Vítejte zpět v Gearhead 101 — sérii o základech toho, jak fungují auta pro automobilové nováčky.
V našem prvním článku ze série jsme diskutovali o výhodách a nevýhodách fungování motoru automobilu. Dozvěděli jsme se, že prostřednictvím hromady drobných explozí vytváří motor vašeho auta rotační pohyb v klikovém hřídeli. Tento rotační pohyb se nazývá točivý moment — je to, co pohání auto.
Všechno dobré a dobré. Jak ale přeneseme točivý moment z motoru, abychom pohnuli koly auta?
Odpověď na tuto otázku je tématem dnešního příspěvku:hnací ústrojí.
Hnací ústrojí není jedinou součástí vašeho auta, ale spíše řadou dílů, které spolupracují při přenosu rotační síly produkované vaším motorem na vaše kola, aby se vaše auto mohlo pohybovat.
Možná jste se již někdy setkali se slovem „powertrain“. I když se často používá zaměnitelně s hnacím ústrojím, není to totéž. Pohonné ústrojí zahrnuje vše, co auto rozjede, včetně motoru. Hnací ústrojí zahrnuje věci, díky nimž auto jede, ne včetně motoru. Níže se zaměříme na tyto exkluzivní díly motoru.
Existuje několik uspořádání hnacího ústrojí. V tomto článku se zaměřím na dva, které se nacházejí ve většině vozidel:pohon zadních kol a pohon předních kol. V mém dalším článku se dostaneme do překvapivě komplikovaného světa pohonu všech čtyř kol a pohonu všech kol!
U uspořádání s pohonem zadních kol se výkon přenáší na zadní kola, aby se vůz pohyboval. Je to uspořádání hnacího ústrojí, které je nejdéle používané a dodnes se používá u mnoha osobních a nákladních automobilů.
Toto uspořádání poskytuje nesčetné výhody ve srovnání s řadou předních kol. Za prvé, rovnoměrněji rozděluje hmotnost na každou pneumatiku, což zase poskytuje lepší řízení a ovladatelnost. Za druhé, pohon zadních kol může nabídnout lepší brzdění ve srovnání s vozidly s pohonem předních kol. Konečně, a to je pravděpodobně nejdůležitější, uspořádání pohonu zadních kol rozděluje úkoly řízení a řízení vozidla, což může vést k lepší ovladatelnosti a akceleraci. U vozidel s pohonem zadních kol musí vůz pohybovat pouze zadní kola. U vozů s pohonem předních kol musí kola posouvat vůz dopředu nebo dozadu a řídit doleva nebo doprava. Více si o tom povíme, když níže probereme uspořádání pohonu předních kol.
Pohon zadních kol se skládá z následujících hlavních částí:
Přenos. Mám v plánu věnovat celý článek tomu, jak převodovky fungují, ale prozatím pochopte, že převodovka řídí množství výkonu, který jde z vašeho motoru na vaše kola. U vozů s pohonem zadních kol je převodovka připevněna k zadní části motoru pomocí setrvačníku. Převodovka přebírá rotující pohyb – točivý moment – od klikového hřídele motoru a předává jej…
Hnací hřídel. Hnací hřídel je otočná trubka, která se připojuje k zadní části převodovky a přenáší točivou sílu, která začala v motoru, do zadní části vozidla u diferenciálu (více o tom v trochu). Konstrukce hnacího hřídele se dodávají ve dvou typech:momentová trubka a Hotchkiss.
Hnací hřídele s točivými trubkami se používaly u starších vozidel a dodnes se používají u některých nákladních automobilů a SUV. Samotný hnací hřídel je přiložen v tubě. Momentové trubky spojují převodovku a diferenciál prostřednictvím jediného univerzálního kloubu nebo zkráceně U-kloub.
Hnací hřídele Hotchkiss jsou běžnější konstrukcí hnacích hřídelí. Na rozdíl od hnacích hřídelí s torzní trubkou mají hnací hřídele Hotchkiss otevřenou konstrukci, což znamená, že ve skutečnosti můžete vidět, jak se hnací hřídel otáčí pod vaším vozem, když se pohybuje. Kromě toho, místo použití pouze jednoho U-kloubu pro spojení převodovky a diferenciálu, používají hnací hřídele Hotchkiss dva U-klouby.
Rozdíl. Diferenciál je část o velikosti melounu, která je umístěna mezi dvěma zadními koly. Je to poslední zastávka podél hnacího ústrojí, než se točivý moment přenese na zadní kola. Diferenciál přenáší točivý moment a způsobuje jejich protáčení, což zase pohání vůz.
Říká se tomu „diferenciální“, protože umožňuje dvěma zadním kolům na stejné nápravě pohybovat se různě rychlosti. Pravděpodobně si říkáte:"Kdy by se moje zadní kola pohybovala různými rychlostmi?" No, běžným příkladem je, když jdete za roh. Když zatáčíte doprava, vaše vnitřní kolo (pravé kolo) urazí menší vzdálenost než vnější kolo (levé kolo). Abyste udrželi krok s vnitřním kolem, musí se vnější kolo otáčet o něco rychleji. Diferenciál to umožňuje. Pokud by mezi oběma koly bylo pevné spojení, jedno z kol by muselo sklouznout, aby se náprava mohla dál pohybovat.
Pokud chcete mít lepší představu o tom, jak funguje diferenciál, podívejte se na toto úžasné video z roku 1937:
Mnoho aut dnes používá pohon předních kol. Místo toho, aby zadní kola poháněla pohyb, dělají to přední kola. V důsledku toho nepotřebujete dlouhou hnací hřídel, která vede po délce vozu k přenosu točivého momentu k pohybu kol. Všechny součásti hnacího ústrojí – převodovka, diferenciál a hnací hřídele – jsou v přední části vozu. Aby se všechny tyto komponenty vešly dopředu, vozy s uspořádáním pohonu předních kol umisťují motor do auta bokem. Toto se nazývá „příčné umístění motoru“. Otevřete kapotu svého auta – pokud motor běží vodorovně a ne svisle, pravděpodobně máte auto s pohonem předních kol.
Protože jsou všechny části hnacího ústrojí předních kol umístěny v přední části vozidla, můžete je zmenšit a odlehčit. Nebo můžete auta zvětšit, ale mít jen více místa pro cestující. V důsledku toho většina minivanů používá pohon předních kol.
Další výhodou vozidel s pohonem předních kol je to, že protože je na přední části vozidla větší hmotnost, protože všechny součásti hnacího ústrojí jsou vpředu, poskytuje větší trakci na kluzkých površích, jako je sníh. Tuto výhodu trakce však získáte pouze při nižších rychlostech. Když cestujete vyšší rychlostí, pohon zadních kol ve skutečnosti poskytuje lepší trakci.
Pohon předních kol má stejné základní nastavení jako pohon zadních kol, ale díly jsou trochu jiné:
Transaxle. Místo převodovky má většina pohonů předních kol převodovku. Transaxle spojuje převodovku a diferenciál do jedné jednotky. Pokud máte auto s pohonem předních kol a chcete získat bonusové body Car Guy, neoznačujte svou převodovku jako převodovku, ale jako převodovku.
Zatímco většina vozů, které používají převodovky, je montuje přímo vedle motoru, některé sportovní vozy používají převodovky na soukolí s pohonem zadních kol pro rovnoměrné rozložení hmotnosti.
Polovina hřídele. Protože všechny součásti hnacího ústrojí jsou v přední části vozu, vozidla s pohonem předních kol nepotřebují k přenosu točivého momentu na kola dlouhé hnací hřídele. Místo toho se od transaxle k sestavě kola připojuje poloviční hřídel.
Namísto U-kloubů spojují poloosy transaxli a sestavu kola pomocí homokinetických kloubů neboli CV-kloubů. Klouby CV využívají mechanismus kuličkových ložisek ke snížení tření a umožňují složitější pohyby kol používané u vozů s pohonem předních kol – pamatujte, vozy s pohonem předních kol musí nejen pohnout autem dopředu, ale také jej řídit doleva a doprava. .
No, tady to je – základy hnacího ústrojí. Nyní můžete svému pětiletému synovi vysvětlit, jak se vaše auto pohybuje. Pokud byste chtěli další informace o systémech v automobilech, podívejte se na knihu Jak fungují auta . Hodně mi to pomohlo v mém výzkumu. Autor odvádí skvělou práci, když věci rozkládá do jazyka, kterému rozumí i úplný začátečník.
V naší další části Gearhead 101 se podíváme na další dva typy uspořádání hnacího ústrojí:pohon všech kol a 4X4.
Ilustrace od Teda Slampyaka
