Články


Přenos točivého momentu motoru na kola vozu SUBARU Forester 2.0 s 5MT

15 komentářů 2010-09-03 Přečteno: 11 696x

 

Jak a proč se točí všechna kola SUBARU Forester MT?

 

   Automobil SUBARU Forester 2.0 s 5MT přenáší točivý moment motoru na kola přední a zadní nápravy v deklarovaném poměru 50:50. Rozdělení realizuje mezinápravový diferenciál (MD), doplněný viskózní spojkou (VS). MD a VS tvoří nerozebíratelný modul, který je umístěn ve skříni s převodovkou a předním diferenciálem.

Rychlostní skříň s předním a mezinápravovým diferenciálem s viskózní spojkou 

 

       

 !vml]-->

 

   Hřídel spojky přenáší otáčky motoru přes synchronizovanou redukci na hřídel převodovky. Přes zvolený rychlostní stupeň se otáčky přenášejí na dutý hřídel výstupu rychlostní skříně, který roztáčí klec Kl MD. Planetové kolo Pp pohání hřídel předního diferenciálu, planetové kolo Pz přes převod hřídel zadního diferenciálu. Vztah otáček motoru a klece Kl je daný počty zubů  zařazené redukce a rychlostního stupně. Jak klec MD přenese otáčky na hřídel předního a zadního diferenciálu přes planetová kola, je složitější.

 

Modul MD a VS s hlavním ložiskem                                                       Modul MD a VS

                                                                                                             

<!--[if !vml]--><!--[endif]-->

   MD je symetrický mechanický diferenciál. Jeho úkolem je převést točivý moment z rychlostní skříně na kola přední a zadní nápravy a zároveň přizpůsobit otáčky kol přední a zadní nápravy při průjezdu zatáčkou, nebo přejezdu nerovnosti.

Činnost MD bez VS  :

       rozjezd v přímém směru za stejných adhezních podmínek přední a zadní nápravy.  Všechna kola jsou zatěžována stejným momentem, satelitní kola St se neotáčejí a otáčky planetových kol Pp a Pz mají stejné otáčky jako klec Kl. Kola přední a zadní nápravy se otáčejí stejnou rychlostí.

       rozjezd za rozdílných a idealizovaných adhezních podmínek :

a)      <!--[endif]-->přední náprava je na pevném podkladu a zadní náprava na ledu. Přední náprava              je zatížena větším momentem než náprava zadní, otáčky planetových kol Pp a Pz mají rozdílné otáčky než klec Kl. Přední kola se neotáčejí a zadní se otáčejí dvojnásobnou rychlostí.Rozdíl otáček Pp a Pz zprostředkují satelitní kola St. Tím, že se otáčí klec Kl a planetové kolo Pp stojí, roztočí se satelitní kola St.. Planetové kolo Pz  primárně roztáčí klec Kl  a současně je urychluje otáčející se satelitní kola St.

b)      <!--[endif]-->přední náprava na ledu a zadní na pevném podkladu. Přední kola se otáčejí dvojnásobnou rychlostí a zadní se neotáčejí.

   Začne-li prokluzovat jedna náprava, je to důsledek nedostatečné adheze jejich kol. Zvýší se sice její otáčky až na dvojnásobek, ale  přestane se předávat točivý moment. To má za následek snížení otáček, až zastavení, na druhé, neprokluzující se nápravě a moment opět není přenesen. Nápravy v našem idealizovaném příkladu 2) stále dostávají moment v  poměru 50:50, ale ten je v absolutní hodnotě 0:0! Klec MD se točí a automobil stojí.

   Samotný MD nikdy nepředá jednomu výstupu (nápravě) větší točivý moment než druhému! Aby k tomuto nežádoucímu stavu nedocházelo, je MD Forestera 5MT doplněn VS.

   Termín VS se objevuje  v prvních letech 20. století v USA. K praktickému nasazení ale došlo až za cca 60 let v Anglii. V našem případě je VS hermeticky uzavřené mezikruží, naplněné silikonovým olejem (s viskozitou cca medu), kde jsou dva systémy lamel, symetricky proložené mezi sebe. První systém lamel je spojen s klecí Kl a druhý systém je spojen s planetovým kolem zadní nápravy Pz. Parametry VS předurčuje konstrukce lamel, viskozita silikonového oleje a četnost vzduchových bublinek. Z provozních hodnot je třecí moment VS určen teplotou náplně a rozdílem otáček lamel. Jaké má VS u Forestera skutečné parametry se nepodařilo zjistit. V grafu je proto školní hodnota udávaná v literatuře.

<!--[if !supportEmptyParas]--><!--[endif]--> 

<!--[if !vml]--><!--[endif]-->

               

   Skutečné působení VS  je ale tak trochu duchařina. I když známe z grafu její statické parametry, v dynamickém režimu se její hodnoty komplikovaně mění.

   Teplota VS, i když není v činnosti, značně kolísá (uzavřená VS je v oleji rychlostní skříně). Od prvních kilometrech v zimních mrazech, až po jízdu v létě, rozdíl přesahuje 100 oC. Pracovní teplota samotné VS, pokud ji maximálně zatížíme, může, podle literatury, přesáhnout 200 oC. Taková teplota by VS zničila. Proto většina těchto spojek umožňuje pohyb lamel v ose Od. Tato volnost dovolí, pokud se VS zahřeje k mezní hodnotě a kriticky stoupne tlak, že lamely, které byly předtím izolovány silikonovým olejem a moment byl přenášen pouze viskozitou, tento olej vytlačí a dojde k přímému mechanickému tření mezi lamelami (mechanická spojka). Důsledkem toho se skokově zvětší přenášený moment VS, sníží se rozdíl otáček lamel a následně  se snižuje teplota silikonového oleje. Popsaný stav se někdy nazývá Hump efekt.

<!--[if !supportEmptyParas]--><!--[endif]--> 

<!--[if !vml]--><!--[endif]-->

<!--[if !supportEmptyParas]--><!--[endif]--> 

   U VS musíme také počítat s její hysterezi. To znamená, že se zvětšováním rozdílu otáček lamel dochází ke zvětšování třecího momentu, ale v okamžiku, kdy se rozdíl otáček skokově sníží (kola přední a zadní nápravy se dostanou na podklad se stejnou adhezí a vyrovnají se otáčky, nebo pomine Hump efekt), VS nestačí  v reálném čase tuto situaci sledovat (čas na ochlazení a snížení tlaku). V tomto časovém úseku VS nepracuje ideálně.

<!--[if !supportEmptyParas]--><!--[endif]--> 

Součinnost MD s VS :

   V příkladu 1) jsou otáčky planetových kol a klece stejné. Lamely VS se tedy otáčejí stejnou rychlostí a VS neovlivňuje funkci MD.

   V příkladu 2)  jsou otáčky planetových kolPz a PP rozdílné a rozdílné jsou otáčky klece Kl  a planetového kolaPz . S rozdílem otáček Kl a Pz (jsou k nim připojeny lamely), roste tlak v hermeticky uzavřené silikonové náplni. VS začne „tuhnout“ a tím vyrovnává otáčky Kl a Pz  (tzn. i Pz a PP). Otáčky kol přední a zadní nápravy se vyrovnávají. Kola, která stála na pevném podkladu se roztáčejí a kola která prokluzovala na ledu snižují otáčky. Auto se rozjíždí!

   VS ve své podstatě „pouze“ vyrovnává otáčky klece MD a planetových kol a tím otáčky kol přední a zadní nápravy. To, že je přerozdělován moment ve prospěch nápravy s lepší adhezí, je důsledek fyziky, kdy moment na kole je úměrný adhezi a otáčkám.

   VS nepřenáší za stejných adhezních podmínek náprav žádný točivý moment. Ale v extrémní situaci př. 2), je VS zatěžována celým momentem, který je přerozdělován z nápravy nezatížené na nápravu zatíženou! A při Hump efektu se může vnitřní tlak zvýšit na 600kPa (pneumatika má tlak 200 kPa)!

<!--[if !supportEmptyParas]--><!--[endif]--> 

   Jak tedy hodnotit přenos točivého momentu motoru na kola Forestera s 5MT? V první řadě musíme vzít v úvahu “rodný“ listu automobilu. Je to silniční automobil! Vypadá sice jako lehký teréňák, ale k tomu má daleko. Jednak nájezdovými úhly a hlavně dimenzováním přenosu točivého momentu na kola, kde stěžejní roli za stížených adhezních podmínek hraje VS. VS rozhodně není konstruovaná pro automobil, který v lese stahuje dřevo na skládku, nebo který vyprošťuje zapadlé náklaďáky. Omyl některých majitelů je utvrzován tím, že Forester, pokud má pohon kol v plné kondici, uvedené extrémní situace dokáže zvládnout.

   VS má však paměťový efekt, a neblahým důsledkem naznačených „úspěchů“ je, že nepovolená přetížení mohou postupně způsobit připálení lamel, snížení hermetičnosti apod. (ochrana Hump efektem není 100%.). Výsledkem toho je nesprávné působení VS a tím nestandardní jízdní vlastnosti automobilu.

   Poškození VS může také nastat při neodborné kontrole brzd. Pokud není kontrola brzd prováděna podle předpisu výrobce, ale způsobem, který je založen na tvrzení „Forester musí něco vydržet“, může nastat problém. Problém o to záludnější, že při kontrole brzd může dojít ke skryté závadě na VS. Od kontroly odjedete bez sebemenší výstrahy, ale po různě dlouhém období nastane za jízdy situace, kdy se závada projeví.

   V souvislosti s VS je nutné zastavit se u zarážející věci. Automobilka, která svoje úspěchy založila na precizním vývoji, optimálně dimenzovaných a servisním systémem kontrolovaných dílech (a tak dále), VS uzavřela (doslova i v nadsázce) „bez dohledu“ v hermeticky uzavřené skříni.

   Každý důležitý systém automobilu, po vložení klíčku zapalování a otočením do polohy ON, projde základní diagnostikou. Výsledek je indikován světelnou signalizací na palubní desce. Systém pohonu kol , který rozhodujícím způsobem určuje jízdní vlastnosti Forestera (viz prospekty SUBARU), není kontrolován ani v úvodní diagnostice (protože nemá elektronické komponenty), ale ani v servisním procesu! Závadu na ozubených částech pohonu zjistí každý řidič okamžitě, zvukovým doprovodem. Závadu VS až v okamžiku, kdy se automobil při jízdě začne chovat nestandardně. To může být až v krizové situaci a proto pozdě!

<!--[if !supportEmptyParas]--><!--[endif]--> 

   Většina porovnávacích testů vozů 4x4 prokazuje vysokou kvalitu jízdních vlastností Forestera. Ale čas běží a ostatní automobilky, které se vrhly na segment vozů 4x4, nezahálejí. Většinou využívají moderní elektronické systémy, které zvyšují nejen účinnost pohonu, ale také nezanedbatelně zvyšují její spolehlivost (on-line diagnostika). Názory, že elektronika přináší pouze problémy, nejsou při současné technologické úrovni opodstatněné. Například řízení chodu motoru. Kdo dnes bez něj jezdí, a kdo s tím má problém. (A kdo má problém s VS? Možná že o něm mnoho majitelů ani neví!) U elektroniky, pokud dojde k poruše, není závada ve většině případů závadou mikroelektroniky, ale čidla.

   Foresteru by prospělo, pokud bude u VS implementováno alespoň základní čidlo, které řidiče informuje že je VS v pořádku a kdy je  přetěžována. Svědomití řidiči by také uvítali zařazení kontroly VS do servisního postupu, kde bude její funkce exaktně odzkoušena.

<!--[if !supportEmptyParas]--><!--[endif]--> 

Nakonec přání nemožného. Pokud by měl můj starý Forester motor BOXER DIESEL a exaktní kontrolu VS, byl by to pro mě i dnes ideální FORESTER.  Ale co je ideální???

Autor: Jan Bezdíček

Diskuze o článku Nové téma

Témata # Autor Poslední příspěvek
Zahřátá spojka způsobuje problémy 14 flip flip
1 let, 1 měsíců
Zahřátá spojka způsobuje problémy
redukčná prevodovka 1 matoza

Foto galerie

Subaru Forester

Toto je článek o modelu Subaru Forester

Život s Foresterem

Optimistických článků o nových modelech vozů SUBARU Forester na tomto webu mnoho není. Možná je to tím, že Forester „dospěl“ a není o čem psát. Spíše je to proto, že Foerster zapadl do průměru vozů dané třídy.

Doby, kdy první Foerster 2.0 vytýčil novou kategorii automobilu, později 2.0 S Turbo přidal sportovní geny a pokračoval bonviván Foerster 2.5 XT, jsou dávno pryč. V současné době se můžeme ...

Subaru Forester 2.0X facelift

Japonská automobilka omladila SUV Forester. Novinkou je upravený dvoulitrový benzínový motor typu boxer, který tloukl i pod kapotou testovaného provedení. Kromě nového motoru se změnilo ještě několik detailů, šestistupňová manuální převodovka ale stále není pro model 2.0X k dispozici.

O...

Trvalý a neodpojitelný pohon všech kol.

Trvalý a neodpojitelný pohon všech kol.

 

 

   Je mnoho typů osobních automobilů které jsou označeny symbolem 4x4, 4WD apod. Jen málo z nich má „trvalý a neodpojitelný“ pohon kol. Ostatní jsou poháněny jen jednou nápravou. Druhá se zapojí, manuálně nebo automa...

Subaru Forester S-Edition

Automobilka Subaru vystavila na svém stánku na autosalonu v Sydney koncept S-Edition

... který se jen v detailech odlišuje od aktuální generace sériového modelu Forester modelového roku 2011. Vychází z verze Forester XT s plochým čtyřválcem s objemem 2,5 l, jehož parametry byly navýšeny o 32 k...

Test nového Lesníka v turbíně

Nový Lesník

Tak jsem dnes nevydržel a neodolal volání dealera a podlehl jeho naléhání a jel projet novou turbínu. Tedy žádnou elektrárenskou, jak by se neznalci mohli domnívat, ale tu krásnou 169 kW turbínu v novém Foresteru. Už při příjezdu na parkoviště před autosalón, kde st&a...


Články