Vsako osebno ali tovorno vozilo ima dve pogonski polgredi ( v žargonu tudi polos, akso...), vozila na štirikolesni pogon pa štiri. Večina vozil na našem trgu je narejena na prednji pogon, tako da ima prednji osi, ki vodita od menjalnika do obeh koles.
Pogon avtomobila iz motorja (bencinskega, dizelskega, parnega, električnega) ali kakršnegakoli drugega vira energije, katera se manifestira v obliki vrtenja oz. vrtilnega momenta je potrebno prenesti na gnano kolo. Vrtilni moment se lahko prenaša s pomočjo raznih sklopk, jermenov, verig in na koncu s pogonsko gredjo. Vrtilni moment se lahko prenaša na gnano kolo tudi preko magnetnega polja, pnevmatsko – hidravličnih gonil itd. Danes se v avtomobilski industriji moč prenaša preko gredi, katera lahko omogoča spremenljivi kot vrtenja osi. Elementi, ki omogočajo prenos vrtilnega momenta pod kotom so lahko zelo različni – kovinski polmesci, križniki (kot jih je imel stari spaček C2 Citroen), lahko dvojni križniki (npr. Fiat Compagnola, lahko tri potni zglob (Renault 4) in danes največkrat uporabljen šest kroglični ali osem kroglični zglob). Takšni kolesni zglobi omogočajo 48 stopinj odklona. Več kot je kroglic bolj je izhodna vrtilna hitrost enakomerna oz. homogenizirana glede na vstopno vrtilno hitrost.
Zgodovina
Od prve resne izvedbe HKZ-ja v letu 1927 se je na tem področju veliko zgodilo in se dogaja še danes - od nerodnih križnikov, pogonov preko kovinskih polmesecev, neuničljivega trikrogelnega mercedezovega zadnjega pogona, pa do izvedb z asimetrično notranjostjo HKZ-ja. Vsa izvedba prinaša nekaj novega ali izboljšave pri vibracijah ali izogibanje patentnim pravicam ali manjšo težo ali nižji strošek izdelave, itd.
Zaščitni mehovi oz. manšete, objemke
Za zaščito HKZ-ja pri kolesu ali pri menjalniku se uporablja narebričena gumijasta ali neoprenska guma, danes pa že v večini primerov plastični meh. Plastični meh oz. manšeta je v večini primerov trdnejša od gume. Problem plastike nastopi pri zamenjavi manšet zaradi raztrganosti ali ob zamenjavi HKZ – ja. Plastičen manšete so trše od gumijastih, zato jih je zelo težko kvalitetno pritrditi. Za uspešno menjavo plastičnih manšet je potrebno polos popolnoma demontirati in pritrditi v ustrezni primež. Naležne površine na HKZ kakor tudi na manšeti morajo biti popolnima razmaščene, pritrdilna objemka mora biti kvalitetne – takšna, ki zagotavlja močno zatrditev in končno fiksiranje. Za zategovanje objemk obstajajo posebne klešče, ki zagotavljajo močen oprijem in varovanje objemke (npr. tračna objemka s posebnimi pritrdilnimi klešči ali univerzalna objemka z varovalno natezno bradavico, katera prav tako potrebuje posebne pritrdilne klešče s primerno premično omejilno maso, itd. Za zaščito HKZ se uporablja tudi univerzalne gumijaste manšete, ki so mehkejše in tanjše, s tem omogočajo enostavno montažo, kar preko zgloba. Zaradi svoje raztegljivosti je možna montaža s pomočjo konusov oz. posebnih montažnih čeljusti, gnanih s stisnjenim zrakom (montažna pištola). Manšeta je tako elastična, da je možno montirati kar preko nesnetega HKZ- ja. To je enostavna začasna rešitev in pride v poštev, ko nimamo originalno dizajnirane kvalitetne manšete ali če ne moremo sneti HKZ - ja. V primeru, če ne moremo sneti HKZ – ja je rešitev tudi z demontažo notranjega menjalniškega zgloba in s tem možnost namestitve preko tanjšega dela. Univerzalna objemka (design FD) zagotavlja s svojim načinom trojnega zapenjanja trdnost zaklepa, dolžino lahko poljudno krajšamo, če odstriženo predolg trak objemke.Trak je v inox izvedbi z okroglimi luknjami za pritrditev in je s tem povečana zarezna trdnost (za razliko od štiri oglatih lukenj).Širina objemke je samo 6 mm, kar omogoča močnejšo pritrditev manšete na ožjem področju in s tem boljše varovanje proti snemanju.
Mazanje HKZ
Mazanje HKZ je največkrat izvedeno s strojnimi mastmi, katerim je dodan molibden sulfit, včasih tudi grafitni prah. Dodatek suho mazilnih sredstev je potreben ob slučaju pretrganja manšete (za suho mazanje), istočasno pa se kristali suho mazilnega sredstva uležejo v mikro razpoke tekalnih površin in prispevajo h kvalitetnejšemu mazanju. Pozor: V HKZ sme biti maksimalno 1/3 praznega prostora napolnjenega z mastjo, enako kot v klasičnem krogličnem ležaju. Če je masti preveč se HKZ prekomerno greje, lahko pride do nabiranja masti v kepe, kar povzroča neenakomerno obtežitev manšete (vibracije ali celo raztrganje manšete).
Slabosti klasičnih HKZ - jev
Zaradi svoje geometrijske funkcionalnosti HKZ povzroča vibracije in sicer: - izgubo energije (gretje odvisno od nagiba), - ropot ob funkcioniranju zgloba (potrebni dušilci vibracij) - poveča iztrošenost, - ni primeren za večje hitrosti vrtenja.
Diagnostika napak na polosi
Ko smo eliminirali vse vibracije zaradi neravnih platišč, poškodovanih gum, nepritrjenih nosilcev motorja, neenakomernem delu batov, eventualnim poškodbam diferenciala in še česa drugega preidemo na ugotavljanje pravilnega delovanja polosi. Gred je sestavljena iz kolesnega HKZ – ja (zasuk do 48 stopinj). Pri iztrošenosti, počeni kroglici ali poškodovanem košku v HKZ vozilo v enakomernem kroženju levo ali desno enakomerno ropota. Na testu ropota v kolesu, ki ga še glasneje slišimo, če odpremo okno in poslušamo ob enakomerni vožnji v krogu. Pomagamo si tudi, če je možno, da istočasno pritiskamo plin in zavoro. Pri vožnji naravnost ali hitreje, ropot izginja. Menjalniški HKZ zaradi svoje namembnosti prenaša do 22 stopinj zasuka plus vzdolžni pomik. Ob iztrošenosti ali poškodbi notranjega zgloba pri nizki hitrosti do 20 km /uro ne ropota niti v ovinku niti v vožnji naravnost. Pri večji hitrosti 60 do 120 km / uro pod obremenitvijo motorja začne podvozje vibrirati, včasih tudi utripati. Če obremenitev zmanjšamo ropot izgine. Pri notranjem HKZ – ju oz. lomljeni polosi je montiran ležaj, ki drži os v primernem položaju. Kadar se ležaj poškoduje ropota oz. šumi ob menjalniškem zglobu. Poškodovana gred (kriva ali počena) povzroča tresenje ob obremenitvi. Velikokrat pride do prelomitve gredi. Vzrok je preobremenitev, karambol ali prelom pod stabilizatorjem gredi. Stabilizator je preko elastičnega vpetja pritrjena utež na gred. Velikokrat pride do preloma, ker tekom eksploatacije gredi nastajajo mikro razpoke v katere prodre voda, in povzroči rjavenje v mikro razpokah in trajni zlom.
Popravila
Vsako pogonsko gred je možno zamenjati oz. tako ali drugače popraviti. Najenostavneje je, da se poškodovana gred zamenja z novo. V času dobrih trgovin in interneta je vse dosegljivo. Problem nastopi, ko se originalni ali neoriginalni elementi ne dobijo oz. so predragi.HKZ se lahko popravi z ustreznim navarom trdih materialov, večjimi nestandardnimi kroglicam, brušenjem in prilagajanjem različnih fabrikatov HKZ – jev. Menjalniški zglob pa se brez novega križa ne da popraviti. Počeno gred je potrebno izdelati novo. V skupini »FD« se ukvarjamo s pogoni oz. polosmi že več kot 30 let. V tem času so se pogoji dejavnosti večkrat spremenili, ostali pa so osnovni dejavniki, ki skupino in vse sodelujoče povezuje: finančna ustreznost, hitra rešitev problema, garancija, zadovoljstvo vseh. V skupini »FD« imamo tudi kvaliteten avtomehanični servis, kjer vam polosi tudi zamenjamo.
Štirikolesni pogon
Osebni avtomobili so porivani (zadnji pogon) ali vlečeni (prednji pogon). Kaj je primernejše so se kopja lomila v 60 letih prejšnjega stoletja. Takrat je industrija postala sposobna proizvajati poceni HKZ, tako da je bilo možno s HKZ – ji poganjati prvo ali zadnjo premo. Osnova sproščene in nevtralne vožnje je, da je sila ki poganja vozilo koncentrirana v težišču avta. Lastnost tako gnanega avtomobila je neutrudljiva vožnja z lahkotno labilnostjo, ki jo drži v smeri le geometrija koles, težišče spredaj in aerodinamika puščice (zato so karavani s svojim »repom« lepše vodljivi). Problem pa nastopi, ko hočemo pogonsko moč spraviti na cesto. Sila oprijema je tako največja, če je gnana os najbolj obtežena. V tem primeru v ovinku s sprednjim motorjem in prednjim pogonom sili nos v vozila ven in niti z dodajanjem plina ne koristi dosti. Če prekoračimo vse parametre sledi neizprosen zdrs prednjega dela vozila, ostanemo »brez volana« in tudi brez zavor. Malo pomaga »ABS«, a ta je namenjen predvsem nepazljivim voznikom. V tem primeru pa si spet pri dobrem zadnjem pogonu, ki bi vozilu ob dodajanju plina malo »podriftalo«, dodalo malo rotacije in tako kontrolirano porinilo vozilo ob odnašanju zadka skozi ovinek. Vse zgornje omogoča štiri kolesni pogon, jasno s pomočjo HKZ – jev.
Občasni štirikolesni pogoni so le pomagalo, da vozila izvlečemo iz blata ali snega. Vklop negnane osi je možno samodejno ali ročno. Pogonski sklopi pomožnega pogona so dimenzionirani le za kratkotrajnejše obremenitve. Če tako vozilo dlje časa vozimo s pogonom na štiri kolesa nastanejo hude okvare podvozja.
Pravi trajni štirikolesni pogon je izveden že vrsto let od legendarnega Audi Quatro do Subarujev. Na vse stalne pogone vpliva razlika hitrosti prve in zadnje preme. To je Subaru rešil z vzdolžno Visko sklopko, ostali proizvajalci pa tudi z aktivnimi sklopkami. Istočasno prihaja do potrebe krmarjenja zdrsa v diferencialih itd. Trajni štirikolesni pogon je konstruiran običajno tako, da odpade običajno 60% moči na zadnjo premo, 40% pa na prednjo. Razmerja določajo različno krmarjeni diferenciali oz. sklopke. Določeno razmerje 60 / 40 se ob dinamični vožnji spreminja tako, da je včasih prva prema 100% obremenjena. Pogon pod celo obremenitvijo na prvi premi začne delovati kot zapora, in se ne izklaplja samodejno. Trpijo vsi zglobi trenutnega pogona in s tem prekomerne obrabe prvega pogona, še zlasti ob dejstvu, da so vsi elementi dimenzionirani na 40% trajne obremenitve. Preobremenitve in nežno projektirani HKZ so danes vzrok za prezgodnjo obrabo ali celo porušitev HKZ – ja.
Električni avtomobili
Vizija pogonov gre v smeri električno gnanih avtov. Vsa štiri kolesna vozila bodo elektro motorje premaknila v težišče avta, saj namestitve elektromotorjev v samo kolo predstavlja preveliko nihajočo maso in s tem neprijetno vožnjo. Spričo tega dejstva smo za pogon uporabili spet klasično pogonsko gred. Uporaba pogonske gredi in s tem HKZ – jev zgleda na prvi pogled kot pri batnih motorjih, pa ni tako. Batni motor razvije največjo moč in tudi navor pri maksimalnih obratih. Električni motor pa tudi nudi praktično enak navor pod vsakim številom obratov. Sledne dejstvo rezultira maksimalen navor od najnižjih obratov navzgor in posledično maksimalno obremenitev HKZ – ja. Torej homokinetične zglobe pričakuje svetla, velika in naporna bodočnost.