curs bazele inginerie autovehiculelor

7/14/2019 CURS Bazele Inginerie Autovehiculelor.

http://slidepdf.com/reader/full/curs-bazele-inginerie-autovehiculelor 1/193

Curs nr:1. Bazele Ingineriei Autovehiculelor

NOŢIUNI INTRODUCTIVE

A. NOŢIUNI ELEMENTARE DESPRE AUTOVEHICULELE RUTIERE

VEHICUL – Mijloc de transport, cu sau fără autopropulsie, destinatdeplasării pe o cale de comunicaţie terestră, subterană, acvatică, aeriană, cosmică.

AUTOVEHICUL – Vehicul autopropulsat suspendat pe roţi, şenile, tălpi dealunecare sau pernă de aer, care serveşte la transportul pasagerilor şi/sau bunurilor,

la tractarea de remorci, semiremorci şi utilaje, precum şi la efectuarea unor lucrărispeciale (în agricultură, construcţii, amenajări de terenuri etc.).

AUTOVEHICUL RUTIER – Autovehicul destinat deplasării pe o calerutieră sau chiar pe teren neamenajat.

AUTOMOBIL – Vehicul rutier carosat şi suspendat elastic pe cel puţin treiroţi, care se deplasează prin mijloace de propulsie proprii pe o cale rutieră sau chiar

pe teren neamenajat; este destinat transportului, direct sau prin tractare, al

persoanelor şi/sau bunurilor, sau efectuării unor servicii speciale. AUTOTURISM – Autovehicul având cel mult nouă locuri, inclusiv cel al

conducătorului, destinat transportului de persoane şi/sau eventual de bunuri; poatetracta o remorcă.

AUTOBUZ – Autovehicul având mai mult de nouă locuri pe scaune,inclusiv cel al conducătorului, şi care prin construcţie şi amenajare este destinattransportului de persoane şi, eventual, bagaje.

AUTOCAMION – Autovehicul utilitar destinat transportului de bunuri pe o platformă, cu sau fără obloane şi care poate fi acoperită cu o prelată sau într -ocaroserie închisă.

TRACTOR – Autovehicul care dezvoltă forţă de tracţiune mare la undispozitiv de remorcare (cârlig, bară de remorcare, şa etc.), folosit la tractarea sau



la purtarea unor utilaje şi maşini agricole, la tractarea remorcilor sausemiremorcilor, precum şi la remorcarea şi acţionarea unor utilaje folosite însilvicultură, în construcţii etc.

TREN RUTIER – Ansamblu rutier format dintr-un vehicul tractor şi unasau mai multe remorci sau semiremorci.

B. STRUCTURA AUTOVEHICULULUI RUTIER

Sistemele unui autovehicul:

• grupul moto – propulsor;

motorul –este sursa de energie mecanică a autovehiculului; motortermic(M.A.I., turbină cu gaze, motor cu abur); motor electric;

stocarea energiei prin: rezervor pt. com bust. convenţional, butelii pentru

combustibili gazoşi, baterii de acumulatoare, celule fotovoltaice;

transmisia – transmite mişcarea de la motor la sistemul de rulare, asigurândo corectă corelare între regimul de deplasare a automobilului şi regimul defuncţionare a motorului;



sistemul de rulare – asigură contactul cu solul şi preluarea forţelor cu careacesta reacţionează asupra autovehiculului pentru a asigura deplasarea luiconform dorinţei conducătorului;

sistem de rulare cu roţi;

sistem de rulare cu şenile; etc.

cadrul – structură de rezistenţă pe care sunt dispuse celelalte sisteme aleunui autovehicul;

caroseria – organ purtător şi protector al încărcăturii utile; are în plus rolestetic şi contribuie la definirea comportamentului aerodinamic al

autovehiculului; la autoturismele actuale, cadrul şi caroseria constituie unsingur corp;

suspensia – asigură confortul pasagerilor la deplasarea pe drumuridenivelate şi contribuie la controlul comportării autovehiculului în deplasare;

sistemul de direcţie – realizează controlul direcţiei de deplasare aautovehiculului în conformitate cu dorinţa conducătorului, arhitectura sa

depinde de tipul sistemului de rulare;

sistemul de frânare – realizează reducerea vitezei autovehiculului, oprireasa şi asigurarea împotriva deplasării pe perioadele de staţionare;

sistemul de iluminare şi semnalizare – realizează condiţii de vizibilitate câtmai bune pe timp de noapte şi de ceaţă şi transmite celorlalţi participanţi latrafic intenţiile de deplasare ale conducătorului;

organele de lucru – dispozitive şi utilaje îmbarcate, tractate sau împinse deautovehicul destinate efectuării unor lucrări speciale;



sistemele de siguranţă activă şi pasivă – sisteme de control automat almotorului, transmisiei, sistemului de frânare, suspensiei, etc., respectiv sacigonflabili (airbag-uri), centuri de siguranţă ş.a.



C. CLASIFICAREA AUTOVEHICULELOR

Se face după mai multe criterii dintre care cele mai importante sunt:

1.1. După tipul automobilului si destinaţia acestuia

automobile speciale (automacarale, automobile pt stingerea incendiilor,automobile pt intervenţii sanitare)

automobile de transport -automobile pt transportul de bunuri (VEHICULE UTILITARE) – pot

tracta remorci - automobile pt transport persoane - automobile pt transportul bunurilor si persoanelor

VEHICULELE UTILITARE sunt alcătuite din:

autocamioane – clasificare STAS 11908 -80 in funcţie de capacitatea deîncărcare si felul platformei

vehicule utilitare speciale – STAS 6689/1 -81 automobilele destinate transportului de persoane si/sau bunuri pt care

sunt necesare amenajări speciale automobilele destinate efectuării unui serviciu specializat (autocisterne

pt diferite materiale, vehicule de pompieri, vehicule de salubritate, etc)

autoturisme – automobilele destinate transportului a cel mult 9 persoane pescaune (inclusiv conducătorul) – STAS 6689/1 – 81

Denumiri: berlina, berlina decapotabila, limuzina, break (familial) break utilitar,cupeu, coupe, cabrioleta, autoturism de teren

autobuze – automobilele care se clasifică: după numărul de locuri cu cel puţin 10 locuri pe scaune (inclusiv

conducătorul),



după destinaţie pot fi: destinate transportului de persoane si bagaje – au 1 sau 2 nivele si pot tracta remorci, fiind urban, interurbane,autocare

STAS 6689/1 – 81 - in funcţie de nr locuri pe scaune, condiţiile de transport,anumite particularităţi constructive, alimentarea cu energie se clasifica in:

- microbuz (minibus) – nr scaune < 17- autobus urban- autobus interurban- autobus de cursa lunga (autocar)- autobus articulate- troleibuz

Un automobilul care tractează remorci = vehicul tractor de remorca =autoremorcher

Un automobilul care tractează semiremorci = vehicul tractor de semiremorca =autotractor

După tipul caroseriei- este definit de tipul automobilului, cu unele precizări

Exemplu: - pt autoturisme caroseria se poate configura sub forma a 3 corpuri(trei ‘’volume’’) sau 2 corpuri (doua ‘’volume’’)

- prin tema de proiectare se poate impune sa fie vorba de caroserieautoportanta

Din punct de vedere al caroseriei autoturismele pot avea :

caroseria închisă precum modelele : coach model cu 2 usi, geamurilaterale, cupeu, berlină, limizină ( 4 usi minim 6 locuri), sedan,(seapropie de limuzină)

caroserie deschisă precum modelele : cabriolet, roadster, faietonul.

caroserie specială la modelele combi sau station



După tipul motorului si particularităţile sale

Automobilele sunt echipate cu motoare cu ardere internă cu pistoane:

m.a.s. (OTTO) ( motoare cu ardere prin scântei) m.a.c. (DIESEL) (motoare cu ardere prin comprimare) motor cu pistoane rotative tip Wankel

Din punct de vedere al motorului : cu motor termic sau motor electic

d.p.d.v termic pot fi cu ardere internă, sau turbină cu gaze cu combustibililichizi (benzină, motorină) sau gazoşi

După capacitatea de trecere ce caracterizează posibilităţile de înaintare aautovehiculelor ele pot fi :

cu capacitate de trecere normală 4x2 (4 roţi) cu capacitate ridicată care se pot deplasa în condiţii grele de teren sunt acele

cu cel puţin două punţi motoare

Tipul motorului se stabileşte de către proiectant – poate exista o familie demotoare diferenţiate prin cilindreea totala sau existenta supraalimentării careechipează succesiv un acelaşi şasiu de autoturism.

După tipul transmisiei

Transmisia poate fi: transmisie mecanică(cea mai răspândita – cu trepte) transmisie hidrostatică transmisie hidrodinamică transmisie electrică



Transmisia mecanica continua poate fi :

- cu fricţiune (cu elemente flexibile: curea, lanţuri, roti de fricţiune) - cu impulsuri

Din pdv al comenzii transmisiile sunt:

- cu comanda manuala- automate

Transmisia automobilului poate fi cu recuperarea energiei la frânare – diversesoluţii de principiu

După tipul punţilor

După aşa numita formulă a roţilor 2ptx2pm

unde: pt – numărul punţilor

pm – numărul punţilor motoare

deosebim : - atomobile cu două punţi 4x2, 4x4,- atomobile cu trei punţi 6x2, 6x4, 6x6,

- atomobile cu patru punţi 8x4, 8x6, 8x8

Stabilirea tipului punţilor se realizează de către proiectant;

Pt autocamioane si autobuze clasa unei punţi este definita de sarcina staticamaxima pt care este proiectata.

După tipul sistemului de conducere

Tipul sistemului de direcţie se stabileşte de către proiectant, iar uneori se poateimpune utilizarea unei servodirectii;



Pt sistemul de frânare exista soluţii consacrate care nu trebuie impuse prin temade proiectare;

In tema de proiectare se pot impune o serie de sisteme care îmbunătăţesc performantele de frânare si stabilitatea la frânare:

- sistemul antiblocare a roţilor ABS- sistemul de repartiţie automata a forţelor de frânare la punţi numit sistemul

electronic de repartiţie a forţelor de frânare EBD – Electronic BrakeDistribution

- sistemul electronic de asistare a frânarii

Soluţii de perspectiva: - frâna electrica de parcare, sistem de frânare electro-

hidraulic, sistem de frânare electromecanic.Sistemul de conducere al unui automobil este completat cu o serie de sisteme

electronice de reglare si comanda care îmbunătăţesc stabilitatea si maniabilitateaautomobilului, ajutând conducătorul sa realizeze deplasarea in siguranţa:

- ABS - sistemul antipatinare a roţilor , ASR - sistemul de reglarea a fortei detractiune

- ESP – sistemul electronic de stabilitate (cu acronimele ASMS, ASTC,

CBWBS, DSC, etc)

D. Soluţii de organizarea generala autovehiculelor

Autoturismele : ca organizare generală se ralizeaza după următoareaschemă:

- motorul în fată şi puntea motoare în spate (schema clasică)

- motorul în fata si puntea motoare in fata (totul în faţa) - motorul si puntea motoare în spate (totul în spate)

Soluţia constructivă clasică prezintă avantajul:



- unei repartizări mai judiciare a sarcinii pe roţile automobilului cu implicaţiifavorabile asupra uzurii pneurilor şi a unei accesibilităţii mai uşoare la motor şitransmisie

- sistemul de răcire a motorului cu radiatorul plasat în zona de presiunedinamică maximă , asigură uşor un regim termic optim al motorului.

Dezavantajele:

- ridicarea centrului de greutate al automobilului datorită prezenţeitransmisiei cardanice, o stabilitate mai redusă

- prezenţa unor vibraţii datorită acestei transmisii cardanice reducereaconfortului din interior prin prezenţa tubului de protecţie al transmisiei cardanice.

Soluţia constructivă a autoturismelor cu totul în fată asigură o serie deavantaje:

- stabilitate mai bună în viraj deoarece fata de propulsie acţionând în planlongitudinalal roţii îşi modifică direcţia odată cu roţile directoare

- utilizarea mai bună a volumului total al caroseriei ceea ce permiterealizarea unui portbagaj spaţios

- lipsa arborelui cardanic permite coborârea centrului de greutate, crescândastfel stabilitatea

- legături simple şi scurte între organele de comandă şi grupul motor -tansmisie

- realizarea unui sistem de răcire simplificat

Dezavantajele :

- capa pacitatea de propulsie scăzută la urcarea drumului în rampă şi cuaderenţă scăzută datorită descărcării punţii motoare din faţă.

- soluţia constructivă complicată la punte din faţă care este puntea motoareşi de direcţie ( arborii planetari)

- uzuri mai mari la pneurile din faţă



- accesul dificil la motor si transmisie , la aceste soluţii motorul poate fiidispus longitudinal, sau transversal, această soluţie fiind tot mai des utilizată.

Soluţia constructivă a autoturismelor cu totul în spate asigură o serie deavantaje:

- coborârea centrului de greutate datorită lipsei tracţiuni cardanice

- stabilitate mai bună

- urcarea rampelor înbunăţită datorită creşterii greutăţii repartizate pe punteamotoare.

- profilate aerodinamic uşor la partea frontală

- permite unghiuri de bracare mari la roţile din faţă

- în cazul coleziunilor frontale se evită deteriorarea motorului şi atransmisiei, protecţia pasagerilor se diminuiază

Dezavantajele :

- puntea motoare este supra încărcată ceea ce înrăutăţeşte stabilitateaautoturismului la deplasarea cu viteze ridicate pe drumuri cu aderenţâ variabilă

- spaţiu redus pentru portbagaj - distanţă mare, între organele de comandă şi motor - transmisie

- regim termic ridicat de funcţionare a motorului

- instabilitate la vânt lateral datorită unui centru de greutate prea în spate.

Autobuzele – ca organizare generala se realizează cu amplasarea motoruluiîn faţă, la mijlocul autobuzului, sub podea, sau în spate, având totdeauna puntea

motoare în spate.Soluţia cu dispunerea motorului în faţă prezintă avantajul :

- comenzilor directe şi o accesibilitate uşoară la motor şi transmisie

- centrul de greutate este mai ridicat rezultând o stabilitate mai scăzută,există riscul pătrunderii gazelor în caroseria autobuzului .



Soluţia cu dispunerea motorului la mijloc prezintă avantajul:

- unei repoziţionări mai bune a repartiţiei pe punţi,

- centrul de greutate coborît rezultând o stabilitate mai bună, dezavantajul

capacitătii de trecere mai mici.

În cazul soluţiei cu motorul în spate avantajele sunt:

- lipsa arborelui cardanic permite coborârea centrului de greutate deci creştestabilitatea.

- scăpările de gaze în interiorul caroseriei sunt eliminate

- accesul pentru întreţinerea motorului este uşor în schimb sistemul de

comandă al motorului si transmisiei este situat la distanţă mai mare, dezavantajulrăcirii motorului fiind mai dificilă.

Autocamioanele – ca organizare generală cu motorul dispus în faţa cabinei,în cabină, sau între cabină şi caroserie. Transmisia poate fii realizată în variantele

NM, MM, NMM, NMM (două punţi motoare , două motoare, N- direcţie)

Prin plasare motorului în faţă a cabinei se realizează un acces mai uşor lamotor, dar gradul de utilizare a lungimii totale a autocamionului şi vizibilitatea în

faţă sunt mai scăzute.Construcţia cu motorul în cabină utilizează cel mai bine lungimea totală a

autocamionului asigură o bună vizibilitate în faţă dar capacitatea cabinei este maiscăzută şi trebuie măsuri speciale de izolare termică şi fonică .

La autocamioanele cu amplasarea motorului între cabină şi caroserie,capacitatea cabinei este menţinută în limite normale vizibilitatea în faţă foarte bunădar răcirea motorului este dificilă.



E. PRINCIPALII PARAMETRII CONSTRUCTIVI AIAUTOVEHICULULUI

Parametrii automobilelor sunt factorii de baza care definesc calitatileacestora, pentru a constata daca ele corespund cerintelor impuse de exploatare,

precum si pentru a compara un automobil dat cu altul.

Principalii parametri ai automobilelor sunt caracteristicile constructive sicalitatile tehnice de exploatare.

Principalii parametri constructivi ai automobilului sunt: caracteristiciledimensionale, masa si modul de repartizare a acesteia pe punti.

Caracteristicile dimensionale ale automobilului sunt urmatoarele si sedefinesc astfel:

Dimensiunile de gabarit – sunt dimensiunile limita ale automobilului, adica celemai mari dimensiuni privind lungimea L, latimea l si inaltimea H.

Ampatamentul - este distanta dintre planurile verticale care trec prin axele rotilor din fata si din spate situate de aceeasi parte a automobilului.

Ecartamentul - este distanta dintre planurile de simetrie ale pneurilor puntii,masurata in planul de contact cu drumul. La puntile cu roti duble, ecartamentul estedistanta dintre planurile verticale mediane ale rotilor duble.

Consolele – fata si spate – reprezinta distantele de la punctele extreme din fata,respectiv din spate ale automobilului pana la planul vertical care trece prin centrulrotilor din fata sau spate.

Garda la sol – reprezinta distanta minima dintre punctul cel mai de jos al sasiului

automobilului si suprafata drumului.Masa totala a automobilului

Masa proprie – poate fi, in functie de starea automobilului, masa proprie aautomobilului uscat care reprezinta masa automobilului nealimentat, avand toateechipamentele si accesoriile necesare fuctionarii sau masa proprie a automobilului



in stare de exploatare, care reprezinta masa proprie a automobilului uscat la care semai adauga combustibilul (cel putin 90% din capacitatea rezervorului) si agentul deracire al motorului.

Masa utila – reprezinta sarcina pentru care a fost construit automobilul sa otransporte.

Repartizarea masei automobilului pe punti – se poate determina atat prin calcul catsi pe cale experimentala.

Sarcina pe punte – este partea din masa automobilului care se transmite suprafeteide rulare prin rotile puntii considerate. La autocamioane si autobuze, unde in modnormal se prevad roti simple pe fata si roti duble la puntea din spate, incarcarea pe

puntea din fata se recomanda (0,25-0,36) si (0,75-0,70) pe puntea din spate. Laautoturisme, incarcarile se iau aproximativ egale.

Curs nr: 2. Bazele Ingineriei Autovehiculelor

2.Noţiuni de bază referitoare la deplasarea autovehiculelor

Deplasarea autovehiculelor. Regula generală a deplasarii vehiculelor

Punerea in miscare a rotilor motrice ale unui vehicul cu autopropulsie care

se realizează printr-un sistem de transmisie, determinînd schimbarea poziţiei

autovehiculului reprezintă deplasarea autovehiculului propriu zis.

Deplasarea autovehicului este determinată de următoarele caracteristici

cantitative şi performanţele unui autovehicul:

2.1. Formula roţilor



2. Npt x 2. Npm

Npt – nr total al punţilor

Npm – nr punţilor motoare

Exemple: 4x2; 4x4; 6x2; 6x4; 8x4; 8x6; 8x8

Pt un automobil de teren cu 2 punţi se impune formula roţilor 4x4

2.2. Capacitatea de transport (încărcare)- are influenţă semnificativă asupra

deplasării.

Pentru automobilele care transporta bunuri capacitatea de transport se

exprima prin masa utila maxima calculata ( SR ISO 1176: 1998) notata mu [kg; t]

Alte denumiri: masa utila maxima constructiva, masa utila nominala, sarcina utila

nominala.

Pentru automobilele care transporta fluide se indica natura si volumul

acestora exprimat in litri.

Pentru automobilele care transporta bunuri cu densitate redusa pe langa

mu se precizează si volumul minim disponibil *m3] pt încărcătura (exemplu- pt

transportul de confecţii)



Pentru automobilele care transporta materiale in vrac se indica fie mu (pt

ciment), fie mu împreuna cu volumul corespunzător (cazul betonierelor care

transporta asfalt) [m3].

Pentru automacarale se precizează sarcina maxima a macaralei, iar pentrutautomobilele de salubritate pentru deşeuri sunt indicate volumul util si gradul de

compactare al deşeurilor.

Pentru autoturisme in mod indirect capacitatea de transport se exprima

prin cilindreea totala a motorului Vh [l; cm3] cu care acestea sunt echipate.

PERFORMANTELE AUTOMOBILELOR in timpul deplasării sunt determinate de

calităţile de tracţiune si de frânare ale acestora.

2.3. Performante de tracţiune pentru regimul uniform de mişcare

Viteza maxima a automobilului in palier vmax [km/h] – viteza maxima de

deplasare a automobilului cu mu care se deplasează pe un drum rectiliniu si

orizontal (palier) fiind cuplata treapta de priza directa si cu motorul funcţionând la

sarcina totala

Pentru obţinerea performanţelor maxime în timpul deplasări se i-au in

calcul următoarele: condiţiile de drum modernizat acoperit cu asfalt, beton, pavaj,

piatră, pământ, la fel si diferenţele de declivitate ale drumului (rampă, pantă ,

drum în coastă) ; precum şi condiţiile de mediu:

viteza maxima a vântului temperatura mediului ambiant; presiunea atmosferica;



Viteza constanta v1 [km/h] – este viteza cu care un automobilul trebuie sa

urce o panta de o anumita valoare la deplasarea pe un drum modernizat cu

suprafaţa uscata.

Viteza minima vmin [km/h] – este viteza cu care automobilele cu mu

calculata trebuie sa se poată deplasa pe un drum in palier in stare foarte buna.

Pentru automobilele cu capacitate mare de trecere se impune ca in teren

deplasarea sa se poată realiza cu o anumita viteza minima.

Drumul în palier este drumul în același plan.

Drumul cu declivităț i este:

în rampă când urcăm în pantă când coborâm

Panta maxima pmax [%] reprezintă declivitatea unui drum cu suprafaţa

uscata pe care automobilele cu mu calculata trebuie sa o urce cu viteza constanta.

Panta maxima in treapta de priza directa pdmax [%] reprezintă panta unui

drum modernizat cu suprafaţa uscata pe care automobilul cu mu calculata trebuie

sa o urce cu viteza constanta când este cuplata treapta menţionata.



2.4. Performantele de tracţiune pentru regimul neuniform de deplasare este

influentat de:

Timpul de demarare de la pornirea de pe loc pana la o anumita viteza –

este timpul în care motorul funcţionează la sarcina totala, iar schimbarea treptelor

se face astfel încât sa se obţină capacitatea maxima de demarare, la deplasarea pe

un drum modernizat in palier;

timpul de demarare corespunzător fiind notat td100 [s]- si secalculează până la viteza de 100 km/h

in localităţi se adopta viteza de 50 km/h sau 60 km/h – timpul fiindt

d50[s] sau t

d60[s]

Timpul de demarare de la pornirea de pe loc este timpul necesar

parcurgerii primilor 500 m (400 m) - td500 [s] sau td400 [s]

400 m = 1 sfert de mila (1 mila terestra = 1,6 km)

Timpul de repriza – este timpul de demarare necesar creşterii vitezei intre 2

valori date;

Valori uzuale: 50 km/h – 100 km/h

60 km/h – 120 km/h

Demararea se poate realiza prin schimbarea succesiva a treptelor, sau fie doar

intr-o anumita treapta.

Capacitatea de demarare intre doua viteze date reprezintă elasticitatea

automobilului



Distanta de demarare de la pornirea de pe loc corespunzătoare unui anumit

timp de demarare fiind un parametru utilizat mai rar (pentru autoturisme se

adopta uneori timpul de 4 secunde, distanta fiind notata sd4 [m].

Viteza medie a automobilului vm [km/h] – se calculează precizându-se

condiţiile in care are loc deplasarea acestuia:

factori constructivi (ai automobilului) factori de drum (de traseu) factori de trafic rutier

factori de organizare a circulaţiei rutiere factori de strategie a conducerii automobilului.

Î n activitatea de transport se utilizează noţiunile: viteza medie tehnica (cea

mai potrivita pentru aprecierea rapidităţii unui automobil), viteza medie de

exploatare (corespunde mai bine condiţiilor reale de deplasare) si viteza medie

comerciala.

Acestea se obţin prin raportarea distantei parcurse la următorii timpi:

timpul efectiv de deplasare ( nu se tine seama de opririle datorateoperaţiilor de încărcare – descărcare si de opririle la intersecţii);

timpul efectiv de deplasare + timpul determinat de opririle la intersecţii; timpul efectiv de deplasare + timpul pentru încărcare – descărcare + timpul

dat de opririle la intersecţii

2.5. Performante de frânare în timpul deplasării autovehiculului

Performantele minime de frânare sunt stabilite prin norme in funcţie de

tipul automobilului si mu calculata, automobilele fiind împărţite in clase cărora li

se impun pentru omologare anumite valori minime ale deceleraţiei medii si valori



maxime ale distantei totale de frânare corespunzătoare unor viteze iniţiale

precizate.

Potrivit normelor pentru autoturisme deceleraţia minima este 5,8 m/s2, dar

in mod curent deceleraţiile realizate depăşesc 7,0 m/s

2

.

2.6. Performante de consum de combustibil în timpul deplasării autovehiculului

Consumul de control Cc [ l /100 km ] reprezintă parametrul de consum al

automobilului la deplasarea pe un drum modernizat in palier cu o viteza egala cu

¾ din viteza maxima, dar nu mai mar e decât 110 km/h. Masa încărcăturii este 180

kg daca mu/2 < 180 kg si egala cu mu/2 in caz contrar. Încărcătura include masa

ocupanţilor si a echipamentului de încercare.

Consumurile de combustibil la vitezele constante de 90 km/h si 120 km/h,

C90 [ l /100 km ] si C120 [ l /100 km ], corespund parametrilor de consum ai

automobilului la deplasarea pe un drum modernizat in palier, in aceleaşi condiţii

de încărcare ca la consumul de control.

Consumul de combustibil la deplasarea in cicluri – se respecta condiţiile de

încărcare de la consumul de control si se defineşte consumul de combustibil după

un ciclu european adoptat după 1996 conform regulamentului 15 al CEE– ONU,

respectiv directiva 80/1268/EWG.

Consumul mixt – se stabileşte in Europa ca medie aritmetica a consumului

urban si a consumurilor C90 si C120.

Autonomia [km] – se stabileşte plecând de la tipul si destinaţia

automobilului care se corelează cu consumul de combustibil si rezulta capacitatea

rezervorului compatibila cu cerinţele de deplasare pe automobile.



2.7. Performanţe ecologice ale autovehiculelor

Acestea sunt in legătura cu poluarea chimica si fonica produsa de

autovehicule. Sunt asociate si cu poluarea mediului in procesul de fabricaţie si

după scoaterea autovehiculelor din uz prin intermediul materialelor din care sunt

confecţionate.

Poluarea chimica principala este data de produsele arderii din motoarele cu

aprindere prin injecţie cu acţiune toxica: monoxid de carbon CO, oxizi de azot NOx

si hidrocarburi HC. Se adăuga dioxid de carbon CO2 cu efectul de sera foarte

important si particulele de evacuare ale motoarelor diesel.

Determinarea emisiei de poluanţi se face la deplasarea in cicluri si exista

norme care stabilesc valorile maxime permise ale cantităţilor de substanţe

poluante in [g/km] pt autoturisme si in [g/kWh] pentru autovehicule grele.

In Europa începând cu 1990 aceste norme au primit denumirea generala

Euro 0, I, II, III, IV si V. Normelor Euro III, IV si V le corespund următorii ani de

intrare in vigoare: 2000, 2005 si 2008.

Conform directivei Comisiei europene 2000/53/CE pentru automobilelescoase din uz începând cu 2006 masa care se recuperează si se reutilizează trebuie

sa fie 85% din masa totala. La proiectare se tine seama de acest fapt adoptându-

se soluţii constructive pe baza unor criterii riguroase – se întocmeşte o lista roşie

care conţine materialele si substanţele chimice a căror utilizare este fie interzisa,

fie se folosesc intr-o concentraţie redusa.

Exemplu: azbestul nu poate fi utilizat, cadmiul si compuşii acestuia in lacuri

si vopsele se utilizează in concentraţii mai mici de 0,01%.

Pentru zgomotul exterior provocat de automobile exista norme stabilite

prin Regulamentul nr.51 – CEE – ONU. În anul 2000 zgomotul avea nivelul 71 dB

(A) pentru autoturisme si 77 dB (A) pt autocamioane.



2.8. Caracteristici pentru confort

Se referă la următoarele aspecte:

poziţionarea corectă din punct de vedere ergonomic a organelor decomanda, a scaunelor conducătorului si ale pasagerilor, cursele si forţele deacţionare ale diferitelor organe de comanda, intrarea si ieşirea comoda dinautomobile –pentru care exista norme sau recomandări.

oscilaţiile automobilului in ansamblu vibraţiile diferitelor ansambluri si parţi ale automobilului si zgomotele

produse in interiorul automobilului (nu exista norme stricte) temperatura, umiditatea si viteza aerului in spaţiul ocupat de şofer si

pasageri – standardul SR ISO 7730:1997.

Referitor la - oscilaţiile automobilului in ansamblu se utilizează o serie de

parametrii de evaluare a acestora:

acceleraţia medie pătratica amp [m/s2] – exista normele ISO 2631-1-1985/1997 care stabilesc limitele de expunere la oscilaţiile după cele treidirecţii pentru corpul omenesc in funcţie de timp

doza de vibraţii Dv [m /

– pentru o zi de lucru la limite de precauţie estede 8,5 m/s1,75, iar in zona de risc este 15,0 m/s1,75 derivata acceleraţiei in raport cu timpul (socul) *m/s

3 ] – poate depăşi + 10

m/s3 (valori acceptabile + 2 m/s3, iar valori confortabile + 1 m/s3) acceleraţia / deceleraţia maxima [m/s2]

2.9. Caracteristici pentru siguranţa activă si pasivă în timpul deplasări

autovehiculelor

Siguranţa activă este determinata de:

- calităţile de stabilitate, maniabilitate si performantele de frânare - condiţii de vizibilitate (ziua si noaptea) - iluminarea si semnalizarea luminoasa a automobilelor



- un anumit grad de confort

Stabilitatea si maniabilitatea sunt înglobate in noţiunea mai larga de ţinuta

de drum – road – holding ability – SR ISO 8855:1999.Ţinuta de drum se defineşte prin gradul de virare (subvirare si supravirare).

Condiţiile minime de maniabilitate sunt definite in STAS 6926/2 – 1992.

Ţinuta de drum este dependenta de caracteristicile şasiului, caroseriei si

pneurilor si îmbunătăţirea acesteia este asociata cu sistemele electronice de

reglare menţionate.

Siguranţa pasiva este definita prin capacitatea automobilului de a protejaocupanţii săi in cazul unor coliziuni cu alte automobile sau obstacole, precum si in

cazul răsturnărilor. De asemenea automobilele nu trebuie sa producă răniri ale

pietonilor la impactul cu aceştia.

Pentru aceasta suprafeţele interioare ale automobilelor cu care vin in

contact ocupanţii automobilului nu trebuie să prezinte proeminenţe ascuţite si

trebuie să amortizeze şocurile, un rol însemnat revenind volanului pentru

protecţia conducătorului. Se folosesc mijloace de reţinere a ocupanţilor laproducerea impactului, precum si perne gonflabile care măresc suprafaţa de

contact si amortizează şocurile (air-baguri montate frontal, dar si lateral).

Caroseria si barele de protecţie trebuie să fie astfel proiectate încât partea

centrala (celula in care se afla ocupanţii automobilului) să rămână intactă, energia

de impact fiind preluată de restul automobilului, care trebuie să prezinte

deformaţii plastice mari pentru a diminua deceleraţiile la producerea şocului.

2.10. Conducerea confortabila a automobilului



Driveability (senzaţia pe care o are conducătorul in diferite situaţii de

mişcare) – este capacitatea de răspuns a automobilului la comenzile prin pedala

de acceleraţie si la schimbarea treptelor, funcţionarea liniştita si confortul

determinat de motor si transmisie, inclusiv la schimbarea treptelor.

Aspecte relevante:

ezitare sau întârziere la comanda prin pedala de acceleraţie; motorul dezvolta mai putina putere decât este de aşteptat pentru a obţine

viteza dorita; motorul nu porneşte sau nu se opreşte imediat; puterea motorului variază, deşi pedala de acceleraţie este fixa (se modifica

permanent viteza);

mers in gol neregulat si instabilitatea funcţionării; răspunsul la eliberarea pedalei de acceleraţie; zgomote si vibraţii la mersul in gol, pornirea/ oprirea motorulu i, deplasarea

in regim staţionar, schimbarea treptelor. Mărimile de evaluare obiectiva ale conducerii confortabile a autoturismului

sunt corelate cu evaluările subiective ale conducătorilor, acordându-se note.

Pentru aceasta se utilizează diferite metode, numărul parametrilor luaţi in

considerare este aproximativ 950, fiind posibil sa se definească un anumit

automobil ca fiind de baza din punct de vedere al dinamicitaţii (stil sportiv ) si al

confortului in conducere.

Un rol important in studiul acestei probleme îl are simularea.



Fig. Răspunsul automobilului la apăsarea pedalei de acceleraţie

2.11 Factori de influenta asupra rezistentei la rulare.

Principalii factori care influenteaza rezistenta la rulare sunt:

viteza de deplasare a autovehiculului; caracteristicile constructive ale pneului; presiunea interioara a aerului din pneu; sarcina normala pe pneu; tipul si starea caii de rulare; fortele si momentele aplicate rotilor.

Evaluarea prin experiment a unuia dintre factori nu este posibila deoarece toti

parametrii de mai sus definesc pneul în timpul rularii lui.

Deplasarea autovehiculului în conditiile cerute de performante în ceea ce

piveste dinamicitatea, consumul de combustibil, siguranta si confortul calatoriei,

cerinte ce impun anumite reguli si elemente constructive, presupune cunoasterea

influentelor exterioare ce se opun înaintarii autovehiculului.

Definirea conditiilor de autopropulsare, care precede calcul de tractiune,

împreuna cu care conditioneaza performantele autovehiculului, cuprinde

precizarea, functie de tipul, caracteristicile si destinatia autovehiculului, a cauzelor

fizice pentru fortele de rezistenta ce actioneaza asupra autovehiculului, a

factorilor specifici de influenta si stabileste relatiile analitice de evaluare

cantitativa a acestor forte.

În procesul autopropulsarii autovehiculului, asupra acestuia actioneaza, dupa

directia vitezei de deplasare, doua tipuri de forte:

forte active - fortele care au acelasi sens cu cel al vitezei de deplsare;



fortele de rezistenta - fortele care sunt de sens opus sensului vitezei dedeplasare.

Fortele de rezistenta, cunoscute sub denumirea de rezistente la înaintare sunt

urmatoarele:

rezistenta la rulare - este o forta ce se opune înaintarii autovehiculului sieste determinata de fenomenele ce se produc la rularea rotilor pe caleade rulare;

rezistenta aerului - este o forta ce se opune înaintarii autovehiculului sieste datorata interactiunii dintre autovehiculul în miscare si aerulconsiderat în repaus;

rezistenta pantei - este o forta dotorata înclinarii longitudinale a

drumului si reprezinta o forta de rezistenta la urcarea pantelor, si o fortaactiva la coborârea pantelor; rezistenta la demaraj - este o forta datorata inertiei autovehiculului în

miscare si reprezinta o forta de rezistenta în timpul miscarii accelerate sido forta activa în regimul miscarii decelerate.

Miscarea autovehiculului, consecinta a actiunii asupra lui a fortelor active si

de rezistenta poate fi:

miscare uniforma (cu viteza constanta); miscare accelerata (viteza creste) - regim numit "regimul demararii"; miscare decelerata (viteza scade); aceste regim poate fi realizat prin

rulare libera, când regimul decelerat este datorat încetarii actiunii forteide tractiune si prin frânare, când regimul decelerat este datorat actiuniifortei de frânare dezvoltata la rotile automobilului.

Autopropulsare autovehiculului se datoreaza energiei mecanice primite de

rotile motoare de la motorul autovehiculului si este posibila când aceasta energie

este în concordanta cu necesarul de momente si puteri pentru învingerea

rezistentelor la înaintare. De aici rezulta ca deosebit de importanta în definirea



conditiilor de autopropulsare cunoasterea, pentru fiecare din rezistentele la

înaintare, a cauzelor fizice care le genereaza, a principalelor marimi si factori de

influenta si a posibilitatilor de evaluare analitica,

2.12 Rezistenta la rulare. Generarea rezistentei la rulare

Rezistenta la rulare, Rr, este o forta cu actiune permanenta datorata exclusiv

rostogolirii rotilor pe cale, si este de sens opus sensului de deplasare al

automobilului.

Cauzele fizice ale rezistentei la rulare sunt:

deformarea cu histerezis a pneului; frecarile superficiale dintre pneu si cale; frecarile din lagarele butucului rotii; deformarea caii de rulare; percutia dintre elementele benzii de rulare si microneregularitatile caii

de rulare; efectul de ventuzare produs de profilele cu contur închis de pe banda de

rulare pe suprafata neteda a caii de rulare.

a) b)

Actiunea momentului de rezistenta la rulare asupra unei roti motoare

a) rezultanta fortelor din pata de contact "Z"; b) reducerea reactiunii normale Z

(punctul O p ).



Între cauzele amintite mai sus, în cazul autoturismelor - care se deplaseaza

pe cai rigide, netede, aderente - ponderea importanta o are deformarea cu

histerezis a pneului. Ca urmare a modului de distribuire a presiunilor în pata de

contact dintre pneu si cale centrul de presiune al amprentei este deplasat în fata

centrului contactului cu marimea "a". Din conditia de echilibru a rotii libere

(rotii care ruleaza sub actiunea unei forte de împingere R r) apicând metoda izolarii

corpurilor prin desfacerea legaturilor ei cu calea si automobilul, se obtine o forta

tangentiala sub forma:

(2.12.1)

unde: rr este raza de rulare a rotii;

Z reactiunea normala dintre pneu si cale;

Notând produsul

(2.12.2)

care reprezinta momentul rezistentei la rulare ( fig. b) expresia fortei datorate

rostogolirii rotii pe cale devine:

(2.12.3)

Aceasta forta, generata de deplasarea suportului reactiunii normale fata de

verticala centrului rotii de numeste rezistenta la rulare Rr si reprezinta forta cu

care roata se opune deplasarii în sensul si directia vitezei automobilului.

Deoarece determinarea deplasarii "a" este dificila, ea fiind în acelasi

timp o marime cu o valoare data pentru un pneu dat în conditii precizate demiscare, pentru calcul rezistentei la rulare este preferabila folosirea unei marimi

relative, având natura unui criteriu de similitudine, care permite extinderea

utilizarii sale în conditii mai generale. Aceasta marime este coeficientul rezistentei

la rulare f dat de relatia:



f=

(2.12.4)

Fortele de franare sunt create de mecanismele de franare incluse in

sistemul de franare al autovehiculului. Sistemul de franare al autovehiculului

este destinat:

micsorarii pana la o anumita valoare sau anularii progresive a vitezeiautovehiculului;

imobilizarii autovehiculului in stationare pe un drum orizontal precum si pepantele pe care acesta le poate urca si cobora;

stabilizarii vitezei autovehiculului la coborarea unor pante lungi.


3. Notiuni de baza privind construcţia şi funcţionarea motoarelor pentru

autovehicule

Definiţie generala a motorului Definiţie motorului cu ardere interna Par ţi componente Parametri constructivin Clasificare Construcţia generala a motorului

3.1. Definitie generala a motorului - motorul reprezinta sursa energetica

proprie a automobilului care transforma energia chimica a combustibilului folosit

in energia mecanica transmisa rotilor motoare, realizandu-se astfel deplasarea

acestuia.

Definitia motorului cu ardere interna - este folosit la majoritatea

automobilelor este o masina termica de forta care transforma caldura degajata prinardere combustibilului in lucru mecanic, prin intermediul evolutiilor unui agent

motor (fluid motor) in stare gazoasa.

3.2. Parti componente



Motorul este alcatuit din: mecanismul motor si intalatiile auxiliare

(mecanismul de distributie, sistemul de alimentare cu combustibil, sistemul de

aprindere, sistemul de ungere si sistemul de racire) necesare realizarii

procesului de functionare si instalatia de pornire.

Mecanismul motor (biela - manivela) - are rolul de a prelua forta deexpansiune a gazelor si de a transforma miscarea rectilinie - alternativa a

pistonului, in miscarea de rotatie continua a arborelui cotit.

Mecanismul de distributie - are rol de a asigura deschiderea si inchidereasupapelor, la momente bine stabilite, in vederea evacuarii gazelor arse siumplerii cilindrilor cu gaze proaspete (aer sau amestec aer-combustibil).

Sistemul de alimentare - cuprinde piese si organe care servesc la preparareasi intrducerea combustibilului in cilindri (se caracterizeaza prin carburator -cazul motoarelor M.A.S. si injectoare - cazul motoarelor M.A.C.)

Sistemul de aprindere - serveste la aprinderea amestecului carburant (aer + vapori de benzina) cu ajutorul scanteii electrice produsa intre electrozii

bujiei. Este intalnit doar la motoarele M.A.S.

Sistemul de racire - asigura racirea motorului, in scopul evitarii

supraincalzirii acestuia si asigura un regim termic normal cu ajutorullichidului de racire din sistem (antigel sau apa).

Sistemul de ungere - serveste la ungerea pieselor in miscare pentru a reducefrecarea si pentru a preveni uzarea motorului.

Instalatia de pornire - asigura turatia minima de pornire a motorului.

3.3. Parametrii construnctivi - principalii parametri constructivi aimotoarelor cu ardere interna cu piston sunt (vezi fig. 1).



Fig. 1 : Parametrii constructivi ai motorului cu ardere interna :

1- cilindru; 2 - piston; 3 - biela; 4 - arbore cotit; 5 - volanta; 6- chiulasa, 7,8 -supape (de admisie si respectiv evacuare).

Punctul mort interior (P.M.I.) - este pozitia extrema a pistonului,corespunzatoare volumului minim Vc ocupat de fluidul motor, sau distantei

maxime fata de axa arborelui cotit. .(fig1.b) Punctul mort exterior (P.M.E.) - este pozitia extrema a pistonului

corespunzatoare volumului maxim Va ocupat de fluidul motor in cilindru,sau distantei minime a pistonului fata de axa arborelui cotit.(fig1.b)

Cursa pistonului - S- este spatiul parcurs intre P.M.I. si P.M.E. , numite sipuncte moarte. .(fig1.b)

Cilindreea unitara sau volumul cursei Vs - este volumul generat de piston,

in miscarea sa, intre cele doua puncte moarte.

Cilindreea totala (capacitatea cilindrica) sau litrajul - reprezinta sumacilindreelor cilindrului motorului.



Raportul de comprimare - este definit ca raportul dintre volumul maximocupat de gaze (cand pistonul se afla in P.M.E.) si volumul camerei de ardere(volumul de minim al gazelor cand pistonul se afla in P.M.I.).

Turatia motorului - este numarul de rotatii efectuate de arborele cotit intr-un minut.

Viteza medie a pistonului - este viteza considerata considerata cu care pistonul parcurge doua curse succesive, corespunzatoare unei rotatii aarborelui cotit.

OBS : Amestecul carburant este amestecul format din aer si particule fine decombustibil; se aprinde usor, arde si dezvolta caldura care are drept efectdilatarea gazelor si deplasarea pistonului.

3.4 . Clasificare

Motoarele cu ardere interna cu piston folosite la automobile se clasifica dupamai multe criterii:

Dupa modul de aprindere a amestecului aer-combustibil :

Motoare cu aprindere prin scânteie electrica (M.A.S), (benzină). Motoare cu aprindere prin compresie (M.A.C.) - motoare DIESEL;

(motorina).

Dupa numarul de curse simple ale pistonul ui :

Motoare in patru timpi - patru curse de piston in doua rotatii de arboremotor.

Motoare in doi timpi - doua curse de piston intr-o rotatie completa aarborelui motor.

NOTA : Ciclul motor reprezinta succesiunea proceselor care se reprezintă amestec carburant, comprimarea aerului sau a amestecului carburant, aprinderea

şi arderea amestecului carburant , detenta sau destinderea gazelor de ardere sievacuarea gazelor arse.

Se numeste timp partea din ciclul motor care se efectueaza intr -o curs ă a

pistonului.



Cei patru timpi ai ciclului motor si ordinea de realizare a acestora la M.A.S. sunt : 1. Admisia; 2. Evacuarea; 3. Arderea si destinderea; 4. Compresia.

Cei patru timpi ai ciclului de functionare si ordinea de realizare acestora laM.A.C. sunt :

1.Admisia; 2.Compresia; 3.Inj ectia, arderea si destinderea; 4.Compresia.

Dupa locul formari i amesteculu i de carburant:

Motoare cu formarea amestecului in exterioarul cilindrului (ex: motoarele cucarburator, cu injectie de benzina).

Motoare cu formarea amestecului in interiorul cilindrului (ex: motoareleDIESEL si unele M.A.S.)

Dupa pozitia cil indril or :

Motoare cu cilindri verticali in linie; Motoare in V; Motoare cu cilindr i opusi (boxer); Motoare cu cilindri linie inclinati.

Dupa felul răcirii :

Motoare racite cu aer;

Motoare racite cu lichid.3.5 Constructia generala a motorului

Partile componente generale ale unui motor cu ardere internă, indiferent detipul său, sunt : - 2 mecanisme : mecanismul motor si mecanismul de distributie;- 4 sisteme : de alimentare, racire, ungere si aprindere (doare cele de tip M.A.S.);-1 instalatie : instalatia de pornire.

3.5.1 MECANISMUL MOTOR SI METODA DE BAZA PRIVINDCONSTRUCŢIA

Este alcatuit din parti fixe si parti mobile :

Parti fixe :

Bloc carterul



Cilindrii Chiulasa

Parti mobile :

Grupul piston (piston +segmenti+bolt) Biela Arborele motor Volanta

Blocul motor (fig. 2) - constitue scheletul motorului, fiind format din bloculcilindrilor (in partea superioara) si carter (in partea inferioara). Este construit dinfonta aliata, turnata si prelucrata mecanic atat la partea posterioara cat si la ceainferioara, pentru asamblarea cu suruburi a carterului volantului cat si a baii de ulei.

Poate fi sub forma unei piese compacte (autocamionele Roman, Iveco, Mercedes,Volvo sau autoturismele Dacia, Fiat, Volswagen, Ford, Toyota) sau demontabil,cum ar fi cazul autoturismului OLCIT.

Fig. 2 : Blocul motor.

1- Bloc; 2 - Carter superior; 3 - Suprafata superioara; 4 - Prezoane; 5- Locas

Pompa apa; 6 - Suprafata anterioara; 7 - Placa distributiei.

Cilindrii - au rolul sa ghideze pistoale intre cele doua puncte moarte. Pot fiturnati odata cu blocul motor (in acest caz se numesc inamovibilii) saudemontabilii, sub forma de camasi de cilindru (in acest caz se numesc amovibilii).



Se obtin din fonta, prin turnare si prelucrare mecanica ulterioara pentru realizareaunei finete la interior (numit oglinda cilindrului).

Chiulasa - este o piesa complexa, care etanseaza cilindrii la parteasuperioara, confectionata prin turnare din fonta aliata sau din aliaje de aluminiu. Ea

poate fi comuna pentru toti cilindrii (cele mai folosite) sau grupate pentru mai multicilindrii. Pe chiuleasa si in corpul ei se monteaza elemente ale mecanismului dedistributie, iar prin interiorul ei circula lichide de racire si ungere.

OBS : Etanseitatea intre blocul cilindrilor si chiulasa este asigurata degarnitura de chiulasa, element cu proprietati termoplastice. Forma ei copiazachiulasa si este confectionata din clingherit sau azbest grafitat cu sau farainsertie metalica.

Grupul piston (piston + segmenti + bolt) - fig. 3 - are rolul de a prelua fortade expansiune a gazelor (prin intermediul pistonului) si a o transmite arboreluimotor sub forma de miscare de rotatie.

Pistonul asigura etansarea camerei de ardere, impreuna cu segmentii, si seconfectioneaza din aliaje de aluminiu. Are forme si marimi diferite, in functie detipul motorului.

Segmentii sunt piese inelare, care asigura etansarea cu pistonul datorita

elasticitatii lor. Segmentii sunt piese inelare, care asigura etansarea cu pistonuldatorita elasticitatii lor. Se monteaza pe canalele de pe piston si sunt : decompresie si de ungere (raclori). Se confectioneaza din fonta aliata, iar cei deungere pot fi si din tabla de otel.

Boltul pistonului face legatura articulata între pistonul 1 si biela 10. Areforma tubulara si este confectionat din otel carbon sau otel aliat.



Fig. 3: Grupul piston.

1- piston ; 2 – segmenti de compresie ; 3,4 - segmenti de ungere ; 5 – orificii deungere; 6 - bolt ; 7 - sigurante ; 8 - cap mic ; 9 – cap mare ; 10 – corpul ; 11

– bucsa anti frictiune.

Biela - asigura legatura cinematica între boltul pistonului si arborele motor.Se confectioneaza din otel de calitate si se compune din corp (tija), cap mic si capmare.



Arborele motor sau arborele cotit fig.4 - primeste miscarea de la piston

prin biela, o transforma în miscare de rotatie pe care o transmite în exterior pentru

antrenarea diferitelor subansambluri ale motorului, si la transmisia automobilului

pentru deplasare. Se confectioneaza din otel (OL 50S) pentru camioane si tractoare,

si din fonta pentru unele autoturisme.

Fig.4: Arborele motor sau arborele cotit

Arborele motor (fig.4) este alcatuit din :1 – fusuri de sprijin sau paliere ;2 – fusuri de biela ;3 – brate de manivela ;4 – pinionul distributiei ;

5 – fulie ;6 – rac de pornire ;7 – flansa (pentru montarea volantului) ;8 – volant ;9 – filet deflector.10 – sistem de prindere



Volantul - are rolul de a regla miscarea de rotatie a arborelui cotit si de aatenua socurile în punctele moarte la turatie redusa, cât si de a usura pornirea si

plecarea automobilului din loc. Este un disc masiv, din otel sau fonta, ce aremontata pe extremitatea sa o dantura ce serveste la pornirea motorului.

3.5.2 MECANISMUL DE DISTRIBUTIE SI FUNCTIONARE AMOTOARELOR

Fig. 5 -Mecanismul de distributie

Mecanismul de distributie (fig.5) se compune din: 1- ax cu came; 2 - tachet; 3 - tija

împingatoare; 4 - culbutori; 5 - axul culbutorilor; 6 - supapa; 7 - resort; 8 - taler; 9 –

ghid; simplificat -angrenaje ; ax cu came; tacheti; tije impingatoare; culbutori;

supape;

Angrenajele distributiei - au rolul de a transmite miscarea de la arborele

cotit la arborele cu came. Aceste angrenaje pot fi : cu roti dintate, cu lant si

cu curea dintata (la autoturismele moderne).

Axul (arborele) cu came - asigura în timpul rotirii prin forma si pozitia

camelor, functionarea organelor de distributie la momente oportune si pe

durata acestora. Acesta, prin intermediul camelor sale actioneaza tachetii,

tijele împingatoare, culbutorii (acestia din urma actionând asupra supapelor,



închinzându-le si deschinzându-le în ordinea de functionare, în vederea

realizarii admisiei si evacuarii, procese necesare realizarii ciclurilor motor).

Camele sunt, de obicei, în numar de doua pentru fiecare cilindru.

Arborele cu came se monteaza în carter sau pe chiulasa, în functie de

tipul constructiv al mecanismului de distributie. Este confectionat din oteluri

aliate sau din fonta. Turatia axului (arborelui) cu came este de doua ori mai

mica fata de turatia arborelui cotit.

Tachetii - transmit miscarea, prin intermediul tijelor împingatoare si

culbutorilor, la supape. Ei comanda deschiderea supapelor, datorita

mişcării lor axiale imprimate de profilul camelor de pe arborele cu came. Se

confecţioneaza din oţel sau fonta speciala.

Tijele impingatoare - au rolul de a transmite miscarea lineara de la tacheti

la culbutori. Se întalnesc doar la distribuţia cu supape montate în chiulasa si

sunt sub forma unor tije pline sau tubulare.

Culbutorii - comanda deschiderea supapelor si sunt sub forma speciala, cu

brate inegale (bratul lung actioneaza supapa iar bratul scurt spre tija

împingatoare - aici se gaseste si surubul de reglare a jocului termic). Se

construiesc din fonta sau din otel. Culbutorii se monteaza pe un ax ( axul

culbutorilor), de forma tubulara, care se monteaza pe chiulasa.

Supapele - au rol diferit, în functie de destinatia lor: supapa de admisie

asigura deschiderea si închiderea orificiului de intrare a amestecului

carburant sau aerului, iar cea de evacuare permite evacuarea gazelor arse.

Constructiv supapa de admisie este mai mare, iar cea de evacuare mai mica.



fig.7. Partile componente ale supapei

Partile componente ale supapei sunt (fig.7): scaunul 3, ghidul 2, resortul 4,

pastile de blocare 5 si talerul 6. Aceste elemente componente servesc la etansarea,sustinerea si readucerea în pozitia închisa a supapei. Supapele se confectioneaza

din oteluri aliate cu crom si siliciu (siliciu se foloseste la supapele de evacuare

pentru a rezista la temperaturi).

NOTA: Operatiile principale de întretinere, la mecanismul de distributie, sunt :

reglarea jocului termic dintre culbutori si supape, iar la nevoie, si verificarea

punerii la punct a distributiei.


Notiuni de bază privind construcţia şi funcţionarea MAC



4.1 Constructia generala a motorului

Partile componente generale ale unui motor cu ardere internă, indiferent detipul său, sunt :

- 2 mecanisme : mecanismul motor si mecanismul de distributie;- 4 sisteme : de alimentare, racire, ungere si aprindere ;-1 instalatie : instalatia de pornire.

4.1.1 Mecanismul motor şi metoda de baza privind construcţia -MAC

Este alcatuit din parti fixe si parti mobile :

Parti fixe :

Bloc carterul

Cilindrii Chiulasa

Parti mobile :

Grupul piston (piston +segmenti+bolt) Biela Arborele motor Volanta

Descrirea părţilor menţionate mai sus se regasesc în cursul nr. 3 si suntidentice si pentru - MAC.

4.1.2. Mecanismul de distribuţie şi funcţionare a motoarelor - MAC

Mecanismul de distributie al motorelor MAC este descris in cursul nr.3si este compus – angrenajele distribuţiei ; ax cu came; tacheti; tijeimpingatoare; culbutori; supape;

NOTA: Operatiile principale de întretinere, la mecanismul de distributie, sunt :

reglarea jocului termic dintre culbutori si supape, iar la nevoie, si verificarea

punerii la punct a distributiei.



4.2. Parametrii constructive si marimi caracteristice alea motoarelorcu ardere interna cu piston

Principalii parametrii constructive ai motoarelor cu ardere cu piston sunt

(fig.1):

Punctul mort in teri or PMI este pozitia extrema a pistonului corespunzatoarevolumului minim V, ocupat de fluidul motor sau distantei maxime a pistonului fatade axa arborelui cotit.

Punctul mort extern PME este pozitia externa a pistonului corespunzatoarevolumuluimaxim V,ocupat de fluidul motor in cilindru sau distantei minime a

pistonuluifata de axa arborelui cotit.

Cursa pistonulu i S (mm) este spatial parcurs de catre piston intre cele doua puncte moarte.

Alezajul D ( mm) este diametrul interior al cilindrului.

Cili ndreea uni tara sau volumul cursei V , este volumul generat de piston, inmiscarea sa, intre cele doua puncte si se calculeaza cu relatia:

[ ]

in care D si S sunt in cm.

Cil indreea totala.(papacitatea cil indri ca) sau l itrajul V , reprezinta sumacilindreelor cilindrilor motorului:

=i [ ], in care i este munarul cilindrilor motorului.



F ig.1.Parametri i constructive ai motoarelor cu ardere cu piston

Raportul cursa pe diametru :

.

In functie de valoarea raportului , se deosebesc: motoare patrate =1,

motoare subpatrate < 1, motoare suprapatrare > 1.

Raportul de comprimare este definit ca raportul dintre volumul maxim

ocupat de gaze (cand pistonul se afla in PME) si volumul camerei de ardere(volumul minim ai gazelor cand pistonul se afla in PMI ):

Turatia motoru lui n (rot/min) este numarul de rotatii efectuate de arborealcotit intr-un minut.



Viteza medie a pistonului este viteza considerate constanta cu are pistonul ar parcurge doua curse successive, corecpunzatoare unei rotatii a arboreluicotit:

[m/s],

in care S este in mm.

In cazul motoarelor pentru automobile 10-17 m/s (motoare rapide).

4.3. Clasificarea motoarelor – MAC – se realizează după : -modul deaprinderea a mestecului aer-combustibil, numarul de curse simple ale pistonului in

care se realizeaza un ciclu (numarul de timpi), locul formarii amestecului aer-combustibil etc.

Motoarele cu aprindere prin comprimare difera de motoarele cu prindere prinscanteie prin faptul ca nu mai este necesara prezenta carburatorului si nici a bujieicare sa amorseze procesul de ardere.

Motoarele diesel se impart in doua mari categorii:

- motoare diesel lente;

- motoare diesel rapide.

4.4. Schema constructiei motorului MAC si modul de functionare.

Principiul motorului cu prindere prin comprimare este autoaprindereacombustibilului prin atingerea parametrilor critici ai acestora. Compresia aerului serealizeaza in cilindru, in apropierea punctului mort inferior, aparand injectiacombustibilului. Acesta se disperseaza in masa aerului aflat la presiune sitemperatura ridicata, producand explozia amestecului cu ardere instantanee in toatamasa.

Avantajele motorului cu aprindere prin comprimare fata de motorul cuaprindere prin scanteie sunt:

- randament mai bun;- pericol de incendiu, de explozie redus;



- permite folosirea unui combustibil mai ieftin, mai greu volatile;- nu apar zone moarte si nici front de flacara.

Dezavantajele motorului cu aprindere prin comprimare este acela ca incombustibilul folosit se gaseste sulf, ceea ce presupune masuri pentru indepartarea

SO2 produs in timpul arderii.

Schema constructiei motorului în patru timpi MAC, precum si functionareaeste identica cu cea a motorului cu aprindere prin scânteie. Deosebirea între celedoua motoare este în modul de umplere a cilindrului. La motorul MAS umplerea serealizeaza cu un amestec de aer-combustibil în timp ce la motorul MAC se aspiraaer curat care se comprima si se injecteaza apoi combustibilul pulvarizat lafinele fazei de comprimare. Avantajul acestui tip de motor este ca se pot folosihidocarburi grele, mai putin volatile: motorina, gudroane, uleiuri de parafina sau

chiar pacura.Motoarele MAC functioneaza cu rapoarte mari de compresie = 14...30

pentru a realiza prin comprimarea aerului curat, la finele fazei, temperaturile de630...7500 C care permit autoaprinderea combustibilului injectat în spatiul mort dedeasupra pistonului.

4.4.1. Modul de functionare.

În cursa pistonului de la PMI la PME, se aspira aer curat în cilindru, fazaîn care supapa de aspiratie este deschisa. În aceasta etapa presiunea este ceaatmosferica sau chiar putin mai mare decât aceasta la motoarele cu supraalimentarela care aerul este introdus fortat în cilindru cu ajutorul unei turbosuflante. La cursainversa a pistonului, de la PME la PMI se comprima aerul, scade volumul sicorespunzator se majoreaza presiunea si temperatura. Înainte ca pistonul sa ajungaîn PMI, avansul corespunzator constructiei si turatiei motorului, se injecteaza încilindru, la presiune mare, o cantitate precisa de combustibil. Avansul laaprindere, care se face si la motorul cu aprindere prin scânteie, trebuie sa

compenseze durata de întârziere a frontului flacarii (2,0...2,5) 10 -3 secunde înfunctie de gradul de turbulenta din spatiul de ardere. Datorita presiunii ridicate deinjectie (150...2000 bari) combustibilul este pulverizat foarte fin, ca o ceata, astfelîncât se poate realiza un amestec bifazic omogen care poate arde usor si integral.Aprinderea amestecului se realizeaza automat ca urmare a temperaturiiridicate a aerul comprimat. Initierea arderii se face spre periferie (circa 10%) cândarderea are loc în conditii practic izocore provocâd o crestere brusca a presiunii si



temperaturii în spatiul de ardere. Acest surplus de energie de activare face ca restulcombustibilului acumulat si injectat (circa 90%) sa arda practic instantaneu, faraîntârziere la aprindere. În aceasta faza, cu pondere mult mai mare, presiunea crestefoarte putin sau chiar scade putin fapt care justifica denumirea de motor cuardere la presiune constanta.

Arderea se considera izobara între două puncte interne a pistonului sedeplaseaza pe o portiune dintre PMI si PME. În continuare gazele se destinddestinderea se considera o transformare adiabata care constituie faza motoare aciclului.

Înainte de punctul PMI se deschide supapa de evacuare permitând astfelscaderea presiunii din cilindru pâna la valoarea presiunii de evacuare din sistemulde esapament. În ultima cursa a pistonului de la PME la PMI pistonul împinge

gazele arse în exteriorul cilindrului. Dupa aceasta faza se reia ciclul celor patrutimpi ai motorului.

Asadar, în motorul cu aprindere prin comprimare, apar mai multe faze:

1.Admisie aer 2. Comprimare aer 3. Arderea 4. Evacuarea liberă si injectare combustibil si destindere si fortată

Faza 1 - timpul 1 - admisia aerului curat în cilindru ;

Faza 2 - timpul 2 - comprimarea aerului curat şi injectarea combustibilului;

Faza 3 - timpul 3 - arderea dupa injectarea combustibilului; Faza 4 - timpul 3 - destinderea gazelor arse ; Faza 5 - timpul 3 - evacuarea libera sau calitativa datorata presiunii mai mari

din cilindru fata de cea atmosferica; Faza 6 - timpul 4 - evacuara fortata sau cantitativa datorata miscarii

pistonului catre chiuloasa.




5.Noţiuni de bază privind construcţia şi funcţionarea instalaţiilor

auxiliare ale motoarelor pentru autovehicule .

5.1.Sistemul de alimentare

Are rolul de a alimenta cilindrul motorului cu combustibil şi aer necesar arderii si de a evacua gazele arse. După modul de formare a amestecului carburant,aceasta diferă:

- la M.A.S., amestecul carburant se formează în exterior, din benzină şi aer (în carburator) şi continuă în timpul curselor de admisie şi compresie.

- la M.A.C., amestecul se formează în interiorul cilindrului, la sfarsitul curseide compresie a aerului, când se injectează motorina.

OBS: Exceptie este cazul M.A.S. cu injecţie de benzină, la care formareaamestecului de ardere poate să se realizeze atât în exterior cât şi în interior .

5.1.1.Construcţia sistemului de alimentare a motoarelor cu aprindere

prin scânteie

Sistemul de alimentare cu combustibil la M.A.S. se compune din:

-rezervor de cobustibil -conducte -pompa de alimentare -filtre decantoare de combustibil -carburator -filtru de aer şi sisteme de evacuare a gazelor arse.

Rezervorul de combustibil:- are rolul înmagazinării unei cantitati de

combustibil (benzină sau motorină), asigurând un parcurs de un numar de km . Seconfecţionează din tablă de oţel (protejată anticoroziv) sau mai rar din alamă, şi poate avea anumite forme geometrice (paralelipipedic sau cilindric). Ca posibilităţide amplasare poate fi lateral sau su b scaunul conducătorului auto.



Carburatorul (fig.1):are rolul de a prepara amestecul carburant pentru toater egimurile de funcţionare a motorului.

Aceste regimuri sunt:- regimul de pornire;

-regimul mersului în gol;-regimul sarcinilor mici (parţiale);-regimul sarcinilor mari;-suprasarcină (regim de trecere). Fiecărui regim de funcţionare îi corespunde untipde amestec aer + combustibil (amestec carburant), care are diferite proporţii:-amestec stoechiometric: 15 kg aer/1 litru benzină;-amestec îmbogăţit: 12 – 15 kg aer/1 litru benzină;-amestec bogat: 5 – 12 kg aer/1 litru benzină;

-amestec sărăcit: 15 – 17 kg aer/ 1 litru benzină;

Fig. 1. Carburator

Carburatorul poate fi clasificat după numărul camerelor de amestec în simplusau dublu corp, cele mai moderne şi mai performante fiind cele din ultimacategorie.OBS: Instalaţia de alimentare M.A.S. cu injecţie de benzină înlocuieştecarburatorul, căpătând răspândire la cele mai multe motoar e de autoturismemoderne. Aceasta îmbunătăţeşte dozarea amestecului carburant şi, fiind însoţit de osonda Lambda, reduce poluarea atmosferică cu gazele de eşapament. Injecţia de

benzină realizează dozarea optimă a amestecului carburant în funcţie de o ser iede factori ca: turaţie, sarcină, avans aprindere, temperatura lichidelor de răcire etc.

Ea poate fi de tip monopunct (injectarea benzinei în colectorul de admisie)sau multipunct (injectarea la fiecare cilindru a motorului, în poarta supapei deadmisie).



Conductele de alimentare – au rolul de a conduce benzina de la rezervor spre pompa de alimentare, filtre, carburator sau prin rampa de injecţie la injectoare(cazul M.A.S. cu injecţie de benzină). Se confecţionează din oţel moale sau cupru.

Pompa de alimentare – are rolul de a absorbi combustibil din rezervor şi de

a-l trimite pe conductele de legătura cu carburatorul. Unele automobile folosesc pompe electrice de tip submersibil, montate în rezervor, sau submersibile, montate pe conducta dintre rezer vor şi filtru, în special pentru motoarele cu benzină.

Fig. 2: Pompa de alimentare cu membrană.

1 – corpul pompei; 2 – capac; 3 – membrană; 4 – arc de acţionare; 5 – tijă;6 – pârghie; 7 – arcul parghiei; 8 – pârghie de amorsare manual; 9 – supapa deaspiraţie; 10 – supapa de evacuare; 11 – excentric de pe arboreal cu came;12- bolţ.

Presiunea pe care o realizează pompa de alimentare este cuprinsă între 0,75 – 1,35 atm la pompele electrice, şi de 1 – 3 atm la cele acţionate electric. Laautoturismul Dacia se foloseşte pompa de alimentare cu diafragmă

(membrană).

Aceste pompe se realizează din aliaje de aluminiu şi se montează pe bloculmotor, iar acţionarea se face de către excentricul de pe arborele cu came, sau directla capătul arborelui cu came.

Filtrele de combustibil fig.3 – au rolul de a reţine impurităţile dincombustibil. La M.A.S. se foloseşte filtru brut de decantare a benzinei, montatlângă rezervor, sau pentru filtrare fină, un filtru pe conducta dintre pompa de



alimentare şi carburator. Sunt de tip sită (naylon sau metalice) sau de tip hârtiefiltrantă pliată (fig.3), acestea din urmă fiind cele mai folosite, atât la M.A.S. cât şila M.A.C.

Fig. 3. Filtru de combustibil pentru motorină.

1 – capac; 2 – element filtrant; 3 – cupă de sticlă; 4 – şurub de prindere; 5 – supapăde purjare; 6 – suport.

Filtrele de aer fig.4 – se folosesc la reţinerea particulelor de praf din aer şi pot fi: de tip uscat (elementul filtrant din hârtie micronică, sită metalica, pâslă),umede (cu baie de ulei), prin inerţie sau tip ciclon (separare prin modificarea bruscă a direcţiei de mişcare a aerului) şi combinate .

Fig.4. Filtru de aer combinat.

1 - racord de intrare; 2 – filtru combinat; 3 - carcasa inferioară; 4 - element filtranttip sită; 5 - racord de ieşire; 6 - cleme de fixare.



Amortizorul de zgomot ( toba de eşapament) - fig.5- are rolul de a preluagazele arse din colectorul de evacuare, amortizând zgomotele, micşorând presiuneaşi energia lor cinetica. Se întâlnesc şi tobe care funcţionează pe principiul filtrelor acustice. La unele tipuri de automobile se utilizează două tobe legate în serie, prima

având rol de destindere a gazelor arse, iar a doua pentru amortizarea zgomotelor.

Fig.5. Amortizorul de zgomot.

1 - amortizor de zgomot; 2 - tuburi perforate; 3 - perete despărţitor perforat; 4 - pereţi despărţitori neperforaţi.

5.1.2.Constructia sistemului de alimentare a motoarelor cu aprindereprin compresie

Sistemul de alimentare la motoarele M.A.C. este alcătuit din:rezervor, pahar decantor, filtre, pompa de alimentare, pompa de injecţie,

conducte de joasă şi înaltă presiune,În fig.6.sunt redate elementele componente ale circuitului de alimentare.

Fig.6. Circuitul de alimentare în cazul motoarelor M.A.C.1 – rezervor; 2 – pompa alimentare; 3 – pahar decantor; 4,5,8 – conducte dealimentare (de joasa presiune); 6,7 – filtre; 9 – pompa normal de amorsare; 10 – conducta de înaltă presiune; 11 – injectoare; 12 – conducta de retur.



Circuitul motorinei, de la rezervor la motor – cilindrii motorului, este de faptformat din două circuite, a căror elemente componente diferă în funcţie de

presiunea combustibilului pe care trebuie să o dezvolte: circuitul de joasă

presiune, format din rezervor, conducta de alimentare (conducta de joasă

presiune), filtre, pompa de alimentare, şi circuitul de înalta presiune, format din pompa de injecţie, conducta de înaltă presiune şi injectoare.

Rezervorul - are rolul, ca şi la M.A.S., să susţină cantitatea de motorină necesară pentru funcţionarea motorului cca 8 ore, cu capacităţi ce variază de la 50la 2.000 litri (în cazul vehiculelor de transport internaţional). Este confecţionat dintablă de oţel, protejată anticoroziv şi este prevăzut cu indicator de nivel, indicaţiafiind afişată la bord. Buşonul de umplere are incorporate doua supape care permitvariaţii de presiune în interior.

Filtrele de combustibil - au rolul de a curăţa combustibilul de impurităţi şiapă. Ca şi la M.A.S., se întâlnesc sub formă de pahare decantoare (fig.7) saufiltre cu diferite materiale filtrante (site cu lamele metalice, filtre din hârtie

poroasă pliată etc.)

Fig.7.Schema filtrului decantor Fig.8. Baterie filtrantă

1 – robinet; 2 – supapa cu bila; 3 – racord de refulare; 4 – pahar; 5 – tub central; 6 – corpul filetului; 7 – brida de fixare; 8 - rondela de fixare; 9 – şurub de fixare;10 –

elementul de filtrare;Filtrele cu material filtrant de la mai multe tipuri de motoare sunt su b formă

de baterie (fig.8) – două filtre identice: unul grosier şi unul fin. 1 – filtru brut; 2 – filtru fin; 3 – element filtrare; 4,5 – şuruburi de fixare; 6 – conducta de legătură; 7 – conductă intrare; 8 – conductă ieşire; 9– ventil aerisire;10 – şuru b de aerisire;11- pompă amorsaj.



Filtrele de aer folosite la motoarele de automobile sunt combinate şi au rolulde curăţare a prafului din aerul introdus în motor (pătrunderea aerului in motor ar

provoca o uzare rapidă a pieselor in mişcare). Sitele sunt montate în carcase dintablă, de care este prinsă galeria de aspiraţie.

Pompa de alimentare - în cazul motoarelor M.A.C. se foloseşte atât pompacu membrană ( vezi la M.A.S.) cât şi pompa cu piston. Pompa cu piston semontează pe pompa de injecţie, şi este acţionată de un excentric de pe arborele eicu came, sau pe blocul motor. Pompele cu membrană, comparativ cu cele cu piston,sunt din punct de vedere constructiv mai simple şi prezintă o siguranţă mai mare înexploatare. Elementele componente ale unei pom pe cu piston sunt următoarele(fig.9).

Fig.9: Pompa de alimentare cu piston

1 – arbore cu came; 2 – tachet cu rola; 3 – tija; 4 – piston; 5 – arc revenire; 6 – supapa refulare; 7,9 – canal trecere; 8- corpul pompei de alimentare;10- piston deamorsare;11- corp pompă amorsare;12- supapă aspiraţie;13- arc supapă aspiraţie.

Pompa de injecţie - are rolul de a debita combustibilul sub presiune înaltă,în cantităţi bine determinate şi într -o anumită ordine la injectoare, în funcţie desarcina motorului. Cele mai folosite sunt pompele de injecţie cu distribuitor rotativ

şi cele cu elemenţi în linie (cu piston sertar). Pompa de injecţie rotativă, utilizată la unele camioane şi autoturisme echipate cu M.A.C., are rolul de a debita motorină către injectoare prin intermediul unui rotor distribuitor comun pentru toţi cilindrii.Pompa de injecţie în linie (pompa piston) este o pompă cu mai mulţi elemenţi de

pompare (numărul acestora diferă în funcţie de numărul de cilindri ai motorului). Această pompă este antrenată de la comanda mecanismului de distribuţie printr -un



arbore intermediar. Pe corpul pompei de injecţie se montează pompa de alimentarecu piston, antrenată de excentricul de pe arborele ei cu came.

Injectorul (fig.10) - are rolul de a injecta combustibilul .

Fig.10: Injectorul în stare pulverizată, sub formă de picături fine, uniforme.

1 – corp; 2 – pulverizator; 3 – ac ; 4 – tijă în camera de ardere; 5 – resort (arc); 6 – şurub de reglaj; 7 – racord de legătură; 8 – filtru; 9 – canal de trecere.

Din punct de vedere constructiv, injectoarele pot fi deschise(au spaţiulinterior al duzei în legătură permanent cu camera de ardere) sau închise (orificiulduzei perfect etanş de către arcul pulverizatorului). Poate fi considerat o supapă asistată la deschidere – mecanic sau electromagnetic, supapă ce stă deschisă şi

permite trecerea motorinei, atâta timp cât presiunea motorului este suficient demare.

Conductele de alimentare (de joasă presiune):sunt realizate din cupru sauoţel moale, au pereţi subţiri şi diametre de 4-5 mm. Prin ele se vehiculează

motorina aspirată de pompa de alimentare.Conductele de înaltă presiune: au rolul de a permite trecerea motorinei sub presiune, de la elementul de pompare al pompei de injecţie, la injectoare. Ele fac legătura între racordurile de refulare ale pompei şi racordurile de intrare aleinjectoarelor – prin intermediul unor nipluri speciale. Se construiesc din oţel, cu

pereţi de 2 - 3 mm grosime pentru a rezista la presiuni de 140 - 240 atm sau chiar 2000 atm.




5.Noţiuni de bază privind construcţia şi funcţionarea instalaţiilor

auxiliare ale motoarelor pentru autovehicule .

5.2. Sistemul de ungere

Motoarele cu ardere interna, au un mare numar de articulatii, cilindri,cuzineti, bolturi, arbori cu came, tije, supape etc., care nu se pot mentine in bunastare de functionare fara ungere permanenta si sigura.

Rolul unui sistem de ungere cu ulei al unui motor este multiplu, acestatrebuie să asigure:

ungerea pieselor în mișcare relativă pentru reducerea frecărilor (scădereauzurii și îmbunătățirea randamentului mecanic)

preluarea par țială a căldurii rezultate în urma arderii și a frecării curățarea suprafețelor în mișcare de particule metalice și eventuale reziduuri protecția suprafețelor metalice împotriva coroziunii

Functionarea organelor in miscare este foarte mult influentata de natura sicalitatea lubrifiantului utilizat, care trebuie sa adere bine la cele doua suprafete in

miscare, deoarece reducerea uzurii motorului se obtine prin creearea unui film delubrifiant rezistent si continuu intre suprafetele pieselor aflate in miscare.

5.2.1 Uleiuri (lubrifianti) Rol Proprietati

Functionarea organelor in miscare este foarte mult influentata de natura sicalitatea uleiului utilizat, care trebuie sa adere bine la cele doua suprafete inmiscare, iar pelicula (filmul) de ulei sa fie continue si sa nu se intrerupa din cauza

presiunii exercitate de greutatea pieselor. La alegerea uleiului trebuie sa se tinaseama de proprietatile lor fizico-chimice, pentru ca, in functie de acestea, sa seutilizeze la fiecare loc de ungere uleiul cel mai bun. Este foarte important sa se tina

cont de tipul de ulei recomandat de uzina constructoare iar inlocuirea uleiului si a

filtrului de ulei sa se faca in concordanta cu recomandarile constructorului precum

si recomandarile producatorului uleiului.



Principalele proprietati ale uleiurilor:

Viscozitatea reprezinta rezistenta opusa de fluid (frecarea) ce apare ladeplasarea in sens opus a doua straturi lubrifiante vecine din filmul de ungere,datorita acestei proprietati lubrifiantul poate sa umple spatiul dintre suprafetele in

miscare, separandu-le complet.Indicele de vascozitate indica variatia vascozitatii in raport cu temperatura

si depinde de natura uleiului si de procedeul de rafinare prin care a fost obtinutuleiul. Trebuie tinut seama, ca o data cu cresterea temperaturii, uleiul se subtiaza,viscozitatea scade si filmul de lubrifiant se poate rupe, provocand contactul metal

pe metal si deci uzura.Densitatea uleiului reprezinta masa unitatii de volum.Onctuozitatea reprezinta proprietatea uleiurilor de a adera la suprafetele

pieselor aflate in contact.

Punctul de inflamabilitate reprezinta temperatura minima la care seformeaza la suprafata uleiului atitia vapori inflamabili incat, la apropierea uneiflacari, acestia se aprind.

Punctul de ardere este temperatura la care arde uleiul, in continuare dupaaprindere, si este cu 40 ... 50°C mai ridicat decit punctul de inflamabilitate.

Punctul de autoaprindere reprezinta temperatura la care uleiul se aprindesingur, fara existenta unei flacari, si depinde de conditiile de lucru si de

posibilitatea formarii unui amestec de ulei cu aer sau cu combustibil.Punctul de congelare reprezinta temperatura cea mai coborita la care un ulei

lubrifiant inceteaza, practic, sa mai unga.

Impuritatile solide reprezinta totalitatea corpurilor straine insolubile dinuleiuri; Fiecarui ulei ii corespunde o anumita cifra de impuritati, de exemplu,uleiurile de motor au cifra 0% (res¬pectiv nu cuprind impuritati), iar uleiurile detransmisii auto au cifra de impuritati 0,015%.

Continutul de cenusa permite aprecierea gradului de impurificare a uleiului.In uleiuriie proaspete cenusa (adica reziduul mineral rezultat din arderea uleiului)nu trebuie sa depaseasca 0,02%.

Continutul de apa in ulei trebuie sa fie cat mai mic, deoarece apamicsoreaza capacitatea de lubrifiere a uleiului si produce coroziunea suprafetelor

metalice.Tendinta de cocsificare indica tendinta de a se forma reziduuri de cocs si decocsificare in camera de ardere sau la supapele unui motor sau cilindru.

Continutul de carburant se determina la uleiurile de motoare, care, dindiferite cauze, se dilueaza in timpul exploatarii cu carburant si nu mai corespund calubrifianti.



Indicele de vascozitate indica variatia viscozitatii in raport cu temperatura sidepinde de natura uleiului si de procedeul de rafinare prin care a fost obtinut uleiul.

5.2.2 Partile componente si functionarea instalatiei de ungere

Instalatia de ungere a motorului (fig. 5.2.1) reprezinta ansamblul pieselor si circuitelor aferente care servesc la ungerea pieselor in miscare, precum siasigurarea circulatiei si filtrarii uleiului si racirii motorului.

Sistemul de ungere cu ulei al unui motor cuprinde cel puț in următoarelecomponente:

- rezervor de ulei; pompă de ulei; filtrul de ulei; conducte;

În funcț ie de timpul motorului, sistemul de ungere poate să conț ină și:-radiator de ulei; injectoare de ulei

Fig. 5.2.1 Circuitul și componentele sistemului de ungere cu ulei al unui motor

1-sorb ulei; 2- pompă de ulei; 3-orificiu ungere pompă de vacuum;4- arbore deechilibrare; 5-orificiu ungere lanț de distribuție; 6- injector de ulei; 7 - orificiualimentare întinzător lanț distribuție; 8- arbore cu came; 9- arbore cu came; 10-turbocompresor; 11-radiator ulei; 12- filtru ulei; 13- canal de curgere ulei în

blocul motor; 14-arbore de echilibrare; 15- baie de ulei (rezervor ulei).



Pompa de ulei (2) aspiră ulei din baia de ulei (15), prin intermediul sorbului(1). Sorbul este prevăzut cu o sită metalică pentru a preveni pătrundereaimpurităț ilor în pompă. Pompa comprimă uleiul și-l trimite către fusurile arboreluicotit, arborelui cu came (8, 9), arborilor de echilibrare (4, 14) și către filtrul de ulei(12). La ieșirea sau intrarea în filtru circuitul poate fi prevăzut cu un radiator (11)care are rolul de a răci uleiul. Mai departe, prin canale prevăzute în blocul motor șichiulasă, sau prin conducte, uleiul ajunge să lubrifieze: lagăreleturbocompresorului, a pompei de vacuum, lanț ul și celelalte componente alesistemului de distribuție fig.5.2.2.a.

a b c

Fig.5.2.2.aArbore cotit prevăzut cu orificii Fig.5.2.3.b,c Injector de ulei pentru răcirea

în fusuri pentru circuitul uleiului pistonului şi radiatorul de răcire a uleiului

Injectoarele de ulei (fig.5.2.3.b) sunt prevăzute în interiorul blocului motor și injectează ulei în piston, în partea dinspre carter. Prin acest procedeu uleiulevacuează o parte din căldura absorbită de piston în timpul procesului de ardere.Ungerea cilindrilor motorului se face prin stropire, surplusul de ulei fiind evacuatde către segmentul raclor al pistonului.

Radiatorul de ulei (fig.5.2.3.c) de cele mai multe ori, transferă căldura laaerul din compartimentul motor. Pentru o răcire mai eficientă sunt utilizate șiradiatoare care utilizează lichidul de răcire al motorului pentru a transfera căldura

preluată de ulei. Procedee de ungere:

ungere sub presiune – uleiul este debitat prin conducte si canale de o pompa de ungere, sub presiune ungere prin balbotare (stropire) – uleiul este adus spre lagare prin

improscare de catre arborele cotit care in miscarea lui de rotatie balboteaza in uleiulaflat in carterul inferior.

ungere mixta - ungerea mixta presupune ungerea unor suprafete infrecare prin presiune, iar a altora prin stropire

http://www.e-automobile.ro/categorie-motor/20-general/60-faze-distributie.html




http://www.e-automobile.ro/categorie-motor/20-general/31-grup-piston.html







ungere prin amestec -prin adaos de ulei in benzina.

Fig.5.2.4 Schema simplă a sistemului de ungere a unui motor (farainjector si radiator de ulei)

1- baia de ulei; 2- sorb; 3- pompa de ulei; 4- supapa de suprapresiune; 5- filtru deulei; 6- supapa filtrului; 7- arbore cotit; 8- manetonul arborelui cotit; 9- biela; 10-

arbore cu came; 11- pinionul arborelui cu came; 12- antrenorul distribuitorului; 13-axul culbutorilor; 14- culbutor; 15- tija impingatoare; 16- tachet; 17- blocul

cilindrilor; 18- chiulasa;

Pompa de ulei efectueaza circulatia sub presiune a uleiului prin instalatia deungere, asigurind in acest fel ungerea tuturor pieselor.

Se cunosc urmatoarele tipuri de pompe: cu pinioane (roti dintate) cu excentric cu piston.

In prezent, tipul cel mai raspindit de pompa de ulei este cel cu pinioane.Pompa de ulei cu pinioane ( fig. 5.2.5.) se compune, in principal, din: corpul pompei 5 axul de antrenare 4 capacul pompei 7 pinioanele pompei 6.

http://1.bp.blogspot.com/_Q1DY7epVlIc/SOXdz8oKssI/AAAAAAAAAEg/wFz1fyFZjag/s1600-h/schema+sistemului+de+ungere.png



Cele doua pinioane 6 sunt montate cu un joc foarte mic intre dantura si peretii corpului pompei. Roata dintata conducatoare este montata fix pe axul pompei, iar roata dintata condusa se roteste liber pe un ax.

Antrenarea pompei se face de catre angrenajul elicoidal de pe arborele cucame, care cupleaza pinionul 3, montat rigid pe arborele pompei.

In timpul actionarii pinioanelor, uleiul este antrenat in spatiile dintre dintiiacestora.

Pompa se fixeaza in interiorul carterului cu partea inferioara scufundata inulei sau prinsa in suruburi inspre exterior pe peretele lateral al carterului deasupranivelului uleiului din baie situatie in care absortia uleiului se face cu sorb plutitor.

Fig.5.2.5.-Pompa de ulei cu pinioane1- garnitura; 2- stift; 3- pinionul axului de antrenare; 4- axul de antrenare; 5- corpul

pompei; 6- pinioanele pompei; 7- capacul pompei; 8, 9, 10, 11, 12- supapa desuprapresiune; 13- surub; 14- garnitura; 15- stift; 16- surub;

Supapa de suprapresiune este reglata in asa fel incat presiunea uleiului sase mentina in limitele 2 pana la 4 daN/cm2 .Cand presiunea uleiului depasestelimita maxima, forta exercitata de arc asupra bilei este invinsa si aceasta deschidecanalul de intoarcere a uleiului in baie.

Filtrele de ulei servesc la retinerera impuritatilor solide si pe cat posibil

inlaturarea produselor de oxidare, a apei si a combustibilului.Dupa marimea impuritatilor retinute pot fi:

- filtre brute ; filtre fine;Dupa procedeul de filtrare acestea pot fi:

- filtre statice; filtre dinamice;Filtrul de ulei se monteaza in circuitul de ungere, astfel incat uleiul debitat de

pompa sa treaca prin el.

http://2.bp.blogspot.com/_Q1DY7epVlIc/SOXeHWmRBKI/AAAAAAAAAEo/er4-K6EuJ1Q/s1600-h/pompa+de+ulei+cu+pinioane.png



a. b. c.

Fig. 5.2.6.Filtru de ulei

În fig. 5.2.6.a este prezentat filtrul de ulei cu componentele sale:- 1- bucsacu filet; 2- orificiu de intrare a uleiului; 3-carcasa exterioara; 4- element filtrant;5- teava cu gauri; 6- carcasa interioara; , în fig. 5.2.6.b- vederea de ansamblu aunui filtru de ulei;, în fig. 5.2.6.c este prezentat circuitul uleiului prin filtru, cu1- supapă de limitare a presiunii.Filtrele cu elemente de hirtie au capatat o larga raspindire, deoarece asigura o

filtrare extrem de fina a uleiului. Elementul filtrant se confectionenza din hartiemicronica. Dupa o perioada de functionare, elementele de filtrare imbacsite seinlocuiesc. In caz de blocare a filtrului, supapa de refulare 3 permite uleiului satreaca (fara ca acesta sa mai fie filtrat).In cazul functionarii normale, intreagacantitate de ulei strabate elementul filtrant 4, care are rolul de a retine toateimpuritatile.

Indicatorul de nivel (joja) este o tija care indica nivelul uleiului in baie. Tija are doua semne: un semn care indica nivelul maxim si unul care indica

nivelul minim al uleiului in baia de ulei. Se recomanda ca nivelul uleiului sa fie

intre cele doua repere (MIN-MAX). Nivelul uleiului din baie se verifica frecventastfel incat sa se previna unele uzuri premature datorate unor defectiuni:-un nivel mic se poate datora unor pierderi de ulei sau consumului exagerat de ului

de catre motor.

Un nivel mare al uleiului poate sa se datoreze patrunderii apei in baia de ulei (caz in care se formeaza o emulsie de culoare galbuie vizibila pe joja), sau patrunderii

combustibilului. Daca in cazul consumului de ulei dupa completarea pana la semn auleiului se mai poate merge cu autovehiculul, in cel de al doilea caz deplasarea

pana la un atelier se va face remorcat cu motorul oprit .

http://2.bp.blogspot.com/_Q1DY7epVlIc/SOXeWSQh-0I/AAAAAAAAAEw/WsjYDZAB_q8/s1600-h/filtru+de+ulei.png





Baia de ulei (15), numită și carter inferior, este rezervorul de ulei. Pe lângărolul de rezervor, baia mai are rolul de a răci uleiul. Dacă răcirea naturală a uleiuluiîn baie nu este suficientă, circuitul de ungere mai este prevăzut și cu un radiator.

Fig.5.2.7. Baie de ulei Fig.5.2.8.Martor bord presiune scăzută ulei

Forma băii de ulei (f ig.5.2.7.) trebuie să asigure imersarea completă a

sorbului în ulei, indiferent de poziț ia normală a automobilului. În caz contrar sorbul poate aspira aer iar ungerea pieselor în mișcare va fi deficitară ceea ce va conducela uzuri accentuate sau chiar la topirea pieselor datorită frecărilor foarte mari.

Circuitul de ulei este prevăzut cu un manocontact (presostat) de ulei.Acesta este de fapt un senzor care indică o presiune insuficientă de ulei. În cazul încare presiune uleiului scade sub o limită minimă manocontactul va aprinde în

bordul automobilului martorul de presiune scăzută ulei (fig.5.2.8.) Singurul element din sistemul de ungere cu ulei care necesită întreținere

este filtrul (despre ulei vom discuta într-un articol separat). Acesta, propor ț ional cu

numărul kilometrilor parcur și de automobil, se umple impurităț i și necesităînlocuire. În caz contrar se poate bloca, iar supapa de descărcare va permitetrecerea uleiului fără a fi filtrat. Efectele sunt pătrunderea impurităț ilor în pompă și

pe suprafeț ele pieselor în mișcare, ceea ce va conduce la o uzură accentuată aacestora sau chiar la defectare.



5.3.Sistemul de răcire

5.2.1. Notiuni generale

Cuplul generat de un motor este rezultatul transformării, prin ardere,

a energiei chimice în energie mecanică. Doar o parte a căldurii rezultate în

urma arderii combustibilului este transformată în lucru mecanic. Un procent

semnificat al căldurii este absorbită de piesele mecanice ale motorului. Din

acest motiv, pentru ca temperatura maximă a organelor motorului să fie ț inută

sub o valoare critică (aprox. 95 °C), este necesară răcirea forț ată a acestora.

Fig.5.3.1.Circuit de răcire cu lichid a motorului

Temperatura optimă (nominală) de funcționare a motorului se situează

într-o plajă foarte strânsă, de aproximativ 85 – 90 °C. În jurul acestor temperaturifuncț ionarea motorului este optimă, consumul de combustibil și performanț eledinamice fiind nominale.

Sistemul de răcire cu lichid al motorului trebuie să asigure atingerea într -un timp cât mai scurt a temperaturii nominale de funcț ionare, precum și menț inereaacestei valori în timpul funcț ionării motorului.

Motoarele moderne utilizează instalaț ii de răcire cu lichid datorităavantajelor acestora, comparativ cu motoarele răcite cu aer:

răcire uniformă a motorului încălzirea accelerată a motorului la pornire puteri litrice superioare (5 – 10 %) solicitări termice mai reduse ale pieselor

5.3.2 Componetele sistemului de racire

Sistemul de răcire cu lichid al motorului realizează două funcț ii majore:transportul căldurii de la piesele solicitate termic și disiparea căldurii în

http://www.e-automobile.ro/categorie-motor/20-general/127-circuit-sistem-racire.html


http://www.e-automobile.ro/categorie-motor/20-general/32-motor-termic-automobile.html








atmosferă.Transportul căldurii se realizează prin intermediul lichidului de răcire, cuajutorul pompei de apă, conductelor și canalelor de curgere și a termostatului.Disiparea căldurii este realizată de radiator, asistat de ventilatorul electric.

Fig.5.3.2 Componentele sistemului de răcire cu lichid a motorului 1-radiator răcire motor; 2- pompă de apă; 3-ventilator; 4-termostat; 5-radiator

încălzire habitaclu; 6-supapă; 7-motor termic; 8-flux de aer;

La pornirea motorului fig.5.3.2, pompa de apă (2) pune în mișcare lichidul derăcire care circula în circuitul format între blocul motor (7) și radiatorul de încălzirea habitaclului (5). După ce motorul a atins temperatura nominală de funcț ionare (85

– 90 °C), termostatul (4) se deschide și permite lichidului să treacă prin radiatorul(1) unde se disipă căldura. Fluxul de aer (8) ce trece prin radiator poate fi natural,datorită mișcării automobilului, sau for ț at, cu ajutorul ventilatorului acț ionatelectric (3). Temperatura lichidului de răcire scade în radiator datorită schimbuluide căldură cu mediul. După răcire, lichidul este reintrodus în motor, cu ajutorul

pompei de apă.

Fig.5.3.3.Termostat sistem de răcire motor Fig.5.3.4. Componente termostat motor termic



Termostatul (fig.5.3.3.) este o supapă cu acț iune dublă, care deschide șiînchide circulaț ia lichidului de răcire prin radiator. În poziț ia închis, când motoruleste rece, circulaț ia lichidului se face prin blocul motor și radiator ul de încălzire alhabitaclului.

În fig.5.3.4. sunt prezentate componentele termostatului pentru motor termic1-fotosupapă (către radiator); 2-cilindru cu ceară; 3-supapă recirculare (retur în

pompă); 4-arc elicoidal; 5-suprafaț ă de etanșare;Când temperatura lichidului de răcire (motorului) ajunge la 85 °C termostatul

începe să se deschidă permiț ând lichidului de răcire să circule prin radiator.Deschiderea completă a termostatului se realizează la aproximativ 92 °C. În acestcaz tot lichidul de răcire trece prin radiator. Poziț ia termostatului se stabilizează latemperaturi de 85 – 90 °C, unde rămâne par ț ial deschis, doar o parte a lichidului derăcire fiind trecut prin radiator. În acest mod se asigură men ț inerea temperaturiimotorului în zona optimă de funcț ionare.

Termostat închis Termostat complet deschis

Fig.5.3.5. Modul de funcționare al termostatului

A – racord de recirculare (către pompă), B – racord de la motor, C – racord către radiator.

Termostatul este o supapă mecanică controlată în funcț ie de temperatură.În interiorul cilindrului (2) se află o substanț ă pe bază de ceară. Odată cu creștereatemperaturii lichidului de răcire ceara se topește, își mărește volumul și apasă peun piston, de care sunt atașate cele două supa pe (de recirculare și către radiator).Dacă temperatura lichidului scade, ceara se solidifică, volumul se reduce și arculelicoidal (4) aduce cele două supape în poziț ia iniț ială. Termostatul este parcurs tottimpul de lichidul de răcire al motorului. Datorită acestui fapt, după o funcț ionareîndelungată combinată cu utilizarea unui lichid de răcire degradat, termostatul se

poate coroda (ig.5.3.6.) și se poate bloca.



Fig.5.3.6.Termostat defect (corodat) Fig.5.3.7.Martor luminos din bordul automobiluluipentru supraîncălzirea motorului

În funcț ie de poziț ia în care s-a blocat termostatul, simptomele motoruluisunt diferite:Defect altermostatului

Efect asupra funcționării sistemului de

răcire Simptome percepute deconducătorul auto

termostat blocatdeschis

lichidul de răcire va trece tot timpul prinradiator, indiferent de temperaturalichidului de răcire

motorul se va încălzi mai greu,consumul de combustibil va crește

termostat blocatînchis

lichidul de răcire nu va trece niciodată prinradiator, indiferent de temperaturalichidului de răcire

motorul se va supraîncălzi,martorul de temperatură motor seva aprinde

În cazul în care termostatul se blochează pe poziț ia închis, motorul poate suferidefecte majore și ireversibile. Creșterea peste limită a temperaturii poate conducela topirea unor componente, la reducere capacităț ii de lubrifiere a uleiului și lafierberea lichidului de răcire.

Din aceste motive automobilele sunt echipate cu martori luminoși (fig.5.3.7) care avertizează conducătorul auto în cazul în care temperatura motorului trece

peste a anumită valoare maximă (95 – 100 °C).Verificarea stării de funcționare a unui termostat se face relativ simplu.

După ce se demontează, termostatul se introduce în apă la temperatura ambiantă(aprox. 25 °C). La acestă temperatură termostatul trebuie să fie complet închis.Apoi se încălzește apa până atinge temperatura de 95 – 98 °C. Termostatul introdus

în apa încălzită trebuie să se deschidă complet într -un timp relativ scurt. În cazcontrar, termostatul este defect și trebuie înlocuit.

Radiatorul este componenta sistemului de răcire care permite scădereatemperaturii lichidului de răcire prin disiparea căldurii către mediul exterior.Radiatorul este prevăzut cu o serie de lamele profilate sudate între ele. Acestelamele preiau căldura din lichidul de răcire și au rolul de a extinde suprafaț a decontact cu aerul pentru o disipare mai eficientă a căldurii.



Fig.5.3.8.Radiator motor Fig.5.3.9.Radiator motor plus radiator aer

comprimat

Radiatoarele moderne sunt prevăzut cu un racord de intrare (în parteasuperioară), un racord de ieșire (în partea inferioară) și un orificiu pentrueliminarea lichidului de răcire. Este important ca suprafaț a radiatorului să nu

prezinte deformaț ii majore, în caz contrar eficienț a acestuia va fi mai redusădatorită unei suprafeț e de contact cu aerul mai mică. În vecinătatea radiatorului derăcire a motorului, în funcț ie de automobil mai sunt amplasate: radiatorul de răcirea aerului comprimat (intercooler), radiator de răcire a uleiului motorului, radiator de răcire a uleiului transmisiei automate, condensatorul instalaț iei de aer condiț ionat.

Pompa de apă fig. 5.3.10 are rolul de a recircula lichidul de răcire îninstalaț iei pentru a face permite transportul continuu al călduri de la motor laradiator.

Fig.5.3.10 Pompă de apă mecanică Fig.5.3.11. Pompă de apă electrică

Pompa de apă are construcț ie foarte simplă fiind constituită dintr -o carcasă, unrotor cu palete și o rolă de antrenare. Acț ionare pompei de apă se face direct de laarborele cotit prin antrenarea cu o curea dinț ată sau trapezoidală.

În cazul pompelor de apă antrenate de motorul termic, debitul lichidului derăcire depinde de turaț ia motorului. La turaț ii scăzute ale motorului și sarciniridicate, debitul unei pompe mecanice poate fi insuficient pentru a permite răcirea

http://www.e-automobile.ro/categorie-motor/20-general/24-arbore-cotit-motor.html







eficientă a motorului. Din acest motiv motoarele cu performanț e dinamice ridicate pot fi echipate cu pompe de apă acționate de motoare electrice.

Acț ionarea electrică a pompei de apă conferă flexibilitate în ceea ce priveșteregimul termic al motorului, debitul lichidului de răcire fiind independent de turaț iamotorului termic.

Combinarea controlului electronic al pompei de apă, acț ionată de cătrecalculatorul de injecție, cu un management termic avansat al motorului, poateconduce la scăderea consumului de combustibil cu aproximativ 3% șiîmbunătăț irea confortului pasagerilor printr-o mai bună gestiune a sistemului deîncălzire.

Ventilatorul fig.5.3.12. are rolul de a asigura marirea volumului de aer pentru racirea apei din radiator. El este format din paletele 9, in numar de 4-6 bucati, cu lungimea si inclinatia specifica tipului de motor (35-45°), fixate pe fulia6, prin intermediul suruburilor 10; aceasta este antrenata de la fulia motorului prin

cureaua trapezoidala 8, transmitand miscarea prin acelasi ax 1 si la pompa de apa.Paletele ventilatorului pot fi din tabla de otel sau material plastic.

Fig.5.3.12. Pompa de apa şi ventilatorul

In timpul functionarii motorului, ventilatorul aspira aer rece din atmosfera si-l trece cu presiune printre celulele radiatorului, racind lichidul. La unele motoare,ventilatorul este montat separat de pompa, si anume pe fulia arborelui cotit.

Unele motoare moderne au asigurata functionarea ventilatorului cuintermitenta, in functie de temperatura lichidului. Comanda cuplarii si decuplariiventilatorului se face automat prin cuplaj electromagnetic sau pneumatic, de catre osupapa termostatica.

http://www.e-automobile.ro/categorie-electronica/72-calculator-injectie.html







Vasul de expansiune fig.5.3.13. al sistemului de răcire are rolul de acompensa variaț iile de volum ale lichidului de răcire datorită variaț iei temperaturii.Vasul de expansiune se montează mai sus decât radiatorul pentru a permite returullichidului din vas în instalaț ia de răcire. Prin vasul de expansiune lichidul de răcirecirculă continuu și se transportă vaporii de apă și eventualele bule de aer.

Fig.5.3.13. Vas de expansiune sistem de răcire motor termic

Volumul de lichid din vasul de expansiune trebuie să fie între limitelespecificate de constructor. Dacă nivelul de lichid este insuficient, în circuit poate pătrunde aerul, eficienț a răcirii motorului fiind afectată. De asemenea, dacă nivelulde lichid este peste limita maximă (la temperatura ambiantă, 25 °C), cândtemperatura lichidului ajunge la o valoare ridicată, volumul poate crește pestelimita admisă ceea ce conduce la creșterea peste limită a presiunii și chiar la scăpăride lichid de răcire.

Lichidul de răcire este un amestec de apă distilată și lichid antigel. Lichidulde răcire este agentul de transport al căldurii generate de motor. Antigelul are rolmultiplu în ceea ce privește sistemul de răcire al motorului:

previne îngheț area lichidului de răcire la temperaturi scăzute (min. -35 °C) asigură lubrifierea pompei de apă are caracter antispumant și previne depunerile pe suprafețele în contact cu

lichidul de răcire conferă protecție anticorozivă față de metale și este neutru față de

componentele din plastic sau cauciuc

Starea lichidului de răcire este deosebit de importantă pentru bunafuncț ionare a sistemului. Nivelul lichidului de răcire trebuie verificat periodic

pentru a evita funcț ionarea motorului mai ales cu nivel insuficient. După perioadelungi de utilizare lichidul de răcire se degradează și-și pierde proprietăț ile. Dinacest motiv se recomandă înlocuirea regulată a lichidului de răcire.



5.4 Sistemul de aprindere si sistemul de pornire

5.4.1.Notiuni generale

Instalatia de aprindere are rolul de a produce scanteia electrica,prin obtinerea

unei tensiuni inalte intre electrozii bujiei, capabila sa aprinda amestecul carburantformat din benzina si aer.

Instalatiile de aprindere pot fii: -instalatie de aprindere cu magnetou, care nu se mai foloseste la automobile,

fiind utilizata mai mult la motorete, motociclete si la unele automobile de curse.Eaeste formata din magneto (ca sursa de curent joasa si inalta tensiune) si fise caredistribuie curentul de inalta tensiune la bujii; -instalatii de aprindere cu baterie de acumlatoare; -instalatii de aprindere electronice;

-instalatii de aprindere electrostatice;

5.4.2 Partile component a sistemului de aprindere, pornire

La motoarele de automobile se utilizeaza instalatie de aprindere cu baterie deacumlatoare formata din: bateria de acumlatoare- 1, ca sursa de curent indicatorulde curent-2, contactul cu cheia- 3, bobina de inductie – 4 cu infasurarea primara siinfasurarea secundara, conductorul se joasa tensiune- 5 (care face legatura intreelementele circuitului primar), ruptorul-distribuitorul – 6 care cuprinde: contactele – 14 (mobil a si fix b), bucsa cu came- 7, condensatorul- 8 si distribuitorul – 10 cu

rotorul -11, alimentat de fisa central (conductorul de inalta tensiune) - 9, fisele bujiilor – 12 si bujiile - 13.

Fig.5.4.1. Instalatie de aprindere cu baterie de acumlatoare



5.4.3. Constructia elementelor componenete ale instalatiei de aprindere:

Bateria de acumlatoare este sursa care furnizeaza curent continuu de pornire a motorului, cat si pentru alimentarea instalatiei de aprindere si a celorlalticonsumatori. Instalatiile electrice ale automobilelor utilizeaza baterii de

acumulatoare acide cu placi de plumb, avand borna minus legata la masa (parteametalica a automobilului) si borna plus in circuitul electric. Bateria de

acumulatoare este sursa de curent a autoturismului; este plasata in compartimentulmotor pe traversa din fata, la loc usor accesibil.

La bateria de acumulatoare, barele conectoare intre elemente sunt plasate lainterior intr-un strat izolant (bitum), evitindu-se prin aceasta pierderile de curentintre barele de legatura si masa, precum si coroziunea prematura a lor. In fig.5.4.2urmatoare sunt prezentate elementele constructive ale bateriei de acumulatoare.

Fig.5.4.2- Bateria de acumulatoare

1- bac; 2- placa pozitiva; 3- placa negativa; 4- separatoare perforate; 5- dopulelementului; 6- capacul elementelor; 7- mastic de etansare; 8- bara de conectare

intre elemente; 9 - borna pozitiva; 10 - borna negativa

5.4.3.1.Constructia si functionarea: bateriei de acumulatori.

Un bun element de acumulatori trebuie sa aibe o tensiune electrica cat maimare, o greutate cat mai mica, un volum cat mai redus, un randament bun,siguranta in explotare si durata de functionare lunga.

In mod curent se folosesc acumulatoare cu plumb si acumulatoare alcaline.La acumulatoarele cu plumb (acide), materialul activ din placi este plumbul



la electrodul negativ si bioxidul de plumb la electrodul pozitiv iar electrolitul este osolutie apoasa de acid sulfuric.

La acumulatoarele alcaline (bazice), materialul activ este format din metalesi diferiti oxizi, iar electrolitul este o solutie apoasa a unei baze. Cele mai

intrebuintate acumulatoare alacaline sunt: cu fero-ni chel, care au electrodul negativ din fier si electrodul pozitiv din

oxid de nichel; cu fero-cadmiu-nichel , care au electrodul negativ din fier si cadmiu, iar cel

pozitiv din oxid de nichel.Acumulatoarele cu plumb sunt cele mai indicate pentru conditiile de

functionare pe automobile. Ele sunt folosite in primul rand pentru pornireamotorului iar in al 2-lea rand pentru alimentarea in paralel (montaj tampon) acelorlalte receptoare cu un generator electric in conditii foarte variate de clima si de

exploatare.In exploatare bateriile de acumulatoare au urmatoarele regimuri de

functionare: de scurta durata, la alimentarea motorului electric de pornire pe timp

foartescurt si la temperaturi joase; in functie de pornire se alege si capacitatea bateriei;

masurarea capacitatii nominale, a capacitatii la descarcare rapida la temperatura

normala sau joasa, a tensiunii la borne dupa 5-6 sec de la pornire (de care

deepinde putrea deezvoltata) si numarul de poriniri posibilie fara reancarcare,indica daca bateria de acumulatoare corespunde sau nu automobilului pe care

este montata;

de lunga durata , la alimentarea lampiilor de iluminat a aprinderii si areceptoarelor pe timp indelungat atunci cand motorul nu functioneaza sau atuncicand functioneaza in conditii grele si generatorul de curent nu le poate face fatasingur (iarna in timpul noptii). Aceasta este foarte important si precumpanitor maiales la autobuzele urbane.Bateri il e de acumulatoare au urmatoarele caracter istici de functionare :

durata de functionare a acumulatorului , este limitata in special dedistrugere progresiva a placilor pozitive si de placile care sunt mai putin rezistente

din punct de vedere mecanic (cele de grosime mica); tenisunea (for ta electromotoare in gol E 0 ) , este tenisiunea dintre borne

masurata cand prin acumulator nu trece nici un fel de curent; tensiunea (forta electromotoare in sarcina E) , este diferenta de tensiune



dintre borne, masurata in sarcina, cand concentratia electrolitului si reactiilechimice nu mai sunt la fel de intense in intreaga masa activa a placilor si candconcentratia electrolitului nu este uniforma in intreg electrolitul ca la mersul in gol; tensiunea la borne U b , difera de tensiunea E prin valoarea caderii de

tensiune produsa de curentul I si prin rezistenta interioara Rb a bateriei deacumulatoare; incarcarea bater iei de acumulatoare , este operatia prin care trecand in

curent electric in sensul generator-baterie de acumulatoare, se produce otransformare a energiei electrice in energie chimica prin reactiile care au loc; curentul nominal de incarcare , este curentul cu care trebuie sa se procedeze

in mod normal la reancarcarea bateriei de acumulatoare in atelier; supra-incarcare , este prelungirea incarcarii peste limitele normale, care

conduce la defectarea bateriei de acumulatoare.

tenisunea fi nala de incarcare ,este tensiunea dintre electrozii acumulatorului

peste care curentul nu mai incarca bateria, ci produce reactii chimice secundare,nedorite; decarcarea bater iei de acumulatoare , este operatia prin care bateria cedeaza

energia electrica inmagazinata catre un circuit electric exterior; capacitatea unei bater ii de acumulatoare , este cantitatea de sarcina electrica

masurata conventional in Ah; capacitatea nominala , este capacitatea rezultata la o descarcare, in timp de

20 de ore, cu un curent constant I d = 0.05 C 20 ore; randamentul unei bater ii de acumulatoare , este raportul dintre cantitatea de

electricitate cedata in timpul descarcarii fata de cea primita in timpul incarcarii.5.4.3.2.Indicatorul de curent, la instalatiile vechi, este un ampermetru legat

in serie in circuit; la instalatiile moderne, se utilizeaza voltmetrul, datorita unei mai bune fidelitati a indicarii starii bateriei si a incarcarii ei de catre generator, in timpulfunctionarii motorului. Voltmetrul se leaga in paralel cu circuitul electric. Uneleinstalatii folosesc,in locul ampermetrului sau voltmetrului, un bec de control(colorat in rosu sau verde), care la contectarea contactului cu cheie, se aprinde si

indica existenta curentului pe circuit; aceste instalatii au si un releu de legatura cugeneratorul de curent (alternatorul) care stinge becul dupa pornirea motorului,indicand prin aceasta ca generatorul incarca bateria de acumulatoare.

5.4.3.3.Contactul de cheie, are rol de a alimenta circuitul de aprindere si de pornire (prin demaror), precum si alti consumatori ai echipamentului electric.Este sub forma unui dispozitiv, prevazut cu borne, care se alimenteaza de la bateriade acumulatoare, numai in momentul rasucirii cheii de contact, in prima pozitie;



in pozitia a doua , alimenteaza demarorul pentru pornire cheia libera revine automatin prima pozitie.

5.4.3.4. Bobina de inductie, functioneaza pe principul unuiautotransformator, avand rolul de a transforma curentul de joasa tensiune, primit dela bateria de acumulatoare, in curent de inalta tensiune, capabil sa strapunga spatiuldintre electrozii bujiiei pentru a obtine scanteia electrica..

Fig. 5.4.3. Bobina de inducţie

1- infasurarea primara; 2- infasurarea secundara; 3- miez; 4- bornele infasurarii primare; 5 - borna de iesire a infasurarii secundare; 6 - carcasa exterioara; 7 -carcasa interioara; 8 - material izolant.

Constructia si functionarea bobinei de inductie.

Bobina de inductie are rolul de a produce impulsuri de inalta tensiune inmomentul intreruperii curentului in infasurarea primara. Deci asuguratransformarea tensiunii joase (6-12 sau 24 V) in tensiune inalta (12.000-25.000 V).

Bobina de inductie are un miez confectionat din tole de table izolate intre ele,acoperit cu un carton, pe care se gaseste infasurarea secundara. Peste aceastainfasurare se introduce un alt carton pe care se pune infasurarea primara, care seacopera apoi cu un strat de hartie si totul se incapsuleaza intr-un tub metalic deforma cilindrica. Miezul cu infasuratorile si izolatorile se introduc in corpul tubuluimetalic, dupa care un capat al infasurarii secundare se leaga la contactul central, iar celalalt la infasurarea primara care are doua borne pentru alimentare. Capetele



infasurarii primare se leaga la borne, fiind puse in legatura cu sursa de curent(prin contactul cu cheie) si contactele ruptorului. Infasurarea secundara are uncapat legat la infasurarea primara si altul la borna.

De mentionat ca bornele infasurari primare sunt notate cu (+), la intrareacurentului in bobina, si cu (-) la iesirea din bobina; aceasta pentru a se corela sensulcurentului cu cel al spirelor infasurarii.Bobina este inchisa in carcasa de eponita(corpul si capacul cacasei fiind asamblate prin suruburi), iar in interior se gasesteulei de transformator pentru racirea infasurarilor. Unele bobine au carcasametalica capsulata, avand miezul sprijinit pe steatit (material plastic), iar izolatia

bobinajului fata de carcasa se face cu material bituminos. Capacul asigura evitarea strapungerii spatiului dintre contactul central si borneleinfasurarii primare.

Functionarea bobinei de inductie: cand contactul cu chei este conectat,curentul de la baterie trece prin infasurarea primara si se inchide circuitul primar

prin contactul ruptorului la masa. Curentul din infasurarea primara atinge o valoarecu atat mai mare cu cat intervalul de timp dintre doua deschideri succesive alecontactelor ruptorului este mai mare.

Cand se deschid contactele ruptorului, curentul in circuitul primar scade lazero, iar in infasurarea secundara se induce un curent de inalta tensiune de 15000-25000 V, capabila sa dea scanteie electrica intre electrozii bujiei si sa aprindaamestecul carburant.

Dar liniile de forta ale campului magnetic vor intersecta si infasurarea primara, dand nastere la un curent de autoinductie de circa 100V, care reduce vitezade crestere a curentului din infasurarea primara la inchiderea contactelor ruptorului(avand sens invers) iar la deschidere, franeaza viteza de scadere, avand acelasi sens.Acesta provoaca si un arc electric intre contactele ruptorului, oxidandu-le siuzandu-le rapid. Anihilarea fenomenului se realizeaza cu ajutorul unui condensator de 0,25-0,27 uF, care inmagazineaza curentul de autoinductie la intrerupereacontactelor si-l reda in circuitul primar la refacerea lor, pentru a amplifica inductiaCaracteristicile tehnice principale ale bobinei de inducţie sunt:-rezistenta infasurarii

primare- min , rezistenta aditionala-fara, r ezistenta deşuntare a infasurariisecundare, rezistenta izolatiei.

5.4.3.5. Ruptorul distribuitor , de 12V Ducellier tip 3920 este IEPS tip 3230,

este prevazut cu contacte platinate autocuratitoare si cu regulator de avansvacuumatic si centrifugal.Functiile principale ale ruptorul distribuitor sunt:

intreruperea curentului in infasurarea primara a bobinei de inductie in scopulcreerii de impulsuri de inalta tensiune la bornele infasurarii secundare ale bobineide inductie; distribuirea impulsurilor de inalta tensiune spre bujii;



reglarea automata a avansului la aprindere, in functie de turatia motorului side depresiunea din galeria de admisie;

Caracteristicile tehnice principale ale ruptorului distribuitor sunt:

1. Avansul initial 0±20 masurat pe volant 2. Ungiul camei sau unghiul dwell 57±20 sau 61±3% dwell

3. Apasarea pe contactele ruptorului 350 la 350 grame forta

4. Distanta intre contactele ruptorului 0,4 la 0,5 mm

5. Sensul de rotatie al ruptorului invers acelor de ceasornic

6. Turatia maxima a arborelui ruptorului distribuitor 3500 rot/min

7. Tensiune de alimentare max 14 V

In fig.5.4.4 este prezentat ansamblul ce compune un ruptor distribuitor:

Fig.5.4.4. Ruptorul distribuitor

1- corpul ruptorului distribuitor; 2- platou; 3- contactele ruptorului (mobil a şi fix b); 4- bucşa cu came; 5-condensator; 6-regulator de avans centrifugal; 7-regulator de avans vaccumatic; 8-capacul distribuitorului; 9-rotor distribuitor; 10 – perie decarbune; 11 – garniture de protecţie antipraf; 12 – cleme de fixare a capacului; 13-

bornă izolată.

5.4.3.5.Condensatorul este de forma cilindrica cu o carcasa din tabla in carese gasesc doua armaturi subtiri din aluminiu de circa 0,01mm grosime si care este



izolat cu ceara in interior. O armatura este legata la corpul din tabla al cilindruluicondensator in legatura cu masa, iar cealalta la firul central care se leaga la ruptoruldistribuitor, la platina izolata de masa.

Capacitatea condensatorului este de 0,2 la 0,25 picofarazi, iar tensiunea destrapungere 1700 V. Condensatorul, legat in paralel cu contactele ruptorului,serveste la inmagazinarea momentana a curentului de inductie produs in infasurarea

primara in momentul intrerupeii circuitului primar. Aceasta mareste tensiunea ininfasurarea secundara si contribuie totodata la micsorarea scanteilor ce apar intrecontactele ruptorului in momentul ruperii scanteii care conduce la degraddarea sioxidarea contactelor.

Fig.5.4.5. Condensatorul

5.4.3.6. Bujiile sunt de tipul sinterom M14-225 sau echivalente de tipulAC43F; In figura urmatoare sunt aratate principalele parti constructive ale bujieisinterom M14-225. Buji a are rol de a produce scanteia electr ica pentru a aprinde

amestecul carburant.

Bujia poate fi demontabila si nedemontabila (utilizata la marea majoritate aautomobilelor). Caracteristicile importante ale bujiei sunt dimensiune filetului si

valoare termica.Valoarea termica a bujiei este timpul in secunde, pana ajunge la

temperatura de autocuratire a electrozilor. Scara valori termice este cuprinsa intre145 si 260. Din acest punct de vedere, bujiile pot fi reci (cele cu valoare termicamai mare) si calde (cu valoare termica mai mica). Bujiia calda are izolatorulelectrodului central iesit in afara corpului.

Filetul bujiei poate fi M14,M18,M22, iar lungimea lui depinde deplasarea eiin locasul din chiulasa (prea scurt provoaca calamine ,prea lung va fi lovit de



piston). Intre electrozi exista o distanta reglabila (prin deplansarea electroduluilateral) de 0,5-0,7 mm.

Functionarea bujiei consta in trecerea curentului de inalta tensiune de ladistribuitor prin fisa la electrodul central si inchiderea circuitului la electrodullateral (de masa) intrucat curentul trebuie sa strapunga spatiul dintre electrozi,circuitul se inchide sub unui arc electric, deci o scanteie care aprinde amesteculcarburant.

Bujiile romanesti, fabricate la Sinterom Cluj-Napoca, sunt simbolizatetinand cont de caracteristicile lor: M (pentru filet normal), L (pentru filet lung), P(pentru bujii cu izolatorul şi cioc proeminent-bujii termoelastice). Filetele cele maiuzuale sunt M14 x1.25mm si M18x1.15mm.

La utoturismul Logan se recomanda bujiile RFN57LY.Alegerea bujiilor se face dupa principiul: bujii reci pentru motoare cu raport decompresie si turatie mare, precum si in localitati aglomerate, evitandu-se

preaprinderile;la motoarele lente si cu raport de compresie scazut se recomanda bujii calde, pentru a se impiedica depunerile de ulei si calamina pe electrozii sideci poluarea;tot bujii calde se vor folosi si pentru motoarele uzate.

Fig.5 Bujie

1 - electrodul central; 2 - electrodul lateral; 3- corpul metalic exteriorl 4 - izolator ceramic;5 - garnituri de etansare din praf de caolin presat; 6 - corpul electrodului

central; 7 - piulita de contact.

Este formata din: electrodul central montat in izolatorul ceramic,electrodul lateral,corpul metalic, garniturile de etansare, corpul electrodului central, piulita(pentrufixarea terminatiei fisei). Etansarea bujiei cu locasul din chiulasa este asigurata deo garnitura metalo-plastica. Caracter isticile tehnice buj ii lor sunt:



1. Distanta dintre electrozi 0,5-0,7mm2. Diametrul filetului exterior 14mm3. Valoarea termica a bujiei 225

Se considera ca o bujie a fost bine aleasa pentru un motor, din punct de

vedere al valorii termice, atunci cand varful electrodului central lucreaza intre 5000-limita minima de autocuratire si 8500-limita de aparitie aprinderilor premature(autoaprinderi).

5.4.3.7. Conductoarele de joasa tensiune (din cupru multifilar cu izolatiedin material plastic) fac legatura intre elementele circuitul primar.Cele care pleacala bateria de acumulatoare au sectiune mare pentru transmiterea curentului deinalta valoare de motor,capabil sa asigura pornirea.Capetele lor au terminatii de

prindere pentru suruburi sau papuci.Celelalte circuite au sectiuni cuprinse intre 0,5 si 4 metru,metrupatrat utilizearea lor

tinand seama de incarcarea circuitului(puterea consumatorilor,in W).5.4.3.8. Conductoarele de inalta tensiune (fisele) fac legatura intre bobina

de inductie si borna centrala a capacului distribuitorului(fisa centrala), precum sidintre distribuitor (bornele laterale ale capacului) si bujii. Ele au sectiune maimare,sunt tot din cupru litat, dar izolatia din material plastic mai groasa. Capetelelor au piese de terminatie pentru fixare si mansoane de cauciuc protectoare.Montarea lor la bujii se face în ordinea de functionare a motorului.

Functionarea instalatiei de aprindere : la inchiderea contactului cu cheia,curentul electric de la bateria de acumulatoare trece prin indicatorul curent si

infasurarea primara a bobinei de inductie la contactul mobil si contactul fix alruptorului, se deschid contactele si, deci, se intrerupe curentul primar, iar in bobinade inductie se induce un curent de inalta tensiune de 15000-25000V, care, prin fisacentrala, este trimis la distribuitor, unde rotorul il repartizeaza prin plotii lateraliila fise si apoi la bujii in ordinea de functionare a motorului; condensatorulinmagazineaza curentul de autoinductie, pe care-l va reda la refacerea contactelor ruptorului pentru ca inductia din infasurarea secundara sa fie mai puternica laurmatoarea deschidere.

Fazele se repeta, asigurand scanteile la bujii, pentru aprinderea amestecului

carburant si deci buna functionarea motorului.




6. Noţiuni de bază privind construcţia şi funcţionarea transmisiilor

autovehiculelor

6.Transmisia automobilului

Transmisia automobilului are rolul de a transmite momentul motorului la

roţile motoare, modificându-i în acelaşi timp şi valoarea în funcţie de mărimea

rezistenţelor la înaintare. Ea este compusă din: ambreiaj, cutia de viteze, transmisia

longitudinală, transmisia principală (angrenajul în unghi), diferenţialul, arboriiplanetari şi transmisia finală.

În figura 6.1 este reprezentată schema cinematică a transmisiei unui autocamion.

Fig. 6.1. Schema cinematică a transmisiei unui autocamion



1- motor; 2- ambreiaj; 3- cutia de viteze; 4- articulaţii cardanice; 5- arbore

longitudinal intermediar; 6- arbore longitudinal principal; 7- transmisie

principală; 8- diferenţial; 9- roţi motoare; 10- arbori planetari; 11 - carter punte

motoare

6.1. AMBREIAJUL

6.1.1. Destinaţia, condiţii impuse şi clasificarea ambreiajelor

Destinaţia ambreiajului. Ambreiajul face parte din transmisia automobilului

şi este intercalat între motor şi cutia de viteze, în scopul compensării principalelor

dezavantaje ale motorului cu ardere internă (imposibilitatea pornirii în sarcină şi

existenţa unei zone de funcţionare instabilă). Ambreiajul serveşte la decuplarea

temporară şi la cuplarea progresivă a motorului cu transmisia. Decuplarea şi

cuplarea motorului de transmisie sunt necesare la pornirea din loc a automobilului

şi în timpul mersului pentru schimbarea treptelor cutiei de viteze. Ambreiajul

serveşte, în acelaşi timp, la protejarea la suprasarcini a celorlalte organe ale

transmisiei.

Condiţiile impuse ambreiajului. Ambreiajul trebuie să îndeplinească

anumite condiţii, şi anume:

să permită decuplarea completă a motorului de transmisie pentru caschimbarea treptelor să se facă fără şocuri;

să necesite la decuplare eforturi reduse din partea conducătorului fără a se obţine însă o cursă la pedală mai mare de 120-200 mm (limita superioară la

autocamioane). Forţa la pedală, necesară decuplării, nu trebuie să depăşească 150

N la autoturisme şi 250 N la autocamioane şi autobuze;



să asigure în stare cuplată o îmbinare perfectă (fără patinare) între motor şi transmisie;

să permită eliminarea căldurii care se produce în timpul procesului decuplare

(ambreiere) prin patinarea suprafeţelor de frecare;

să permită cuplarea suficient de progresivă pentru a se evita pornirea bruscă din loc a automobilului;

să fie cât mai uşor de întreţinut şi reglat şi să ofere siguranţă în funcţionare. Clasificarea ambreiajelor. Ambreiajele se clasifică după principiul de

funcţionare şi după tipul mecanismului de acţionare.

După principiul de funcţionare , ambreiajele pot fi: mecanice (cu fricţiune),

hidrodinamice, combinate şi electromagnetice.

După tipul mecanismului de acţionare , ambreiajele pot fi: cu acţionare me-

canică, hidraulică, pneumatică şi electrică.

6.1.2. AMBREIAJELE MECANICE

Principiul de funcţionare a ambreiajului mecanic.

Ambreiajul mecanic funcţionează pe baza forţelor de frecare ce apar întredouă sau mai multe perechi de suprafeţe sub acţiunea unei forţe de apăsare.

Părţile componente ale unui ambreiaj mecanic (Fig.6.2) sunt grupate astfel:

partea conducătoare, partea condusă şi mecanismul de acţionare. Partea con-

ducătoare a ambreiajului este solidară la rotaţie cu volantul motorului, iar partea

condusă cu arborele primar al cutiei de viteze.

Pe volantul 1 al motorului este apăsat discul condus 6 de către discul depresiune (conducător) 2, datorită forţei dezvoltate de arcurile 3. Discul condus se

poate deplasa axial pe canelurile arborelui primar 7 al cutiei de viteze. Pentru a

mări coeficientul de frecare, discul condus este prevăzut cu garnituri de frecare.

Discul de presiune 2 este solidar la rotaţie cu volantul 1 prin intermediul carcasei

5.



Partea conducătoare a ambreiajului este formată din: volantul 1 , discul de

presiune 2, carcasa 5 , arcurile de presiune 3 şi pârghiile de debreiere 4.

Partea condusă se compune din: discul condus 6 cu garniturile de frecare şi

arborele primar 7 al cutiei de viteze (arborele ambreiajului).

Prin frecarea care ia naştere între suprafaţa frontală a volantului şi discul de

presiune, pe de o parte, şi suprafeţele discului condus, pe de altă parte,

momentul motor este transmis arborelui primar al cutiei de viteze şi mai departe,

prin celelalte organe ale transmisiei, la roţile motoare.

Fig. 6.2. Schema de principiu a ambreiajului

Mecanismul de acţionare este format din manşonul cu rulmentul de

presiune 8, furca 9, tija 10 , arcul de readucere 11 şi pârghia pedalei 12.

În figura 6.2, ambreiajul este prezentat în stare cuplată. Când se apasă

asupra

pedalei 12 a mecanismului de acţionare a ambreiajului, forţa se transmite prin tija

10 şi furca 9 la manşonul rulmentului de presiune 8 , care va apăsa capetele



interioare ale pârghiilor de debreiere 4 , iar acestea se vor roti în jurul punctului de

articulaţie de pe carcasă. In felul acesta, pârghiile de debreiere deplasează discul

de presiune spre dreapta, comprimând arcurile 3. In acest caz, dispare apăsarea

dintre discuri şi volant şi, deci, şi forţa de frecare, iar momentul motor nu se

transmite mai departe.

Cuplarea ambreiajului se realizează prin eliberarea lină a pedalei, după care

arcurile 3 vor apăsa din nou discul de presiune pe discul condus, iar acesta din

urmă pe volant. Cât timp între suprafeţele de frecare ale ambreiajului nu există o

apăsare mare, forţa de frecare care ia naştere va avea o valoare redusă şi, în

consecinţă, va exista o alunecare între suprafeţele de frecare, motiv pentru care

discul condus va avea o turaţie mai mică. Aceasta este perioada de patinare a

ambreiajului. În această situaţie, se va transmite prin ambreiaj numai o parte dinmomentul motor. În perioada de patinare a ambreiajului, o parte din energia

mecanică se transformă în energie termică, iar ambreiajul se încălzeşte,

producând uzura mai rapidă a garniturilor de frecare.

La eliberarea completă a pedalei ambreiajului, forţa de apăsare dezvoltată

de arcuri este suficient de mare pentru a permite transmiterea în întregime a

momentului motor fără patinare.

Clasificarea ambreiajelor mecanice. Ambreiajele mecanice, utilizate la au-

tomobile, se clasifică după mai multe criterii:

După forma geometrică a suprafeţelor de frecare , pot fi: cu discuri (cele

răspândite la autovehicule), cu conuri şi speciale.

După numărul discurilor conduse , pot fi: cu un disc (monodisc), cu două

discuri, cu mai multe discuri.După numărul arcurilor de presiune şi modul de dispunere a lor , pot fi: cu

mai multe arcuri dispuse periferic şi un singur arc central (simplu sau tip

diafragmă).



După modul de obţinere a forţei de apăsare , pot fi: simple (cu arcuri),

semicentrifuge şi centrifuge.

După tipul mecanismului de acţionare , pot fi cu acţionare: mecanică,

hidraulică, cu servomecanisme şi automată.

După mediul în care se află, pot fi ambreiaje umede:

un ambreiaj umed este un ambreiaj scufundat într-un lichid (ulei) de răcire, care totodată păstrează curate suprafeț ele de contact, face utilizarea mai lină, și

prelungește astfel durata de funcț ionalitate al acestui tip de organ de mașină.Ambreiajele umede din cauza mediului umed în care se află, tind însă să piardă la

transmisie, prin "alunecare", o parte din puterea cuplului motor al axei primare.

ambreiaje uscate-ambreiajele uscate nu sunt scufundate în niciun lichid.

În cazul automobilelor echipate cu cutii de viteze manuale esteindispensabilă utilizarea unui ambreiaj. Acesta este poziţionat între motor şi cutiade viteze .

Fig.6.3. Ambreiaj montat pe motor Fig.6.4. Kit de ambreiaj

http://ro.wikipedia.org/wiki/Lichid

http://ro.wikipedia.org/wiki/Ulei_%28dezambiguizare%29

http://ro.wikipedia.org/wiki/Ulei_%28dezambiguizare%29

http://ro.wikipedia.org/wiki/Lichid



1.bloc motor 1. discul de ambreiaj;2.volanta motorului 2. carcasă cu placă de presiune;

3.discul de ambreiaj 3. arcul diafragmă;

4.placa de presiune 4. rulmentul de presiune.

5.arc diafragmă

Întreruperea fluxului de putere dintre motor şi cutia de viteze, în cazul în

care o treaptă de viteză este cuplată, este necesară în momentul în care turaţia

motorului tinde să scadă sub turaţia de mers încet în gol (ralanti) pentru a preveni

calarea motorului. De asemenea, schimbarea treptelor de viteză se face fărăsarcină (fără flux de putere între motor şi roţi) deci este necesară decuplare

motorului de cutia de viteze prin intermediul ambreiajului.Majoritatea

automobilelor cu cutii manuale sunt echipate cu ambreiaje mecanice (de

fricţiune), monodisc (frecarea se realizează prin intermediul unui singur disc de

ambreiaj), cu frecare uscată (fără ulei), acţionate mecanic (cablu) sau hidraulic

(fluid de lucru).

Cu ajutorul fig. 6.5 se poate explica cum funcţionează un ambreaj. Când esteapăsată pedala de ambreiaj, rulmentul de presiune (7) acţionează asupra părţiiinterioare a arcului diafragmă (5) care prin intermediul ştifturilor (10) ridicăplaca de presiune (4) de pe discul de ambreiaj (3). Astfel se întrerupe legăturadintre arborele cotit (1) şi arborele de intrare în cutia de viteze (6).

Ansamblul format din arbore cotit (1), volanta (2), carcasa (8), arculdiafragmă (5) şi placa de presiune (4) se rotesc împreună, cât timp motorul este

pornit. În cazul în care ambreiajul este cuplat mişcarea se transmite mai departe, prin intermediul discului de ambreiaj (3), către arborele de intrare în cutia deviteze (6).

http://www.e-automobile.ro/categorie-motor/20-general/28-bloc-motor.html


http://www.e-automobile.ro/categorie-motor/20-general/47-volanta-motor.html





A. ambreiaj cuplat; B. ambreiaj decuplat.

Fig.6.5. Elementele componente ale unui ambreiaj1.arbore cotit; 2.volantă; 3.disc de ambreiaj; 4.placa de presiune; 5-arc diafragmă;6.arbore de intrare în cutia de viteze; 7.rulment de presiune; 8.carcasă; 9.inele de

reazem; 10.ştift de fixare; 11.ştift de fixare;

4. placa de presiune: 7.rulment de presiune

Discul de ambreiaj (fig.6.6.) este compus dintr-o garnitură de fricţiune (1)care este fixat pe discul metalic (2) prin intermediul niturilor. De reţinut că existădouă discuri metalice, unul pe care este fixată garnitura de fricţiune (1) şi altulcare este fixat pe butucul canelat (4). Între aceste două discuri mişcarea de rotaţiese transmite prin intermediul arcurilor elicoidale (3) care au rolul de a preluaşocurile mecanice în momentul cuplării ambreiajului. Butucul canelat (4) se





http://www.schimbdeulei.ro/images/rulment_2.gif

http://piesedeschimb.webs.com/Placa%20Presiune-sports_cover.jpg









montează pe arborele de intrare în cutia de viteze care, cu ambreiajul cuplat, preiamişcarea de la arborele cotit al motorului cu ardere internă.

Fig. 6.6. Componentele unui disc de ambreiaj1.garnitură de fricţiune; 2.disc metalic; 3.arcuri elicoidale; 4.butuc canelat.

Garniturile de fricţiune ale discului de ambreiaj trebuie să îndeplineascăcerinţe multiple pe întreaga durată de viaţă a unui ambreiaj:

asigurarea unui coeficient de frecare pe cât posibil constant, ce nu-şimodifică valoarea odată cu variaţiile de temperatură, turaţie şi cuplu;

să proprietăţi mecanice ridicate (să reziste la şocuri mecanice).

Uzura garniturilor de fricţiune depinde în primul rând de energia disipată înmomentul cuplării ambreiajului. Nivelul energiei disipate este dată de valoareadiferenţei de turaţie între motor şi cutia de viteze şi de cuplului motor în timp.Astfel, de exemplu, dacă la plecarea de pe loc, motorul se ridică la o turaţie mare iatimpul de patinare al ambreiajului este de asemenea ridicat, energia disipată prinfrecare va fi mare deci uzura ambreiajului semnificativă.

Diferenţa de turaţii între motor şi cutiade viteze

Δn [rot/min]

Cuplulmotor

Cm [Nm]

Timpul depatinare

tp [s]

Energia disipată(uzura) Q [J]

mică mic mic mică

medie mediu mediu medie



mare mare mare mare

Totodată dacă timpul de patinare este foarte scurt cuplarea motorului la cutiade viteze se va face cu şoc, lucru care nu este de dorit. Ideal timpul de patinare alunui ambreiaj este timpul minim pentru care şocurile în momentul cuplării sunt

acceptabile.Conducătorul auto poate controla uzura discului de ambreiaj prin doi parametrii:

diferenţa de turaţie între motor şi cutia de viteze; timpul de patinare.

Cel de-al treilea parametru, cuplul motor, depinde de încărcarea automobilului,care poate să crească în cazul în care automobilul pleacă în rampă sau dacă sarcinautilă este mare.

De reţinut! Prin reducerea diferenţei de turaţii şi a timpului de patinare se reduceuzura ambreiajului!

Placa de presiune trebuie să asigure contactul discului de ambreiaj pe toatăsuprafaţa acestuia, în mod uniform. De asemenea o parte din căldura rezultată în urma patinării ambreiajului este absorbită de placa de presiune şi degajată cătremediul exterior.

Arcul diafragmă are rolul de a menţine contactul între volantă, disc deambreiaj şi placa de presiune cât timp pedala de ambreiaj nu este apăsată.

Rulmentul de presiune permite acţionarea arcului diafragmă, care este înmişcare, prin intermediul unor pârghii, care sunt fixe. Este elementul care este celmai mult supus uzurii mai ales în cazul în care cuplările şi decuplările ambreiajuluisunt foarte dese.

În funcţie de sensul de acţionare al arcului diafragmă se deosebesc douătipuri de ambreiaje fig.6.7.:

de tipul împins (push type), la care decuplarea se face prin împingereaarcului diafragmă;

de tipul tras (pull type), la care decuplarea se face prin tragerea arculuidiafragmă.

ZF Sachs fig.6.7. este unul din producătorii de ambreiaje care oferă ambele tipuride acţionare.

http://www.e-automobile.ro/abrevieri.html





Fig.6.7. Componentele ambreiajelor pull-type şi push-type

Ambreiaje ZF Sachs fig.6.7, monodisc, cu frecare uscată:

1. carcasa ambreiajului;2. placa de presiune;3. ştift de fixare; 4. rulment de presiune;5. arc diafragmă (pârghia interioară); 6. arc diafragmă (pârghia exterioară);

7.

arc lamelar.

Avantajul ambreiajelor de tipul tras este forţa de acţionare mai mică relativ laaceeaşi forţă de apăsare a arcului diafragmă. Acest lucru permite ca pentruambreiajele care pot transmite un moment maxim mai mare să se utilizeze acelaşimecanism de acţionare ca în cazul unui ambreiaj de tipul împins.

6.2. CUTIA DE VITEZE

6.2.1. Destinaţia, condiţiile impuse şi clasificarea cutiilor de viteze

Destinaţia cutiei de viteze. In funcţie de valoarea rezistenţei care se opune

înaintării automobilului, trebuie modificată forţa de tracţiune a acestuia.



Motoarele cu ardere internă ale automobilelor permit o variaţie limitată a

momentului motor, respectiv a forţei de tracţiune. Din această cauză,

automobilele echipate cu motoare cu ardere internă trebuie să fie prevăzute cu

cutie de viteze cu scopul:

să permită modificarea forţei de tracţiune în funcţie de variaţia rezistenţelor la înaintare;

să realizeze întreruperea îndelungată a legăturii dintre motor şi restul transmisiei în cazul în care automobilul stă pe loc cu motorul în funcţiune;

să permită mersul înapoi al automobilului, fără a inversa sensul de rotaţie al motorului.Condiţiile impuse cutiei de viteze. Cutia de viteze a unui automobil trebuie

să îndeplinească următoarele condiţii: să prezinte o construcţie simplă, rezistentă

şi să fie uşor de manevrat; să prezinte o funcţionare fără zgomot şi să aibă unrandament cât mai ridicat; să aibă o rezistenţă mare la uzare; să fie uşor de

întreţinut; să asigure calităţi dinamice şi economice bune; să prezinte siguranţă în

timpul funcţionării.

Clasificarea cutiilor de viteze. Cutiile de viteze utilizate la automobile se

clasifică după modul de variaţie a raportului de transmitere şi după modul de

schimbare a treptelor de viteze.

După modul de variaţie a raportului de transmitere, cutiile de viteze pot fi:

cu trepte (etaje), la care variaţia raportului de transmitere este discontinuă; continue sau progresive, care asigură între anumite limite o variaţie continuă

a raportului de transmitere.După felul mişcării axei arborilor , cutiile de viteze cu trepte pot fi:

cu axe fixe (simple), la care arborii au axa geometrică fixă; planetare, la care axele unor arbori ai cutiei de viteze au o mişcare în jurul

unui ax central.După numărul treptelor de viteze , cutiile de viteze pot fi cu trei, patru,

cinci, şase sau chiar mai multe trepte.

După modul de schimbare a treptelor de viteze , cutiile de viteze pot fi cu

acţionare directă, cu acţionare semiautomată, cu acţionare automată.



6.2.2. Cutii de viteze în trepte

Cutiile de viteze în trepte, cu arbori cu axe fixe sunt cele mai răspândite la

automobile, deoarece aceste tipuri sunt simple din punct de vedere constructiv şi

deci fabricarea lor este ieftină.

Cutia de viteze în trepte se compune din: mecanismul reductor sau cutia de

viteze propriu-zisă; mecanismul de acţionare; dispozitivul de fixare a treptelor;

dispozitivul de zăvorâre a treptelor.

Mecanismul reductor. Mecanismul reductor constituie partea principală a

cutiei de viteze şi serveşte la modificarea raportului de transmitere, în funcţie de

variaţia rezistenţelor la înaintarea automobilului.

Mecanismul reductor se compune din doi sau trei arbori (fig.6.8.) pe care se

află montate mai multe perechi de roţi dinţate (cu ajutorul cărora se transmite

mişcarea între arbori) şi dintr-un carter. Arborele primar P este în general şi arbo-

rele ambreiajului. Arborele secundar S este prevăzut cu caneluri pe care pot culisa

blocul roţilor dinţate 5-7 şi manşonul m. Arborele intermediar I are fixat pe el

roţile dinţate 2, 4, 6, 8. Dacă roţile cutiei de viteze ocupă poziţia din fig.6.8. când

motorul funcţionează, automobilul stă pe loc, deoarece mişcarea se transmite de

la arborele primar numai la arborele intermediar prin roţile 1 şi 2, arborele

secundar fiind liber. În această situaţie, cutia de viteze se află în poziţia neutră

(punctul mort).

Diversele trepte ale cutiei de viteze se obţin prin deplasarea pe arborele se-

cundar a blocului de roţi dinţate 5-7 sau a manşonului m (cu ajutorul furcilor f 1 şi

f 2). În felul acesta, mişcarea se poate transmite de la arborele intermediar la

arborele secundar prin perechile de roţi 7-8 , 5-6 şi 3-4.



Fig.6.8. Cutia de viteze cu trei arbori:

a – secţiune; b – schema cinematica

Cutia de viteze cu trei arbori dă posibilitatea obţinerii treptei de priză directă

prin cuplarea arborelui primar cu cel secundar cu ajutorul cuplajului (manşonului)

m , a cărui dantură c se va cupla cu dantura c'. In această treaptă cutia de viteze

funcţionează cu zgomot redus şi cu randament ridicat.

Treptele posibile ale unei astfel de cutii de viteze sunt date în Tabelul 6.1

(semnul „x" indică roţile dinţate angrenate).

Tabelul 6.1

Nr.

tre tei

Raportul de

transmitere1 2 3 4 5 6 7 8 m

I X X X X 8

7

1

2

1

z

z

z

z i

II X X X X 6

5

1

2

2

z

z

z

z i



III X X X X C - C"4

3

1

2

3

z

z

z

z i

IV

’

Cutiile de viteze conţin mai multe perechi de mecanisme cu roţi dinţate careau rolul de a transforma cuplul motor şi turaţia în scopul adaptării motorului lacerinţele de tracţiune. Dacă o cutie de viteze este de tipul 5+1 fig.6.9. înseamnă căconţine 5 mecanisme de roţi dinţate pentru mersul înainte şi un mecanism pentrumersul înapoi.

Fig.6.9. Cutie de viteze manuală (5+1) pentru un automobil cu motor montattransversal şi tracţiune faţă.

1-pinionul intermediar al treptei de mers înapoi; 2- caneluri pe care se montează

discul de ambreiaj; 3- arborele de intrare în cutia de viteze; 4-pinionul primar al

treptei I; 5- pinionul prima al treptei de mers înapoi; 6- pinionul primar al treptei

II; 7- pinionul primar al treptei III; 8-furca de cuplare a treptelor III-IV; 9- pinionul

primar al treptei IV; 10-pinionul primar al treptei V; 11- furca de cuplare a treptei

V; 12- arborele secundar; 13- pinionul diferenţialului; 14- pinionul secundar al

treptei I; 15 - furca de cuplare a treptelor I-II; 16-pinionul secundar al treptei II; 17-

pinionul secundar al treptei III; 18- senzor de viteză; 19- pinionul secundar al

treptei IV; 20-pinionul secundar al treptei V; 21- tijă de selecţie;

Pinioanele primare pentru toate treptele de viteză sunt fixe pe arbore, nu se pot roti independent faţă de arborele primar. Pe de altă parte pinioanele de pe



arborele secundar sunt libere pe arbore, acestea se rotesc chiar dacă arborelesecundar nu se roteşte (caz în care vehiculul staţionează). De reţinut că toatemecanismele cu roţi dinţate sunt angrenate tot timpul, cuplarea şi decuplarea uneitrepte de viteză se face prin intermediul unor manşoane de cuplare.

Fig.6.10. Schema cinematică a unei cutii de viteze 5+1 (automobil motor montattransversal pe puntea faţă şi tracţiune faţă)

Fiecare treaptă de viteză este caracterizată de un raport de transmiterefig.6.10. Acest raport reprezintă valoarea cu care este convertit cuplul motor şituraţia motorului într -o anumită treaptă de viteză. Raportul de transmitere depinde

de mărimea pinioanelor ce compun treapta de viteză. Dacă se cunosc numărul dedinţi sau diametrul fiecărui pinion se poate calcula raportul de transmitere:i = z2/z1 = d2/d1

unde:z – numărul de dinţi d – diametrul1 – pinionul conducător (motor) 2 – pinionul condus

Fig. 6.11. Exemplu de angrenaj pentru cutie de viteze manuala



Raportul de transmitere al acestui angrenaj este de 2.8 deoarece pinionulcondus are 28 de dinţi iar cel conducător 10 dinţi.

Exemple de rapoarte de viteză: Raportul Motor 1(benzină 75 CP) Motor 2(benzină 258 CP) Motor 3(diesel 150 CP)

1 3.73 4.35 3.80

2 2.05 2.50 2.23

3 1.39 1.67 1.36

4 1.03 1.23 0.97

5 0.79 1.00 0.76

6 - 0.85 0.61

diferenţial 4.50 3.15 3.56

Pe baza valorilor rapoartelor treptelor cutiei de viteze putem extrage câtevainformaţii referitoare la automobil. De exemplu în primul exemplu (Motor 1) cutiade viteze este cu doi arbori, tracţiune faţă, deoarece raportul de priză directă(treapta a patra) nu are valoarea 1.00 ci este apropiată (1.03). În cazul exempluluicu Motor 2 cutia de viteze este cu trei arbori, tracţiune spate, deoarece treaptă de

priză directă are valoare 1.00. În acest caz ar borele de intrare din cutie este conectat

la arborele de ieşire fără să mai treacă printr -un mecanism cu pinioane.

În cazul unui automobil cu o singură punte motoare, faţă sau spate, cuplul şituraţia motorului sunt transformate de două ori până să ajungă la roţi. Primaconversie este făcută de raportul treptei de viteză cuplate iar a doua de raportuldiferenţialului. De exemplu dacă, în cazul cutiei de pe Motorul 3 (diesel 150 CP)cuplul motor este de 130 Nm, iar prima treaptă este cuplată, la fiecare roatămotoare vom avea (130 x 3.8 x 3.56)/2 adică 879 Nm ! În acelaşi timp dacă turaţiamotorului este de 2000 rot/min iar automobilul se deplasează în linie dreaptă

fiecare roată va avea turaţia de (2000 / 3.8 / 3.56) adică 148 rot/min!

Procesul de sincronizare al turaţiilor arborilor

Procesul de cuplare a unei trepte de viteză este făcut în două etape: selecţie: reprezintă etapa de selectare a manşonului de cuplare pentru treapta deviteză dorită (mişcarea levierului de viteze în stânga sau drea pta);



angajare: reprezintă cuplarea efectivă a treptei de viteză dorită (mişcarea levieruluide viteze înainte sau înapoi).

Etapa de angajare a treptei de viteză este distinctă deoarece în acestă etapă seface sincronizarea. În cazul în care schimbăm o treaptă de viteză (de exemplu 1-2)

la trecerea în noua treaptă de viteză, a doua, turaţia arborelui de intrare trebuiesincronizată cu turaţia arborelui de ieşire.

Exemplu: Schimbare de treaptă 1-2

1) nintrare = 3000 rot/min 2) i1 = 3.73 3) nieşire = 804 rot/min

6) nintrare = 1649 rot/min 5) i2 = 2.05 4) nieşire = 804 rot/min

Din exemplul prezentat rezultă că la schimbare din treapta 1 în treapta 2turaţia arborelui de intrare trebuie redusă la 1649 rot/min de la 3000 rot/min. Astfelse face sincronizarea turaţiilor arborilor.

Sincronizarea este un proces care nu este per ceput în mod evident de cătreconducătorul auto. O schimbare de treaptă de viteză durează în medie 0.7 secunde,

perioadă ce cuprinde atât selecţia cât şi angajarea. Pentru a înţelege cum se face sincronizarea trebuiesc studiate componentele

care sunt implicate în procesul de schimbare a unei trepte de viteză. În figura 2.6. este prezentată o pereche de pinioane primare împreună cu furca şi manşonul decuplare.

Pereche de pinioane primare cu elementele de acţionare şi sincronizare(poziţie necuplată) fig.6.12.:

1. arbore secundar2. pinion secundar (treapta n)3. coroană dinţată de sincronizare şi cuplare (treapta n) 4. inel sincronizator (treapta n)5. manşon de cuplare

6.

furcă de acţionare 7. inel sincronizator (treapta n+1)8. coroană dinţată de sincronizare şi cuplare (treapta n+1)9. pinion secundar (treapta n+1)



Fig.6.12. Manşon de cuplare în poziţia neutră

În momentul în care se efectuează angajarea treptei de viteză (9)manşonul de cuplare (5) acţionat de furca (6) împinge inelul sincronizator (7)

pe coroana dinţată (8). Contactul dintre inelul sincronizator şi coroana dinţată seefectuează pe o suprafaţă conică interioară şi are ca rezultat încetinirea turaţieiarborelui primar care este solidar cu pinionul (9). Când diferenţa de turaţii dintrearborele primar şi inelul sincronizator tinde spre zero, aceste piese se rotesc cuaceeaşi turaţie, manşonul de cuplare (5) se va deplasa peste inelul sincronizator (7) şi coroana dinţată (8) rigidizându-le. Astfel se realizează cuplare unei trepte

prin sincronizare.Pereche de pinioane primare cu elementele de acţionare şi sincronizare

fig.6.13. (poziţie cuplată):

1. arbore secundar2. pinion secundar (treapta n)3. coroană dinţată de sincronizare şi cuplare (treapta n) 4. inel sincronizator (treapta n)5. manşon de cuplare

6.

furcă de acţionare 7. inel sincronizator (treapta n+1)8. coroană dinţată de sincronizare şi cuplare (treapta n+1) 9. pinion secundar (treapta n+1)10. butucul manşonului de cuplare 11. element de blocare a manşonului pe poziţia neutră



Fig.6.13. Manşon de cuplare în poziţia cuplat

De reţinut că la o schimbare în sus (din treapta n în n+1) arborele primar trebuie frânat iar la o schimbare în jos (din treapta n+1 în n) arborele primar trebuieaccelerat. Astfel la o schimbare în jos, mai ales dacă schimbarea este de la n la n-2,

pentru a avea o sincronizare mai rapidă, se poate face o „dublă debreiere”. Acest procedeu constă în accelerarea motorului, cu ambreiajul cuplat, înainte de a angajatreapta dorită, pentru accelerarea arborelui primar. Etapele succesive ale uneischimbări de viteză cu „dublă debreiere” sunt:

1. decuplarea motorului de transmisie prin apăsarea pedalei de ambreiaj 2. scoaterea din treapta de viteză curentă (n)

3.

cuplarea motorului prin eliberarea pedalei de ambreiaj4. accelerarea motorului până la turaţia dorită 5. decuplarea motorului de transmisie prin apăsarea pedalei de ambreiaj 6. angajarea noii trepte de viteză (n-1 sau n-2)

Acest procedeu este mult mai eficient la schimbări de trepte de tipul 3-1 sau4-2 pentru care arborele primar trebuie accelerat cu aproximativ 2000 rot/min. Esteevident că se poate efectua o schimbare de treaptă clasică, fără dublă debreiere, dar

care v-a dura mai mult datorită faptului că sincronizarea va fi mai lungă.

6.3. Reductorul distribuitor

6.3.1.Destinatia si clasificarea reductoarelor distribuitoare.



Automobilele destinate sã lucreze in conditii grele de drum sau pe terenuri

accidentale au de invins rezistente mari si pentru a folosi intreaga greutate a lor

drept greutate aderentã acestea se construiesc cu toate puntile motoare. Pentru

transmiterea momentului motor la toate puntile motoare, automobilele sunt

dotate cu un distribuitor sau un reductor - disribuitor.

Distribuitorul are rolul de a distribui momentul motor la puntile motoare

farã a-l modifica. Reductorul - distribuitor are rolul de a distribui momentul motor

la puntile motoare si in acelasi timp il si modificã. In general reductorul -

distribuitor este prevazut cu 2 trepte , permitãnd dublarea numãrului de trepte

ale cutiei de viteze.

De regulã, una din trepte are raportul de transmitere egal cu unitatea, iar

cealaltã un raport de transmitere cuprins intre 1,8 si 2,8. Astfel, prin mãrirea

raportului de transmitere si folosirea intregii greutati ca greutate aderentã,

automobilul are posibilitatea sã urce pante de 50 - 60 %, sã treacã prin terenuri

accidentale s.a..

Reductorul - distribuitor se monteazã pe cadrul automobilului, separate de

cutia de viteze sau in acelasi carter cu aceasta.

Momentul de la arborele secundar al cutiei de viteze se transmite arboreluiprimar al reductorului distribuitor fie direct, fie printr-o transmisie cardanicã.

Reductoarele distribuitoare se clasificã dupã modul de prevenire a "circulatiei de

puteri" in transmisia automobilelor. Dacã la un moment dat la una dintre punti nu

este asiguratã aderentã, se poate ca rotile de la o punte sã patineze si de la

cealaltã sã alunece (sa fie impinse). Prin aceasta, fortele tangentiale de la rotile

impinse isi schimbã sensul, devenind din forte motoare forte de frãnare. In

aceastã situatie rotile rãmase motoare, in afarã rezistentelor la inaintare trebuie

sã invinga si fortele de frãnare apãrute rezultãnd o "circulatie" de puteri. Datoritãacestui fapt, la automobilele cu tractiune integralã apar urmatoarele dezavantaje:

uzura sporitã a pneurilor si a organelor transmisiei din cauzã cã prin elese transmit puteri mult mai mari decãt in cazul deplasãrii normale;

se mãreste consumul de combustibil al motorului si uzura pieselor sale;



scade randamentul transmisiei;

In functie de modul de prevenire a circulatiei de puteri s-au realizat mai

multe tipuri de reductoare distribuitoare si anume:

cu dispozitiv de cuplare a puntii motoare anterioare cu diferentialul interaxial cu cuplaje unidimensionale (unisens)

Tipuri constructive de reductoare distribuitoare

1. Reductorul distribuitor cu dispozitiv pentru cuplarea puntii anterioare.

In fig.6.14. este reprezentat reductorul distribuitor utilizat la autoturismul

ARO, avãnd douã trepte, una cu raportul de transmitere 1 si a doua cu raportul de

transmitere 2.175 .

Treapta cu raportul de transmitere 1 se obtine prin cuplarea mufei 19 cu

dantura auxiliarã a pinionului 21 de pe arborele primar 16 (care este si arborele

secundar al schimbãtorului de viteze).

In felul acesta momentul se transmite direct de la arborele primar la

arborele secundar 14 de antrenare a puntii din spate. In acelasi timp momentul se

transmite de la pinionul 21 la pinionul 22 solidar cu arborele intermediar 11.

Cuplarea puntii din fatã se efectuazã prin deplasarea spre stãnga a mufei de

cuplare 5 pentru solidarizarea arborelui secundar 2 de antrenare a puntii din fata

cu pinionul 4. Pinioanele 21 si 4 avãnd acelasi diametru, raportul de transmitere

intre arborii 16 si 2 este 1.

Treapta cu raportul de transmitere 2.18 pentru puntea din spate, se obtineprin cuplarea mufei 19 cu dantura auxiliarã a pinionului 18 pentru a-l solidariza cu

arborele 14. In felul acesta momentul de la arborele primar 16 este transmis

arborelui secundar 14 prin angrenajele rotilor 21-22 si 10-18 . Prin cuplarea mufei

5 cu dantura auxiliarã a pinionului 7 ( care se aflã in angrenare cu pinionul 10 ) se

obtine treapta cu raportul 2.18 si pentru puntea din fatã.



Prin utilizarea reductorului distribuitor se poate obtine :

cuplarea numai a puntii din spate farã mãrirea momentului motor ; cuplarea ambelor punti farã mãrirea momentului motor ;

cuplarea ambelor punti cu mãrirea momentului motor ;

Reductorul - distribuitor are si un dispozitiv de zãvorãre, care impiedica

cuplarea treptei cu raportul de transmitere 2.10, cãnd puntea din fatã este

decuplatã, si eliminã posibilitateã decuplarii puntii din fatã, cãnd este cuplatã

treapta inferioarã.

Fig. 6.16. Reductorul - distribuitor al autoturismului ARO, a - sectiune;

11 - arbore intermediar; 12 si 17 - angrenaj kilometraj; 14 - arbore secundar de

antrenare punte spate; 16 - arbore primar ( arbore secundar schimbãtor de viteze

); 18 - pinion liber pe arborele secundar punte spate; 19 - mufã de cuplare punte

spate; 20 - orificiu de umplere cu lubrifiant; 21 - pinion arbore primar; 23 si 26 -

furci de cuplare; 24 si 25 tije culisante.



La reductoarele - distribuitoare cu diferential interaxial, vitezele

unghiulare ale arborilor de iesire pot sa varieze, iar distributia momentelor intre

puntile motoare se determina folosindu-se proprietatile mecanismului diferential.

La reductoarele - distribuitoare ale automobilelor cu 3 punti motoare,diferentialul poate fi dispus intre arborii care transmit momentul la puntea

posterioare si puntea din mijloc, fie intre arborii care transmit momentul la

puntea anterioara si la ambele punti din spate. In fig. 6.17. este reprezentata

sectiunea reductorului distribuitor prevazut cu un diferential interaxial asimetric,

cu roti cilindrice, utilizat la autocamioanele ROMAN.

Diferentialul asimetric se utilizeaza la automobilele la care greutatea

aderenta corespunzatoare puntii anterioare G1 difera mult de greutatea aderenta

corespunzatoare puntii posterioare G2.

Diferentialul asimetric repartizeaza momentele de rasucire M1 la puntea

anterioara si M2 la puntea posterioara in raportul M1 / M2 = G1 / G2.

In felul acesta, diferential;ul interaxial asimetric, la acelasi coeficient de

aderenta pentru rotile puntii anterioare si rotile puntii posterioare, permite sa se

realizeze forta de tractiune maxima dupa motor sau greutatea aderenta, ca si in

lipsa diferentialului eliminand in acelasi timp posibilitatea aparitiei circulatiei deputeri in transmisia automobilului.La deplasarea automobilului pe un teren cu un

coefficient de aderenta care variaza brusc, diferentialul interaxial reduce mult

capacitatea de trecere. Pentru inlaturarea acestui neajuns diferentialul interaxial

este prevazut cu un dispozitiv de blocare.

In cazul diferentialului reprezentat in fig. 6.17, miscarea se transmite prin

intermediul rotilor dintate de pe arborele primar 1 si arborele intermediar 2 la

roata 9, fixate pe caseta diferentialului 11. Satelitii 13 sunt in angrenare

permanenta cu rotile 14 si 12, care sunt fixate pe arborii 3 si respective 4.

Atata timp cat fortele pe sateliti sunt egale, diferentialul este blocat.

In cazul in care rotile puntilor din fata si din spate avand raportul fortelor

diferit de raportul razelor rotilor 14 si 12, diferentialul intra in functiune. Cu



ajutorul mufei 15, diferentialul se blocheaza in cazul in care rotile uneia dintre

punti patineaza. Reductorul - distribuitor descries are doua trepte cu raportul de

transmitere 1 si 1,83.

In functie de valoarea momentului motor, autocamioanele Roman pot fiiechipate cu redactor - distribuitor G450 ( pentru momentul maxim de 4500 N/m si

cu actionare manuala a blocarii ) sau cu reductorul - distribuitor G800 ( pentru

momentul maxim de 8000 N/m si cu actionare pneumatica a blocarii

diferentialului).

Fig. 6.17. Reductorul distribuitor cu diferential interaxial utilizat la autocamioanele

ROMAN; a – sectiune.

S-ar putea vorbi si despre alte tipuri de distribuitoare ex. reductor -

distribuitor cu dispozitiv tip roata libera, utilizat la un autocamion 6 x 6.

Dispozitivele tip roata libera, la aparitia circulatiei de puteri, se decupleaza.

In general la reductoarele distribuitoare prevazute cu un cuplaj unisens

rapoartele de transmitere ale dispozitivelor de actionare ale puntii anterioare si

puntii posterioare, nu se iau egale si in acelasi timp raportul de transmitere al

dispozitivului de actionare a puntii de transmitere al dispozitivului de actionare a



puntii anterioare se alege mai mare decat raportul de transmitere al dispozitivului

de actionare a puntii posterioare.

In felul acesta cuplajul unisens se decupleaza la fel si puntea anterioara, iar

tot momentul motor se transmite rotilor din spate.

Cand rotile posterioare incep sa patineze, dispozitivul unisens se cupleaza

automat si rotile puntii anterioare devin motoare.

Pe autocamionul DAC-665T, reductorul distribuitor G 450 este de tip

mecanic, cu doua trepte de viteze. Transmite un moment de maxim 450 daN.m,

cu instalatie de ungere a angrenajelor asigurata de o pompa cu piston, antrenata

de un excentric fixat pe platoul portsatelit al diferentialului din reductorul

distribuitor.Puntea motoare fata fiind cuplata permanent, evita suprasolicitarea

celorlalte doua punti la deplasarea in teren accidental.


7.Noţiuni de bază privind construcţia şi funcţionarea transmisiilor,

transmisia longitudinal, transmisia principală, diferentialul .

7.1. TRANSMISIA LONGITUDINALĂ (CARDANICĂ)

7.1.1. Destinaţia si părţile componente ale transmisiei longitudinale

Transmisia longitudinală are rolul de a transmite momentul motor, fără să-1

modifice, de la cutia de viteze la transmisia principală în cazul automobilelor

organizate după soluţia clasică, precum şi de la reductorul-distribuitor la punţile

motoare, şi între punţi, în cazul automobilelor cu mai multe punţi motoare.



Necesitatea transmisiei longitudinale rezultă din faptul că transmiterea

momentului motor se face între doi arbori care au axele înclinate sub un anumit

unghi. Mărimea distanţei dintre subansamblurile legate de cei doi arbori depinde,

pe de o parte, de încărcătura automobilului şi rigiditatea suspensiei, iar pe de altă

parte de denivelările drumului care conduc la oscilaţia părţii suspendate.

Părţile componente ale transmisiei longitudinale sunt prezentate în Fig. 1

Cutia de viteze 5 este montată pe cadrul 6 , iar transmisia principală împreună cu

puntea motoare este legată de cadru prin intermediul arcurilor 7. In acelaşi timp,

axa geometrică a arborelui secundar 4 al cutiei de viteze este aşezată sub un

anumit unghi în raport cu axa geometrică a arborelui 8 al transmisiei principale,

unghi care variază în timpul deplasării automobilului, deoarece variază distanţa

dintre cei doi arbori în funcţie de sarcina utilă, rigiditatea suspensiei şi denivelăriledrumului. Pentru a transmite momentul motor de la arborele 4 la arborele 8 , care au

axele geometrice dispuse sub un unghi variabil γ , se foloseşte transmisia

longitudinală compusă din articulaţiile cardanice 1 şi 2, arborele longitudinal 3 şi

cuplajul de compensare axială 9.

Fig.1. Părţile componente ale transmisiei longitudinale

Transmisia longitudinală este compusă din: articulaţii cardanice, arbori

longitudinali, cuplaje de compensare axială şi paliere intermediare.

Transmisia longitudinală cu două articulaţii montate la capetele arborelui

longitudinal (Fig.2.a) se utilizează la automobilele 4 x 2 cu ampatament mai redus.



La automobilele cu ampatament mare, pentru a mări rigiditatea arborelui

longitudinal şi pentru a se micşora tendinţa de vibrare, transmisia longitudinală

este prevăzută cu un arbore principal şi unul intermediar (Fig.2.b). Cuplajul de

compensare axială 4 permite ca distanţa dintre cele două articulaţii cardanice să

varieze.

In Fig.2.c se reprezintă transmisia longitudinală utilizată la automobilele 4x4.

Fig.2. Scheme de transmisii longitudinale utilizate la automobile:



1- articulaţii cardanice; 2 - arbore longitudinal; 3 - arbore longitudinal intermediar;

4 - cuplaj de compensare axială; 5- palier intermediar; 6 - cutie de viteze; 7 -

reductor-distribuitor; 8 - transmisie principală.

7.1.2. Construcţia părţilor componente ale transmisiei longitudinale

Articulaţiile cardanice. Din punct de vedere constructiv, articulaţiile carda-

nice se împart în articulaţii cardanice rigide şi articulaţii cardanice elastice; articu-

laţii cardanice deschise şi articulaţii cardanice închise.

In funcţie de viteza unghiulară obţinută la arborele condus, articulaţiile carda-

nice pot fi; asincrone (cu viteză unghiulară variabilă) şi sincrone (cu viteză unghiu-lară constantă).

La automobile, cele mai răspândite sunt articulaţiile cardanice

rigide, asincrone de tip deschis.

Articulaţia cardanică rigidă, asincronă, de tip deschis. In Fig.3. sunt

reprezentate elementele componente ale articulaţiei cardanice rigide asincrone,

de tip deschis. Ea este compusă din furcile 2 şi 11 şi crucea 12. Furca 2 esteprevăzută cu flanşa 1 cu ajutorul căreia se asamblează, prin şuruburi, de arborele

secundar al cutiei de viteze. Furca 11 este prevăzută cu butucul 10 care, fiind

canelat, permite culisarea arborelui longitudinal în scopul măririi sau micşorării

distanţei dintre cele două articulaţii datorită oscilaţiilor cadrului automobilului

faţă de puntea motoare. Gresorul 9 serveşte la ungerea canelurilor.



Fig.3. Articulaţia cardanică rigidă, asincronă de tip deschis

Pentru reducerea pierderilor prin frecare, între orificiile furcilor şi fusurilecrucii se montează bucşele de oţel 6 , prevăzute cu rulmenţi cu role-ace 5, care sesprijină pe garnitura de etanşare 4. Crucea se fixează în braţele furcilor cu capacele8 , prinse cu şuruburile 14 şi asigurate cu plăcile 7.

Ungerea rulmenţilor cu ace-role se face de la gresorul 13. Pentru ca unsoarea

să nu depăşească presiunea maximă, crucea cardanică este prevăzută cu supapa de

siguranţă 3.

La acest tip de articulaţie cardanică la o viteză unghiulară constantă a

arborelui conducător se obţine o viteză unghiulară variabilă pentru arborele

condus.

Variaţia vitezei unghiulare a arborelui longitudinal este un dezavantaj care

se înlătură prin folosirea a două articulaţii cardanice având furcile 1 şi 3 (Fig.4) de

pe arborele longitudinal 2 montate în acelaşi plan, iar unghiurile γ1 şi γ2 dintre

arbori egale (γ1 = γ2).



Fig.4. Schema cinematica a transmisiei longitudinale bicardanice

Articulaţii cardanice elastice. In construcţia automobilelor, articulaţiile

cardanice elastice se întâlnesc, în special, la transmiterea mişcării de la motor la

cutia de viteze sau între cutia de viteze şi reductorul-distribuitor pentru a

compensa neexactitatea montajului acestor agregate şi dezaxarea axelor.

Arborii longitudinali. Arborii longitudinali sunt organe ale transmisieilongitudinale care fac legătura între două articulaţii cardanice, având rolul de a

transmite la distanţă momentul motor.

Arborii longitudinali sunt formaţi din partea centrală (arborele propriu-zis)

şi piesele de legătură dintre partea centrală şi articulaţiile cardanice.

Partea centrală are forma tubulară, fiind confecţionată, din ţevi speciale din

oţel, trase sau sudate.



Fig. 5. Construcţia arborelui longitudinal:

1 - flanşe; 2 - furcă cu butuc canelat; 3 – garnitură de etanşare; 4 - arbore

longitudinal; 5 - cruci cardanice; 6 - furcă cardanică; 7 - rulment cu role-ace; 8 –

arbore canelat; 9- plăcuţă pentru echilibrare

In Fig.5. este reprezentată construcţia arborelui longitudinal, compus din

partea centrală 4 , confecţionată dintr-un tub de oţel, prevăzut la capătul dinspre

cutia de viteze cu un arbore canelat 8 , iar la capătul dinspre puntea motoare cu

furca 6. Montarea furcii 2 pe arborele 8 , prin intermediul canelurilor, este

necesară pentru a permite variaţia distanţei dintre crucile cardanice 5 datorită

variaţiei săgeţii suspensiei. Această îmbinare poartă denumirea de cuplaj de

compensare axială.

După fabricare, arborele longitudinal împreună cu articulaţiile cardanice

sunt supuse echilibrării dinamice. Arborele se echilibrează cu adaosuri de metal

sub forma plăcuţelor 9.

După terminarea echilibrării se notează pe butucul furcii alunecătoare 2 şipe arborele canelat 8 , câte un reper pentru montare, deoarece montarea furcii 2

în altă poziţie ar putea conduce la dezechilibrarea arborelui longitudinal.

7.2. TRANSMISIA PRINCIPALĂ



Destinaţia transmisiei principale. Transmisia principală, întâlnită şi sub

denumirea de angrenaj principal , multiplică şi transmite momentul motor de la

arborele longitudinal la diferenţial, în cazul automobilelor organizate după soluţiaclasică şi de la arborele secundar al cutiei de viteze la diferenţial, la automobilele

organizate după soluţia totul în spate sau totul în faţă.

Clasificarea transmisiilor principale. Transmisiile principale se clasifică după

numărul angrenajelor componente şi după tipul angrenajelor utilizate.

După numărul angrenajelor componente se deosebesc transmisii principale

simple, la care multiplicarea momentului motor se face printr-o pereche de roţi

dinţate, şi transmisii principale duble, la care multiplicarea momentului motor seface prin două perechi de roţi dinţate.

După tipul angrenajelor utilizate, transmisiile principale pot fi: conice, cilindrice

şi cu melc.

Transmisia principală cu angrenaj conic poate fi: cu dinţi drepţi, cu dinţi

înclinaţi, cu dinţi curbi (Fig.6, a) şi angrenaj hipoid.

Fig.6. Scheme de transmisii principale simple

(deplasare hipoidă e = 40…90 mm)



Angrenajul hipoid (Fig.6, b) este tot un angrenaj conic cu dinţi curbi, dar

axele coroanei 1 şi pinionului 2 nu sunt concurente, ci dezaxate cu excentricitatea

e.In cazul rapoartelor de transmitere mari, care se întâlnesc la unele autoca-mioane şi autobuze, se utilizează transmisia principală cu şurub melc-roată

melcată (Fig.6, c şi d).

Transmisia principală simplă. Transmisiile principale simple, cu roţi dinţate

conice cu dantură curbă sunt cele mai răspândite în construcţia de automobile

datorită simplităţii constructive.

Transmisia principală cu o singură treaptă cu roţi dinţate conice, cu dinţi

curbi este reprezentată în Fig.7. Ea se compune din pinionul de atac 10 şi coroana 1.Pe partea dinspre transmisia longitudinală, arborele 14 este prevăzut cu caneluri,

pe care se montează flanşa 18 , ce serveşte la obţinerea legăturii între transmisia

longitudinală şi transmisia principală. Arborele 14 este montat în carterul punţii din

spate 20 , prin intermediul a doi rulmenţi, cu role conice 11 şi 16. Carcasa

diferenţialului 3 compusă din două părţi asamblate cu şuruburi este montată în

carterul punţii din spate pe rulmenţii cu role conice 6.

Raportul de transmitere io este dat de relaţia:

60

p

c

z

z i

în care zc este numărul de dinţi ai coroanei; zp - numărul de dinţi ai pinionului.



Fig.7. Ansamblul transmisie principală simplă-diferenţial

a - secţiune; b - schemă cinematică;

1 - coroană; 2 - sateliţi; 3 - carcasă diferenţial; 4 - semilagăre; 5 - siguranţe; 6 -

rulmenţi cu role conice; 7 - pinioane planetare; 8 - piuliţe de reglaj; 9 - ax sateliţi;

10 - pinion; 11 şi 16 - rulmenţi cu role conice; 12 şi 15 - şaibe de reglaj; 13 şi 17 -

deflectoare de ulei; 14 - arbore pinion; 18 - flanşă; 19 - piuliţă; 20 - carter punte

spate.



7.3. DIFERENŢIALUL

7.31.Destinaţia diferenţialului. La deplasarea automobilului în viraj, roata

motoare exterioară parcurge un spaţiu mai mare decât roata motoare interioară

virajului.

Diferenţialul este mecanismul care permite ca roţile motoare ale aceleiaşi

punţi să se rotească cu viteze unghiulare diferite, dând astfel posibilitatea ca la

deplasarea automobilului în viraje să parcurgă spaţii de lungimi diferite.

Dacă roţile motoare sunt montate pe acelaşi arbore, deplasarea

automobilului în viraj nu este posibilă fără alunecare şi patinarea roţilor, ceea ce

conduce la uzarea rapidă a anvelopelor, la creşterea consumului de combustibil şi

la manevrarea mai dificilă a direcţiei. Pentru a da posibilitatea ca roţile motoare săse rotească cu viteze unghiulare diferite, fiecare roată se va monta pe câte un

arbore separat, uniţi prin intermediul diferenţialului.

7.3.2.Părţile componente ale diferenţialului. Pe carcasa 7 (Fig.8) este fixată

coroana 4 a transmisiei principale, iar în carcasă crucea 5 pe care sunt montaţi

liberi sateliţii 6 şi 10. Sateliţii, în număr de patru (pot fi şi doi), fac legătura cu

pinioanele planetare 9 şi 12 , montate pe arborii planetari 8 şi 1. Mişcarea de

rotaţie se transmite carcasei (casetei) diferenţialului, prin transmisia principală,formată din pinionul de atac şi coroana 4. Şaibele 2 şi 3 , din oţel moale sau bronz,

servesc la micşorarea frecării pinioanelor planetare şi a sateliţilor cu carcasa.



Fig.8. Construcţia şi schema cinematică a diferenţialului simplu, simetric, cu roţidinţate conice

a - construcţie; b - schemă cinematică

7.3.3Funcţionarea diferenţialului. Când automobilul se deplasează în linie

dreaptă, deoarece drumurile descrise de cele două roţi motoare sunt egale, şivitezele unghiulare ale lor vor fi aceleaşi; în acest caz, pinioanele planetare 9 şi 12

vor avea viteze unghiulare egale cu ale coroanei 4 , iar sateliţii sunt imobilizaţi

(aceeaşi dinţi rămân în permanenţă angrenaţi cu pinioanele planetare) fiind

utilizaţi ca nişte piese de legătură pentru a transmite mişcarea de la carcasa

diferenţialului 7, la arborii planetari.

In acest caz, se poate scrie: nc = nps = npd

în care nc este turaţia coroanei, în rot/min; nps - turaţia arborelui planetar din

stânga, în rot/min; npd turaţia arborelui planetar din dreapta, în rot/min.

La deplasarea automobilului în viraj, coroana transmisiei principale 4 şi

carcasa 7 se vor roti cu aceeaşi viteză unghiulară ca şi în linie dreaptă. Din cauză că

roata exterioară virajului va avea de parcurs un drum mai lung decât roata



interioară virajului, înseamnă că vitezele unghiulare ale celor două pinioane

planetare 9 şi 12 vor trebui să fie diferite. Acest lucru este posibil datorită

existenţei sateliţilor. Când autovehiculul intră în viraj (de exemplu spre stânga),

roata din interiorul virajului, împreună cu pinionul planetar 12 , au o viteză

unghiulară mai mică decât roata din exteriorul virajului împreună cu pinionul

planetar 9. Pentru a realiza aceste diferenţe de viteze unghiulare între cele două

pinioane planetare, sateliţii vor căpăta o mişcare de rotaţie în jurul axelor lor

proprii, care va fi cu atât mai mare cu cât diferenţa între vitezele unghiulare ale

pinioanelor planetare 9 şi 12 este mai mare. In raport cu coroana dinţată 4 , care

are o anumită viteză unghiulară, pinionul planetar 12 se roteşte mai încet, iar

pinionul planetar 9 mai repede.

In acest caz, turaţia celor doi arbori planetari va fi:

p

s sc ps z

z nnn si

p

s sc pd z

z nnn

în care ns este turaţia sateliţilor, în rot/min; zs – numărul de dinţi al unui satelit; zp

– numărul de dinţi al unui pinion planetar.

Prin adunarea celor doua relaţii se obţine: nps + npd = 2 nc

Dacă se blochează carcasa diferenţialului , adică nc = 0, rezultă: nps = - npd,adică roţile motoare se rotesc cu turaţii egale, dar în sensuri diferite.

Acest caz este întâlnit în practică atunci când frâna pe transmisie este

acţionată până la blocarea arborelui cardanic, inclusiv a transmisiei principale,

respectiv a casetei diferenţialului. Dacă în această situaţie automobilul se

deplasează pe un drum cu coeficienţi de aderenţă diferiţi la roţile motoare, roata

cu aderenţă mai mare se va roti în sensul de deplasare a autovehiculului, iar

cealaltă în sens opus. La intrarea automobilului pe un drum cu aceeaşi aderenţăpentru ambele roţi motoare, automobilul va devia de la mersul normal, putând să

producă accidente. Acesta este unul din dezavantajele diferenţialului.

In cazul în care se blochează una din roţi , de exemplu, cea din stânga, atunci

nps = 0 rezultă: npd = 2 nc.



In practică, acest caz se întâlneşte la demararea automobilului pe un drum

care oferă coeficient mare de aderenţă la una din roţi şi foarte mic la cealaltă (de

exemplu, o roată motoare se află pe o porţiune de drum cu polei). Roata cu

aderenţă mare va sta pe loc, iar cealaltă se va roti cu dublul rotaţiei carcasei

diferenţialului. Acesta este un alt dezavantaj al diferenţialului.

7.3.4.Clasificarea diferenţialelor. Diferenţialele se clasifică după tipul

angrenajelor folosite, după principiul de funcţionare, după valoarea momentului

transmis şi după locul de dispunere a lor în transmisie.

După tipul angrenajelor folosite, diferenţialele pot fi cu roţi dinţate conice şi

cu roţi dinţate cilindrice.

După principiul de funcţionare, diferenţialele se împart în: simple, blocabilesau autoblocabile.

După valoarea momentului transmis la roţile motoare, diferenţialele pot fi

simetrice şi asimetrice.

După locul de dispunere în transmisie, se folosesc diferenţiale dispuse între

roţile, aceleiaşi punţi şi diferenţiale dispuse între punţile automobilului cu mai

multe punţi motoare.

7.3.4.1.Modele de diferentiale

Diferentialul autoblocant, diferentialul cu alunecare limitata, diferentialul Torsen,

cuplajul Haldex si vascocuplajul de tip Ferguson

Autovehiculele sunt dotate cu diferential pentru a permite turatii diferite ale

rotilor puntii motoare la parcurgerea virajelor, atunci cand roata aflata inspre

interior parcurge un drum mai scurt decat cea aflata catre exterior . Daca

miscarea s-ar transmite direct iar rotile ar fi solidare la rotatie, ca in cazul

karturilor, acestea ar trebui sa patineze si, pe langa solicitarile suplimentare

asupra pneurilor si elementelor mecanice, masina ar tinde mereu sa ruleze drept,

fiind astfel puternic subviratoare.



Diferentialul este cel care preia miscarea de rotatie de la arborele de iesire din

cutia din viteze si o repartizeaza, prin arborii planetari, catre rotile motoare.

Fig.9. Parti componente

Schematic Fig.9., un diferential se prezinta si functioneaza astfel:

1. Carcasa diferentialului

2. Coroana de antrenare

3. Pinion satelit

4. Pinioane planetare

5. Arbori planetari

La rularea in linie dreapta, carcasa, fiind solidara cu coroana antrenata de

arborele de iesire al cutiei de viteze, se roteste impreuna cu intreg ansamblul si

antreneaza pinioanele planetare, mai departe miscarea ajungand prin arbori larotile motoare. In acesta situatie, pinioanele satelit 3 nu se rotesc in jurul axului

propriu (X-ul rosu).



Fig.10.

Atunci cand una dintre roti patineaza, in timpul miscarii carcasei, in interior se vor

roti si pinioanele satelit in jurul propriului lor ax, cealalta roata a vehiculului

ramanand imobila.

De aici rezulta principalul inconvenient al diferentialului: daca una dintre roti

pierde aderenta, aceasta se va invarti in gol, cuplu motor nu se va mai transferacatre cealalta roata iar vehiculul nu va mai putea inainta. Pentru eliminarea

acestui neajuns, se folosesc dispozitive care distribuie cuplul catre ambele roti.

Diferentialele autoblocante

Acest tip de diferential elimina neajunsul transferarii intregului cuplu catre roata

care se invarte in gol, permitand in acelasi timp virarea normala a vehiculului. Este

folosit la aproape toate automobilele destinate competitiilor sportive, la

autoturisme cu performante ridicate, precum si la unele modele echipate cu

tractiune integrala.

Diferentiale cu alunecare limitata – L.S.D. (Limited Slip Differential)



Fig.11.Diferentiale cu alunecare limitata

Cea mai simpla solutie de a realiza un asemenea diferential consta in presarea

pinioanelor planetare spre carcasa prin intermediul unor elemente elastice (1)

aflate in “miezul” diferentialului. Frecarea dintre suprafate va asiguratransmiterea unui cuplu catre roata care are aderenta si poate fi sporita fie prin

realizarea unor suprafete de contact conice, asemenea celor de la sincroanele

cutiilor de viteze, fie prin introducerea unor discuri de frictiune (2) si realizarea

unui ambreiaj multidisc in spatele fiecarui pinion.

Solutia are o eficienta redusa pentru ca va exista permanent o frecare atunci cand

turatia rotilor motoare este catusi de putin diferita, iar cuplul care se transfera nu

poate fi bine controlat, fiind de asemenea limitat de forta elementelor elastice.

Diferentialul autoblocant cu lamele

Este fara indoiala cel mai raspandit in aria motorsportului, datorita atat

eficacitatii cat si a dimensiunilor reduse, care il recomanda pentru inlocuirea

diferentialului de serie fara modificari suplimentare. Cuplul nu se transmite direct

de la carcasa la axul satelitilor ca la un diferential simplu, ci prin intermediul a

doua inele de presiune solidare la rotatie cu carcasa diferentialului. Atunci cand

creste momentul aplicat, axele celor 4 sateliti se deplaseaza pe planurile inclinate

ale inelelor departandu-le, iar acestea preseaza asupra pachetelor de discuri.

Marimea si numarul discurilor de frictiune determina cuplul care poate fi

transferat, iar unghiul la care sunt prelucrate planurile inclinate determina

momentul cuplarii diferentialului, o panta mai lina determinand blocarea la

diferente mai mici intre vitezele de rotatie ale pinioanelor planetare.



Fig.12.

1. carcasa

2. saibe elastice3. disc angrenat cu carcasa

4. disc angrenat cu pinionul planetar

5. inele de presiune

6. pinion planetar

7. ax portsateliti

8. pinion satelit

9. saiba de reglaj al strangerii pachetului

10. capac11. surub de fixare

Vascocuplajele de tip Ferguson

Vascocuplajul este un mecanism compact care transmite miscarea prin

intermediul unui fluid siliconic si al unor discuri perforate, aflate foarte aproape

unele de altele. In conditiile in care discurile se rotesc cu turatii egale, nu apar

decat forte reduse intre acestea. Atunci cand apare o alunecare, fluidul siliconicdin interiorul cuplajului se incalzeste si isi mareste vascozitatea, reducand viteza

relativa dintre arbori si realizand transferul cuplului. Poate fi utilizat singur, ca

diferential interaxial la vehiculele cu tractiune integrala (ca in cazul modelelor VW

Golf Country sau Fiat Panda 4x4 2003), sau in combinatie cu un diferential



conventional, caz in care poate fie echipat o punte motoare ca in figura a., fie

servi ca diferential central – fig. b.

Cu verde in fig a. este evidentiata calea de transmitere a cuplului motor, putandu-

se observa ca vascocuplajul, fiind conectat intre carcasa diferentialuluiconventional si unul din arborii de iesire, preia doar o parte din efort.

Fig.13. Vascocuplajele de tip Ferguson

Solicitarile mari aplicate timp indelungat asupra vascocuplajelor pot duce la

supraincalzirea fluidului din interior si la distrugerea cuplajului, acesta nemaifiind

in masura de a transmite cuplu catre arborele de iesire.

Diferentialul Torsen

Denumirea ii vine de la TORque SENsitive – sensibil la cuplu. Este o adevarata

bijuterie mecanica, avand in componenta sa trei grupuri de angrenaje formate



din pinioane elicoidale sau cu dantura dreapta. Transferul cuplului este realizat

de fortele radiale si axiale care apar intre pinioane, distributia acestuia fiind data

de unghiurile danturii si stabilita de la proiectare.

Fig.14. Diferentialul Torsen

Poate fi montat atat ca diferential interaxial cat si pentru puntile motoare,

fiind potrivit pentru echiparea vehiculelor cu tractiune fata care, la echiparea cu

un diferential cu lamele, de exemplu, ar transmite reactii violente asupra directiei

in momentul transferului de cuplu. Diferentialul Torsen este proactiv, intervenind

inainte ca patinarea sa se produca, iar celelalte mecanisme reactive, intrand in

functiune dupa ce apare patinarea. Modul său de lucru completeaza cu succes

functiile sistemelor electronice de control al stabilitatii si nu influenteaza negativ

ABS-ul.

Complexitatea sa si necesitatea unor prelucrari mecanice de precizie il fac insa

costisitor si limiteaza raspandirea pe modele de volum. Audi este unul din putinii

constructori care monteaza acest tip de diferential.

Cuplajul Haldex



Utilizat de asemenea preponderent ca diferential interaxial, insa la autoturismele

cu tractiune integrala semipermanenta sau, mai corect, TOD (Torque On Demand

– cuplu atunci cand este solicitat), si pe multe din categoria SUV (spre exemplu,

pe modelele din gama VW cu tractiune fata si disponibile in variante 4x4), este

practic un ambreiaj multidisc in baie de ulei comandat de catre o centrala

electronica prin intermediul unui actuator hidraulic care asigura cuplarea celor doi

arbori, de intrare si respectiv de iesire.

Fig.15. Cuplajul Haldex

Acest cuplaj sta la baza asa numitelor diferentiale active, cum este si

diferentialul interaxial care echipeaza Mitsubishi Lancer Evo VII si urmatoarele. O

aplicatie interesanta este asa numitul AYC (Active Yaw Control), introdus pentru

prima data pe Mitsubishi Evo IV si care, prin utilizarea unui diferential activ similar,

livreaza un cuplu mai mare pe roata spate dinspre exteriorul virajelor pentru a

permite parcurgerea mai rapida a acestora.

Unele autovehicule utilizeaza o solutie similara dar cu un actuator electric. De

exemplu, modelele BMW cu tractiune integrala xDrive fabricate dupa 2003

realizeaza cuplarea ambreiajului multidisc cu ajutorul unui servomotor electric

care actioneaza un disc cu came.



Fig.16. Tractiune integrala xDrive

Vehicule 4x4, tractiunea integrala

Vehiculele destinate cu adevarat terenurilor accidentate folosesc de regula o

transmisie integrala nepermanenta, cuplarea puntii fata realizandu-se la

comanda soferului printr-o cutie de transfer. Transmisia acestora imprima aceeasi

turatie arborilor fata si spate, avand cate un diferential pe fiecare punte motoare.

Acestea pot fi libere, autoblocante sau blocabile la comanda prin sisteme similare

celor care cupleaza treptele in cutiile de viteze. Autoturismele 4x4 si SUV-urile

necesita insa cate trei diferentiale, unul pentru fiecare punte si altul interaxial

care sa permita viteze de rotatie diferite ale rotilor fata si spate la parcurgerea

virajelor. Aceste trei diferentiale pot fi libere sau cu alunecare limitata, in una din

variantele prezentate mai sus, in diferite combinatii.

In prezent, foarte multi constructori ce urmaresc reducerea costurilor suplinesc

montarea unor diferentiale cu alunecare limitata prin functii ale sistemelor

electronice de control al tractiunii, realizand transferul cuplului motor catre rotile

cu aderenta mai buna prin franarea celor care tind sa patineze. Aceasta solutie de

compromis a folosit-o o scurta perioada si BMW (pe prima serie X5 si modelele

4x4 ale seriei 3 din 2001), inlocuind cu functii ale sistemului DSC vascocuplajele



utilizate anterior la diferentialele interaxiale si spate ale modelelor 4x4 din seriile 3

si 5 mai vechi. Constructorul german a renuntat insa la ea in scurt timp si a

adoptat mult mai performantul sistem xDrive, amintit anterior.


8.Noţiuni de bază privind construcţia şi funcţionarea arborilor planetari si

a transmisiilor hibride.

8.1. Arbori planetari

Destinaţia şi clasificarea arborilor planetari. Arborii planetari servesc la

transmiterea momentului motor de la diferenţial la roţile motoare sau lapinioanele conducătoare ale transmisiei finale.

Clasificarea arborilor planetari se face după solicitările la care sunt supuşi.

Solicitările arborilor planetari depind de modul de montare a capătului lor exterior

în carterul punţii motoare. In funcţie de modul de montare a arborilor planetari în

carterul punţii motoare, ei se împart în: descărcaţi, semiîncărcaţi şi încărcaţi.

Arborii planetari descărcaţi (Fig.1, a) sunt solicitaţi numai la torsiune de către

momentul Mr. In acest caz, butucul roţii motoare se montează prin intermediul a

doi rulmenţi conici 2 şi 3 pe trompa 1 a carterului punţii din spate. In această

situaţie, solicitarea la încovoiere este preluată numai de carterul punţii motoare.

Soluţia cu arborii planetari descărcaţi se utilizează la autocamioane şi autobuze.

Arborii planetari semiîncărcaţi (Fig.1, b) se montează printr-un singur rulment

2 dispus între butucii roţii şi carterul punţii motoare 1. Aceşti arbori sunt solicitaţi

la torsiune de momentul Mr şi parţial la încovoiere de forţa Y2. Momentul

încovoietor dat de această forţă este preluat atât de arborele planetar, cât şi decarterul punţii din spate. Momentele încovoietoare ale forţelor Fr şi Z2 sunt

preluate de carter dacă roata se află în acelaşi plan cu rulmentul 2; în caz contrar,

momentele sunt preluate parţial şi de arborele planetar. Această soluţie se

utilizează la autoturismele mai mari şi la autocamioane uşoare.



Arborii planetari încărcaţi (Fig.1, c) se sprijină printr-un singur rulment 2,

montat între arbore şi carterul punţii motoare. Aceşti arbori sunt solicitaţi atât la

torsiune de momentul Mr cât şi la încovoiere de forţele F2, Z2, Y2. Soluţia se

utilizează, în special, la autoturisme.

Fig.1. Scheme de montare a arborilor planetari in carterul punţii motoare

Mr - moment motor la roată; Fr - forţa la roată; Y2 - reacţiune transversală a căii; Z2

– reacţiune normală a căii

Tipuri constructive de arbori planetari. Pentru a transmite momentul motor

de la diferenţial la roţile motoare, arborii planetari sunt solidarizaţi la rotaţie atât

cu pinioanele planetare, cât şi cu butucul roţilor motoare.

Constructiv, arborii planetari se deosebesc între ei după modul de solidarizare

cu pinioanele planetare, precum şi cu roţile motoare.

Arborele reprezentat în Fig.2.a, a este solidarizat cu pinionul planetar prin

intermediul canelurilor prevăzute la capătul 1, iar cu butucul roţii prin flanşa 2.

Arborele din Fig.2.b. se solidarizează la rotaţie cu pinionul planetar tot prin capătul

canelat 1 , iar cu butucul roţii motoare prin intermediul unei pene ce are un locaş

pe porţiunea conică 3. La arborele din Fig.5.14,c, solidarizarea la rotaţie atât cu



pinionul planetar, cât şi cu butucul roţii motoare se face prin intermediul

capetelor canelate 1 şi 4.

Fig.2. Tipuri constructive de arbori planetari


9. Noţiuni de bază privind construcţia şi funcţionarea punţii din faţă

9. Rolul şi condiţiile impuse punţii din faţă

Puntea din faţă a unui automobil este destinată:

- să preia forţele ce apar între suprafaţa de sprijin şi roţile de direcţie ale

automobilului, precum şi momentele reactive şi să le transmită, prin intermediul

suspensiei, la cadrul sau caroseria acestuia;

- să asigure deplasarea automobilului în curbă;

- să asigure unghiurile de monta j ale pivoţilor şi roţilor de direcţie, ceea ce oferă

autostabilizarea lor;

- să asigure cinematica corectă a direcţiei la deplasările verticale ale elementelor

componente, ca urmare a deformărilor elastice ale suspensiei.



In majoritatea cazurilor, puntea din faţă a automobilului este neantrenantă;

există însă şi punţi din faţă motoare, fie la automobilele cu formula roţilor 4x2, fie la

automobilele 4x4 cu tracţiune permanentă în faţă, sau numai în situaţia în care

condiţiile de circulaţie impun acest lucru.

De construcţia punţii din faţă, şi anume de capacitatea acesteia de a asigura

autostabilizarea roţilor directoare, depinde într-o foarte mare măsură

manevrabilitatea şi stabilitatea automobilului, factori importanţi în asigurarea

securităţii circulaţiei . Viteza de uzare a pneurilor roţilor de direcţie depinde de

asigurarea de către construcţia punţii din faţă a unor unghiuri de montaj adecvate

pentru roţile de direcţie.

Masa punţii din faţă, ce aparţine maselor nesuspendate ale automobilului, are o

influenţă directă asupra calităţilor de mers lin şi confort ale acestuia. Din acest

punct de vedere este necesar ca puntea din faţă să aibă o masă cât mai mică fără ca

acest lucru să afecteze negativ durabilitatea ei.

Construcţia punţii din faţă a unui automobil se află, ca de altfel şi

funcţionarea ei, în strânsă legătură cu construcţia suspensiei corespunzătoare.

Interferenţa elementelor celor două ansambluri menţionate este în unele cazuri,

atât de pronunţată (ca de exemplu suspensiile cu roţi independente), încât

acestea se consideră ca reprezentând un ansamblu comun şi sunt analizate ca

atare. Clasificarea însăşi a punţilor din faţă urmează, din acest motiv, în linii

generale, clasificarea suspensiilor.

Din punct de vedere constructiv, punţile din faţă pot fi de două feluri: punte

rigidă (dintr-o bucată) şi punte articulată (din mai multe elemente).

Punţile din faţă rigide se utilizează aproape exclusiv la autocamioane şi

autobuze (exceptând unele tipuri cu masă mică şi foarte mică, derivate în general din

autoturisme) şi într-o măsură foarte restrânsă la autoturisme. Aceste punţi oferă

avantajul unei simplităţi constructive şi se utilizează împreună cu arcurile din foi

semieliptice şi asigură o suspensie dependentă a roţilor de direcţie.

Punţile din mai multe elemente constau din sisteme spaţiale de bare şi leviere

fixate pe cadru sau caroseria automobilului, care asigură o suspensie independentă



pentru fiecare roată de direcţie. Elementele elastice ale suspensiilor respective

sunt, în general, arcurile elicoidale sau barele de torsiune. Punţile cu suspensie

independentă se utilizează în mod predominant la autoturisme şi într-o oarecare

măsură la autobuzele şi autocamioanele de mică şi foarte mică capacitate. Se

cunosc însă şi automobile cu mase mari echipate cu suspensii independente, cum

ar fi autobuzele rutiere sau de turism cu grad de confort sporit, precum şi unele

autocamioane. Avantajul acestui tip de punte din faţă de a oferi un confort mai

ridicat, este însoţit de o anumită creştere a complexităţii constructive.

9.1. Asigurarea stabilităţii roţilor de direcţie

Manevrabilitatea şi stabilitatea automobilului depinde în mare măsură de

stabilitatea roţilor de direcţie, adică de tendinţa lor de a-şi păstra poziţia neutră şi de

a se reîntoarce la ea dacă au fost deviate de la aceasta sub influenţa unor forţe

întâmplătoare sau la bracare.

In scopul asigurării stabilităţii roţilor de direcţie, pivoţii fuzetelor şi roţile de

direcţie nu se montează vertical faţă de planul drumului, ci cu o anumită înclinare faţă

de suprafaţa drumului şi de direcţia de deplasare a automobilului, lucru ce reiese din

Fig. 9.1.

Fig.9.1. Unghiurile de înclinare ale pivoţilor şi roţilor de direcţie



După cum rezultă din Fig.6.1 la pivoţii fuzetelor deosebim:

- unghiul de înclinare longitudinală a pivotului (unghiul de fugă) β;

- unghiul de înclinare transversală a pivotului α,

iar la roţile de direcţie avem unghiul de cădere al roţii γ şi unghiul de convergenţă δ.

Este obligatoriu ca în decursul exploatării automobilului unghiurile de montaj ale

roţilor şi pivoţilor să se verifice periodic, pentru a se putea lua din timp măsuri le

corective necesare.

9.2. Construcţia punţii din faţă rigide

O asemenea punte este formată dintr-o grindă de oţel forjat, la capetele căreia

se montează fuzetele prin intermediul pivoţilor. Secţiunea grinzii este în general

dublu T sau I, iar uneori poate fi şi tubulară. Capetele acesteia pot fi în formă de

pumn sau în formă de furcă. La suspensia cu arcuri din foi dispuse longitudinal care

preiau eforturile longitudinale, zona de fixare a arcurilor este aplatizată, iar arcurile

sunt montate rigid pe grinda punţii cu ajutorul unor bride.

După dispoziţia furcilor de la capetele grinzii, punţile din faţă rigide se împart

în două categorii:

- punţi la care furca face corp comun cu fuzeta: - punţi la care furca face corp comun cu grinda.

In Fig.9.2. este prezentată construcţia punţii din faţă rigide la care furca face

corp comun cu fuzeta.



Fig.9.2. Construcţia punţii din faţă rigide la care furca face corp comun cu fuzeta

Grinda 5 a punţii din faţă de secţiune dublu T sau I are două platforme lăţite 4

pe care se fixează elementul elastic al suspensiei. Capetele grinzii au o îngroşare cu

găuri pătrunse în care se introduc pivoţii 7 fixaţi în grindă cu pana 2.

Găurile de la capetele grinzii sunt înclinate corespunzător celor două unghiuri

de înclinare ale pivoţilor. La fel şi fuzeta 1 are găuri practicate în cele două urechi,

găuri în care se presează bucşele din bronz 8 sau rulmenţii cu ace. Pentru ungerea

celor două bucşe, pivotul trebuie să fie prevăzut cu un sistem de ungere.

Intre urechea inferioară 6 a fuzetei şi falca grinzii se montează o bucşă din

bronz 3 sau un rulment axial cu bile care asigură o rotire uşoară a fuzetei atunci când

aceasta este încărcată. In urechea superioară a fuzetei se fixează levierul de

direcţie, iar la cea inferioară pârghia trapezului de direcţie

In Fig. 9.3. este prezentată schema cinematică a unei punţi motoare rigide.

Transmiterea momentului la roţi se face printr-o transmisie homocinetică

bimobilă, formată din arborele planetar 4, cuplajul unghiular 3 de tip Weiss şi arborele

condus 8. Grinda rigidă, în cazul punţilor motoare este înlocuită printr-un carter 5,

legat prin articulaţiile cilindrice 2 şi 6 de fuzeta 1.

Pe fuzeta tubulară 1 se montează, prin rulmenţii conici 7 şi 9 butucul 10 alroţii, cu arbori planetari total descărcaţi de momente încovoietoare. Rigidizarea

butucului roţii cu arborele planetar se face prin flanşa 11. Acest tip de punţi rigide se

utilizează la autocamioane şi autoutilitare cu tracţiune integrală.



Fig. 9.3. Schema cinematică a unei punţi motoare rigide

Puntea din faţă rigidă prezintă o construcţie simplă, robustă şi are avantajul

menţinerii constante a ecartamentului automobilului în cazul coborârii sau ridicăriiroţii ca urmare a deplasării peste neregularităţile drumului. Ca dezavantaje ale punţii

rigide se menţionează:

- înclinarea întregului automobil în cazul când roţile de direcţie trec peste unobstacol, ceea ce reduce confortul automobilului;

- producerea unor oscilaţii în plan orizontal ale roţilor automobilului, ca urmarea momentelor giroscopice ale roţilor de direcţie, rezultând traiectorii şerpuite

ale acestora (Shimmy), ceea ce măreşte uzura pneurilor şi influenţeazănefavorabil ţinuta de drum (în acelaşi sens acţionează şi echilibrareanecorespunzătoare a roţilor). In momentul de faţă, aceste oscilaţii, periculoase mai ales pentru autoturisme,

care au viteze mari de deplasare, sunt în bună măsură evitate printr -o echilibrare

dinamică precisă a roţilor de direcţie şi prin folosirea punţilor din faţă din mai multe

elemente (articulate), care permit utilizarea suspensiei independente pentru fiecare

roată de direcţie. Aşa se explică şi faptul că la ora actuală punţile din faţă rigide se

folosesc numai în construcţia autoutilitarelor, autocamioanelor şi autobuzelor.

9.3. Construcţia punţii din faţă articulată



Puntea din faţă articulată permite urmărirea de către fiecare roată a

neregularităţilor drumului în mod independent, fără ca deplasările respective să se

transmită ansamblului punţii şi să provoace înclinarea cadrului sau caroseriei.

Astfel, acest tip constructiv de punte asigură un confort sporit şi o îmbunătăţire a

manevrabilităţii şi stabilităţii automobilului.

Din punct de vedere constructiv, punţile articulate pot fi considerate ca

semipunţi ( punţi fictive), întrucât rolul grinzii îl preia structura de rezistenţă a

cadrului sau caroseriei. Rămân ca elemente constructive numai fuzetele, pivoţii,

sistemele de leviere şi bare care asigură oscilaţia şi ghidarea roţilor.

In funcţie de cinematica roţilor de direcţie se definesc următoarele tipuri de

punţi:

- cu deplasare verticală a roţilor, paralel cu pivoţii,- cu oscilarea roţilor în plan transversal;- cu oscilarea roţilor în plan longitudinal;- cu oscilarea roţilor într-un plan intermediar (diagonal).

Puntea din faţă cu roţi independente, cu deplasarea verticală a roţilor paralel cu pivoţii este reprezentată schematic î n Fig.9.4.

La trecerea peste un obstacol (Fig.9.4,b), roata se deplasează împreună cu

fuzeta şi pivotul care intră într-un locaş din structura automobilului. La această

construcţie fuzeta face corp comun cu pivotul. Alte construcţii au pivotul fixat rigid pe

structura automobilului, iar fuzeta culisează pe acesta la trecerea roţii peste un

obstacol.

Această construcţie prezintă avantajul că unghiurile de montaj ale roţilor dedirecţie, cât şi ecartamentul rămân practic neschimbate, atât la rularea pe suprafeţele

plane, cât şi la trecerea peste obstacole, efect favorabil aspra stabilităţii şi

manevrabilităţii.



Fig. 9.4. Schema punţii din faţă cu deplasarea verticală a roţii paralel cu pivoţii In Fig.9.5. este reprezentată puntea din faţă articulată cu oscilarea roţilor în

plan transversal , în patru variante constructive.

Fig.9.5. Scheme ale punţii din faţă cu oscilarea roţilor în plan transversal



Puntea cu bare pendulare, reprezentată în Fig. 9.5, a, prezintă dezavantajul că la

trecerea roţii peste un obstacol roata se înclină cu un unghi mare mărind

ecartamentul cu ΔE, lucru care determină modificarea unghiurilor de montaj ale

roţilor de direcţie în plan transversal.

Alunecarea transversală a roţilor măreşte uzura pneurilor şi înrăutăţeşte

manevrabilitatea şi stabilitatea automobilului. Înclinarea cu unghi mare a barelor

creează momente giroscopice care provoacă o mişcare şerpuită a roţilor (Shimmy).

Pentru atenuarea dezavantajelor prezentate, este necesară lungirea barelor

pendulare, motiv pentru care în unele cazuri cele două bare au punct de oscilaţie

comun, la mijlocul automobilului (în planul longitudinal de simetrie), sau puncte de

articulaţie amplasate dincolo de planul longitudinal de simetrie al automobilului.

Astfel se realizează şi o coborâre a axei de ruliu a caroseriei, rezultând o

îmbunătăţire a stabilităţii. In general, construcţiile prezentate în Fig.9.4 şi 9.5, a nu

sunt utilizate.

Dacă în locul barelor pendulare se folosesc patrulatere articulate cu braţe

egale (Fig.9.5, b), se elimină variaţia unghiurilor de montaj ale roţilor în plan

transversal şi se micşorează ecartamentul cu ΔE la trecerea roţilor peste obstacole.

O reducere mai accentuată sau chiar anularea variaţiei ecartamentului şi aunghiurilor de montaj ale roţilor în plan transversal la trecerea peste obstacole

rezultă prin utilizarea unor patrulatere cu braţe inegale (Fig.9.5,c). Această schemă

constructivă este utilizată pe scară largă la punţile din faţă ale autoturismelor şi

celorlalte tipuri de automobile cu punţi articulate (autobuze, microbuze,

autoutilitare, etc).

Varianta constructivă prezentată în Fig.9.5,d se caracterizează prin aceea că

rolul pivotului fuzetei îl preia amortizorul telescopic al suspensiei (suspensie tip Mc

Pherson). Această variantă prezintă avantajul unei simplităţi constructive şi de

menţinere neschimbată a ecartamentului şi unghiurilor de montaj ale roţilor de

direcţie, fiind răspândită pe scară largă în construcţia de autoturisme.



În Fig.9.6 este prezentată una din multele variante de realizări practice pentru

puntea din faţă articulată care se foloseşte la un automobil cu suspensie

independentă a roţilor. Puntea este articulată cu un patrulater cu braţe inegale, cu

oscilaţia roţilor in plan transversal.

Elementele de ghidare ale punţii sunt braţele oscilante superioare 5 si

inferioare 6, articulate la partea exterioară prin intermediul unor articulaţii sferice

de braţul portfuzetă 9, iar la partea interioară prin intermediul articulaţiilor

cilindrice 7 si 8 de cadrul automobilului. Arcurile suspensiei 1 sunt concentrice cu

amortizoarele hidraulice telescopice 2, fixate la un capăt de cadrul 3, iar la celălalt

de braţul superior prin articulaţia 4.

Fig.10.6. Puntea din faţă articulată cu un patrulater cu braţe inegale



Puntea din faţă articulată cu oscilarea roţilor în plan longitudinal se

caracterizează prin aceea că, la trecerea roţilor peste neregularităţile drumului ,

ecartamentul şi unghiurile de montaj ale roţilor directoare în plan transversal, rămân

constante. Articularea roţilor de cadrul sau caroseria automobilelor se face cu braţe

pendulare (Fig.9.7,a) sau cu patrulatere articulate (Fig. 9.7,b)

Fig 9.7. Scheme ale punţii din faţă cu oscilarea roţilor în plan longitudinal

In primul caz, la trecerea roţii peste neregularităţile drumului, unghiul de

înclinare longitudinala al pivotului (unghiul de fugă) variază, iar in al doilea caz

rămâne constant.

Puntea din faţă articulată cu oscilarea roţilor într-un plan intermediar reprezintă

o combinaţie a caracteristicilor schemelor constructive prezentate în figurile 9.5 şi

9.7.

In Fig.9.8 este prezentată puntea din faţă de direcţie şi motoare a

autoturismului Dacia Solenza. Puntea de tip Mc Pherson are fuzeta 1 solidară cu

cilindrul 2 al amortizorului hidraulic telescopic. Axa de pivotare (axa pivotului fals)



la virarea roţii este determinată de axa comună a articulaţiei sferice 6 (de legătură

dintre cilindrul 2 al amortizorului şi braţul inferior 5) şi a articulaţiei 4 a tijei 3 a

pistonului amortizorului.

Fig.9.8. Puntea din faţă de direcţie şi motoare a autoturismului Dacia Solenza

6.4. Materiale utilizate în construcţia punţilor din faţă

Osia propriu-zisă se confecţionează din oţel carbon de calitate, prin forjare

şi matriţare. Se utilizează în special OLC 45 şi OLC 50.

Fuzetele se execută din oţeluri aliate Cr-Ni, ce se supun unui tratament de

îmbunătăţire.

Pivoţii sunt executaţi din oţeluri aliate de cementare sau de îmbunătăţire.

Braţele oscilante se confecţionează din oţel carbon de calitate prin presare la

rece.

9.5. Întreţinerea punţilor din faţă



Întreţinerea punţilor din faţă cuprinde lucrări de gresare, de verificare a

îmbinărilor subansamblurilor, strângerilor şi jocurilor rulmenţilor şi pivoţilor,

lucrări de verificare a nivelului uleiului de transmisie şi de schimbare a acestuia în

cazul punţilor de direcţie şi motoare.

Gresarea pivoţilor şi a articulaţiilor duble cu role se efectuează după un par-

curs de 5 000 km echivalenţi, iar gresarea rulmenţilor butucilor roţilor după 60

000 km echivalenţi.

Verificarea nivelului uleiului de transmisie din carterul punţii combinate se

efectuează după un parcurs de 5 000 km echivalenţi, iar înlocuirea uleiului după

20 000 km.

Verificarea jocului la pivoţi şi butucii roţilor, precum şi reglarea acestuia seefectuează după un parcurs de 20 000 km echivalenţi.


10.Noţiuni de bază privind construcţia şi funcţionarea sistemului de

direcţie

10.1. Rolul şi condiţiile impuse sistemului de direcţie

Sistemul de direcţie cuprinde ansamblul de organe care servesc la

poziţionarea roţilor directoare ale automobilului, asigurând posibilitatea executării

virajelor şi menţinerea deplasării rectilinii stabile. Operaţia de poziţionare a roţilor

directoare în vederea efectuării virajului se numeşte bracare.

De calităţile sistemului de direcţie depinde în mare măsură deplasarea în

siguranţă a automobilului, manevrabilitatea şi stabilitatea acestuia.

Principalele cerinţe impuse sistemului de direcţie sunt:

- asigurarea unor raze de viraj cât mai reduse;

- asigurarea unei manevrări rapide şi uşoare;



- asigurarea ireversibilităţii mişcării în scopul atenuării şocurilor;

- asigurarea stabilizării mişcării rectilinii;

- asigurarea unei cinematici corespunzătoare;

- asigurarea simetriei comenzii volanului la efectuarea virajelor stânga-dreapta;

- asigurarea compatibilităţii direcţiei cu suspensia;

- asigurarea posibilităţii de preluare a jocurilor datorate uzurilor, reglarea şi

întreţinerea uşoară, o fiabilitate corespunzătoare.

Fig.10.1. Schema virajului automobilului

În Fig.10.1. este prezentată schema virajului unui automobil cu două punţi.

Virajul automobilului este corect, adică roţile rulează fără alunecare, când toatedescriu cercuri concentrice în centrul de viraj O.

Acest centru trebuie să se găsească la intersecţia dintre prelungirea axei

roţilor din spate şi a axelor fuzetelor celor două roţi de direcţie. Aceasta înseamnă

că în viraj, roţile de direcţie nu sunt paralele ci înclinate (bracate) cu unghiuri



diferite. Astfel unghiul de bracare yi al roţii interioare este mai mare decât unghiul

de bracare ye , al roţii exterioare.

10.2. Părţile componente şi clasificarea sistemelor de direcţie.

Pentru a schimba direcţia automobilului, conducătorul acţionează asupra

volanului 1(Fig.10.2), care transmite mişcarea prin intermediul axului 2, la melcul

3 , ce angrenează cu sectorul dinţat 4. Pe axul sectorului dinţat se află levierul de

direcţie (comandă) 5, care este în legătură cu bara longitudinală de direcţie

(comandă) 6. Prin rotirea sectorului dinţat, deci şi a levierului de direcţie, bara

longitudinală de direcţie va avea o mişcare axială care depinde de sensul de

rotaţie a sectorului dinţat.

Fig. 10.2. Părţile componente ale sistemului de direcţie

Prin deplasarea axială a barei longitudinale de direcţie, braţul fuzetei 11 va

roti fuzeta 9 în jurul pivotului 10 şi o dată cu ea şi roata din stânga. Legătura care



există între fuzeta 9 şi fuzeta 13, prin intermediul levierelor 8 şi 14 şi bara

transversală de direcţie 7, va produce rotirea fuzetei 13.

Patrulaterul format din puntea propriu-zisă 12, levierele fuzetelor 8 şi 14 şi

bara transversală de direcţie 7 se numeşte trapezul direcţiei.

Volanul de direcţie este realizat, în general, din material plastic cu armătură

metalică, având forma circulară cu 1-3 spiţe. Axul volanului este format dintr-o

bucată sau din două bucăţi, legate între ele printr-o articulaţie cardanică, în

general rigidă. Soluţia din două bucăţi se foloseşte atunci când caseta de

direcţie nu se află pe direcţia axului volanului.

Din motive de securitate, începe să se răspândească la autoturisme soluţia cu

coloana volanului deformabilă, sub acţiunea unui şoc puternic. In general s-arăspândit soluţia coloanei telescopice, compusă din două tuburi, care devin

telescopice la o anumită forţă axială. La unele automobile, poziţia volanului poate

fi reglată (prin deplasarea în direcţie axială şi înclinare cu un anumit unghi).

Elementele componente ale sistemului de direcţie se împart în două grupe şi

anume: mecanismul de comandă (acţionare) a direcţiei şi transmisia direcţiei.

Mecanismul de comandă serveşte la transmiterea mişcării de la volan la

levierul casetei de direcţie şi cuprinde: volanul, coloana volanului, caseta de direcţie,

levierul casetei de direcţie.

Transmisia direcţiei face legătura între levierul casetei de direcţie şi roţile

directoare, fiind alcătuite dintr-un ansamblu de bare şi leviere.

La toate automobilele mecanismul de comandă este oarecum asemănător, în

schimb transmisia direcţiei este diferită funcţie de tipul punţii directoare: rigidă sau

articulată (cu suspensie independentă).

In fig.10.3. se prezintă schemele de principiu ale sistemului de direcţie pentru

o punte rigidă (Fig.10.3,a) şi pentru o punte articulată (Fig 10.3,b).

In ambele cazuri comanda direcţiei cuprinde volanul 1, coloana volanului 2,

caseta de direcţie 3 şi levierul casetei de direcţie 4.



In cazul schemei prezentate în Fig.10.3, a, levierul de direcţie al casetei 4

antrenează bara longitudinală 5 care transmite mişcarea levierului fuzetei 6, iar de la

acesta prin bara transversală levierului de direcţie 7, permiţând orientarea fuzetelor

9 în jurul pivotului 8.

În Fig.10.3,b, bara transversală de direcţie este divizată în mai multe

segmente articulate între ele în scopul de a permite oscilarea independentă a roţilor

la trecerea peste obstacole. Bara transversală este compusă din bara centrală 5

(numită şi bară de conexiune) şi barele de comandă (bieletele) 6. Pentru a se asigura

barei de conexiune o mişcare plan-paralelă, aceasta este ghidată de levierul condus

7.

a) b)

Fig.10.3. Schema sistemului de direcţie în cazul punţii rigide şi a punţii articulate

Clasificarea sistemelor de direcţie poate fi făcută după mai multe criterii:

• după modul de realizare a virării:- prin bracarea roţilor directoare;

- prin frângerea şasiului.

• după poziţia comenzii direcţiei: - direcţii pe stânga; direcţii pe dreapta.• după locul de amplasare a roţilor directoare pot apărea următoarele



situaţii: - la automobilele cu două punţi pot fi directoare puntea faţă, puntea spate

sau ambele punţi;- la automobilele cu trei punţi poate fi directoare puntea faţă, primele două

punţi sau puntea faţă şi puntea spate; - la automobilele cu patru punţi pot fi directoare primele două punţi, primaşi ultima sau toate punţile. • după tipul punţii directoare;

- direcţii pentru punţi rigide;

- direcţii pentru punţi independente.

• după legea de variaţie a raportului de transmitere:

- cu raport de transmitere constant;

- cu raport de transmitere variabil.

• după modul de producere a forţei de virare:

- direcţii manuale;

- direcţii asistate; servodirecţii.

In cazul direcţiilor manuale se foloseşte exclusiv forţa musculară a

conducătorului auto; la direcţiile asistate forţa de virare este dezvoltată de către

forţa musculară a conducătorului auto şi de o instalaţie specială, automobilul

putând fi condus în caz de defectare şi numai pe baza forţei musculare, dar cu un

efort mult mai mare. La servodirecţii forţa de virare este produsă exclusiv de o

instalaţie specială, efortul conducătorului auto fiind nesemnificativ, iar în caz de

defectare se folosesc sisteme auxiliare de avarie.

Instalaţiile speciale folosite în cazul direcţiilor asistate sau servodirecţiilor

produc forţă pe baza energiei hidraulice. După felul transmisiei direcţiei pot exista

servodirecţii hidromecanice, la care există legătură mecanică între volan şi roţi,

servodirecţii complet hidraulice, la care legătura se face prin elemente hidraulice, şi

servodirecţii electrohidraulice la care transmisia este de natură electrică. Având în

vedere siguranţa în funcţionare s-au impus primele două variante.



10.3. Mecanismul de acţionare a direcţiei

Condiţiile impuse sistemului de direcţie sunt satisfăcute în mare măsură de

construcţia mecanismului de acţionare, care trebuie să îndeplinească următoarele

condiţii:

- să fie reversibil pentru a permite revenirea roţilor de direcţie în poziţiacorespunzătoare mersului în linie dreaptă după încetarea efortului aplicatvolanului;

- să aibă un randament ridicat - pierderile prin frecare în mecanismul dedirecţie să fie cât mai mici - în scopul uşurării conducerii. Este indicat să aibăun randament mai mare la transmiterea mişcării de la volan la levierul dedirecţie şi un randament mai redus de la levier la volan pentru ca şocurileprovocate roţilor de neregularităţile căii să fie absorbite în mare măsură înmecanism şi să se transmită cât mai atenuate la volan;

- să asigure caracterul şi valorile necesare ale raportului de transmitere; - să aibă un număr minim de puncte de reglare, cu posibilitatea obligatorie

de reglare a jocului dintre elementul conducător şi condus al mecanismului.Mecanismele de acţionare a direcţiei se clasifică în funcţie de tipul elemen -

tului conducător şi condus prin care se transmite momentul de la volan la axul

levierului de direcţie. Ca element conducător se utilizează: melcul cilindric, melcul

globoidal, şurubul sau roata dinţată; iar ca element condus poate fi utilizat:sectorul dinţat, sectorul elicoidal, rola, manivela, piuliţa sau cremaliera.

In prezent cele mai răspândite sunt mecanismele de acţionare cu melc

globoidal şi rolă şi cu pinion şi cremaliera.

Mecanismul de acţionare cu melc globoidal şi rolă se compune dintr-o rolă

simplă, dublă sau triplă (în funcţie de efortul ce trebuie transmis) şi un melc

globoidal. Datorită faptului că între melc şi rolă există o frecare de rostogolire,

mecanismul are un randament ridicat.

Melcul globoidal 4 (Fig.10.4) este montat la capătul axului volanului 3 şi se

sprijină în caseta 8 prin intermediul a doi rulmenţi 9 şi 12. Rola 6 este montată pe

bolţul 5 între braţele furcii 14 , prin intermediul a doi rulmenţi. Furca 14 este

executată dintr-o bucată cu axul 7 al levierului de direcţie 23 , fixat cu piuliţa 24.



Axul levierului de direcţie este montat în caseta de direcţie având un capăt

sprijinit pe rulmentul 19. Garnitura de etanşare 22 şi simeringul 15 împiedică

intrarea impurităţilor în interiorul casetei.

Capacul 10, fixat cu şuruburi, acţionează asupra bucşei 11 ce conţine inelulexterior al rulmentului 9.

Garniturile de reglaj 2 de sub capac servesc la reglarea jocului axial al

melcului. In capacul lateral al casetei 20 se găseşte şurubul 18 , care este legat de

axul levierului de direcţie. Reglarea jocului angrenajului dintre melcul globoidal şi

rolă, care sunt montate excentric, se face prin şurubul de reglare 18 (protejat de

piuliţa 17), care deplasează axial rola împreună cu axul 7.

Fixarea piuliţei după reglare se face cu ştiftul 16. Buşonul 21 serveşte pentruintroducerea lubrifiantului în casetă. Cuplajul elastic din cauciuc 1 face legătura între

partea inferioară a axului volanului 3 şi partea centrală (axul volanului este divizat

în trei părţi). Garnitura 13 asigură etanşarea axului volanului la intrarea în casetă.



Fig.10.4. Mecanismul de acţionare a direcţiei cu melc globoidal şi rolă dublă

Mecanismul de la autocamioanele cu direcţia avansată se compune din caseta

de direcţie propriu-zisă 4 (Fig.10.5), caseta 13 cu angrenajul în unghi şi trompa 14 îninteriorul căreia se află axul de transmisie dintre cele două casete. Caseta de

direcţie propriu-zisă are angrenajul format dintr-un melc globoidal şi o rolă triplă.

Fig.10.5.

Sistemul de direcţie avansat de la autocamioanele ROMAN: 1 - volan; 2 - ax

volan; 3 - ax intermediar; 4 - caseta de direcţie (mecanismul de acţionare); 5 -

levier de direcţie (comandă); 6 - bara longitudinală de direcţie; 7 - braţ fuzetă; 8 -

leviere fuzete; 9 - bară transversală de direcţie; 10 - puntea propriu-zisă; 11 -

pivoţi; 12 - fuzete; 13 - angrenaj conic (în unghi); 14 – trompă

Mecanismul de acţionare cu pinion şi cremalieră. Acest tip de mecanism

(Fig.10.6) se utilizează destul de des la autoturismele cu suspensie independentă a

roţilor şi bară transversală de direcţie. In felul acesta, numărul articulaţiilor



transmisiei direcţiei se reduce la patru faţă de alte soluţii care necesită cel puţin

şase articulaţii.

Pinionul cu dinţi înclinaţi 8 al axului volanului 5 este montat pe doi rulmenţi

radiali axiali 7, al căror joc se reglează cu garnituri montate sub capacul inferior alcasetei de direcţie. Cremalieră 9 este realizată pe o bară de secţiune circulară,

care este introdusă în ţeava de oţel 6. Angrenarea corectă între pinion şi

cremalieră este asigurată de dispozitivul 3. Jocul angrenajului se stabileşte cu

ajutorul garniturilor 2. In orificiul din centrul dispozitivului se montează plunjerul

de bronz 4 , care este apăsat de arcul 10, pe cremalieră. Efortul produs de plunjer

nu trebuie să depăşească o anumită valoare pentru a nu provoca griparea,

realizând numai frecarea necesară a mecanismului.

Capetele cremalierei se asamblează cu barele oscilante (bieletele) prin articulaţii

sferice. Pătrunderea murdăriei la angrenaj este împiedicată de burduful de cauciuc

1. Raportul de transmitere este constant. Acest tip de mecanism se întâlneşte la

autoturismele Dacia, Renault, Citroen, Logan ş.a.



Fig.10.6. Mecanismul de acţionare a direcţiei cu pinion şi cremalieră

10.4. Transmisia direcţiei

Construcţia transmisiei direcţiei este determinată de tipul constructiv al

punţii din faţă şi de locul unde sunt plasate roţile de direcţie.

Transmisia direcţiei în cazul punţii rigide. Caracteristic pentru această

soluţie (Fig.10.6) este faptul că bara transversală de direcţie 3 este executată, de

regulă, dintr-o singură bucată. Trapezul de direcţie, format din bara transversală

3, levierele fuzetelor 4 şi partea centrală a punţii din faţă, este un trapezposterior.

Tijele şi pârghiile care formează transmisia direcţiei sunt legate între ele prin

articulaţii sferice, care mai au şi rolul de a elimina jocurile datorate uzării şi de a se



amortiza şocurile transmise roţilor de direcţie de la cale. Articulaţiile sferice se

clasifică în funcţie de forma bolţului şi de sistemul de reglare a jocului.

Fig.10.6. Transmisia direcţiei în cazul punţii rigide:

1 - levier de direcţie (comandă); 2 – bară longitudinală de direcţie; 3 – bară

transversală de direcţie; 4 - levierele fuzetelor; 5 - fuzete; 6 - braţul fuzetei; 7-

mecanism de acţionare

Transmisia direcţiei în cazul punţii articulate. La autoturismele cu suspensie

independentă a roţilor din faţă, este caracteristic faptul că bara transversală de

direcţie este fracţionată în două sau mai multe părţi, pentru a permite separat

fiecărei roţi oscilaţii pe verticală.

In Fig.10.7, a este reprezentată transmisia direcţiei, la care mecanismul de

acţionare 1 imprimă levierului de direcţie 2 o mişcare de rotaţie ce se transmite

pârghiei unghiulare 3, care este articulată de bara transversală de direcţie,compusă din două părţi 4 şi 5. La soluţia din Fig.10.7, b, bara transversală de

direcţie se compune dintr-o parte centrală 1 şi două părţi laterale 4 , legate la

braţele fuzetelor 5. Transmisia direcţiei mai cuprinde levierul de direcţie 2

(elementul conducător), care primeşte mişcarea de la caseta 3 şi pârghia

pendulară 6.



Bara transversală de direcţie din Fig.10.7, c este compusă din două părţi 2 şi

5, legate cu capetele interioare de levierul central 3 , iar cu cele exterioare de

braţele fuzetelor 1 şi 6. Elementul conducător îl constituie levierul de direcţie 7,

care, prin intermediul barei 4 , transmite mişcarea levierului central 3.

In Fig.10.7, d este reprezentată transmisia direcţiei la mecanismul de

acţionare cu pinion şi cremalieră, care este o variantă a transmisiei cu levier

central. La această soluţie levierul central, având o mişcare de rotaţie, a fost

înlocuit cu cremaliera 1 având o mişcare de translaţie. De la cremalieră, mişcarea

este transmisă barelor laterale (bieletelor) 2 ce sunt articulate de braţele

fuzetelor. O soluţie asemănătoare este utilizată la foarte multe autoturisme.

Fig. 10.7. Transmisia direcţiei la automobilele cu suspensie independentă a roţilor

10.5. Servomecanisme de direcţie



Dacă Mv este momentul de antrenare aplicat la volan şi R raza volanului,

atunci forţa la volan este dată de relaţia:

FV = MV/ R

Valoarea forţei la volan, care asigură un bun control al contactului roţilor cu

calea de rulare (aşa numitul simţ al drumului ), este FV = 15daN la 3,6 rotiri ale

volanului. Valorile de forţe la volan întâlnite în mod frecvent la sisteme de direcţie

fără servomecanism sunt cuprinse între 2,5 daN la autoturisme şi 25 daN la

autocamioane şi autobuze. Conducătorul auto în situaţii deosebite poate să dezvolte

o forţă de 75 daN. Normele internaţionale recomandă ca pentru forţele mai mari de

20 daN să se folosească sisteme de direcţie cu servomecanism.

Pentru controlul virajului forţa la volan trebuie să crească o dată cu mărirea

unghiului de bracare. In cazul în care la una din roţile de direcţie are loc o explozie,

forţele la volan sunt mult mai mari decât cele uzuale, iar la trecerea roţilor de

direcţie peste anumite neregularităţi ale drumului apar şocuri în volan care sunt

recepţionate de către conducătorul auto. La virajul cu automobilul stând pe loc

apar de asemenea forţe de virare mult mai mari.

Servomecanismul sistemului de direcţie trebuie să reproducă la volan toate

particularităţile arătate mai sus, care apar la funcţionarea sistemului de direcţie. In

acest scop se recomandă un raport KF de amplificare a servomecanismului:

51

V

m

V

mV F

F

F

F

F F K

unde: Fm este forţa suplimentară dezvoltată de servomecanism.

Servomecanismele întâlnite în mod curent în construcţia de automobile au

ca element de lucru uleiul sub presiune. Un servomecanism hidraulic se compune

dintr-o pompă hidraulică antrenată de motorul automobilului, un distribuitor de



ulei comandat de la volan şi un motor hidrostatic ce transformă, în funcţie de

comanda primită, energia dată de pompă în lucru mecanic consumat pentru

bracarea roţilor de direcţie.

Servodirecţia hidraulică ZF 8065 (Fig.10.8) utilizată la automobilele ROMANse compune, în principal, din caseta de direcţie propriu-zisă 10 (în care se găseşte

şi servomecanismul hidraulic), pompa de înaltă presiune 3 , rezervorul de ulei 13 ,

volanul 1 cu axul 2 şi conductele de legătură 4 , 5 şi 12.

Fig.10.8. Ansamblul servodirecţiei hidraulice

1 - volan; 2 - ax volan; 3 - pompă de înaltă presiune; 4 - conductă de legătură

dintre pompă şi rezervor; 5 - conductă de legătură dintre pompă şi caseta de

direcţie; 6 - carcasă angrenaj în unghi; 7 - supapă de retur; 8 - trompă; 9 -

mecanism supape servodirecţie; 10 - casetă de direcţie propriu-zisă; 11 - levier de

direcţie; 12 - conductă de retur pentru ulei; 13 - rezervor de ulei



Servodirecţia electrică. In Fig.10.9 se prezintă părţile componente ale unei

servodirecţii electrice. Servomecanismul care face ca efortul necesar manevrării

volanului de către conducător să fie mai redus este un motor electric 2 alimentat de

la instalaţia electrică a automobilului. Electromotorul este comandat de calculatorul

3 care primeşte informaţii de la două traductoare; un traductor de cuplu şi unul de

viteză.

Fig.10.9. Servodirecţia electrică

1 - volan; 2 - motor electric; 3- calculator care comandă motorul electric; 4 -

arborele volanului; 5 – suport articulaţie sferică; 6 - bielete; 7- burduf de protecţie;

8- caseta de direcţie cu pinion şi cremalieră.

Prin intermediul unui mecanism de tipul şurub fără sfârşit, motorul electric

transmite un cuplu arborelui volanului, contribuind astfel la reducerea efortului

conducătorului necesar bracării roţilor.



Acest sistem are servoasistarea variabilă în funcţie de viteză. In funcţie de

viteza automobilului, calculatorul, prin informaţiile primite de la traductorul de

viteză, reduce servoasistarea odată cu creşterea vitezei.

Sistemul îndeplineşte şi funcţia de retur activ care are rolul de a accelerarevenirea roţilor în poziţia corespunzătoare mersului în linie dreaptă, prin

acţiunea servomotorului care contribuie la mărirea momentelor de stabilizare a

roţilor datorate unghiurilor roţilor şi pivoţilor.

Corecţia returului activ variază în funcţie de viteza automobilului; ea are

valoarea maximă la viteză redusă şi minimă la viteză mare.

Cu ajutorul unui buton, conducătorul automobilului poate selecta modul

normal (pentru viteze medii şi ridicate) şi modul de circulaţie urban (pentru oservoasistare sporită în timpul manevrelor).


11. Noţiuni de bază privind construcţia şi funcţionarea sistemului de

franare

11.1. Rolul şi elementele componente ale amortizoarelor suspensiei

SISTEME DE FRÂNARE ALE AUTOMOBILELOR

Structura sistemelor de frânare cuprinde ca elemente de bază (Fig.11.1)instalaţia de producere a energiei, dispozitivul de acţionare, instalaţia de transmitere

a energiei, frânele şi instalaţii suplimentare ale automobilului tractor pentru

acţionarea remorcii.



Fig. 11.1. Schema structurală a sistemului de frânare

Fiecare din aceste elemente componente participă la dozarea forţelor de

frânare care determină deceleraţia automobilului. Întrucât cerinţele impuse după

destinaţia şi tipul automobilului diferă uneori sensibil, au fost dezvoltate diferite

concepţii de sisteme de frânare. Ele se deosebesc în funcţie de domeniul de utilizareşi felul execuţiei elementelor de bază. După domeniul de utilizare sistemele de

frânare se împart în:

- sisteme de frânare de serviciu;

- sisteme ale frânei de staţionare;

- sisteme de frânare suplimentare şi auxiliare;

- sisteme de frânare automate.

Aceste sisteme de frânare pot fi prevăzute cu sau fără comandă pentru

remorcă. Sistemul de frânare automat se utilizează numai la autotrenuri, adică la

combinaţii de automobile cu remorcă. Sistemul de frânare de serviciu şi sistemul de

frânare de staţionare au dispozitive de acţionare şi instalaţii de transmitere

independente. Pentru sistemul de frânare auxiliar care se acţionează în cazul

defectării sistemului de frânare de serviciu se utilizează adesea componente ale

sistemului de frânare de serviciu sau de staţionare.

11.1. Clasificarea şi cerinţele impuse sistemelor de frânare

Sistemele de frânare se clasifică în funcţie de sursa de energie utilizată şi de felul

sistemului de transmitere a energiei . În funcţie de sursa energetică avem:



- sisteme de frânare acţionate de forţa musculară,

- sisteme de frânare asistate,

- sisteme de frânare cu sursă proprie de energie,

- sisteme de frânare prin inerţie (la remorci).

Aceste sisteme se deosebesc în special prin modul în care se introduce

energia în procesul de reglare a forţei de frânare. Astfel, forţa de frânare realizată de

un sistem de frânare asistat conţine şi componenta dată de forţa musculară a

conducătorului auto, pe când la sistemele de frânare cu sursă energetică proprie nu

există acest dualism.

Instalaţia de transmitere a energiei permite la rândul său o clasificare în:

- sisteme de frânare cu transmitere mecanică, hidraulică, pneumatică, mixtă şi

uneori electrică.

La automobilele destinate tracţiunii unei remorci se mai face o clasificare în

funcţie de numărul conductelor de legătură care duc la remorcă. In acest caz se

deosebesc sisteme de frânare cu una, două sau trei conducte.

Cerinţele impuse sistemelor de frânare sunt stabilite prin STAS şiRegulamentul 13 al CEE al ONU în funcţie de tipul automobilului. În testele prescrise

de aceste acte normative se impun spaţiul de frânare şi deceleraţia medie pentru o

anumită viteză iniţială, respectiv forţa de acţionare. Alte cerinţe rezultă din

exploatare, aşa cum sunt:

- intrarea în funcţiune simultană a frânelor diferitelor roţi şi punţi,

- ordinea de blocare a roţilor diferitelor punţi,

- compatibilitatea automobilului tractor cu remorca;- siguranţa în funcţionare.Se depun în ultimii ani eforturi pentru menţinerea stabilităţii mişcării şi a

manevrabilităţii autovehiculului şi autotrenului în timpul procesului de frânare,

indiferent de starea căii de rulare prin introducerea unor cerinţe de reglare cu reacţie

inversă (dispozitive de antiblocare cu comandă electronică).



Clasificarea cea mai comodă a frânelor se face pe baza elementelor active:

- frâne cu saboţi care acţionează asupra unui tambur din interior; - frâne cu plăcuţe care acţionează asupra unui disc fixat pe butucul roţii.Indicele general de apreciere a elementelor active este coeficientul de

eficacitate C (numit şi caracteristica frânei ) care este de fapt raportul de transmitere

interior definit prin raportul dintre forţa periferică U şi forţa de acţionare S, respectiv

C=U/S. Uneori se utilizează coeficientul de sensibilitate care se defineşte ca fiind

derivata coeficientului de eficacitate C în raport cu coeficientul de frecare dintre

sabot şi tambur adică dC/d.

11.2. Construcţia frânelor cu saboţi

Frânele cu saboţi au căpătat o răspândire aproape exclusivă în construcţia deautomobile.

Schema elementară a unei instalaţii de frânare cu saboţi este prezentată în

Fig.11.2. În acest caz tamburul de frână 2 este legat de roata 1 şi se roteşte în sensul

arătat pe desen.

În interiorul tamburului de frâna se află un spaţiu inelar în care se montează

saboţii de frână 3, căptuşiţi cu material de fricţiune. Saboţii se pot roti în jurul

bolţurilor 4 fixate pe discul de reazem al frânei, care, la rândul său, este fixat rigidde flanşa punţii din spate sau de fuzetă. Când se apasă pedala de frână 7, legată

prin intermediul unui tirant de pârghia 8, se roteşte cama de desfacere 6, care,

depărtând saboţii, îi presează pe tamburul de frână, făcând să apară între saboţii 3 şi

tamburul 2 în mişcarea de rotaţie forţe de frecare, care dau naştere unui cuplu de

frânare care împiedică rotirea roţii. Forţele care apasă saboţii pe tamburul de frână

sunt mult mai mari decât forţa aplicată la pedală. In mod corespunzător, cursa pedalei

este mai mare decât cea a saboţilor.



Fig.11.2. Schema elementară a unei instalaţii de frânare cu saboţi

Când apăsarea pe pedală încetează, arcul 5 depărtează saboţii de frână de

tambur şi frânarea încetează. Construcţia cu camă montată între saboţi se pretează

la acţionarea mecanică şi pneumatică a frânelor. În cazul acţionării hidraulice a

frânelor, între saboţi în locul camei se montează un cilindru de lucru prevăzut cu

două pistoane care acţionează asupra celor doi saboţi.

În timpul frânării automobilului, energia lui cinetică se transformă în căldură,astfel suprafeţele în frecare se încălzesc, ajungând la temperaturi considerabile,

ceea ce face ca coeficientul de frecare dintre saboţi şi tambur să se micşoreze.

La uzura materialului de fricţiune, jocul dintre saboţi şi tambur se măreşte,

ceea ce face ca fiecare sistem de frânare să fie prevăzut cu un dispozitiv de reglaj,

care permite restabilirea jocului iniţial al frânei.

Garniturile saboţilor de frână se execută din materiale cu stabilitate termică

mare, rezistenţă la uzură şi cu un coeficient de frecare mare. Cele mai răspândite

sunt garniturile de mase plastice presate, care constau îndeosebi din fire de azbest

cu lianţi organici. De obicei acestea se prind de saboţi prin nituire, iar în ultimul timp

se lipesc de saboţi cu substanţe speciale, ceea ce simplifică mult procesul de

fabricaţie.



Din punctul de vedere constructiv, frânele cu saboţi pot fi realizate după patru

scheme de bază, în funcţie de fixarea saboţilor pe discul de frână, ceea ce

influenţează asupra uzurii suprafeţelor de frecare, momentului de frecare, simplităţii

şi exactităţii reglajului frânei.

La construcţia din Fig 11.3 cei doi saboţi 1 şi 2 aşezaţi simetric sunt legaţi

articulat de un punct fix comun 3. În timpul funcţionării sistemului de frânare, forţa

F de acţionare asupra saboţilor determină apariţia reacţiunilor normale y1 şi y2, şi a

forţelor de frecare x1 şi x2 asupra celor doi saboţi 1 şi 2. Pentru a simplifica procesul,

se consideră că atât reacţiunile normale y1 şi y2, cât şi forţele de frecare x1 şi x2 sunt

aplicate la jumătatea suprafeţelor de frecare ale saboţilor.

Fig.11.3.Schema frânelor cu saboţi articulaţi într-un singur punct

Forţa de frecare x1 acţionând la braţul b în raport cu punctul de fixare, dă

naştere la un moment îndreptat în acelaşi sens cu momentul forţei F, mărind

apăsarea sabotului 1 pe tamburul roţii. Momentul forţei x2 după cum rezultă din

Fig.8.3. este îndreptat împotriva momentului forţei F, slăbind apăsarea sabotului 2

pe tamburul roţii. Ca urmare a acestui lucru, reacţiunea normală şi forţa de frecare la

sabotul 1 vor fi mult mai mari decât la sabotul 2.



La schimbarea sensului rotirii, fenomenul va fi invers, dar întrucât sistemul

de frânare funcţionează în special atunci când automobilul se deplasează înainte,

unul dintre saboţi se va uza mai mult şi mai repede decât celălalt.

La această schemă, reglarea jocului dintre sabot şi tambur se poate facenumai la capetele superioare, adică la pistonaşele cilindrului de lucru, care sunt

mobile, deoarece capetele inferioare sunt montate fix pe suportul frânei şi nu pot fi

reglate individual. În concluzie se poate sublinia faptul că această schemă nu

corespunde cerinţelor faţă de sistemul de frânare al automobilelor actuale, însă poate

fi găsită la automobilele de construcţie mai veche.

La schema prezentată în Fig.11.4. fiecare sabot este legat articulat de un

punct fix aparte. Reglajul jocului dintre saboţi şi tambur este posibil în acest caz la

ambele capete ale saboţilor, deoarece punctele de fixare sunt montate pe excentric

şi au posibilitatea să se deplaseze şi să asigure un reglaj exact, indiferent de gradul

de uzură al suprafeţelor de frecare.

Fig.11.4. Schema fixării saboţilor de puncte fixe separate

În figura 11.5. este prezentată construcţia la care cei doi saboţi sunt legaţi de

un punct fix comun prin intermediul a două pârghii articulate, care permit saboţilorsă se deplaseze independent într-o oarecare măsură. La această construcţie

reglajul trebuie efectuat numai la capetele superioare ale saboţilor, deoarece

capetele lor inferioare în timpul funcţionării, ocupă automat poziţia cea mai bună.



Autoreglarea saboţilor asigură presarea lor pe întreaga lungime, în tambur, ceea ce

face ca uzura lor să fie mult mai uniformă decât în cazurile prezentate anterior.

Fig.11.5. Schema la care saboţii sunt legaţi de un punct fix comun prin intermediul a

două pârghii articulate

La construcţia din Fig.11.6., cei doi saboţi au puncte de fixare opuse. În acest

caz, momentele forţelor de frecare coincid cu sensul momentelor date de forţele

de împingere F, ceea ce face ca acest tip de frână să fie echilibrată, iar uzura

suprafeţelor să fie egală şi uniformă. În acelaşi timp, momentul de frânare total estemai mare decât cel obişnuit la schemele anterioare.

Fig.11.6. Schema la care saboţii au puncte de fixare opuse



11.3. Construcţia frânelor cu disc

Frânele cu disc pot fi montate în special la roţi. Dar se mai întâlnesc la

construcţiile mai vechi montate pe transmisia longitudinală, jucând rol de frână de

parcare.

Frânele cu disc utilizate în prezent în construcţia de automobile sunt în

majoritatea lor de tip deschis, la care discul care reprezintă suprafeţele de frecare

este legat de butucul roţii şi se află în cea mai mare parte în contact nemijlocit cu

aerul atmosferic.

Extinderea utilizării frânelor cu disc la automobile se explică prin următoarele

avantaje:

- mare stabilitate în funcţionare la temperaturi joase şi ridicate;

- capacitatea de a disipa sub formă de căldură energii mai mari decât frânele

cu saboţi;

- eficacitate mai mare la aceleaşi dimensiuni exterioare ca a frânelor cu

saboţi;

- deformaţie a discului în direcţie axială faţă de radială la frânele cu saboţi,

lucru avantajos la un regim termic ridicat;

- are posibilitatea de autoreglaj, ceea ce simplifică foarte mult construcţia;

- se poate realiza o echilibrare perfectă prin dispariţia forţelor

perpendiculare pe ax;

- efectul de amplificare a frânei este constant şi independent de mărimea

uzurii.

Construcţia unei frâne cu disc cu acţionare hidraulică este prezentată în Fig.

11.7.



Fig.11.7. Construcţia frânei cu disc acţionată hidraulic

După cum rezultă din construcţia prezentată, momentul de frecare la frâna cu

disc se realizează cu ajutorul a două garnituri de fricţiune 1, simetrice în raport cu

discul 2, ce acţionează pe cele două feţe ale acestuia, solidar cu butucul 3, care

acţionează la comanda dată de cilindrii hidraulici 4, dispuşi în furca 5 solidară cu

puntea, sau cu sistemul de leviere mecanice. Distribuţia presiunilor pe suprafaţa

garniturilor de fricţiune poate fi considerată uniformă în cazul unor garnituri noi. După

rodaj, însă, garniturile se uzează asimetric, iar presiunile variază invers proporţional

cu distanţa de la centrul discului.

11.4. Construcţia frânelor cu bandă

Frânele cu bandă au avut o utilizare foarte largă în perioada de început a

construcţiei de automobile, când predominau transmisiile mecanice ale comenzii

frânării. In prezent, utilizarea lor se restrânge la unele construcţii de frâne de

staţionare centrale, montate pe transmisie. Din cauza rigidităţii reduse a benzii, laacest tip de frână, jocul între bandă şi tambur trebuie să se facă mai mare decât la

alte tipuri de frâne, în acelaşi timp garniturile de fricţiune ale benzii au o uzură

neuniformă, fapt care face ca la aceste frâne frânarea să fie mai puţin lină decât la

tipurile arătate anterior.



11.5. Sistemul de acţionare al frânelor

Fiabilitatea sistemului de acţionare al frânelor joacă un rol deosebit în

asigurarea fiabilităţii necesare pentru sistemul de frânare în ansamblu. Sarcinile cese impun sistemului de acţionare sunt:

transmiterea comenzii cu un randament cât mai ridicat, î n orice condiţiimeteorologice şi de exploatare;

amplificarea suficientă a efortului de comandă, atunci când este cazul, fără amări în mod anormal cursele elementelor de comandă;

simplitatea constructivă.In funcţie de aceste cerinţe, alegerea judicioasă a tipului şi structurii sistemului

de acţionare în raport cu tipul şi dimensiunile automobilului prezintă o importanţă

fundamentală din punct de vedere al eficacităţii frânei. Practica mondială în

construcţia de automobile a permis o specializare a tipurilor de acţionări în funcţie

de tipul automobilului şi de destinaţia sistemului de frânare.

Sistemele de acţionare ale frânelor trebuie să asigure funcţionarea simultană a

tuturor frânelor montate la roţile automobilului, o repartiţie corespunzătoare a

efortului de frânare pe roţile automobilului şi un efort minim pentru acţiunea

depusă de conducătorul auto.

Sistemele de acţionare ale frânelor de automobil se pot clasifica în

următoarele categorii:

sisteme de acţionare de tip mecanic, de tip hidraulic, de tip pneumatic şicombinate (pneumo-hidraulice, pneumo-mecanice, electro-pneumatice,etc).

In scopul micşorării efortului depus de conducătorul auto în timpul frânării, la

unele sisteme de acţionare se prevăd mecanisme de amplificare a forţei de frânare(servomecanismele) prin utilizarea unei surse de energie externe.

Toate tipurile sistemelor de acţionare ale frânelor sunt prevăzute cu dispozitiv

de reglare, care permite asigurarea unei funcţionări normale prin restabilirea

condiţiilor iniţiale.



11.5.1. Sistemul de acţionare mecanic

In cazul acţionării mecanice a frânelor de automobil, transmiterea forţelor de la

pedala de acţionare la frânele propriu-zise se face printr-un sistem de tije sau cabluri

şi uneori combinat (tije şi cabluri). Frânele principale acţionate prin sistemul mecanic

nu se mai folosesc în construcţiile moderne de automobile, din cauza dezavantajelor

pe care le are sistemul de acţionare: randament scăzut, efort mare din partea

conducătorului auto pentru acţionarea frânelor de tip mecanic, nesiguranţa în

funcţionare. In prezent sistemul de acţionare de tip mecanic se foloseşte doar la

frânele de parcare (de mână).

11.5.2. Sistemul de acţionare hidraulic

In prezent, sistemul de acţionare hidraulic se utilizează la o proporţie

covârşitoare din parcul mondial de automobile, aceasta din cauză că acest sistem de

acţionare are deformaţii elastice mici şi randament ridicat. Astfel, acestea echipează

totalitatea autoturismelor, autocamioanelor şi autobuzelor de mică capacitate şi o

bună parte a autobuzelor şi autocamioanelor de medie capacitate.

Ca dezavantaje ale sistemului de acţionare hidraulic pot fi amintite:

posibilitatea ieşirii din uz a întregii instalaţii la deteriorarea etanşeităţilor într-un loc oarecare;

randamentul scăzut la temperaturi joase sub -30°C din cauza măririivâscozităţii lichidului de frână;

forţa de acţionare a frânelor propriu-zise limitată din cauza forţeimaxime cu care poate să acţioneze conducătorul auto (20...25 daN).

Sistemul de acţionare hidraulică a frânelor poate fi clasificat în următoarele trei

categorii:

sistem de acţionare hidraulic cu un singur circuit; sistem de acţionare hidraulic cu două circuite; sistem de acţionare hidraulic cu servomecanism.Elementul de comandă al sistemului de acţionare hidraulică a frânelor,

indiferent de structura lor, îl constituie o pompă de frână. Ca urmare a acestui lucru



lichidul din sistem îşi măreşte presiunea care se transmite prin conducte la cilindrii de

lucru montaţi la roţile automobilului de unde, prin intermediul pistonaşelor,

acţionează asupra saboţilor sau plăcuţelor de frână pe care se află garniturile de

fricţiune.

Cilindrul pompei centrale şi cilindrii de lucru montaţi la roţile automobilului,

sunt prevăzuţi cu şuruburi pentru eliminarea aerului pătruns eventual în masa

lichidului de frână, care duce la scăderea eficienţii frânării.

Sistemul de acţionare hidraulic a frânelor se remarcă prin simplitatea

constructivă, masă redusă, preţ coborât şi uşurinţă în întreţinere. Cu toate aceste

avantaje, utilizarea acestora la automobile cu masă totală mai mare de 3500 kg

necesită aproape obligatoriu introducerea unui sistem de acţionare cu servofrână.

Servofrâna este necesară şi în cazul unor automobile cu masă totală mai mică

(de exemplu autoturisme de clasă mijlocie), dacă acestea sunt prevăzute cu frâne

cu disc.

In Fig.11.8 este prezentată schema mecanismului de acţionare hidraulic al

frânelor cu un singur circuit. Apăsând asupra pedalei 1 cu forţa Fp aceasta se

transmite prin tija 2 la pistonul pompei centrale 3 mărind presiunea lichidului din

sistemul de acţionare. Lichidul sub presiune creat în pompa centrală 3 este trimis prin

conducta 4 la cilindrii 5 montaţi între saboţii roţilor din faţă şi cilindrii 6 montaţi între

saboţii roţilor din spate. Presiunea lichidului care ajunge până la 80...90 daN/cm2,

deplasează pistonaşele cilindrilor de lucru 5 şi 6 apăsând saboţii pe tamburul roţilor

realizând frânarea automobilului. In momentul în care nu se mai apasă pe pedala 1,

arcurile de readucere a saboţilor îi depărtează de tamburi şi frânarea încetează.



Fig.11.8. Sistemul de acţionare hidraulică a frânelor având un singur circuit

La acest sistem de acţionare se poate realiza foarte uşor o repartiţie

corespunzătoare a efortului de frânare pe toate roţile automobilului. In cazul

sistemului de acţionare hidraulică a frânelor, chiar atunci când nu se acţionează

asupra sistemului de frânare, există o suprapresiune de 0,5...0,8 daN/cm2 în

conducte, suprapresiune care pe de o parte împiedică pătrunderea aerului în

sistemul de frânare iar, pe de altă parte, asigură răspunsul prompt al sistemului la

acţionarea pedalei, reducând cursa liberă a acesteia.

La sistemele de acţionare, cu frână cu disc nu se mai poate menţine în

conducte o anumită suprapresiune, deoarece nu s-ar mai putea asigura desprindereagarniturilor de fricţiune de pe suprafaţa discului, ceea ce ar duce la uzarea

accelerată a garniturilor şi la încălzirea inutilă a frânelor.

Lichidul de frână utilizat la acest sistem trebuie să aibă vâscozitate cât mai

mică, să nu îngheţe la temperaturi foarte scăzute (-65°C), să nu atace garniturile de

cauciuc şi să nu corodeze metalul. Lichidul de frână conţine: 50% alcool etilic şi 50%

glicerina; 50% ulei de ricin şi 50% acetonă; 55% alcool etilic, 33% glicerina şi 12%

acetonă. Combinarea diferitelor lichide de frână se poate face numai atunci cândacestea au la bază acelaşi element vâscos.

Pentru a elimina dezavantajul scoaterii sistemului de acţionare hidraulic din

funcţie atunci când etanşeitatea este periclitată într-un loc oarecare se foloseşte

sistemul de acţionare hidraulică a frânelor cu dublu circuit . Pentru comanda



sistemului de acţionare hidraulică a frânelor cu dublu circuit se pot utiliza două pompe

principale sau un sistem cu pompă în tandem. Schema constructivă a unui sistem

hidraulic de acţionare a frânelor având două circuite cu pompă principală în tandem

este prezentată în Fig.11.9.

Fig.11.9. Sistem hidraulic de acţionare a frânelor cu două circuite cu pompă principală

în tandem

La această construcţie pompa centrală se compune din pistonaşele 2 şi 4

precum şi din arcurile 3 şi 5. Spaţiul celor două arcuri 3 şi 5 este umplut cu lichid de

frână. La spaţiul arcului 3 se racordează conducta 8 care duce la cilindrii de lucru 9

a frânelor din faţă, iar la spaţiul arcului 5 se racordează conducta 6 a cilindrilor 7

montaţi între saboţii frânelor din spate. In cazul când ambele circuite sunt în stare

perfectă, pistonul 2 sub acţiunea dată de pedala 1 deplasează lichidul din spaţiul

arcului 3 în conducta 8 de unde ajunge la cilindrii de lucru 9 montaţi între saboţii

roţilor din faţă. Întrucât pistonul 2 se sprijină pe pistonul 4 prin intermediul arcului3, el deplasează şi pe acela spre dreapta, mărind presiunea lichidului aflat în spaţiul

arcului 5 de unde lichidul sub presiune ajunge prin conducta 6 la cilindrii de lucru

montaţi la roţile spate. In felul acesta lichidul ajunge atât la cilindrii de lucru 7, cât

şi la cilindrul de lucru 9. In cazul în care se deteriorează etanşeitatea circuitului care

duce la cilindrii de lucru montaţi la roţile din faţă, lichidul acestui circuit se va pierde,



iar la acţionarea frânei, pistonul 2 se aşează prin intermediul arcului direct pe

pistonul 4, acţionându-se numai asupra cilindrilor de lucru 7 montaţi între saboţii

roţilor din spate.

Atunci când are de suferit etanşeitatea circuitului care duce la cilindrii de lucru7, lichidul din acest circuit se pierde, iar acţiunea va avea loc numai pe roţile din

faţă.

In cazul sistemului de acţionare hidraulic conductele şi furtunele pentru

lichidul de frână se dispun pe trasee îndepărtate de sursa de căldură (de exemplu

ţeava de evacuare a motorului), protejate de lovituri sau ardere mecanică.

Conductele se fixează cu cleme pe cadrul automobilului în cât mai multe puncte. Se

evită îndoirea acestora cu raze de curbură prea mici. Furtunele ce merg la frânele

roţilor directoare se protejează în exterior cu spirale de sârmă, iar lungimea lor se

stabileşte astfel încât la bracajele maxime ale roţilor directoare să nu fie

tensionate. Se impun de asemenea numeroase cerinţe de calitate a materialului,

rezistenţă la presiune ridicată, etc.

Sistemele de acţionare hidraulice prevăzute cu servomecanism asigură o

creştere suplimentară a presiunii lichidului de frână din conducte, atunci când

presiunea realizabilă numai de forţa aplicată de conducătorul auto asupra pedalei

de acţionare a sistemului de frânare nu este suficientă pentru frânarea roţilor.

In acest scop se poate utiliza: energia hidraulică generată de o pompă

antrenată de motorul automobilului, energia depresiunii create în colectorul de

admisie al motoarelor cu carburator sau o pompă de vacuum antrenată de motorul

automobilului; energia aerului comprimat, debitat de un compresor antrenat de

motorul automobilului. In funcţie de sursa de energie utilizată se definesc sisteme de

servofrânare hidraulice, cu depresiune (vacuumatice) sau pneumatice.

Sistemele de acţionare cu servofrâne hidraul ice sunt convenabile în cazul

când pe automobile există şi alte agregate consumatoare de energie hidraulică cum

ar fi: servomecanism hidraulic de direcţie, suspensie pneumohidraulică,etc. Avantajul

lor principal constă în dimensiunile mici ale elementelor de lucru, datorită utilizării

unor presiuni foarte mari care ajung până la 120 daN/cm2 sau la valori mai mari.



O mult mai largă utilizare, mai ales la automobilele echipate cu motoare cu

carburator, au căpătat-o sistemele de frânare hidraulice prevăzute cu

servomecanism vacuumatic.

Fig.11.10. Sistem de acţionare hidraulic al frânelor cu servomecanism vacuumatic

In Fig.11.10 este dată schema de principiu a unui sistem de acţionare hidraulic

al frânelor prevăzut cu servomecanism vacuumatic cu acţionare prin presiunea

dată de pompa centrală a sistemului de acţionare. La frânare se acţionează asupra

pedalei 1, acţiune care se transmite pistonului pompei centrale 2. Presiunea de 6...8

daN/cm2 creată în pompa principală 2 se transmite la pompa 8 a servomecanismului

care pune în funcţiune servomecanismul format din corpul 9 şi membrana 11.

Mărirea presiunii din sistem are loc ca urmare a depresiunii din galeria de admisie a

motorului, care pătrunde prin conducta 4 în corpul 9 al servomecanismului. Aceastădepresiune acţionează asupra membranei 11 a servomecanismului, membrană la

care prin tija 10 se acţionează asupra pompei 8 a servomecanismului. In pompa 8 a

servomecanismului presiunea lichidului din sistem sub acţiunea depresiunii din

galeria de admisie a motorului se amplifică la 100...120 daN/cm2, presiune care se



transmite prin conducta 7 la cilindrii de lucru 6 montaţi între saboţii roţilor din faţă

ale automobilului şi cilindrilor de lucru 5 montaţi între saboţii roţilor din spate.

11.5.3. Sisteme de acţionare a frânelor utilizate la automobile grele şi la

autotrenuri

La automobilele grele şi autotrenuri se utilizează următoarele tipuri de

acţionare a frânei:

- sistemul de acţionare pneumatică;

- sistemul de acţionare pneumo - hidraulică;

- servofrâne cu disc acţionate pneumohidraulic.

La autobuze, autotrenuri şi autocamioane se impune un al treilea sistem de

frânare - frâna suplimentară - care să degreveze sistemul de frânare de serviciu şi să

preia frânările la coborârea pantelor lungi. Schema sistemului de acţionare

pneumatică a frânelor este dată în Fig.8.11.

Acest sistem de acţionare constă dintr-un compresor de aer 2, antrenat de

motor, care debitează aerul comprimat în rezervorul 6 după ce în prealabil a fost

trecut prin filtrul de separare apă - ulei 3. Presiunea aerului în rezervorul 6 este

controlată de manometrul 5, montat în cabina conducătorului auto pe tabloul de

bord.



Fig.11.11. Sistem de acţionare pneumatic al frânelor

Prin apăsarea pe pedala de frână 4, robinetul central de frână 7 se deschide şi

aerul comprimat din rezervorul 6 trece în camerele de frână 1 şi 8, montate la roţile

din faţă, respectiv spate a automobilului. De la aceste camere, prin membranele

montate în ele, efortul se va transmite la saboţii frânelor prin intermediul camei

dintre aceştia. Defrânarea roţilor se obţine prin încetarea acţionării asupra pedalei

de frână, închizându-se robinetul central 7 moment în care camerele de frână sunt

puse în legătură cu atmosfera.

Presiunea în rezervorul de frână este de aproximativ 9 daN/cm2, iar presiunea în

camerele de frână este de circa 4,5 daN/cm2.

11.6. Dispozitive speciale de mărire a eficacităţii frânarii – dispozitivele

antiblocare ABS

Performanţele maxime de frânare ale unui automobil (distanţa minimă de

oprire de la o anumită viteză, respectiv deceleraţia maximă) se obţin atunci când

roţile ambelor punţi, în timpul frânării, ajung simultan la limita de blocare fără ca

aceasta să se producă.

In cazul blocării roţilor la frânarea automobilului pot să apară următoarele

neajunsuri:

- pierderea stabilităţii la blocarea roţilor punţii din spate;- pierderea controlului direcţiei când se blochează roţile din faţă;- creşterea distanţei de frânare indiferent de roţile care se blochează,

deoarece coeficientul de aderenţă după blocare este mai redus decâtcoeficientul de aderenţă înainte de blocare.



Pentru a evita blocarea roţilor în timpul frânării, indiferent de starea drumului

(uscat, umed, cu polei), automobilele actuale sunt prevăzute cu dispozitive

antiblocare.

In Fig.11.12 este prezentată schema sistemului de frânare a unui autoturismprevăzut cu dispozitiv antiblocare. Un dispozitiv antiblocare se compune, în

principiu, din: traductoarele de turaţie ale roţilor, blocul de control electronic şi

blocul hidraulic.

Traductorul de turaţie 1 furnizează informaţii asupra vitezei unghiulare a

roţilor. Aceste informaţii sunt transmise blocului de control electronic 4 care sesi-

zează tendinţa de blocare a roţilor la creşterea presiunii în circuit şi, la nevoie,

transmite comenzi către blocul hidraulic 3, prevăzut cu electrosupape care se

deschid, în scopul reducerii presiunii în circuitul roţii respective, spre a preveni

blocarea acesteia. După reducerea presiunii în circuitul de frânare, roata este

reaccelerată, iar blocul electronic dă comanda ca presiunea în circuit să fie mărită

din nou până ce roata ajunge la limita de blocare, când primul ciclu de funcţionare

al dispozitivului antiblocare s-a terminat.

Fig. 8.12. Schema sistemului de frânare a unui autoturism prevăzut cu dispozitiv

antiblocare



1 - traductoare de turaţie pentru roţi; 2 - frânele roţilor; 3 - mecanismul de

acţionare cu blocul

hidraulic; 4 - blocul de control electronic; 5 - lampă de control

In Fig.8.13 este prezentată schema bloc a sistemului de frânare echipat cu

dispozitiv antiblocare. In schemă s-a reprezentat circuitul hidraulic pentru o

singură roată, respectiv un circuit. In mod obişnuit, pe un automobil se găsesc câte

un circuit pentru fiecare punte sau roată. La apăsarea pedalei de frână, lichidul

este transmis de servomecanismul 1 şi de pompa centrală 2, prin supapa

electromagnetică 3 spre cilindrul receptor al frânei 4. In cazul în care blocarea roţii

este iminentă, supapa 3 se închide, iar supapa 5 se deschide, rezultând o scădere

a presiunii în cilindrul receptor.

Ca urmare, roata este reaccelerată, după care ciclul se repetă după o anumită

lege de reglare dată de blocul electronic de comandă al dispozitivului antiblocare

care comandă supapele electromagnetice 3 şi 5. Motorul 6 acţionează o pompă

care recirculă lichidul eliminat prin supapa 5.

Fig.8.13. Schema bloc a sistemului de frânare echipat cu un dispozitiv antiblocare



8.7. Materiale utilizate la construcţia sistemului de frânare

Tamburele se execută din fontă cenuşie simplă sau aliată (cu molibden,

nichel şi crom) şi, uneori, din tablă de oţel ambutisată, sau combinate, compuse

dintr-un disc de oţel matriţat şi obada din fontă (asamblate la turnarea obezii).

In prezent, la autoturisme sunt răspândite tamburele matriţate din tablă de otel la

care se toarnă ulterior, la partea inferioară, un inel de fontă aliată.

Saboţii se execută prin sudare sau matriţare din tablă de oţel sau se toarnă

(din fontă şi mai rar din aliaje de aluminiu). Suprafaţa de lucru a sabotului este

acoperită cu o garnitură de fricţiune.

Garniturile de fricţiune sunt executate, de obicei, dintr-un material analog cu

materialul utilizat la garniturile de fricţiune de la discurile ambreiajelor.

Niturile de fixare a garniturilor pe saboţi se execută dintr-un material moale

(cupru sau alamă) pentru ca la uzura garniturii de fricţiune să nu deterioreze

suprafaţa de lucru a tamburului.

In prezent, se foloseşte din ce în ce mai mult metoda de fixare a garniturilor pe

saboţi prin lipire, datorită următoarelor avantaje:

- suprafaţa de frecare este mai mare cu 7-15% (lipsesc orificiile pentrunituri);

- garniturile se pot utiliza până la o uzura egală aproape cu grosimea lor;- lipsa vibraţiilor la frânare;- durata de serviciu a tamburelor creşte cu 20-100%.Cilindrii pompelor centrale şi ai pompelor receptoare ale mecanismelor de

acţionare hidraulică sunt executaţi din fontă cenuşie.

Pistoanele pompelor centrale şi ale pompelor receptoare sunt turnate din aliaj de

aluminiu.

Banda se execută, de obicei, din oţel OLC 45 cu grosimea de 1,5-2,5 mm.




12.Noţiuni de bază privind construcţia şi funcţionarea suspensiilor

autovehiculelor

12.1. Rolul şi elementele componente ale amortizoarelor suspensiei

Construcţia suspensiei unui automobil este formată din elemente elastice

dispuse între roţi sau punţi şi cadru sau caroserie, având scopul de a asigura:

protecţia organelor transmisiei faţă de acţiunea sarcinilor dinamice, care setransmit de la sol;

stabilitatea automobilului; confortul pasagerilor şi protecţia mărfurilor transportate.

Realizarea suspensiei automobilelor, în general, are în vedere trei elemente

principale: elementul elastic, elementul de ghidare şi elementul de amortizare, cu

următoarele funcţii:

elementul elastic are rolul de a micşora sarcinile dinamice date de forţeleverticale ce apar ca urmare a trecerii automobilului peste neregularităţiledrumului,

elementul de ghidare transmite componentele longitudinale şi transversale aleforţelor dintre roată şi drum, precum şi momentele acestor forţe şi determină

caracterul mişcării roţilor faţă de cadrul sau caroseria automobilului,

elementul de amortizare împreună cu frecarea din elementul elastic alsuspensiei, creează forţele de rezistenţă care amortizează oscilaţiilecaroseriei şi roţilor.



Îndeplinirea funcţiilor celor trei elemente principale ale suspensiei poate fi

făcută de către unul şi acelaşi element sau de elemente diferite.

Tipul suspensiei este determinat în primul rând de construcţia elementului de

ghidare. Din acest punct de vedere, suspensiile pot fi: dependente (cu punte rigidă) şi

independente (cu punte articulată). Particularităţile suspensiei dependente constau în

existenţa legăturii rigide între roţile din stânga şi cele din dreapta prin intermediul

punţii, caracteristic fiind faptul că deplasarea unei roţi pe verticală la trecerea peste

denivelare, se transmite şi celeilalte roţi. Arcul din foi este, în general, elementul

elastic al acestui tip de suspensii. Construcţia suspensiei dependente precum şi

deservirea în exploatare sunt simple. Suspensia dependentă prezintă însă şi unele

dezavantaje:

- apariţia unor fenomene giroscopice, care de la anumite viteze, introduc oscilaţii

periculoase roţilor de direcţie;

- greutatea maselor nesuspendate este mare, în special în cazul roţilor

motoare;

- modificarea unghiului de înclinare al roţilor de direcţie;

- erori în cinematica sistemului de direcţie, etc.

Independenţa suspensiei este caracterizată de faptul că roţile pot oscila pe

verticală, nelegat una de alta în raport cu cadrul sau caroseria automobilului. În

funcţie de planul în care se deplasează roata la ridicarea pe verticală a acesteia,

suspensiile independente pot fi: cu deplasarea roţilor în plan longitudinal, în plan

transversal, sau în ambele planuri. Suspensiile independente, faţă de cele

dependente, au avantajul că permit micşorarea oscilaţiilor de ruliu ale caroseriei,

asigurând o îmbunătăţire a manevrabilităţii şi stabilităţii, cât şi o greutate mică a

părţilor nesuspendate.

Necesitatea utilizării în măsură cât mai mare a avantajelor fiecărui tip de

suspensie a condus la faptul că în prezent, la autoturismele moderne se foloseşte

exclusiv suspensia independentă la roţile din faţă, şi în măsură din ce în ce mai mare şi



la roţile din spate. La autobuze şi autocamioane este răspândită suspensia

dependentă, iar în ultimul timp a început să fie folosită la roţile din faţă suspensia

independentă.

Ansamblul soluţiilor constructive ale suspensiei şi în special modul de legare aroţilor la caroserie, influenţează direct unghiurile de deviere laterală ale pneurilor şi

deci manevrabilitatea şi stabilitatea automobilului.

12.1. Factorii care influenţează confortabilitatea autovehiculelor

La deplasarea automobilului, neregularităţile drumului sau terenului produc

vibraţii ale roţilor care se transmit punţilor şi, de la acestea prin intermediul

suspensiei, cadrului şi caroseriei. Suspensia realizează legătura elastică cu

amortizarea dintre punţi sau roţi, şi cadrul sau caroseria automobilului. Elementele

elastice ale suspensiei preiau sarcinile dinamice rezultate în urma componentelor

verticale ale forţelor de interacţiune dintre roţi şi drum.

Elementele de amortizare ale suspensiei asigură amortizarea vibraţiilor

verticale ale masei suspendate a automobilului, reducând efectiv amplitudinea

acestor vibraţii.

Viteza de deplasare a unui automobil pe drumuri cu suprafaţă neregulată este

limitată în primul rând de calităţile suspensiei, în special de calităţile de amortizare şi

în al doilea rând de puterea motorului. Confortabilitatea automobilului este

condiţionată în special de suspensie.

Confortabilitatea automobilului reprezintă proprietatea acestuia de a circula cu

vitezele permise de performanţele dinamice fără ca persoanele transportate să aibă

senzaţii neplăcute sau să obosească şi fără ca marfa transportată să se deterioreze.

Vibraţiile automobilului şi calitatea suspensiei depind în primul rând de

parametrii automobilului, respectiv de corelaţiile dintre ei. Parametrii de bază ai

automobilului , care trebuie luaţi în considerare la calculul vibraţiilor şi aprecierea

confortabilităţii automobilului respectiv sunt următorii:



elasticitatea suspensiei; elasticitatea pneurilor; masa suspendată a automobilului şi repartizarea ei (poziţia

centrului de masă şi momentele de inerţie);

masa nesuspendată a automobilului; frecările din suspensie şi în special rezistenţele amortizoarelor. Influenţa acestor parametri asupra confortabilităţii automobilului se studiază,

în strânsă corelaţie cu microprofilul drumului, atât pe cale teoretică, cât şi pe cale

experimentală. Studiul teoretic al vibraţiilor automobilelor se realizează pe modele

dinamice echivalente, de complexitate mai mare sau mai mică, şi se poate efectua

relativ uşor când vibraţiile sunt deterministe. In cazul vibraţiilor aleatoare studiul se

bazează pe metode ale statisticii matematice şi teoriei probabilităţilor.

Condiţiile principale pe care trebuie să le îndeplinească suspensiaautomobilelor sunt următoarele:

elasticitate corespunzătoare, care să asigure o bună confortabilitate; mişcări mici de ruliu; absenţa loviturilor în tampoanele limitatoare şi stabilitatea

automobilului; cinematica corespunzătoare a roţilor comandate, necesară pentru

micşorarea uzurii anvelopelor;

transmiterea forţelor longitudinale şi transversale (în planul orizontal)de la roţi la cadru şi caroserie şi a momentelor reactive, dacă aceastăfuncţie nu este îndeplinită de dispozitive speciale;

amortizarea efectivă a vibraţiilor caroseriei şi a roţilor; posibilitatea dispunerii raţionale în cadrul construcţiei generale a

automobilului;- durabilitatea corespunzătoare a elementelor componente.

12.2. Construcţia suspensiilor de automobil

După tipul elementului elastic, suspensiile se împart în suspensii cu: elemente

metalice (arcuri din foi, arcuri elicoidale, bare de torsiune), de cauciuc, pneumatice,

hidropneumatice şi mixte, obţinute prin combinarea a două sau mai multe elemente

elastice.



Experienţa teoretică şi practică a scos în evidenţă anumite principii de care

trebuie să se ţină seama la alegerea parametrilor suspensiei şi anume:

în scopul măririi confortabilităţii, frecvenţa oscilaţiilor proprii ale suspensiei

trebuie să fie cât mai mică şi să coincidă pe cât posibil cu frecvenţa paşiloromului la mers normal (70... 110 paşi/minut). Frecvenţa oscilaţiilor propriispre care tinde practica construcţiei de automobile este de 90 oscilaţii peminut în stare încărcată şi maximum 110 oscilaţii pe minut în staredescărcată. Aceste frecvenţe corespund cerinţei impuse de protejarea încărcăturii, de a reduce acceleraţiile oscilatorii cât mai mult sub valoareaacceleraţiei gravitaţionale;

rigiditatea elementelor elastice ale suspensiei să fie pe cât posibil mai redusă.Prin aceasta se asigură atât necesitatea de a avea o amortizare bună a

şocurilor, cât şi necesitatea realizării unei frecvenţe proprii reduse aelementului elastic. Micşorarea rigidităţii este însă limitată de creştereasăgeţii statice la sarcină normală, în special la autocamioane, unde diferenţade încărcare de la gol la încărcat este foarte mare.

12.2.1. Construcţia suspensiei dependente

In majoritatea cazurilor, la suspensia dependentă sunt folosite arcurile cu foi simple sau duble, aşezate longitudinal sau transversal faţă de axa automobilului. In

ultimul timp se folosesc şi arcurile pneumatice. Construcţia unei suspensii

dependente cu un singur arc din foi montat longitudinal este arătată î n Fig.12.1.

Caracterul deplasărilor punţii automobilului faţă de caroserie este determinat

de parametrii arcului, adică arcurile cu foi îndeplinesc şi funcţia elementului de

ghidare.

Pentru ca arcul cu foi să poată transmite forţele de tracţiune şi frânare, estenecesar ca unul din capetele lui să fie fixat de caroserie printr-o articulaţie simplă 1,

celălalt capăt fiind fixat prin intermediul cercelului 3. Legătura dintre arc şi punte

trebuie să fie rigidă, pentru a nu permite rotirea punţii sub acţiunea momentelor

reactive. Îmbunătăţirea acestui tip de suspensie se obţine prin introducerea, în



paralel cu elementul elastic principal, a unor arcuri tampoane din cauciuc 2. Sub

acţiunea forţelor verticale, arcul se încovoaie şi foile alunecă una faţă de alta.

Frecarea care ia naştere între foile arcului contribuie la amortizarea oscilaţiilor

caroseriei. Dacă frecarea ar fi uscată, arcul ar deveni prea rigid şi foile lui s-ar uza.

De aceea, la montarea arcurilor, între foi se introduce unsoare consistentă, în care

se adaugă praf de grafit.

Fig. 12.1 Construcţia suspensiei dependente cu un singur arc din foi montat

longitudinal

Profilul laminat al oţelului pentru foile arcului poate avea diferite formestandardizate (Fig.9.1,b). Dacă secţiunea are teşituri, forma 4a sau un canal, forma

4b, atunci fibra medie se deplasează în sus, iar distanţa până la cele mai îndepărtate

puncte ale secţiunii se micşorează şi, în mod corespunzător, scad şi eforturile unitare

de încovoiere. Forma 4a are o concentrare mai mică a eforturilor. Încercările au

arătat că întrebuinţarea acestei secţiuni a dus la o creştere a durabilităţii cu 26% şi

la o micşorare a greutăţii arcului cu cca 13%, comparativ cu cazul folosirii secţiunii

rectangulare. Unele firme folosesc profile cu canelură, forma 4c, care are scopul de a

împiedica deplasarea laterală relativă a foilor.

In unele cazuri, bolţurile arcului sunt înlăturate, iar capetele acestuia se

montează între pernele de cauciuc 2 şi 4, fixate pe suporţi 1 şi 3 ai cadrului

autovehiculului (Fig.12.2.). In acest caz nu mai sunt necesari cerceii, deoarece

pernele elastice de cauciuc permit arcului să-şi modifice lungimea în timpul lucrului.



Fig.12.2.Fixarea arcului longitudinal prin perne de cauciuc

In cazul suspensiei punţilor din spate a autocamioanelor calculată pentru

încărcătura nominală, acesta este prea rigidă când autocamionul circulă gol sau cu

încărcătură parţială. De aceea, în scopul asigurării unei rigidităţi corespunzătoare a

suspensiei, în ambele cazuri de deplasare se foloseşte suspensia cu arc din foi

suplimentar (Fig.12.3.).

Arcul suplimentar 1 este dispus deasupra arcului principal 2. La mărirea

sarcinii pe suspensie, arcul principal se deformează şi caroseria se deplasează în jos;

la o anumită valoare a sarcinii, arcul suplimentar intră în acţiune paralel cu arcul

principal, rigiditatea crescând foarte mult. O modificare mai lină a rigidităţii se obţine

în cazul în care arcul suplimentar este dispus sub arcul principal.



Fig.12.3. Suspensia cu arc din foi suplimentar

Suspensia cu arcuri din foi are avantajul că preia, pe lângă forţele verticale,

şi forţele orizontale rezultate din interacţiunea roţii cu drumul, fără a necesita

elemente de ghidare suplimentare. Aceste arcuri însă au greutate mare şi necesită

spaţiu mare. Din aceste motive, întrebuinţarea lor începe să nu mai fie preferată la

autoturisme şi autobuze. Suspensia cu foi de arc obişnuită, a cărei rigiditate esteconstantă, trebuie calculată la sarcina maximă posibilă. Ca urmare a acestui lucru

în cazul circulaţiei cu sarcina parţială, suspensia este prea rigidă. Aceasta duce la

înrăutăţirea condiţiilor de muncă ale conducătorului auto şi la uzura prematură a

pneurilor. Pentru înlăturarea acestui neajuns este necesară o caracteristică

elastică progresivă.

12.2.2. Construcţia suspensiei independente



La suspensia independentă fiecare roată este suspendată direct de cadrul sau

caroseria automobilului, astfel încât deplasarea unei roţi nu depinde de deplasarea

celeilalte.

Suspensia independentă a roţilor din faţă asigură o elasticitate mai bună şimersul mai lin al automobilului, eliminând oscilaţiile roţilor care apar la viteze mari şi

care îngreunează conducerea automobilului. Acest tip de suspensie se realizează cu

arcuri elicoidale şi bare de torsiune şi poate fi de două feluri: cu oscilaţia roţilor în

plan transversal şi longitudinal.

In cazul utilizării arcurilor elicoidale, ca elemente elastice ale suspensiei, în

construcţia punţii se prevăd elemente suplimentare de ghidare, arcul fiind capabil să

preia numai forţele ce acţionează pe direcţia axei sale. Datorită frecărilor interne mici,

în comparaţie cu arcul din foi, la folosirea arcului elicoidal se prevăd totdeauna

amortizoare care funcţionează în paralel cu elementul elastic.

Arcurile elicoidale au cunoscut o largă răspândire, ca elemente elastice,

datorită avantajelor pe care le prezintă faţă de arcurile din foi, din care se

menţionează: durabilitatea mai mare, greutate redusă, nu necesită întreţinere în

exploatare, execuţie mai simplă.

La suspensiile independente în funcţie de construcţia punţii, arcul elicoidal sedispune între cadru şi braţul superior, între cadru şi braţul inferior sau poate fi de tip

Mc Pherson.

Fig. 12.4. Construcţia suspensiei independente cu arc elicoidal



In Fig.12.4. este prezentată schema constructivă a unei suspensii

independente la care arcul elicoidal este dispus între cadru şi braţul superior al

patrulaterului de ghidare. La această construcţie arcul elicoidal 3 este concentric cu

amortizorul hidraulic telescopic 2 şi este dispus înclinat faţă de verticală. Arcul

elicoidal este fixat la un capăt de cadrul 1, iar celălalt este legat de braţul superior.

Elementele de ghidare ale punţii sunt braţul superior 4 şi braţul inferior 5, legate

articulat la lonjeronul automobilului şi direct pe fuzetă, fapt care face ca la această

construcţie să lipsească pivotul ca piesă directă. Cele două braţe sunt de formă

triunghiulară.

Schema constructivă a suspensiei independente de tip Mc Pherson este

prezentată în Fig.12.5.

Fig.12.5. Schema constructivă a suspensiei independente de tip Mc Pherson

In acest caz braţul oscilant 3 nu mai este triunghiular, iar braţul superior

lipseşte complet şi este înlocuit cu elementul elastic 1 şi amortizorul telescopic 2

dispus concentric. Corpul amortizorului 2 este construit suficient de rezistent pentru a

prelua o bună parte din forţele care apar la deplasarea automobilului, lucru care

permite şi montajul fuzetei 5 a roţii.

La această construcţie forţele de tracţiune şi frânare sunt preluate de un tirant

montat în articulaţia 4. Avantajul acestui tip de suspensie este asigurat de

modificarea neînsemnată a ecartamentului punţii din faţă şi înclinării roţilor în



timpul deplasării automobilului peste anumite neregularităţi şi în viraj. De

asemenea între roata faţă stânga şi dreapta se creează un spaţiu mult mai mare

decât la celelalte construcţii, lucru necesar la plasarea grupului motopropulsor

transversal, soluţie care se foloseşte tot mai mult la ora actuală.

La suspensia independentă cu bare de torsiune, elementul elastic îl constituie o

bară încastrată la un capăt, la celălalt capăt acţionând momentul de torsiune dat de

roată sau puntea automobilului. La oscilarea roţilor sau a punţii automobilului în plan

vertical, forţele dinamice ce apar pe elementele amintite deformează bara de

torsiune, producând deformaţii elastice de torsiune. Rigiditatea suspensiei la această

construcţie se reglează prin mărirea sau micşorarea răsucirii statice a barelor de

torsiune la montare.

12.2.3. Construcţia suspensiei cu element elastic nemetalic

Elementul elastic nemetalic folosit în construcţia de automobile poate fi de

două feluri şi anume: element elastic pneumatic şi element elastic hidropneumatic.

Elementul elastic pneumatic este raţional să se introducă, în special, în

suspensia automobilelor la care greutatea maselor suspendate variază în limite largi,

în funcţie de încărcătură cum sunt autobuzele, autocamioanele grele şi autotrenurile.

Prin modificarea presiunii aerului în elementul pneumatic se poate regla automatrigiditatea suspensiei, astfel că săgeata şi frecvenţa oscilaţiilor proprii să rămână

aceeaşi, indiferent de valoarea sarcinii statice.

La suspensia cu element elastic hidropneumatic reglabil, ca element elastic se

foloseşte aerul comprimat care se introduce în instalaţie într-o cantitate constantă, iar

pentru reglarea automată a înălţimii centrului de masă funcţie de sarcina statică se

foloseşte uleiul sub presiune debitat de o pompă antrenată de motor.

Încercările de a realiza suspensii la care elementul elastic principal esteconstruit din cauciuc vulcanizat nu au dat rezultate pozitive, datorită deformaţiilor

remanente pe care le prezintă cauciucul la solicitare de lungă durată (îmbătrânire).

Rezultatele foarte bune s-au obţinut prin folosirea arcurilor de cauciuc ca arcuri

suplimentare. Deoarece în formă compactă cauciucul are elasticitate limitată, se



utilizează forma numită aeon (arc tubular de cauciuc cu ştrangulări), care permite o

săgeată suficient de mare.

Datorită uşurării construcţiilor şi caracteristicilor elastice îmbunătăţite, în ultimii

ani, folosirea acestora a luat o amploare foarte mare în construcţia autobuzelor şiautocamioanelor de mare capacitate.

12.3. Amortizoarele suspensiei

Amortizoarele folosite în suspensia automobilelor au rolul de a disipa rapid

energia oscilaţiilor verticale ale caroseriei şi ale roţilor automobilului prin

transformarea ei în energie calorică cedată mediului ambiant.

Amortizoarele sunt montate în paralel cu elementele elastice principale ale

suspensiei şi reprezintă un element de bază în asigurarea confortului şi siguranţei

circulaţiei.

La automobilele moderne, cele mai utilizate sunt amortizoarele hidraulice

telescopice. Principiul de lucru al acestor amortizoare constă în următoarele: la

deplasarea relativă a masei suspendate faţă de masa nesuspendată, lichidul

vâscos din corpul amortizorului este obligat să treacă prin orificii calibrate de secţiunemică. Datorită frecării lichide care apare la trecerea acestuia prin orificiile calibrate,

energia oscilaţiilor se transformă în energie calorică.

Dependenţa dintre forţa de rezistenţă a amortizorului F (forţa opusă de lichid

la trecerea prin orificiile calibrate) şi viteza relativă vp dintre masa suspendată şi

nesuspendată (viteza pistonului amortizorului) defineşte caracteristica de amortizare

dată de relaţia:

F = c.vpi

în care: c este coeficientul de rezistenţă al amortizorului; i - exponentul vitezei.



In funcţie de exponentul vitezei i, caracteristica de amortizare poate fi liniară (i

=1), regresivă (i <1) şi progresivă (i >1). Avantajul amortizoarelor cu caracteristică

regresivă constă în valoarea mai redusă a forţelor de rezistenţă la viteze mari de

oscilaţie şi deci transmiterea unor forţe mici la cadru sau caroserie. Cele cu

caracteristică progresivă prezintă avantajul că forţele de rezistenţă sunt mici la viteze

reduse de oscilaţie (deplasarea cu viteze reduse sau deplasarea pe căi cu denivelări

line) şi cresc rapid cu creşterea vitezei de oscilaţie. Caracteristica optimă este o

caracteristică pătratică (i =2), care asigură un confort corespunzător, iar oscilaţiile

punţii se amortizează mai rapid după o lege pătratică şi se va obţine o siguranţă mai

mare în circulaţie.

In funcţie de raportul dintre coeficientul de rezistenţă al amortizorului la cursa

de comprimare Cc (cursa de apropiere a maselor) şi cursa de destindere Cd (cursa dedepărtare a maselor) amortizoarele hidraulice telescopice pot fi:

- cu dublu efect şi caracteristică simetrică, la care Cc = Cd ;

- cu dublu efect şi caracteristică asimetrică, la care d c C C ;

- cu simplu efect, la care Cc = 0, iar 0d C .

Marea majoritate a amortizoarelor actuale sunt cu dublu efect şi caracteristica

de amortizare asimetrică cu Cd = (2...5)Cc. Folosirea unei astfel de caracteristici este

motivată prin tendinţa de a micşora efectul şocurilor la trecerea roţii peste denivelări

proeminente, printr-o amortizare mai mică în cursa de comprimare.

12.3.1. Construcţia amortizoarelor de automobile

Din punct de vedere constructiv, amortizoarele hidraulice telescopice pot fi

monotubulare sau bitubulare. La rândul lor, cele bitubulare pot fi cu scurgerea

lichidului în ambele sensuri (cu circulaţia parţială a lichidului) şi în sens unic (cu

circulaţia totală a lichidului). Amortizoarele monotubulare pot fi cu cameră de

compensare şi hidropneumatice.



După modul de lucru, amortizoarele pot fi reglabile şi nereglabile.

Amortizoarele reglabile pot fi cu reglare mecanică, semiautomată, cu autoreglare.

Oricare ar fi tipul amortizorului, pentru ca el să corespundă scopului, este

necesar ca acesta să îndeplinească următoarele condiţii:

- să asigure o amortizare corespunzătoare oscilaţiilor caroseriei şi roţilorautomobilului;

- greutatea şi dimensiunile de gabarit să fie cât mai mici şi construcţia cât maisimplă;

- să se monteze uşor în suspensia automobilului;- să asigure stabilitate caracteristicii de amortizare în diferite condiţii de

exploatare.Pentru a exemplifica modul de funcţionare a unui amortizor hidraulic

telescopic bitubular nereglabil se prezintă schema din Fig.12.6.

Fig.12.6. Schema amortizorului hidraulic bitubular

Părţile principale ale amortizorului sunt: pistonul 2 cu orificiile de trecere şi

supapa de destindere; ansamblul 1 al orificiilor de trecere şi supapei de

comprimare prin care se face legătura între compartimentul A de sub piston şi

compartimentul C de compresie; sistemul de ghidare şi etanşare 6.



La partea suspendată a automobilului este montat capătul 8 al amortizorului,

prin intermediul unei bucşe de cauciuc. Solidar cu capătul superior 8 sunt tija 5 a

pistonului 2 şi tubul de protecţie 7. La partea nesuspendată este montat capătul

inferior 9 şi sistemul de ghidare şi etanşare 6, constituind în acest fel corpul

amortizorului. Cilindrul de lucru 4, în care culisează pistonul 2 este montat prin

presare în corpul de ghidare şi etanşare 6 şi se sprijină pe capătul inferior 9.

Volumul interior al cilindrului de lucru 4, împărţit de pistonul 2 în două

compartimente A şi B, este umplut cu lichid vâscos. Datorită deplasării relative

dintre masa suspendată şi nesuspendată, la deplasarea pistonului 2 în cilindrul de

lucru 4, lichidul se ndeplasează dintr-un compartiment în altul prin orificiile din

piston. Întrucât la apropierea maselor, tija pistonului intră complet în

compartimentul B, o parte din lichid, egală cu volumul tijei trebuie evacuat prin

ansamblul 1 în rezervorul de compensare C format între cilindrul de lucru 4 şi tubul

curs bazele inginerie autovehiculelor

Documents