierowniczej. Drugi koniec drążka jest połączony z końcówką drążka przegubowo złączoną ze zwrotnicą koła.

  Ogólna budowa drążka kierowniczego:

• końcówki drążka kierowniczego – drążek kierowniczy posiada dwie końcówki: końcówkę wewnętrzną i końcówkę zewnętrzną. Końcówka wewnętrzna jest zamocowana do przekładni kierowniczej, która jest sterowana przez kierownicę, podczas gdy końcówka zewnętrzna łączy się z mechanizmem kierującym kołami (np. z wahaczami),

• łożysko kulowe – wewnątrz końcówki drążka kierowniczego znajduje się łożysko kulowe. To łożysko kulowe pozwala na elastyczny ruch obrotowy i umożliwia końcówce drążka przekazywanie ruchu od kierownicy do mechanizmu kierującego kołami,

• koperty – końcówki drążka kierowniczego zazwyczaj są osłonięte kopertami, znymi również jako manszety ochronne. Koperty chronią wnętrze końcówek przed zanieczyszczeniami, brudem, wilgocią i innymi czynnikami zewnętrznymi, co pomaga w utrzymaniu trwałości drążka,

• złącza lub śruby – końcówki drążka kierowniczego są zamocowane na obu końcach drążka za pomocą złączy lub śrub. Te elementy trzymają końcówki na miejscu i zapewniają im stabilność,

• uszczelki – w niektórych konstrukcjach drążka kierowniczego można znaleźć uszczelki, które pomagają zabezpieczyć łożysko kulowe i chronią je przed zanieczyszczeniami.

RMqq2xZjyPAed

Schemat przedstawia drążek kierowniczy. To połączone ze sobą wałki. Po prawek stronie są połączone ze sobą elementy przypominające trapezy - jeden jest mniejszy, drugi - końcowy większy.

• Kolumna MacPhersona

• Końcówka drążka kierowniczego - łączy zwrotnicę koła z drążkiem i przekładnią kierowniczą. Końcówki – podobnie jak wszystkie części samochodowe – po jakimś czasie także ulegają zużyciu i wymagają wymiany. Zużyta końcówka drążka może doprowadzić nawet do tragicznego w skutkach odczepienie się koła w czasie jazdy.

• Stabilizator - zazwyczaj montowany na osi przedniej i tylnej. Zadaniem stabilizatora jest zapobieganie nadmiernym przechyłom nadwozia w czasie pokonywania zakrętów. Stabilizator łączy wahacze kół tej samej osi i jest zamocowany do nadwozia lub ramy pomocniczej za pomocą gumowych tulei.

• Wahacze - wielofunkcyjne elementy zawieszenia. Najważniejszą rolą wahaczy jest umożliwienie wzdłużnego i poprzecznego przemieszczania się kół jezdnych. Stanowią one elementy prowadzące koła i mają za zadanie utrzymywanie ich w określonym położeniu.

  Raxn0IzKlHagQ

  Schemat wahaczy. To dwa równoległe do siebie elementy. Po lewej stronie są połączone pionową częścią. Na pionowej części równolegle do podstawy znajduje się podłużny element zakończony gumową częścią.

  

• Zwrotnica - odpowiada za prowadzenie koła jezdnego w pozycji przewidzianej przez zawieszenie i układ kierowniczy. To od rodzaju łożyska koła zależy, czy jest ono osadzone w zwrotnicy, czy też do zwrotnicy jest przykręcona piasta koła.

  RM1OziEseGhGM

  Schemat zwrotnicy. Po prawej stronie jest pionowa część z okrągłym otworem. W dolnej części jest element odchodzący w lewo. Jest prostopadły do części po prawej stronie.

  

• Wspomaganie układu kierowniczego - system ułatwiający prowadzenie pojazdu polegający na zmniejszeniu siły obrotu kierownicy, jaki musi wykonać kierowca podczas zmiany toru jazdy. Najczęściej stosowanym układem wspomagania kierownicy jest układ hydrauliczny. Układ ten wykorzystuje płyn hydrauliczny, który sprężany jest przez pompę zasilaną przez silnik. W nowszych samochodach układem wspomagającym jest elektryczne wspomaganie kierownicy (EPS), które wykorzystuje silnik elektrycznego pobierający energię z układu elektrycznego pojazdu.

  Ro9YGgMo23FV3

  Schemat przedstawia hydrauliczny układ wspomagania kierownicy. W górnej części po prawej stronie jest zbiornik. Łączy się z lewej strony z pompą. Pompa łączy się w dół z przekładnią kierowniczą w postaci podłużnej części.

  

Układ zawieszenia to zespół elementów, które łączą konstrukcję nośną (ramę lub nadwozie samonośne) z kołami pojazdu. Układ zawieszenia służy do przenoszenia sił oddziaływania poszczególnych kół pochodzących od:

• ciężaru pojazdu,

• reakcji kół na nierówności jezdni,

• sił napędowych i hamujących,

• poprzecznych sił bezwładności występujących podczas pokonywania zakrętów.

Zawieszenie samochodu to zespół elementów łączących koła jezdne (osie, mosty napędowe) z ramą lub nadwoziem samonośnym. Zadaniem zawieszenia jest zapewnienie utrzymania nadwozia na określonej wysokości nad jezdnią, stateczności i sterowności pojazdu podczas jazdy, a także odpowiedniego komfortu pasażerów dzięki ograniczaniu wstrząsów powodowanych przez nierówności podłoża. Zawieszenie ma także chronić przewożony ładunek przed wstrząsami i drganiami oraz zwiększyć trwałość mechanizmów samochodu. Rozróżniamy wiele rodzajów zawieszeń kół jezdnych, zarówno kierowanych, jak i niekierowanych, napędzanych czy toczących się swobodnie. Istnieje także wiele konstrukcji zawieszeń, np. proste, wielowahaczowe, aktywne (kontrolowane i sterowane za pomocą systemów elektronicznych). Każdy rodzaj zawieszenia – zarówno przednie, jak i tylne – posiada następujące elementy:

• wodzące (prowadzące) koło – zapewniają stateczność i kierowalność pojazdu (wahacze, drążki reakcyjne, stabilizatory, metalowo‑gumowe elementy mocujące),

• resorujące – zapewniają płynność jazdy (resory piórowe, stalowe sprężyny śrubowe, sprężyny gazowe, miechy powietrzne, drążki skrętne, stabilizatory),

• tłumiące – rozpraszają energię zmagazynowaną w elementach sprężystych i ułatwiają utrzymanie ciągłego kontaktu kół jezdnych z nawierzchnią drogi (amortyzatory, tłumiki cierne),

• ograniczniki skoku (dla fazy rozciągania i ściskania).

W zawieszeniach hydropneumatycznych znaleźć można także części samego układu hydraulicznego, czyli elementy zasilające, sterujące i łączące (pompy hydrauliczne, zbiorniki płynu, filtry, rozdzielacze, regulatory, zawory, przewody, czujniki).

R1ORKqxT5Nsns

Schemat podziału zawieszeń. Zawieszenia dzieli się na zależne, niezależne i półzależne. Od zawieszenia zależnego strzałka do osi sztywnej. Od zawieszenia niezależnego strzałka do: oś łamana, wahaczowe, kolumnowe. Od niezależne wahaczowe strzałka do sześciu typów: jednowahaczowe, dwuwahaczowe, wielowahaczowe, wahacze wzdłużne, wahacze skośne, wahacze poprzeczne. Od wahaczy poprzecznych strzałki do: wahaczy równoramiennych i nierównoramiennych. Od wahaczy kolumnowych strzałka do Mc Pherson. Od zawieszenia półzależnego strzałka do belki skrętnej.

• Podział zawieszeń

Metalowe elementy sprężyste

• Resory piórowe - składają się z tzw. piór, czyli płaskowników wykonanych ze stali sprężynowej, umieszczonych równolegle do osi wzdłużnej pojazdu. Różnią się one długością - płaskownik położony najwyżej jest najdłuższy, a każdy kolejny krótszy od poprzedniego. Wszystkie płaskowniki są ze sobą złączone sworzniem (śrubą główną).

  RUcoHhahaWtIi

• Sprężyny śrubowe - charakteryzuje duża zdolność do odkształcania oraz akumulowania energii. Sprężyny śrubowe izolują nadwozie samochodu od drgań wywołanych nierównym terenem.
  Ze względu na budowę rozróżnia się między innymi:

  • Sprężyny cylindryczne,

    RRqpxQRKkpAt1

    Ilustracja przedstawia sprężynę typu cylindrycznego. Sprężyna ma równą średnicę zwojów.

    

  • Sprężyny typu pigtail,

    R1Dj92QtJIdju

    Ilustracja przedstawia sprężynę typu pigtail. Sprężyna ma zmniejszoną średnicę zwojów końcowych.

    

  • Sprężyny typu mini‑blok,

    R1cQLYzvGnErf

    Ilustracja przedstawia sprężynę typu mini‑blok. Sprężyna ma szerszą średnicę zwojów środkowych.

    

  • Sprężyny typu side load i side load‑2 (krzywo nawinięte).

    R1bhMaaXKGXtq

    Ilustracja przedstawia sprężynę typu side load.

    

• Drążki skrętne - wykonywane są w postaci rury, pręta lub pakietu płaskowników. Drążki przyjmują obciążenia wyłącznie skręcające, a montowane są wzdłużnie i poprzecznie.

• Gumowe elementy sprężyste - dzięki dobrym własnościom wibroizolacyjnym tuleje gumowe oraz metalowo‑gumowe stosowane są jako elementy konstrukcyjne mocowania wahaczy, resorów itp. Elementy gumowe przy niezależnym zawieszeniu mogą pracować na rozciąganie, ściskanie, skręcanie oraz ścinanie.

  RGQpY7hyaRkSt

• Pneumatyczne elementy sprężyste - umożliwiają dostosowanie twardości resorowania do obciążenia, zachowując stałą wysokość nadwozia. Resor pneumatyczny to wypełniony powietrzem mieszek wykonany z gumy syntetycznej. Dzięki zaworowi ciśnienie powietrza regulowane jest na odpowiednim poziomie niezależnym od obciążeń spowodowanych przez nierówności na drogach.

  Ry5Brq9xwUspv

Instrukcja

W atlasie grafiki warstwowe przedstawiają poszczególne elementy nadwozia pojazdu samochodowego. Aby zobaczyć dany element, należy kliknąć na jego nazwę.

R5XAzgpBcTG68

Przykładowy wygląd planszy atlasu. Na ilustracji jest ukazany stalowy szkielet nadwozia samochodu. Poniżej napisy: nadwozie samochodowe, struktura nadwozia samochodowego, elementy nadwozia ze stali miękkiej, elementy nadwozia ze stali wyższej wytrzymałości, elementy nadwozia ze stali wysokiej wytrzymałości, elementy nadwozia ze stali o podwyższonej wytrzymałości, elementy nadwozia ze stali o bardzo wysokiej wytrzymałości, elementy nadwozia z aluminium. Czerwoną strzałką wskazano napis: elementy nadwozia ze stali o wyższej wytrzymałości.

Niektóre elementy mogą na siebie nachodzić, dlatego należy pamiętac o ich odkliknięciu.

Przykładowy samochód „A”

Struktura i elementy nadwozia samochodu „A”

Nadwozie samochodu „A”

Przykładowy samochód „B”

Struktura i elementy nadwozia samochodu „B”

• Nadwozie samochodowe

Nadwozie samochodu „B”

Podwozie jest jednym z głównych elementów składowych pojazdu. W skład podwozia wchodzą układy odpowiadające za zachowanie się pojazdu na drodze:

• zawieszenie,

• układ kierowniczy,

• układ hamulcowy.

Rama pojazdu samochodowego - podstawowy element nośny w pojazdach o konstrukcji ramowej. Zadaniem ramy jest utrzymanie odpowiedniej sztywności oraz przejęcie obciążeń, które powstają w czasie jazdy. Ramę najczęściej stosuje się w samochodach ciężarowych, autobusach, terenowych, dostawczych.
Rodzaje ram:

• Rama podłużnicowa - składa się z dwóch podłużnych belek nośnych połączonych kilkoma belkami poprzecznymi. Podłużnice wykonywane są z blach stalowych w postaci belek o przekroju otwartym bądź zamkniętym. Ramy te możemy zauważyć w samochodach terenowych (np. Suzuki Vitara, Mercedes Benz G).

  R19qNjBeBKz8v

• Rama krzyżowa - składa się z dwóch podłużnic skrzyżowanych ze sobą bądź zbliżonych do siebie w środkowej części. Tego typu ramy stosowane są w pojazdach ciężarowych i dostawczych.

  R1VpyybGv2UCX

• Rama płytowa - wykonana z blachy płyty, która stanowi dolną część nadwozia. Ramy płytowe są stosowane w wielu samochodach, ponieważ są lekkie i mocne, a także zapewniają zawieszeniu większą sztywność. Ponadto ramę płytową można łatwo dostosować do potrzeb konkretnego samochodu.

  RL5rgJrLpsWE4

• Rama centralna - składa się z dwóch elementów: ramy i półosi. Ramę stanowią profilowane elementy, które są połączone w sposób pozwalający uzyskać odpowiednią sztywność i wytrzymałość. Półoś z kolei jest wykonana z odpowiednio wyprofilowanych rur, które są mocowane do ramy. Rama centralna zawieszenia zapewnia optymalną sztywność i wytrzymałość, a także odpowiednią stabilność całego układu zawieszenia. Ramy centralne były dawniej montowane w samochodach terenowych, lecz obecnie już się ich nie stosuje.

  R118uFoRhzcjm

• Rama kratownicowa - konstrukcja nośna wykonana z profili metalowych, tworząca podstawę i szkielet samochodu. Jej głównym celem jest zapewnienie odpowiedniego poziomu sztywności, tak aby samochód posiadał odpowiednią kontrolę i zachowywał się stabilnie zarówno w zakrętach, jak i na prostych drogach. Rama kratownicowa pojazdu przenosi siły związane z hamowaniem, skręcaniem i wybieraniem zakrętów do kół pojazdu, dzięki czemu zapewnia ona stabilność pojazdu. Kratownicowe ramy mogą być stosowane w autobusach oraz samochodach sportowych.

  R1UGYKpHnO0fL