Zespół piasty przedniej to kompletny zespół obrotowy znajdujący się pośrodku każdego przedniego koła, który mocuje koło do zwrotnicy pojazdu, utrzymuje ciężar pojazdu w tym narożniku i umożliwia swobodne obracanie się koła wokół stałej osi, jednocześnie umożliwiając całemu zespołowi obracanie się w lewo i w prawo w celu kierowania. W nowoczesnych pojazdach zespół piasty koła przedniego to prawie zawsze uszczelniony, zjednoczony element — pojedynczy przykręcany zespół składający się z łożyska koła, kołnierza piasty, w którym montowane są śruby koła, oraz zintegrowanego pierścienia dźwiękowego ABS, a wszystko to wstępnie zmontowane i nasmarowane w celu wyeliminowania konieczności serwisowania samego łożyska w terenie. Gdy wewnętrzne łożysko ulegnie zużyciu, całą piastę przednią i zespół łożyska wymienia się jako jedną część.
Tym, co sprawia, że zespół piasty przedniej jest bardziej wymagający mechanicznie niż jego tylny odpowiednik, jest kombinacja sił, które musi wytrzymać jednocześnie. Oprócz wytrzymywania obciążeń pionowych wynikających z masy pojazdu i poziomych obciążeń osiowych powstających na zakrętach, łożysko piasty przedniej musi również uwzględniać trzpień układu kierowniczego, co oznacza, że podczas obracania koła stale pracuje pod różnymi kątami względem linii środkowej zwrotnicy. W pojazdach z napędem na przednie koła zespół piasty osi przedniej przenosi również moment obrotowy silnika z półosi CV na koło napędowe, dodając, oprócz wszystkiego innego, obciążenia skrętne. To wieloosiowe środowisko obciążenia powoduje, że zespoły łożysk piast kół przednich są często nieco solidniejsze w konstrukcji niż zespoły tylne w tym samym pojeździe i dlatego konsekwencje ich awarii – w tym wpływ na precyzję kierowania, skuteczność hamowania i działanie ABS – są natychmiast odczuwalne przez kierowcę.
The zespół piasty przedniej z zewnątrz wygląda jak prosty dysk, ale jego wewnętrzna konstrukcja została precyzyjnie zaprojektowana tak, aby zarządzać wieloma jednoczesnymi kierunkami obciążenia. Zrozumienie tego, co znajduje się w środku, wyjaśnia, dlaczego komponent ulega awariom i dlaczego prawidłowa instalacja nie podlega negocjacjom w celu osiągnięcia pełnej żywotności.
Łożysko w nowoczesnym zespole piasty koła przedniego to prawie powszechnie dwurzędowe łożysko kulkowe skośne — konfiguracja, która przenosi obciążenia promieniowe (docisk ciężaru pojazdu), obciążenia osiowe w obu kierunkach (boczne siły na zakrętach z obu stron) i obciążenia momentowe (siły zginające powstające podczas kierowania) w kompaktowej, uszczelnionej obudowie. Układ dwurzędowy oznacza, że dwa pierścienie kulek pracują obok siebie, zachowując przeciwne kąty zwilżania, dzieląc między sobą obciążenia i naturalnie równoważąc łożysko w stosunku do naporu osiowego z obu kierunków. Cały zespół jest uszczelniony po obu stronach uszczelkami wargowymi o niskim współczynniku tarcia, które zatrzymują fabrycznie zapakowany smar syntetyczny przez cały okres eksploatacji łożyska i eliminują zanieczyszczenia drogowe — wodę, sól, brud i pył hamulcowy — które w przeciwnym razie szybko spowodowałyby degradację powierzchni łożysk.
Kołnierz piasty to skierowana na zewnątrz powierzchnia montażowa, na której osadzona jest tarcza hamulcowa i koło. Do tego kołnierza wciśnięte są śruby dwustronne kół — gwintowane słupki, na które dokręcane są nakrętki mocujące. Bicie czołowe kołnierza, mierzone jako całkowite bicie wskazane (TIR) w stosunku do osi obrotu łożyska, bezpośrednio określa, czy pojazd będzie cierpiał z powodu bicia bocznego koła i tarczy hamulcowej. Wysokiej jakości zespoły piasty przedniej są produkowane z bardzo wąskimi tolerancjami bicia, zazwyczaj poniżej 0,002 cala TIR, ponieważ nawet niewielkie bicie kołnierza wzmacnia się przez tarczę hamulcową, powodując pulsację pedału, która sprawia wrażenie wypaczonych tarcz, nawet gdy same tarcze są idealnie płaskie. Dlatego też wymiana uszkodzonego zespołu piasty koła przedniego na część o niskiej jakości może skutkować usterką wibracyjną występującą po naprawie.
W zespole piasty przedniej osi lub na nim zintegrowany jest pierścień dźwiękowy — precyzyjnie obrobiony pierścień z równomiernie rozmieszczonymi zębami lub biegunami magnetycznymi, który czujnik prędkości koła ABS odczytuje podczas obrotu piasty. Sygnał ten stanowi podstawę działania ABS, kontroli trakcji, elektronicznej kontroli stabilności, a w nowoczesnych pojazdach – wektorowania momentu obrotowego i zaawansowanych systemów wspomagania kierowcy. Dokładność sygnału prędkości zależy od równomiernego rozstawu zębów i stałej szczeliny powietrznej pomiędzy czujnikiem a pierścieniem. Zużycie łożyska, które umożliwia luz promieniowy w zespole łożyska piasty przedniej, zmienia tę szczelinę powietrzną przy każdym obrocie koła, generując zaszumiony, niespójny sygnał czujnika, który generuje kody usterek i wyłącza systemy bezpieczeństwa, zanim samo łożysko ulegnie katastrofalnej awarii.
Awaria zespołu łożyska piasty przedniej ma charakter postępujący — rozwija się na przestrzeni tysięcy kilometrów i objawia się sekwencją objawów, które nasilają się. Wczesna identyfikacja problemu i podjęcie działań zapobiega przekształceniu się sytuacji w tryb awarii krytycznej dla bezpieczeństwa.
Charakterystycznym objawem zużycia łożyska piasty przedniego koła jest buczenie lub warczenie o niskiej częstotliwości, które narasta i opada bezpośrednio wraz z prędkością pojazdu, niezależnie od pracy silnika. Hałas pochodzi ze zużytych powierzchni łożysk — gdy kulki toczą się po mikrowżerach i odpryskach na bieżniach łożysk, wytwarzają wibracje, które piasta i zwrotnica przenoszą do podwozia i kabiny w postaci słyszalnego dźwięku. Na wczesnych etapach może to być zauważalne dopiero przy prędkości powyżej 45 mil na godzinę na gładkiej nawierzchni. W miarę zużywania się łożyska hałas staje się wyraźniejszy przy niższych prędkościach i w trudniejszych warunkach jazdy. Wykonywanie skrętu bocznego na cichej drodze — delikatne przesuwanie ciężaru pojazdu z boku na bok — powoduje przesunięcie obciążenia pomiędzy przednimi łożyskami: jeśli hałas wzrasta, gdy ciężar obciąża prawą stronę (skręt w lewo) i maleje, gdy ciężar obciąża lewą stronę, oznacza to awarię prawego zespołu piasty przedniej. Przeciwny wzór wskazuje lewą stronę.
Ponieważ zespół piasty przedniej jest bezpośrednio połączony poprzez zwrotnicę z drążkiem kierowniczym, drgania generowane przez łożyska przenoszą się na kierownicę łatwiej z przodu niż z tyłu. Zużyty zespół łożyska piasty przedniej może powodować drżenie lub brzęczenie kierownicy, które pojawia się przy określonych prędkościach lub w szerszym zakresie prędkości w miarę postępu zużycia. Objaw ten pokrywa się z kilkoma innymi potencjalnymi przyczynami – wśród nich niewyważeniem opon, biciem koła i zużytymi końcówkami drążków kierowniczych – co oznacza, że drgania łożysk piasty przedniej należy odróżnić od innych źródeł na podstawie dokładnej kontroli, a nie zakładać. Jeśli jednak drganiom towarzyszy słyszalny hałas lub luz wykryty podczas testu koła, diagnoza wymiany przedniej piasty staje się znacznie bardziej pewna.
Zespół piasty koła przedniego, w którym wystąpił luz łożyskowy wystarczający do generowania błędnych sygnałów czujnika prędkości koła, spowoduje ustawienie kodów usterek w modułach ABS i kontroli stabilności, zanim objawy mechaniczne staną się poważne. Lampka ostrzegawcza ABS, lampka kontroli trakcji i kontrolka kontroli stabilności mogą świecić pojedynczo lub łącznie, w zależności od konstrukcji układów pojazdu. Skan diagnostyczny identyfikujący usterkę czujnika prędkości koła w określonym zakręcie – bez uszkodzeń przewodów lub problemów ze złączem w samym czujniku – zdecydowanie wskazuje, że przyczyną jest zespół piasty przedniej osi w tym zakręcie. Wymiana zespołu piasty eliminuje mechaniczne źródło błędnego sygnału, a lampki ostrzegawcze powinny zgasnąć samoczynnie po krótkiej jeździe, gdy przywrócone zostaną spójne odczyty czujnika.
W bardziej zaawansowanych stadiach awarii w zespole łożyska piasty przedniej występuje mierzalny luz mechaniczny. Chwytanie opony na godzinie 12. i 6. i próba kołysania nią ujawnia luz osiowy w łożysku; chwyt na godzinie 3 i 9 testuje luz promieniowy. Wszelkie wykrywalne luzy w przednim kole – szczególnie na osi kierowanej – stanowią poważne zagrożenie dla bezpieczeństwa wymagające szybkiej naprawy. Oprócz generowanego przez nie hałasu i wibracji, przednie łożysko ze znacznym luzem może wpływać na geometrię układu kierowniczego i powodować nieprzewidywalność prowadzenia pojazdu podczas manewrów awaryjnych. Koło przednie, które podczas jazdy osiągnęło stan widocznych drgań, stwarza bezpośrednie ryzyko awarii i nie należy nim jeździć do czasu zakończenia wymiany piasty przedniej.
Większość zespołów piasty przedniej i łożysk zaprojektowano tak, aby wytrzymała w normalnych warunkach od 80 000 do 250 000 mil, ale żywotność w rzeczywistych warunkach znacznie się różni. Identyfikacja czynników skracających żywotność łożyska pomaga zapobiegać powtarzającym się awariom po wymianie zespołu piasty przedniej.
| Przyczyna | Mechanizm uszkodzenia | Jak złagodzić |
| Uderzenie w dziurę i krawężnik | Brinelling — nagłe przeciążenia wgłębień w bieżniach łożysk, tworzące szorstkie powierzchnie toczne | Unikaj agresywnych uderzeń w krawężniki; sprawdzić po każdym mocnym uderzeniu |
| Uszkodzenie uszczelnienia i przedostanie się wilgoci | Woda i sól zanieczyszczają smar, powodują korozję bieżni i przyspieszają odpryski zmęczeniowe | Używaj wysokiej jakości piast z uszczelnionymi łożyskami; unikać długotrwałych przepraw na głęboką wodę |
| Nieprawidłowy moment montażowy | Nadmierny moment obrotowy powoduje załamanie luzu wewnętrznego; Zbyt niski moment obrotowy powoduje korozję cierną na powierzchniach montażowych | Zawsze używaj skalibrowanego klucza dynamometrycznego, aby dokładnie dopasować specyfikację pojazdu |
| Koła z rynku wtórnego z nieprawidłowym przesunięciem | Zwiększony moment obrotowy ramienia na łożysku wynikający ze zmiany przesunięcia koła zwiększa obciążenie łożyska | Dopasuj fabryczne przesunięcie koła lub pozostań w akceptowalnym zakresie producenta |
| Montaż dystansu koła | Elementy dystansowe przesuwają koło na zewnątrz, zwielokrotniając naprężenie zginające na łożysku | Unikaj przekładek; jeśli pożądane jest poszerzenie rozstawu kół, użyj kół o prawidłowym odsadzeniu |
| Zużyte lub źle ustawione elementy zawieszenia | Nadmierne pochylenie lub zbieżność obciążają łożysko nierównomiernie, przyspieszając jednostronne zmęczenie wyścigiem | Podczas wymiany piasty wykonaj ustawienie geometrii kół i sprawdź wszystkie elementy zawieszenia |
Jedną z przyczyn zasługujących na szczególną uwagę jest połączenie zużytej geometrii zawieszenia i nowego montażu piasty. Zamontowanie nowego łożyska piasty przedniej w pojeździe o znacznie odbiegającym od specyfikacji pochyleniu koła – spowodowanym zużytymi tulejami wahaczy, wygiętym amortyzatorem lub wcześniejszą kolizją – naraża nowe łożysko na takie samo nierównomierne obciążenie, które prawdopodobnie przyczyniło się do awarii starego. Wykonanie kontroli zbieżności czterech kół i sprawdzenie wszystkich otaczających elementów zawieszenia podczas wymiany przedniej piasty nie jest sprzedażą dodatkową — jest to odpowiedni standard staranności, który chroni żywotność nowej piasty.
Test skrętu bocznego i test uderzenia koła opisane w części poświęconej objawom dostarczają mocnych dowodów kierunkowych, ale dokładna diagnoza przed zakupem zespołu piasty przedniego koła wyklucza inne komponenty, które mogą imitować objawy łożysk i potwierdza, który zakręt faktycznie wymaga uwagi.
Wymiana piasty przedniej jest prostą operacją w większości pojazdów z napędem na przednie i tylne koła, jeśli wymagane są odpowiednie narzędzia i zwrócenie szczególnej uwagi na specyfikację momentu obrotowego. Zespoły piasty przedniej z napędem na cztery koła zwiększają złożoność piasty blokującej lub stałego osprzętu osi napędu na cztery koła, ale podstawowa procedura jest taka sama. Oto, na czym polega ta praca od początku do końca.
Przed podniesieniem pojazdu poluzuj nakrętki mocujące danego koła, gdy znajduje się ono jeszcze na podłożu. W pojazdach z napędem na przednie koła dużą nakrętkę osi pośrodku piasty — zwykle o średnicy od 30 mm do 36 mm i dokręcaną momentem od 150 do 250 ft-lbs — należy również poluzować, utrzymując piastę nieruchomo pod ciężarem pojazdu; próba poluzowania tej nakrętki, gdy pojazd stoi na podnośniku, zwykle kończy się niepowodzeniem bez specjalnego narzędzia do mocowania piasty. Należy zaopatrzyć się w skalibrowany klucz dynamometryczny pokrywający pełny zakres, od śrub wspornika zacisku (zwykle 80–120 ft-lbs) po moment dokręcania nakrętki osi, ściągacz do piast umożliwiający wyciągnięcie piasty, która zablokowała się w otworze zwrotnicy, szczotkę drucianą i olej penetrujący do przygotowania otworu zwrotnicy oraz środek przeciwzatarciowy do zewnętrznej średnicy piasty podczas montażu.
Po bezpiecznym podniesieniu i podparciu pojazdu na podnośnikach zdejmij koło i odłóż je na bok. Zdemontować zacisk hamulcowy odkręcając wspornik zacisku — nie pozwalać, aby zacisk zwisał za przewód hamulcowy; podeprzyj go drucianym haczykiem z korpusu sprężyny lub cewki. Zsuń tarczę hamulcową z czoła piasty. W pojazdach z napędem na przednie koła i pojazdach AWD odkręć nakrętkę osi mocującą półoś CV w otworze piasty i wciśnij półoś do wewnątrz, aby odłączyć ją od wypustów piasty. Odłącz złącze czujnika prędkości koła, zwracając uwagę na poprowadzenie wiązki przewodów, aby można było ją ponownie zamontować tą samą ścieżką bez ryzyka otarcia o ruchome części.
Zespół piasty koła przedniego mocuje się do zwrotnicy za pomocą zazwyczaj trzech lub czterech śrub, do których dostęp można uzyskać od strony zwrotnicy. Śruby te są często silnie skorodowane w pojazdach o dużym przebiegu, a penetrujący olej zastosowany wcześniej znacznie ułatwia ich usunięcie. Po wyjęciu wszystkich śrub mocujących korpus piasty powinien zostać ręcznie wyciągnięty z otworu zwrotnicy w nowszym pojeździe o niskim przebiegu. W każdym pojeździe, który był narażony na działanie soli drogowej przez ponad pięć lub sześć lat, zewnętrzna średnica piasty prawie na pewno zostanie zatarta w otworze zwrotnicy w wyniku korozji, co wymaga wyjęcia specjalnego ściągacza piasty. Nigdy nie używaj półosi jako wybijaka do wybijania piasty — powoduje to uszkodzenie przegubu homokinetycznego i potencjalnie powierzchni otworu zwrotnicy.
Po wymontowaniu starego zespołu piasty przedniej dokładnie wyczyść otwór zwrotnicy szczotką drucianą i rozpuszczalnikiem. Sprawdź powierzchnię otworu pod kątem wypukłych grzbietów korozyjnych, wgłębień lub zniekształceń – spiłuj wszelkie wzniesienia, aż nowa piasta wsunie się w otwór ręcznie bez konieczności użycia siły. Przed włożeniem nałóż cienką, równą warstwę środka przeciwzatarciowego na zewnętrzną średnicę piasty. Wprowadź nową piastę przednią i zespół łożyska prosto w otwór, wkręć ręcznie wszystkie śruby mocujące przed dokręceniem którejkolwiek z nich, a następnie dokręć je na krzyż zgodnie ze specyfikacją producenta pojazdu. Na osiach napędzanych zamontuj nową nakrętkę osi — zawsze wymieniaj nakrętkę osi, nigdy nie używaj ponownie starej — i dokręć ją zgodnie ze specyfikacją producenta. Zamontuj ponownie tarczę hamulcową, zacisk, złącze czujnika prędkości koła i koło, dokręcając każdy element mocujący określoną wartością.
Rynek części zamiennych do zespołów piast kół przednich obejmuje szeroki zakres jakości, a dokonanie właściwego wyboru bezpośrednio wpływa na czas trwania naprawy. Następujące kryteria oddzielają niezawodne piasty zamienne od problematycznych:
Praca nie kończy się w momencie dokręcenia ostatniej śruby. Kilka kolejnych kroków po wymianie zespołu łożyska piasty przedniej sprawdza, czy instalacja przebiegła pomyślnie i stwarza warunki, w których nowa piasta może osiągnąć pełną żywotność.
Wykonaj krótką jazdę próbną — zaczynając od niskiej prędkości w cichym miejscu — i uważnie słuchaj, czy nie słychać żadnych dźwięków dochodzących z naprawionego narożnika. Nowe łożysko jest nieco głośniejsze niż dobrze zużyte przez pierwsze kilka mil, ponieważ zużywają się wszelkie pozostałości obróbki na powierzchniach bieżni, ale powinien to być bardzo słaby, gładki dźwięk, a nie charakterystyczne zgrzytanie lub warczenie uszkodzonego łożyska. Jeśli oryginalny dźwięk jest całkowicie nieobecny, diagnoza i naprawa były prawidłowe. Jeśli podobny dźwięk będzie się powtarzał, sprawdź ponownie diagnozę — możliwe, że po stronie przeciwnej również wystąpił problem z łożyskiem, który staje się słyszalny teraz, gdy skorygowano głośniejszą stronę.
Należy zlecić ustawienie zbieżności czterech kół w ciągu pierwszych kilkuset mil po wszelkich pracach związanych z przednim zawieszeniem, które obejmują demontaż i ponowny montaż elementów mających wpływ na geometrię kół. Proces demontażu zespołu piasty, nawet bez naruszania wahaczy lub drążków kierowniczych, może spowodować niewielkie zmiany w położeniu koła, które z czasem kumulują się w niewspółosiowości. Prawidłowe ustawienie zmniejsza obciążenie łożysk do zaprojektowanego poziomu i wydłuża żywotność nowego zespołu piasty przedniej osi, a także zapobiega nierównomiernemu zużyciu opon, które niezależnie powoduje niewspółosiowość.
Sprawdź ponownie moment dokręcenia nakrętki osi w pojazdach z napędem na przednie koła po przejechaniu pierwszych 50–160 mil. W przypadku nowych elementów złącznych może wystąpić niewielkie początkowe osiadanie — zwłaszcza w przypadku powłok antykorozyjnych — a potwierdzenie, że nakrętka osi nadal ma zadany moment obrotowy na tym wczesnym etapie, nic nie kosztuje, a daje całkowitą pewność, że montaż piasty będzie bezpieczny w dłuższej perspektywie.
• ADD: 42705 Grand River Avenue, Suite 201, Novi. Michigan 48375, USA.
© Copyright 2017 Hangzhou Hanji Auto Parts.co., Ltd. All Rights Reserved. Producent jednostek koła
