Wykonał: Masternak Damian Kl. IV T4B

Układ napędowy

Wiemy, że samochód bez silnika to nie samochód... 
Lecz sam silnik też na niewiele się przyda. Wiemy jak 
precyzyjnie zaprogramowane i sterowane wybuchy w 
komorze spalania wprawiają w ruch tłok, który przy 
pomocy korbowodu obraca wałem. Lecz nie od razu 
wytworzony przez jednostkę napędową moment 
obrotowy poruszy nasz pojazd. Po drodze napotka 
jeszcze kilka mechanizmów, prostych, a jednak 
nieodzownych by płynnie przekazać obroty i 
maksymalnie ograniczyć straty. Ten mini świat kół 
zębatych, tarcz ciernych, wałków, cięgien i dźwigienek 
to tzw. układ przeniesienia napędu.

Istnieje wiele rozwiązań zespołu, o którym tu mowa. Jednak
niezależnie od zastosowanej koncepcji, następujące elementy
występują zawsze:

- skrzynia przekładniowa ze sprzęgłem

- elementy przekazujące moment obrotowy (wały, półosie 

napędowe)

- przekładnia główna z mechanizmem różnicowym (dyferencjałem)

- koła napędzane.

Rodzaje układu 
napędowego



Zadaniem pierwszego odcinka układu przeniesienia napędu jest uzyskanie żądanego 
stopnia redukcji prędkości obrotowej wału korbowego, oraz zmiany kierunku ruchu. 
Umożliwia to skrzynia przekładniowa (skrzynia biegów), w której zestaw kół 
zębatych, łącząc się w różnych konfiguracjach, pozwala uzyskać, regulowany 
stopniowo, szeroki zakres prędkości jazdy, oraz ruch do przodu i do tyłu. Zmiana 
biegów może odbywać się ręcznie - przy użyciu systemu dźwigni mechanicznych, lub 
automatycznie. W drugim przypadku steruje nią ciśnienie oleju w silniku. Stopień 
kolejnych przełożeń skrzyni dobierany jest do charakterystyki silnika, z którym ma 
ona współpracować by najlepiej wykorzystać moment obrotowy.



Skrzynia biegów połączona jest z wałem silnika za pośrednictwem sprzęgła ciernego, 
tarczowego. Umożliwia ono odłączenie napędu na czas zmiany przełożenia, 
następnie płynne wyrównanie prędkości obrotowych w celu uniknięcia przeciążeń i 
wreszcie przekazywanie momentu "na sztywno". Działanie tego podzespołu polega 
na regulowanym docisku ruchomej tarczy, pokrytej okładzinami z materiału o dużym 
współczynniku tarcia, do tarczy połączonej na stałe z wałem korbowym silnika. Przy 
zwolnionej dźwigni sprzęgła tarcze pozostają dociśnięte do siebie z maksymalną siłą, 
nie występuje między nimi różnica prędkości. Wciskając pedał zmniejszamy docisk 
tarcz, uzyskując coraz większy poślizg aż do całkowitego rozdzielenia tarcz.

Zadanie układu 
napędowego



Moment obrotowy należy następnie 
przekazać na koła jezdne. Odbywa się 
to w kilku etapach. Najpierw wał 
napędowy łączy skrzynię biegów z 
przekładnią główną osi napędzanej, 
gdzie następuje dalsze zmniejszenie 
liczby obrotów, następnie moment jest 
rozdzielany przez mechanizm 
różnicowy. Dalej półosie napędowe 
kierują go na koła. Przy czym 
przeniesienie napędu z wału na półosie 
musi odbyć się tak, by umożliwić 
kołom napędzanym jednej osi 
obracanie się z różnymi prędkościami, 
w przeciwnym razie niemożliwa byłaby 
jazda w zakrętach, kiedy to koło 
wewnętrzne pokonuje krótszą drogę, 
przez co kręci się wolniej niż 
zewnętrzne. Ta sytuacja wymaga 
zastosowania specyficznego rodzaju 
przekładni zwanej satelitarną, 
różnicową lub dyferencjalną (stąd 
nazwa mechanizm różnicowy lub 
dyferencjał).



Działanie tego podzespołu jest wprost genialne w swej prostocie. Zasadniczym 
elementem jest tu krzyżak, przejmujący bezpośrednio moment obrotowy z 
przekładni głównej. Na jego czopach znajdują się satelity, mające postać 
niewielkich kół zębatych. Wykonują one ruch obiegowy wokół osi krzyżaka, lecz 
nie są z nim sztywno połączone, toteż mogą obracać się również wokół własnej 
osi. Współosiowo z krzyżakiem obracają się tzw. korony - koła zębate, zazębione 
z satelitami i połączone sztywno z półosiami napędowymi, zatem ich prędkość 
obrotowa równa jest prędkości kół napędzanych.



Prace mechanizmu różnicowego rozpatrywać można w trzech przypadkach. Gdy 
pojazd porusza się na wprost, prędkości kół a więc i koron są równe. Satelity 
łączą wówczas jedynie krzyżak z koronami wykonując tylko ruch obiegowy. W 
czasie pokonywania zakrętu korona półosi wewnętrznej zaczyna obracać się 
wolniej a zewnętrznej szybciej. Przekazywanie napędu w takiej sytuacji, przy 
stałej prędkości krzyżaka możliwe jest dzięki wymuszeniu ruchu obrotowego 
satelit. Mechanizm różnicowy rozdziela prędkość obrotową proporcjonalnie. 
Znaczy to, że wartość spadku tej wartości na koronie półosi wewnętrznej równa 
jest zawsze jej wzrostowi na koronie półosi zewnętrznej. Widać to szczególnie 
dobrze gdy wystąpi duża różnica przyczepności między kołami osi napędzanej. 
Działanie dyferencjału spowoduje wówczas unieruchomienie koła stykającego 
się z nawierzchnią o dużej przyczepności. Drugie, mające kontakt np. z lodem 
będzie obracać się z prędkością dwa razy większą niż krzyżak. Wynika to z faktu 
sumowania się obrotów krzyżaka i satelit toczących się po unieruchomionej 
koronie.



Teraz przyszła pora by przeprosić silnik i zachęcić by znów się z nami pobawił: zgodnie z 
obowiązującą tu nomenklaturą nadamy mu przydomek układ wytwarzania napędu i dalej 
jego spółkę z omówionym powyżej układem przeniesienia napędu nazywać będziemy 
układem napędowym.



Istnieje szereg rozwiązań jego konstrukcji, zależnych od umiejscowienia silnika i tego, które 
koła maja być napędzane. Najliczniejszą grupę stanowią pojazdy, których jednostka 
napędowa znajduje się w przedniej części. Występują tu konfiguracje napędzające koła 
tylne, przednie lub wszystkie cztery. Alternatywę stanowi umieszczenie silnika z tyłu i 
bezpośrednie przekazanie momentu na najbliższą oś.



Zastosowanie danej konstrukcji skutkuje uzyskaniem charakterystycznych dla niej 
właściwości trakcyjnych i uzależnione jest najogólniej mówiąc od koncepcji przeznaczenia 
samochodu.



Układ napędowy, który wymienię jako pierwszy można chyba nazwać 
klasycznym (schemat powyżej). Posiada on silnik umieszczony z przodu i 
napędza koła tylne. Powstał u zarania motoryzacji, gdy inne rozwiązania 
napotykały jeszcze problemy techniczne. Jego zalety to prostota, trwałość i 
odporność na obciążenia a także dobre właściwości trakcyjne. Jednak duża 
masa i droga przekazywania momentu podnoszą koszty eksploatacji.



Jako drugą przedstawię konstrukcję napędzającą wszystkie cztery koła pojazdu 
(4x4, 4WD, AWD). Technicznie jest ona wyraźnie spokrewniona z pierwszą, lecz 
zawiera kilka dodatkowych elementów.



Pierwszą nowością jest skrzynia rozdzielcza, umiejscowiona za skrzynią biegów. 
Jest to przekładnia umożliwiająca poprowadzenie momentu obrotowego w 
kierunku obu osi. W samochodach terenowych omawiany element zawiera 
dodatkowo reduktor pozwalający wybrać między przełożeniem drogowym a 
terenowym. Mówimy wówczas o skrzyni rozdzielczo - redukcyjnej. Rozdział 
napędu między osiami wymaga ponadto zastosowania urządzenia, które będzie 
łagodzić przeciążenia wywołane przez ewentualne różnice prędkości w 
końcowych odcinkach układu. Chodzi oczywiście o dyferencjał, zwany tutaj 
centralnym lub międzyosiowym mechanizmem różnicowym.



Konstrukcje 4x4 cechują najlepsze walory trakcyjne. Pojazdy terenowe 
wykorzystują je do jazdy po bezdrożach, osobowe i sportowe odznaczają się 
bardzo dobrą przyczepnością. Nie sprawia tu problemu pokonanie stromego 
podjazdu czy ostrego zakrętu... (oczywiście w granicach rozsądku). Tak 
rozbudowany układ napędowy podnosi jednak znacznie koszty wytworzenia 
pojazdu. Powoduje również największe straty momentu, a przez to obarcza 
użytkownika dużymi kosztami zużycia paliwa.



A teraz coś dla przeciwwagi... Powszechność osiągnięć współczesnej 
motoryzacji wiąże się nieodłącznie z faktem poszukiwania rozwiązań prostych, 
tanich i ekonomicznych. Po co przesyłać napęd z przodu na tył lub na cztery 
koła, pozwalając sile tarcia bezproduktywnie pochłaniać moment obrotowy? 
Można niezbędne podzespoły skupić w jednym korpusie połączonym z silnikiem 
i przekazać napęd do najbliższej osi.



W konstrukcjach tego typu sprzęgło, skrzynia
biegów i mechanizm różnicowy stanowią 
zespół, co maksymalnie ogranicza straty.
Układ taki dobudować można do silnika
umieszczonego z przodu lub z tyłu i
napędzać analogiczne osie. Wspomniana
przeciwwaga działa jednak w dwie strony 
i zyskując na zmniejszeniu kosztów
eksploatacji, tracimy na pogorszeniu
właściwości trakcyjnych.



Na koniec pozostaje poruszyć jeszcze jedno zagadnienie. Rozpatrywane przy 
omawianiu konstrukcji silników aspekty dynamiczne mają duże znaczenie również 
tutaj. Poszczególne elementy układu napędowego od silnika począwszy na kołach 
kończąc, mimo niewielkich gabarytów, stanowią istotny procent masy pojazdu. 
Powoduje to powstawanie dużych sił bezwładności, istotnie wpływających na 
prowadzenie, przy coraz większych przecież prędkościach. Oczywistym jest, że fizyka 
ma swoje prawa i nie każdy zakręt da się pokonać bez zerwania przyczepności, ale w 
ślad za zwiększaniem mocy silników musi iść działanie na rzecz wyważenia całej bryły 
pojazdu.



W klasycznych układach przeniesienia napędu zwraca uwagę symetryczne 
rozmieszczenie poszczególnych elementów względem osi wzdłużnej. Uzyskuje 
się tą drogą równomierny rozkład masy. Stwierdzenie to nie jest na pewno 
odkryciem Ameryki. Mimo to powtórzę raz jeszcze. Uzyskuje się tą drogą 
równomierny rozkład masy... ale tylko względem osi wzdłużnej! Bilans przód - 
tył zwykle nadal pozostaje zachwiany. Najlepszą drogą do rozwiązania tego 
problemu jest umieszczenie jednostki napędowej centralnie między osiami, z 
reguły jednak to miejsce zarezerwowane jest dla nas - pasażerów, dlatego 
większość ludzi w życiu nie zobaczy na własne oczy samochodu o takiej 
budowie. Narzędziem, które pozostaje konstruktorom jest... karoseria. Nie 
powinien już zatem dziwić masywny "kufer" w pojazdach z silnikiem z przodu i 
wprost nienaturalnie długa maska w konstrukcjach z "motorem" ciasno 
upchanym nad tylną osią. Szersze omawianie roli karoserii w dynamice pojazdu, 
byłoby odejściem od tematu. Warto jednak przestrzec przed oceną wyglądu 
zewnętrznego samochodu wyłącznie w kategoriach stylistyki.



W motoryzacji jak w życiu... Nie można mieć wszystkiego. Wybierać trzeba 
często miedzy oszczędnością, trwałością i wszechstronnością. Mnogość 
rozwiązań ułatwiających ten wybór przyprawia o zawrót głowy. Opisane powyżej 
przedstawiają jedynie w zarysie dorobek ponad stu lat pracy twórców 
samochodów. Dziś prócz udoskonalania rozwiązań szeroko pojmowanych 
układów napędowych, powstają doskonałe systemy ich wspomagania 
(elektroniczne i mechaniczne), jednocześnie wiele uwagi poświęca się 
bezpieczeństwu.