[podwozie] Kompendium wiedzy o przekładniach kierowniczych

[ArKos]

Tak jak wcześniej napisałem opiszę tęż trochę informacji na temat przekładni kierowniczych "maglownic". Z racji faktu iż pracowałem kilka lat w zakładzie naprawiającym przekładnie i pompy, a czasami jeszcze coś sie trafia "po godzinach" i pare groszy sie jeszcze zarobi na tym, opiszę troszkę informacji zaciągniętych z literatury i z doświadczenia. Mam nadzieję że takie informacje staną się przydatne dla was i nie dacie się naciągnąć mechanikom nie mających bladego pojęcia o tego typu układach. Może te informacje napisane są troszkę chaotycznie, ale nie mam zbyt dużo czasu na przemyślenia, a widzę, że na forum niektórzy z Was potrzebują pomocy, a te informacje mogą się przydać przy podejmowaniu decyzji.

 

Jednym z najważniejszych podzespołów samochodu jest układ kierowniczy. Jakiekolwiek zaniedbania w jego obsłudze mogą zakończyć się dużymi problemami a nawet tragicznie.

 

Jeszcze nie tak dawno układ kierowniczy samochodu zbudowany był na bazie ślimaka i ślimacznicy, dzięki którym zamieniano ruch obrotowy kierownicy na ruch liniowy drążków kierowniczych. Jednakże taki układ nie był pozbawiony wad, do których przede wszystkim należą zbyt duże opory ruchu, zależne w dodatku od skręcenia kół. Dlatego też był on sprawdzany zawsze przy kołach skierowanych na wprost. Obecnie konstruktorzy odeszli od tego rozwiązania na rzecz zębatki (a ściślej – zębnika) zamocowanej na osi kolumny kierownicy oraz listwy zębatej pracującej poprzecznie w stosunku do kolumny kierownicy. Co ciekawe – listwa zębata może mieć zmienne przełożenie, tzn. zęby na jej końcach są ułożone gęściej niż w środku, dzięki czemu jazda na wprost charakteryzuje się większą precyzją kierowania. Opory ruchu zębatki współpracującej z listwą zębatą są małe, a luzy niewielkie. Należy jednak pamiętać, że nie można całkowicie wyeliminować luzów. Wpływają one bezpośrednio na opory ruchu, a ponadto w układzie kierowniczym pozbawionym luzu każdy, nawet niewielki ruch kierownicy przenosiłby się na koła powodując ich skręt. Kierowca miałby więc kłopoty ze swobodnym utrzymaniem ruchu po prostej. Jak podaje literatura maksymalny luz w przekładni kierowniczej to 10 stopni. W układzie kierowniczym znajduje się ponadto wspomaganie, zwykle hydrauliczne, ułatwiające kierowcy skręcenie kół. Jest to szczególnie ważne w samochodach z przednim napędem, których kierowanie bez wspomagania jest praktycznie niemożliwe (za wyjątkiem niewielkich, miejskich autek). W zależności od kierunku ruchu listwy zębatej, płyn hydrauliczny przepływa przez odpowiednie otworki znajdujące się na wałku skrętnym (można też powiedzieć że jest to pewnego rodzaju rozdzielacz hydrauliczny - ci którzy naprawiają przekładnie wiedzą o czym pisze), a płyn hydrauliczny jest wtedy kierowany za tłok lub przed tłok i dzięki temu możemy skręcać w lewo lub prawo.Ostatnio coraz popularniejsze staje się wspomaganie elektryczne, w którym pompa hydrauliczna została zastąpiona silnikiem elektrycznym. Takie rozwiązanie jest najpopularniejsze w małych autach miejskich.

 

Do podstawowych objawów niesprawności układu kierowniczego należy nadmierny luz. Objawia się to stukami w zawieszeniu, trudnościami w kierowaniu autem. Przyczyn może być kilka m.in.: zużycie przekładni kierowniczej, którą w takim przypadku należy wymienić; luzy w przegubach drążków kierowniczych, które także należy wymienić; niewłaściwa regulacja zębatki, którą wystarczy wyregulować. Ponadto może to być luz w przegubach zwrotnic, które w takim przypadku należy wymienić. Luz w układzie kierowniczym może być również efektem zużytego przegubu krzyżakowego kolumny kierownicy, zużytych przegubów kulowych końcówek drążków kierowniczych lub zużytych przegubów kulowych wahaczy zawieszenia przedniego, tulei lub innych części zawieszenia przedniego. Jak więc widać przyczyn usterek jest dużo. Dlatego w przypadku stwierdzenia podejrzanych stuków, nadmiernych luzów, braku wspomagania czy trudności z utrzymaniem kierunku jazdy należy niezwłocznie udać się do warsztatu. Najczęściej usterka wynika ze zużycia wszystkich elementów układu, dlatego w przypadku awarii warto dokonać kompleksowej kontroli i przy okazji naprawy dokonać niezbędnych regulacji.

 

Nowa lub regenerowana. Najkosztowniejsza jest wymiana całej przekładni. Choć sama usługa (demontaż starej, montaż nowej) kosztuje stosunkowo niewiele, bo zapłacimy za nią już od 100 zł w zalężności od stopnia trudności demontażu i montażu, to zakup nowej wiąże się ze sporym wydatkiem. Jej koszt może wynieść nawet kilka tys. zł. Możliwa jest także regeneracja przekładni, choć pod tym pojęciem mogą kryć się różne znaczenia.W ramach regeneracji można także szlifować skorodowane elementy układu kierowniczego. Dzięki temu tak zregenerowana listwa wygląda jak nowa.W przypadku usterek wspomagania także możliwe są naprawy i regeneracje. Np. jeśli przekładnia kierownicza nie jest wspomagana z jednakową siłą w obu kierunkach najczęściej jest to wynikiem wypracowania powierzchni komory zaworu dystrybucyjnego. O czym później napisze.

 

Znakomita większość współcześnie produkowanych samochodów osobowych ma przekładnie kierownicze z listwą zębatą. Inne typy przekładni, jak np. śrubowa z obiegiem kulek zastosowana w Maybachu, należą do rzadkości.

 

Przekładnie z listwą zębatą występują w wersji bez wspomagania, ze wspomaganiem hydraulicznym (wykorzystującym pompę napędzaną mechanicznie lub elektrycznie) lub czysto elektrycznym. Ponieważ warsztatom, szczególnie zaś niezależnym (z uwagi na wiek pojawiających się w nich samochodów), zdecydowanie najczęściej zlecana jest naprawa przekładni wspomaganych hydraulicznie, na tym ich rodzaju się skoncentrujemy.

 

Budowa

We wnętrzu typowej przekładni znajduje się siłownik hydrauliczny obustronnego działania zintegrowany z listwą zębatą oraz mechaniczny zawór sterujący. W niektórych wersjach ponadto montuje się zawór elektromagnetyczny (sterowany np. jednym z wyjść układu stabilizacji ESP) regulujący wspomaganie, a konkretnie zmniejszający siłę wraz ze wzrostem prędkości pojazdu.

 

Sprawdzanie luzów

Brak wiedzy o działaniu wspomaganych hydraulicznie przekładni jest przyczyną wielu nieprawidłowych diagnoz stwierdzających nadmierny luz w zazębieniu wałka kierowniczego i listwy zębatej. Biorą się one przede wszystkim stąd, iż zarówno pracownicy stacji kontroli pojazdów, jak i mechanicy-diagności w warsztatach (autoryzowanych i niezależnych) stosują do kontroli przekładni (niezależnie od jej typu) wyłącznie metodę szybkich ruchów kierownicą w tę i z powrotem. Tymczasem nadaje się ona tylko do prostych przekładni (ślimakowych lub śrubowych), więc tak jak z powodzeniem mogła być wykorzystywana przez POLICJĘ do eliminowania z dróg Starów i Żuków, tak nie należy z niej korzystać w przypadku nowocześniejszych pojazdów. Zgodnie ze współczesną wiedzą diagnozowanie luzów układu kierowniczego z hydraulicznie wspomaganą przekładnią z listwą zębatą winno odbywać się w sposób następujący:

• samochód stoi na równej nawierzchni z kołami na wprost, opony, obręcze, ciśnienie w ogumieniu zgodne z danymi producenta pojazdu;

• obie osłony wyjść listwy zębatej zsunięte z obudowy przekładni tak, aby widoczne były przeguby kuliste drążków kierowniczych. Jeśli obserwację końców listwy zębatej i zakończeń drążków kierowniczych utrudnia smar, zanieczyszczenia, czy olej z układu wspomagania należy je wytrzeć (na tym etapie nie korzystamy z jakiegokolwiek rozpuszczalnika.

• uruchamiamy silnik i pozostawiamy go na wolnych obrotach, po czym polecając pomocnikowi wykonywanie płynnych ruchów kierownicą (ok. jeden obrót na dwie sekundy) patrzymy czy odpowiadają im proporcjonalne i równie płynne ruchy drążka kierowniczego (bez charakterystycznych przeskoków).

• Po stwierdzeniu luzów w przegubach drążków kierowniczych, należy drążki te wymienić, ustawić zbieżność i procedurę powtórzyć.

 

Uruchomienie

Po zamontowaniu zregenerowanej przekładni należy ją uruchomić, czyli napełnić olejem oraz dokładnie odpowietrzyć. W tym miejscu w zasadzie można by napisać, że czynności te trzeba wykonać zgodnie z zaleceniami producenta samochodu. Problem w tym, iż nie zawsze zalecenia takie są osiągalne dla niezależnego warsztatu. Dlatego podam procedurę wymagającą wprawdzie nieco większego nakładu pracy, ale w każdym przypadku gwarantującą pełne bezpieczeństwo dla pompy i przekładni oraz eliminującą ryzyko reklamacji spowodowanych nieprawidłowym uruchomieniem układu.

1. Zanim do nowej przekładni zostaną podłączone przewody, napełniamy zbiornik olejem. Jeżeli gdziekolwiek w układzie zauważyliśmy opiłki metalowe, wcześniej na nowe należy wymienić zbiornik oraz przewody.

2. Poprzez odłączenie zasilania lub sterowania silnika, ewentualnie w inny sposób, doprowadzamy do tego, by jednostka napędowa nie podjęła pracy gdy uruchomiony zostanie rozrusznik.

3. Zamykamy wylot przewodu powrotnego przy przekładni, zaś wylot przewodu ciśnieniowego wprowadzamy do czystego naczynia (gdy zachodzi taka potrzeba przewód ten przedłużamy).

4. Obracając rozrusznikiem przepompowujemy ok. 1 litr oleju, dopełniając jednocześnie, jeśli trzeba, zbiornik.

5. Odblokowujemy wylot przewodu powrotnego, podłączamy oba przewody do przekładni. Uwaga! Jeżeli mają one jednakowe końcówki pilnujemy, by się nie pomylić, gdzie który ma zostać podłączony!

6. Dopełniamy poziom oleju w zbiorniku i uruchamiamy silnik.

7. Pozostawiamy silnik na wolnych obrotach, czekamy aż temperatura oleju osiągnie ok. 60-80 oC. Gdy się on już odpowiednio nagrzeje wykonujemy 6 do 10 płynnych obrotów kierownicą w tę i z powrotem. Nie należy przeciążać układu nadmiernym naciskiem w położeniach skrajnych, gdyż może dojść wówczas do uszkodzenia przekładni lub pompy.

8. Oglądamy płyn w zbiorniku. Jeśli ma on kolor jasnobrązowy lub czerwony oraz widoczne są w nim pęcherzyki świadczy to o zapowietrzeniu układu. Należy wówczas wyłączyć silnik, odczekać ok. pół godziny, a następnie powtórzyć odpowietrzanie.

Pełne odpowietrzenie układu wspomagania jest niezbędne gdyż inaczej może on stać źródłem zbędnych dźwięków (wycie, buczenie)oraz grozi, że będzie pracował "skokami".

 

Skąd te luzy

Częstą przyczyną pojawienia się luzów drążków kierowniczych jest ich przeciążenie spowodowane:

• obracaniem kierownicą, gdy samochód stoi;

• usiłowaniem skręcenia pod dużym kątem podczas gdy jedno z kół opiera się o krawężnik;

• boczne uderzenia kołami w różne przeszkody.

 

Luz wcale nie tak rzadko powstaje także na skutek nieprawidłowego montażu drążków. Otóż część mechaników korzysta wówczas z kluczy stosowanych przez hydraulików do skręcania stalowych instalacji wodociągowych. Instalacje takie należą do przeszłości, ale klucze niestety pozostały. Ich samozaciskające szczęki powodują, że w trakcie dokręcania obudowa przegubu zostaje zgnieciona, w związku z czym jednej płaszczyźnie pojawiają się zacięcia, a w innych kierunkach luzy. To nie jedyny błąd popełniany w trakcie montażu drążków. Na razie proszę przyjąć jako najbardziej elementarną zasadę, że nie wolno odkręcać lub dokręcać drążków kierowniczych bez "przytrzymania" listwy zębatej, czyli mówiąc bardziej naukowo nie wolno wprowadzać dużych momentów do zazębienia wałka kierowniczego z uzębieniem listwy. Z prostych obliczeń wynika bowiem, że w przypadku przekładni o średnicy listwy 27 mm i użycia przy odkręcaniu/dokręcaniu drążka momentu 200 Nm (20,5 kGm) w zazębieniu pojawia się siła 8333 N (850 kG)! Jak to musi odbić się na stanie przekładni nie trzeba tłumaczyć.

Luzy w przekładni kierowniczej to dosyć podstępna usterka. Nie pojawiają się z dnia na dzień, ale zwiększają stopniowo. Kierowca powoli się do nich przyzwyczaja i nie zauważa, że coraz gorzej panuje nad autem. Oczywiście, są pewne sygnały ostrzegawcze - stuki dochodzące z okolic kół podczas pokonywania nierówności lub przy wykonywaniu manewrów, wycieki płynu z przekładni kierowniczej, problemy z utrzymaniem kierunku jazdy. Do niepokoju o stan układu kierowniczego powinien też skłonić nas zbyt duży jałowy ruch koła kierownicy bez poruszenia się kół samochodu.

W większości aktualnych modeli można przyjąć, że wszystko powinno być w porządku, jeśli ruch jałowy nie jest większy niż na "dwa-trzy palce". W krańcowych położeniach i w chwili pokonywania oporu między ruchem jałowym i poruszaniem kół nie powinny pojawiać się metaliczne stuki. Jeśli zauważymy którykolwiek z powyższych objawów, to bez zwłoki należy zgłosić się do warsztatu lub najbliższej stacji diagnostycznej, żeby sprawdzić, co jest ich powodem. Czasami przyczyna jest błaha i tania do usunięcia, np. wybity drążek kierowniczy czy luźny łącznik stabilizatora.

A jeśli winna jest przekładnia kierownicza? Wtedy może być drogo! Nowa część do auta klasy średniej, a nawet do nowoczesnego kompaktu może kosztować nawet kilka lub kilkanaście tysięcy złotych! Na szczęście zazwyczaj przekładnię można uratować znacznie taniej poprzez jej naprawę (regenerację). W przypadku przekładni bez wspomagania usługa taka kosztuje od ok. 150 do 200 zł, za naprawę przekładni ze wspomaganiem trzeba zapłacić co najmniej od 350 zł (bez kosztów zdjęcia i założenia). W przypadku nietypowych lub poważnie uszkodzonych przekładni ceny te mogą być nawet wielokrotnie wyższe. Co się psuje w maglownicy?

 

To się psuje w przekładniach

Większość aut jeżdżących po naszych drogach wyposażona jest w zębatkowe przekładnie kierownicze nazywane potocznie maglownicami. Zwykle problemy z nimi wynikają z wytarcia się elementów zębnika oraz współpracującej z nim zębatki na listwie. W takim przypadku objawem jest luz na kierownicy, szczególnie w okolicach jej środkowego położenia, mogą się też pojawiać stuki. Przyczyną luzów bywają też wyrobione tuleje prowadzące listwę wewnątrz obudowy. Jednak nie wszystkie luzy powodują konieczność remontu przekładni - czasem wystarczy ją odpowiednio wyregulować. Bardzo często zdarzają się problemy ze szczelnością przekładni. Wynikają z uszkodzenia uszczelniaczy lub też z korozji elementów przekładni. Najprościej, bo bez demontażu maglownicy, można usunąć wycieki z przewodów ciśnieniowych. Najlepszym miejscem do sprawdzenia stanu układu kierowniczego jest stacja diagnostyczna. Dzięki wyposażeniu stanowisk m.in. w tzw. szarpaki diagności są w stanie wychwycić usterki, których nie dałoby się zdiagnozować w trakcie normalnych oględzin na podnośniku. W razie wątpliwości nie należy czekać do terminu badania obowiązkowego - ze stacji można skorzystać zawsze, kiedy nie jesteśmy pewni stanu technicznego auta. Nie trzeba wtedy wykonywać zestawu badań obowiązkowych, wystarczy poprosić o sprawdzenie interesujących nas podzespołów.

Awarii często dałoby się uniknąć

Przekładnie kierownicze psują się z kilku powodów. Często, szczególnie w przypadku stosunkowo młodych aut, problem tkwi w skąpstwie producentów. Dzieje się tak np. w Golfie IV czy Skodzie Octavii, Seatach, dotyczy to też niektórych wersji VW Pasata, gdzie użyto przekładni dwóch producentów, nawet w kilkach letnich autach wykonana z kiepskiego materiału listwa maglownicy jest tak skorodowana, że spod uszczelniaczy przez wżery metalu sączy się olej. Z podobnymi przypadłościami swoich aut borykają się również właściciele Opli Vectr B. W wielu przypadkach winę za wystąpienie awarii ponosi użytkownik lub niechlujnie pracujący warsztat.

Zła wiadomość dla fanów tuningu: szerokie, wielkie, niskoprofilowe koła są zabójcze dla maglownic. Zastosowanie felg o kilka rozmiarów większych niż te, które przewidział producent auta, ze względu na olbrzymi wzrost obciążeń przenoszonych przez układ kierowniczy, bardzo szybko kończy się potężnymi luzami na przekładni. Na początku da się je wyczuć głównie przy kołach w położeniu do jazdy na wprost, czyli w pozycji, w której znajdują się najczęściej. Później pojawiają się stuki.

Szkodliwy wpływ zbyt szerokich i niskich opon pogłębia się oczywiście wraz z zastosowaniem sztywniejszych amortyzatorów i obniżanych sprężyn. Często awaria kosztującej kilka tysięcy. Uszkodzenie maglownicy spowodowane jest uszkodzeniem kosztujących grosze osłon gumowych. Jeśli przez sparciałą lub popękaną gumę do obudowy przekładni oraz na listwę zębatą dostanie się choćby odrobina wilgoci i brudu drogowego, w ciągu kilku miesięcy dojdzie do poważnej awarii. Przy okazji każdej wizyty w warsztacie warto więc sprawdzić stan osłon. Jeśli okażą się uszkodzone, poza ich wymianą warto od razu zlecić kontrolę stanu przekładni

Pompa wspomagania

Pompy wspomagania przestają działać na skutek zużycia eksploatacyjnego lub w wyniku awarii maglownicy. Jeśli ze wspomagania przekładni wycieknie olej, pompa zatrze się. Jeżeli więc zauważymy duży wyciek oleju z okolic układu kierowniczego lub jeśli pompa wspomagania zacznie wydawać w czasie pracy dziwne, metaliczne odgłosy, najbezpieczniej jest wyłączyć silnik i odholować auto do serwisu.

Naprawa przekładni

Naprawa maglownicy polega zwykle na dokładnym oczyszczeniu elementów, przeszlifowaniu listwy, montażu nowych tulei oraz uszczelnień. Niektóre warsztaty chromują listwy, żeby usunąć z nich wżery i uzupełnić ubytki materiału - trwałość takiej powłoki galwanicznej jest ograniczona. Z wiedzy i doświadczenia w takie zabiegi chromowania nie wierzę. Nie należy też wierzyć w żadne obróbki cieplne listwy, co może doprowadzić do zniszczenia listwy lub późniejszej tragedii wskutek odkształcenia się listwy. Naprawy może wymagać też komora zaworu dystrybucyjnego rozdzielającego siłę wspomagania (objaw: różna siła wspomagania w zależności od kierunku kręcenia kierownicą). Komora jest roztaczana i wypełniana tuleją redukcyjną.

 

Autor: Toruń,

Żródło: http://www.forum.alfaholicy.org/