Podvozkové centrum APM Bilstein – 7. díl: Kola (náboje kol)

Z hlediska bezpečnosti jsou ložiska a kolové jednotky důležitou součástí automobilu. Vady na těchto komponentech zapříčiněné nadměrným opotřebením nebo nesprávnou montáží mohou vést k těžkým dopravním nehodám. Při opravách těchto skupin je nutné přesně dodržovat pokyny a instrukce výrobců automobilů, případně ložisek. Výměna ložiska musí být provedena odborně, s nezbytným dílenským vybavením a v odpovídajícím prostředí.

Hlavní zásady pro výměnu ložisek a ložiskových jednotek v kolech automobilů:

základním předpokladem pro úspěšnou práci je bezprašné a čisté prostředí
součásti související s montáží nových ložisek nesmí být deformovány nebo jinak poškozeny
všechny původní díly použité k zpětné montáži musí být prověřeny na svoji funkčnost
veškeré práce související s demontáží a montáží (včetně nastavování předepsaných vůlí) musí být provedeny vhodným nářadím a přípravky
nová ložiska vyjmout z obalu až před samotným montážním úkonem
při provádění samotné montáže je třeba dodržovat čistotu
valivá ložiska se nesmí rozebírat
před montáží namazat těsnící plochy těsnících kroužků
u otevřených ložisek je nutné před montáží namazat valivá tělíska a oběžné dráhy
používat jen mazivo, které kvalitou odpovídá specifikaci výrobce vozidla, případně výrobce ložiska
při montáži je nutné ložisko a těsnící kroužek umístit do správné polohy
při montáži ložiska musí síla vždy bezpodmínečně působit na plochu kroužku, který se zalisovává
matici utahovat podle předepsaného postupu momentovým klíčem na hodnoty určené výrobcem
po ukončení montážních prací přezkoušet funkčnost celého uzlu, tj. valivý odpor, vůli atd.

U ložisek s magnetickým kroužkem je třeba dodržet některé další zásady:

plastovou krytku odstranit z ložiska až těsně před samotnou montáží
magnetický kroužek musí být po namontování v poloze proti senzoru
magnetický kroužek nesmí přijít do styku s magnetickým polem, nesmí se znečistit a mechanicky poškodit
montáž je nutné provádět v souladu s předpisy výrobce vozidla
správnost montáže a funkčnost systému ABS musí být ověřena zkušební jízdou

Montážní nářadí a přípravky

Nářadí a přípravky používané k výměně ložisek kol automobilů je většinou specifické pro každou jednotlivou aplikaci. Uložení kol na vozidle řeší výrobci konstrukčně tak, aby co nejlépe plnilo požadavky na ně kladené. Z toho vyplývá fakt, že prakticky pro každý model auta existuje samostatné demontážně – montážní speciální nářadí. Pomoc pro neznačkové servisy nabízejí výrobci speciálním nářadí (např. značky KLANN), které vyhovuje širšímu okruhu použití. Univerzální sady umožňují demontážně – montážní práce na více značkách a typech automobilů. Ložiskové jednotky i samostatná ložiska vyžadují vždy poměrně přesný postup práce při současném dodržování montážních zásad. Jakékoliv vybočení z těchto pravidel má negativní dopad na kvalitu práce a obvykle zapříčiní razantní zkrácení životnosti uložení kola !

Klasická kuželíková ložiska

Na trhu náhradních dílů mají stále svoje místo klasická kuželíková ložiska. Jsou obvykle používána u předních, ale i zadních nepoháněných kol. Výroba kuželíkových ložisek vychází z přísných kvalitativních norem. Používají se obvykle ve dvojicích. Skládají se z vnějšího a vnitřního kroužku a ocelové lisované klece, která vede oběžná tělíska – kuželíky na oběžných drahách. Pokud je při jejich montáži dodržen technologický postup a respektovány montážní tolerance jsou, díky přesným styčným úhlům a nízkému příčnému profilu, schopna přenášet axiální i radiální zatížení. Kuželíková ložiska se v nábojích kol automobilů používají dlouhá léta a jsou osvědčeným konstrukčním prvkem. Určitým problémem je náročnost na přesné dodržování technologického postupu při jejich montáži.

Předpoklady pro úspěšnou aplikaci kuželíkových ložisek:

Náboj v pořádku – Montážní plochy pro uložení vnějšího a vnitřního kroužku nesmí být nijak poškozené
Kvalitní mazivo – Je potřeba používat výhradně k kvalitní a neznečištěný mazací tuku v přesně odměřeném množství. Mazivo totiž tvoří životnostní náplň a zanesené nečistoty vytvářejí v uložení „brusnou pastu“ snižující kilometrový proběh.
Nové těsnící kroužky – Dalším nezbytným předpokladem k dosažení přepokládané životnosti je použití nových a kvalitních těsnících kroužků nedovolujících únik maziva a vniknutí nečistot na oběžné dráhy
Předepsaná vůle – Vymezení výrobcem předepsané vůle je zásadním problémem montáže ložiska. Přesný postup určuje technická dokumentace a jakákoliv odchylka od předepsané technologie je příčinou většinou rychlého snížení životnosti.
Otáčení při utahování – Zvláště nebezpečné je nedodržení pravidla o neustálém otáčení ložisky při utahování náboje. Pokud jsou ložiska stažena ve statické poloze (bez otáčení nábojem) dojde v místě styku valivých tělísek s oběžnými drahami k narušení povrchu. Nová ložiska jsou již v této fázi neodvratně zničena, aniž by vozidlo popojelo z místa.
Správné přípravky – Velmi důležité je použití správných přípravků k demontáži a montáži ložisek. Plynulá síla vyvozená lisem je nenahraditelnou kvalitou ve srovnání s údery kladiva.

Kolové jednotky

Dodržování výše uvedených zásad v praxi je někdy problematické, a tak byla hledána cesta jak vliv lidského činitele omezit. Samozřejmě byly i jiné důvody vedoucí k novému konstrukčnímu řešení – kolovým jednotkám. Postupem doby vznikly kolové jednotky, které je možné generačně rozdělit do třech skupin.

První generace
V podstatě se jedná o dvojřadé kuličkové ložisko s kosoúhlým stykem. Skládá se z jednoho vnějšího kroužku a dvou kroužků vnitřních. Vnitřní kroužky vymezí po dotažení předepsanou vůli. Při momentovém zatížení ložiska v zatáčkách vytváří jednotka výtečnou podporu. Klece ložiska jsou vyrobeny z plastické hmoty. Ložisková jednotka je naplněna trvalou náplní mazacího tuku a utěsněna na celou dobu životnosti. V některých případech je možné se setkat s ložiskovou jednotkou,u které jsou kuličky nahrazeny kuželíky. S těmito ložiskovými jednotkami se setkáváme většinou u hnaných kol, ale používají se též u nepoháněných kol s bubnovou brzdou u menších typů automobilů. V těsnícím kroužku ložiska bývá zpravidla aplikováno impulsní kolo pro snímač ABS. V tomto případě je velice důležité, aby ložisko bylo při montáži správně orientováno a byla tak zachována funkce ABS. Ložisko s impulsním kolem v těsnění nesmí být vystaveno rázům, úderům a magnetickým objektům, což by mohlo přímo ovlivnit funkci ABS.

Případ z praxe:
Do opravny se dostavil stálý zákazník s vozidlem FORD Mondeo, rok výroby 2002. Předmětem neplánované návštěvy servisu byla nadměrná hlučnost ložisek zadní nápravy, která se objevila prakticky ze dne na den. Na vozidle je prováděna pravidelná údržba v naší dílně a jeho stav je, i s ohledem na stáří, možné označit za velmi dobrý. Překvapením pro všechny byl stav ložisek zadní nápravy. Hlučnost byla tak silná, že prakticky neumožňovala při jízdě poslech autorádia. Otázka zněla, co bylo příčinou tak rychlé změny v opotřebení ložisek. Situace se vyjasnila po delším rozhovoru s majitelem a prohlídce vozidla. Zákazník si v pneuservisu nechal vyměnit zimní kola za letní. Vzhledem k tomu, že náš servis není vybaven na tyto práce, probíhala tato výměna u jiné firmy. Plechové disky se zimními pneumatikami byly slanou vodou tak dobře prosoleny, že těsné středící otvory disku přikorodovaly dokonale k nábojům. Vzniklo téměř nerozebíratelné spojení, které však bylo nutné rozebrat. Síly použité k uvolnění zadních kol z nábojů byly natolik mohutné a samozřejmě vedeny různými směry, že poškodily ložiska a ta se stala zdrojem nepříjemného a dosti silného hluku.
Jedná se o věc mezi mechaniky poměrně známou, ale přesto se opakující. Tímto neduhem netrpí jenom automobily FORD Mondeo, ale i vozidla jiných značek. Pokud není náboj a disk před montáží pečlivě očištěn a namazán, dojde zpravidla k popsané situaci. Dosti často se pak problém přenáší na kvalitu ložisek v kolech.

Druhá generace
Kolová jednotka vznikla po zkušenostech s provozem ložiska první generace. Vnější kroužek ložiska tvoří současně přírubu a celek plní funkci náboje. Na vnější části kroužku ložiska – přírubě se přímo nacházejí nákružky pro montáž brzd a vystředění kola včetně závitových otvorů, případně svorníků pro připevnění kola. Rozměry a tvar příruby jsou samozřejmě přizpůsobeny požadavkům výrobce automobilu. Impulsní kroužek pro ABS je obvykle namontován na vnějším kroužku ložiska nebo je jeho přímou součástí. Kolová jednotka v tomto provedení se obvykle používá pro přední nebo zadní nepoháněná kola.

Třetí generace
Jedná se o plně integrovaný systém zjednodušující konstrukční řešení celého uzlu kola automobilu. Ložiska náboje kola tvoří jednu přírubu pro upevnění kola a kotouče brzdy a druhá příruba je vlastně rameno sloužící k upevnění celého náboje k tlumiči pérování. Náboj kola v tomto provedení může být použit u poháněných i nepoháněných kol. Kroutící moment se v případě poháněného kola přenáší přes drážky z hnacího hřídele na náboj.

Kolová jednotka pro lehké nákladní automobily a SUV
Kolová jednotka se skládá z dvojřadého kuličkového ložiska s kosoúhlým stykem. Ložisko se vyznačuje tím, že vnější oběžná dráha má větší průměr a větší počet kuliček než vnitřní oběžná dráha. Toto konstrukční uspořádání zvyšuje nosnost ložiska a zlepšuje tuhost náboje – ve srovnání s tradičním kuželíkovým ložiskem až o 50%, což přináší určité výhody.2020