Przekładnia kierownicza: usterki, wymiana i konserwacja

📄 Pobierz ten przewodnik w PDF

Pierwsza skarga kierowcy najczęściej brzmi tak samo: „kierownica zrobiła się ciężka". Czasem jest to „pojawił się luz", czasem „wyje przy manewrowaniu", a czasem „skądś kapie olej". W pojazdach użytkowych niemal wszystkie te objawy pukają do drzwi tego samego zespołu — przekładni kierowniczej oraz połączonych z nią przewodów i węży hydraulicznych. Ten zespół nie psuje się nagle jak układ hamulcowy, lecz podstępnie: najpierw lekki luz, potem opór przy manewrowaniu, następnie wyciek, a w końcu unieruchomienie pojazdu w trasie. Ten poradnik omawia przekładnię kierowniczą oraz przewody zasilania i powrotu językiem warsztatu: do czego służy, jak się psuje, jak ją diagnozować, jak wymieniać i jak wydłużyć jej żywotność.

Czym jest przekładnia kierownicza? Zadanie i zasada działania

Przekładnia kierownicza to zespół, który zamienia ruch obrotowy z wału kierownicy za pomocą mechanizmu zębatego i przekazuje go przez ramię Pitmana na układ drążków przedniej osi, wspomagając ten ruch siłą hydrauliczną; podłączone do niej przewody stanowią natomiast trakt doprowadzający olej pod ciśnieniem z pompy do przekładni i odprowadzający olej powrotny do zbiornika.

W obciążonym ciągniku siodłowym masa spoczywająca na przedniej osi liczona jest w tonach; obrócenie tego obciążenia samą siłą ramion kierowcy jest niemożliwe. Dlatego układ ma architekturę „zintegrowanego wspomagania hydraulicznego": mechanizm zębaty i wspomaganie hydrauliczne znajdują się w tym samym korpusie. Gdy kierowca obraca kierownicą, drążek skrętny i zawór obrotowy (rotary valve) wewnątrz przekładni lekko się skręcają; zawór otwiera się, a olej pod ciśnieniem z pompy zostaje skierowany na właściwą stronę tłoka roboczego. Tłok popycha sektor zębaty i pomaga w obracaniu kierownicą. Po puszczeniu kierownicy zawór wraca do położenia środkowego, ciśnienie się wyrównuje, a wspomaganie ustaje.

Drugą połową układu jest często pomijany trakt przewodów. Przewód wysokiego ciśnienia biegnący od pompy do przekładni, przewód niskiego ciśnienia powrotny z przekładni do zbiornika oraz przewód ssawny między zbiornikiem a pompą tworzą układ krwionośny systemu. Przewężenie, pęknięcie lub poluzowana złączka w tym miejscu mogą doprowadzić do niepotrzebnej wymiany sprawnej przekładni. Przewody te są dobrane pod kątem drgań, temperatury i ruchów kabiny; nie da się „poradzić sobie" podobnie wyglądającym wężem.

• Korpus przekładni: Korpus odlewany; mieści cylinder tłoka roboczego, sektor zębaty i gniazdo zaworu.
• Śruba bez końca i nakrętka kulkowa (recirculating ball): Mechanizm powszechny w pojazdach użytkowych; kulki zmniejszają tarcie i przenoszą wysokie obciążenia.
• Tłok roboczy: Tłok zintegrowany z nakrętką kulkową; zamienia ciśnienie hydrauliczne w siłę liniową.
• Wał sektora (wał Pitmana): Wał wyjściowy przekładni; osadza się na nim wielowypustowo ramię Pitmana (ramię drążka).
• Drążek skrętny i zawór obrotowy: Serce układu, decydujące o odczuciu kierowcy i stopniu wspomagania.
• Zawór ograniczający ciśnienie (przelewowy): Chroni układ przed nadciśnieniem przy pełnym skręcie.
• Zestaw uszczelniaczy, o-ringów i osłon przeciwpyłowych: Uszczelniacze wału sektora i wału wejściowego to najczęstsze miejsca wycieków.
• Przewód ciśnieniowy: Od wylotu pompy do przekładni; zwykle kombinacja rurki stalowej i elastycznego węża wysokiego ciśnienia.
• Przewód/wąż powrotny: Z przekładni do chłodnicy oleju i zbiornika; niskie ciśnienie, wysoki przepływ.
• Złączki, banjo i podkładki uszczelniające: Drobne, ale decydujące elementy, które należy wymieniać przy każdym demontażu.

Zintegrowana hydrauliczna przekładnia kierownicza (najpowszechniejsza architektura w pojazdach użytkowych)

Stosowana w zdecydowanej większości samochodów ciężarowych, ciągników siodłowych i autobusów. Do tej klasy należą przekładnie zintegrowane typu ZF i ich odpowiedniki. Zaletą jest wytwarzanie siły wspomagania bezpośrednio na mechanizmie zębatym i brak potrzeby dodatkowego siłownika w układzie drążków. Wadą jest to, że przy zaniedbaniu obsługi jeden zespół zużywa się jednocześnie mechanicznie i hydraulicznie.

Zastosowania z siłownikiem pomocniczym (dodatkowym tłokiem wspomagającym)

W ciągnikach o dużym obciążeniu osi, pojazdach trzyosiowych oraz niektórych autobusach i maszynach roboczych, oprócz przekładni występuje dodatkowy siłownik hydrauliczny połączony z osią. W tego typu pojazdach źródłem skargi „kierownica zrobiła się ciężka" często nie jest przekładnia, lecz siłownik pomocniczy albo doprowadzony do niego przewód. W diagnostyce nie należy podejmować decyzji bez wyodrębnienia tego drugiego obiegu.

Trakt przewodów: rurka stalowa czy wąż elastyczny?

W miejscach, gdzie występuje ruch względny między silnikiem a ramą, stosuje się elastyczny wąż wysokiego ciśnienia, a na stałych odcinkach — rurkę stalową. Strefa złączki, w której obie części się łączą, jest najbardziej obciążonym punktem układu; kumulują się tam zarówno drgania, jak i udary ciśnienia. Przy poszukiwaniu wycieku właśnie te złączki przejściowe sprawdza się w pierwszej kolejności.

Objawy usterek i diagnostyka

Najczęstszym błędem przy skargach na układ kierowniczy jest natychmiastowe obwinianie przekładni. Tymczasem ten sam objaw może wywołać luz na końcówce drążka, zmęczona pompa, zatkany przewód, niski poziom oleju albo ciśnienie w ogumieniu. Właściwa kolejność jest taka: najpierw poziom i jakość oleju, potem przewody i pompa, a na końcu przekładnia. Poniższa tabela zawiera najczęściej spotykane w warsztacie objawy oraz kontrole różnicujące.

Pomiar ciśnienia i przepływu: test kończący dyskusję

Między wylot pompy a wlot przekładni podłącza się zestaw testowy z zaworem odcinającym. Na biegu jałowym odczytuje się ciśnienie układu; następnie krótko skręca się kierownicę do pełnej blokady, aby zobaczyć ciśnienie maksymalne (przelewowe). Przez chwilowe zamknięcie zaworu mierzy się szczytowe ciśnienie, jakie potrafi wytworzyć pompa. Jeżeli ciśnienie szczytowe pompy jest wystarczające, a w przekładni ciśnienie jest niskie, przeciek znajduje się wewnątrz przekładni. Jeżeli obie wartości są niskie, podejrzenie pada na pompę lub przewody. Nie trzymaj zaworu zamkniętego dłużej niż kilka sekund; olej szybko się nagrzewa i uszkadza pompę.

Luz jest w przekładni czy w połączeniach?

To rozróżnienie oszczędza pieniądze. Jedna osoba porusza kierownicą z małą amplitudą, a druga obserwuje kolejno wał wejściowy, ramię Pitmana i końcówki drążków. Jeżeli wał wejściowy się porusza, a ramię Pitmana reaguje z opóźnieniem, źródło jest wewnątrz przekładni; jeżeli ramię Pitmana się porusza, a koło reaguje z opóźnieniem, luz jest na końcówce drążka, sworzniu osi lub w połączeniu. Liczba sprawnych przekładni wymienionych z powodu zużytego układu drążków jest w warsztatach niebagatelna.

Sam olej jest narzędziem diagnostycznym

Ciemny olej o zapachu spalenizny wskazuje na przegrzewanie; mleczny, spieniony olej — na zasysanie powietrza; olej z metalicznym połyskiem — na zużycie pompy lub wnętrza przekładni. Gdy widoczne są cząstki metalu, sama wymiana części nie wystarczy; konieczne jest przepłukanie układu i oczyszczenie przewodów, w przeciwnym razie nowa część podzieli ten sam los.

Etapy wymiany / montażu

1. Udokumentuj diagnozę: Przed decyzją o wymianie zapisz wyniki pomiaru ciśnienia/przepływu, kontroli luzu i lokalizacji wycieku. Dane te są potrzebne do porównania po montażu.
2. Zweryfikuj referencję: Porównaj z nową częścią numer OE zdemontowanej przekładni, profil wielowypustu wału wejściowego, stożek wału sektora oraz liczbę obrotów od blokady do blokady. Jeśli wymieniany jest przewód, dopasuj także długość, gięcie i typ złączki.
3. Zaznacz położenie na wprost: Przy kołach ustawionych na wprost oznacz farbą koło kierownicy, wał wejściowy oraz wielowypust ramienia Pitmana i wału sektora. Położenie środkowe przekładni będzie punktem odniesienia przy montażu.
4. Spuść olej i odłącz przewody: Opróżnij zbiornik, podstaw naczynie zbiorcze. Odłącz przewody ciśnieniowy i powrotny, oznaczając je. Złączki luzuj przytrzymując korpus kluczem kontrującym; wszystkie odłączone przyłącza i końce przewodów natychmiast zaślep.
5. Zdemontuj ramię Pitmana: Odkręć nakrętkę i użyj odpowiedniego ściągacza do ramienia. Nigdy nie próbuj zdejmować ramienia uderzeniami młotka; uszkadza to wał sektora i łożyska wewnątrz przekładni.
6. Rozłącz połączenie z wałem kierownicy: Poluzuj śrubę przegubu krzyżakowego i odłącz wał od wału wejściowego. Na tym etapie nie obracaj swobodnie kołem kierownicy; można rozregulować taśmę spiralną i położenie mechanizmu.
7. Zdejmij przekładnię z ramy: Luzuj śruby montażowe stopniowo. Przekładnia jest ciężka — opuszczaj ją z podparciem. Obejrzyj powierzchnię przylegania na ramie pod kątem pęknięć i odkształceń.
8. Oczyść trakt i oceń przewody: Jeśli montowana jest nowa przekładnia, przepłucz przewody ciśnieniowy i powrotny czystym olejem pod ciśnieniem. Jeśli stwierdzono cząstki metalu, koniecznie przepłucz lub wymień przewody oraz ewentualną chłodnicę. Węża zmęczonego, wybrzuszonego lub popękanego pod żadnym pozorem nie używaj ponownie.
9. Zamontuj nową przekładnię: Osadź przekładnię na ramie i wkręć śruby ręcznie, a następnie dokręć je na krzyż, stopniowo, momentem podanym w instrukcji. Znajdź położenie środkowe nowej przekładni (licząc obroty od blokady do blokady i ustawiając na połowę) i zgraj je z oznaczonym położeniem na wprost.
10. Podłącz ramię Pitmana i wał: Osadź wielowypust zgodnie ze znakami, dokręć nakrętkę momentem z instrukcji i wymień element zabezpieczający, jeśli występuje. Podłącz przegub wału kierownicy na czysto; sprawdź, czy śruba prawidłowo trafiła w rowek wielowypustu.
11. Podłącz przewody i napełnij układ: Podłącz złączki z nowymi podkładkami uszczelniającymi. Napełnij zbiornik czystym olejem typu wskazanego przez producenta; nie mieszaj różnych typów oleju.
12. Odpowietrzanie i kontrola końcowa: Przed uruchomieniem silnika, przy kołach uniesionych nad podłożem, powoli obróć kierownicę kilka razy od blokady do blokady i uzupełnij poziom. Następnie uruchom silnik na biegu jałowym i powtórz tę samą czynność; kontynuuj, aż zniknie piana. Nie przytrzymuj długo pełnego skrętu. Sprawdź szczelność, zleć kontrolę geometrii przedniego zawieszenia (zbieżności), a po krótkiej jeździe próbnej ponownie skontroluj wszystkie połączenia i poziom oleju.

Na co uważać (częste błędy)

• Zbijanie ramienia Pitmana uderzeniami: Uszkadza wał sektora i łożyska wewnętrzne; koniecznie użyj ściągacza.
• Pominięcie położenia środkowego przekładni: W przekładni zamontowanej z przesuniętym środkiem koło kierownicy nie stoi prosto, a wspomaganie w jedną stronę jest niewystarczające.
• Użycie niewłaściwego oleju hydraulicznego: Olej inny niż wskazany przez producenta (lub mieszanka różnych typów) powoduje pęcznienie uszczelniaczy i utratę lepkości.
• Ponowne użycie podkładek miedzianych/aluminiowych: Zgnieciona podkładka przecieknie już przy pierwszym cyklu nagrzewania; wymieniaj przy każdym demontażu.
• Montaż węża załamanego lub napiętego: Wąż z naruszonym promieniem gięcia zwęża się od wewnątrz i szybko pęka. Zamontuj komplet klipsów prowadzących.
• Radzenie sobie z wyciekiem „dolewaniem oleju": Pompa pracująca przy spadającym poziomie zasysa powietrze i wkrótce dochodzi do rachunku.
• Pominięcie regulacji zbieżności: Jeśli po wymianie przekładni nie sprawdzi się geometrii przedniej osi, pojawia się zużycie opon i przesunięcie środka kierownicy.
• Próba „skasowania" luzu śrubą regulacyjną: Wymuszanie regulacji środka w zużytej przekładni powoduje zakleszczanie i nagrzewanie w strefie środkowej. Regulacja nie jest lekarstwem na zużycie.
• Zapominanie o napięciu paska: Luźny pasek powoduje spadek ciśnienia i wycie przy manewrze pełnego skrętu; obwiniana jest przekładnia.
• Lekceważenie przewodu ssawnego: Luźna opaska między zbiornikiem a pompą wpuszcza powietrze do układu, nie roniąc przy tym ani kropli oleju.

Wartości techniczne i punkty kontrolne

Poniższe wartości to typowe / ogólne referencyjne zakresy dla hydraulicznych układów kierowniczych pojazdów użytkowych. Różnią się w zależności od klasy pojazdu, obciążenia osi, typu przekładni i producenta; wartość dokładna wynika z instrukcji serwisowej.

• Przy każdym przeglądzie okresowym otwórz korek zbiornika i sprawdź kolor oleju oraz obecność piany.
• Przetrzyj suchą ściereczką nasadę ramienia Pitmana i dolną powierzchnię przekładni, a po kilku dniach sprawdź ponownie; tak wychwytuje się mikrowycieki.
• W przypadku pęknięć, wybrzuszeń lub widocznego oplotu drutowego na powłoce zewnętrznej węża wysokiego ciśnienia wymień wąż bez zwłoki.
• Sprawdź kompletność klipsów i opasek na trasie węża; przetarcie prowadzące do przebicia jest częstą przyczyną wycieku.
• Kontroluj łącznie napięcie paska pompy i powierzchnię koła pasowego.
• Zmierz luz kierownicy i zapisz go w karcie obsługi; tendencja wzrostowa mówi więcej niż pojedynczy pomiar.
• Po wymianie przekładni skontroluj ponownie momenty dokręcenia połączeń i poziom oleju w ciągu pierwszych 500 – 1.000 km.

Konserwacja i żywotność

Przekładnia kierownicza to zespół, który przy właściwym oleju i rozsądnej temperaturze pracy może służyć niemal przez cały okres eksploatacji pojazdu. Trzy rzeczy skracające jej żywotność są prawie zawsze te same: zestarzały lub zanieczyszczony olej, przegrzewanie oraz ciągła praca na pełnym skręcie. Po stronie przewodów czynnikiem decydującym jest starzenie się węża i przetarcia na trasie prowadzenia. Dlatego lepsze rezultaty daje ustawienie obsługi w duchu „chroń olej i przewody", a nie „chroń przekładnię".

• Kontroluj poziom oleju okresowo: Powolny spadek poziomu to wczesny zwiastun jeszcze niewidocznego wycieku.
• Wymieniaj olej i ewentualny filtr na czas: Zestarzały olej traci zarówno właściwości smarne, jak i uszczelniające; przy ciężkiej eksploatacji skróć interwał.
• Oceniaj węże według ich wieku: Nawet pozornie sprawny wąż twardnieje z upływem lat i może uwalniać cząstki z powierzchni wewnętrznej. Przy wymianie przekładni oceń również wąż.
• Nie zaniedbuj zarządzania temperaturą: Utrzymuj w czystości lamele chłodnicy oleju, jeśli występuje; zatkana chłodnica męczy cały układ.
• Porozmawiaj o stylu jazdy: Kręcenie kierownicą na postoju („manewr na sucho") męczy zarówno przekładnię, jak i opony. Manewry należy w miarę możliwości wykonywać przy pojeździe będącym w lekkim ruchu.
• Kontroluj układ drążków razem z przekładnią: Końcówka drążka z luzem obciąża przekładnię udarowo i przyspiesza zużycie wewnętrzne.
• Zamykaj wycieki wcześnie: Niewielki wyciek uszczelniacza zamienia się w uszkodzenie pompy, gdy poziom spadnie; rozwiązanie problemu, póki jest mały, zawsze wychodzi taniej.
• Logika zestawu przy wymianie: Przy wymianie przekładni należy wymienić razem podkładki uszczelniające, a w razie potrzeby wąż i olej; wymiana pojedynczej części i pozostawienie reszty sprowadza awarię z powrotem.

W praktyce w pojeździe, w którym olej wymieniany jest na czas i nie przytrzymuje się pełnego skrętu, przekładnia kierownicza nie sprawia problemów przez długie lata. Natomiast w pojeździe, w którym wyciek przez lata „załatwia się dolewaniem oleju", odchodzą razem i przekładnia, i pompa. Odpowiedź na pytanie „ile kilometrów wytrzyma przekładnia" kryje się nie tyle w przebiegu, co w dyscyplinie eksploatacji i obsługi.

Najczęściej zadawane pytania

Kierownica zrobiła się ciężka — czy przekładnia jest do wymiany?

Nie od razu. Po kolei należy sprawdzić poziom oleju hydraulicznego, napięcie paska pompy, drożność przewodów, ciśnienie w ogumieniu i geometrię przedniej osi. Jeśli to wszystko jest w porządku, wykonuje się pomiar ciśnienia na wylocie pompy i na wlocie przekładni; jeśli pompa wytwarza wystarczające ciśnienie, a na przekładni odczyt jest niski, na pierwszy plan wysuwa się przeciek wewnętrzny przekładni.

Czy luz na kierownicy pochodzi z przekładni, czy z końcówki drążka?

Do rozróżnienia wykonuje się kontrolę we dwie osoby: jedna porusza kierownicą z małą amplitudą, druga obserwuje kolejno wał wejściowy, ramię Pitmana i końcówki drążków. Jeżeli wał wejściowy się obraca, a ramię Pitmana reaguje z opóźnieniem, źródło jest wewnątrz przekładni; jeżeli ramię Pitmana się porusza, a koło reaguje z opóźnieniem, luz jest w elementach połączeniowych.

Podczas obracania kierownicą słychać wycie — co to oznacza?

Najczęstszą przyczyną jest niski poziom oleju lub powietrze, które dostało się do układu. Jeśli w zbiorniku widać spienienie, należy skontrolować przewód ssawny, korek zbiornika i opaski. Jeżeli po skorygowaniu poziomu i odpowietrzeniu dźwięk się utrzymuje, ocenia się zużycie pompy.

Przekładnię kierowniczą się naprawia, czy wymienia w całości?

Jeśli występuje wyłącznie wyciek uszczelniacza, a luz mechaniczny mieści się w granicach, naprawa zestawem uszczelniaczy/uszczelek jest możliwa. Jeżeli jednak luz zębny się powiększył, łożysko wału sektora jest zużyte lub w układzie stwierdzono cząstki metalu, wymiana całego zespołu jest wyborem właściwszym ze względów bezpieczeństwa.

Jakiego oleju hydraulicznego należy używać?

Decyduje typ wskazany przez producenta pojazdu; niektóre zastosowania wymagają oleju typu ATF, inne specjalnego oleju do hydraulicznego układu kierowniczego. Mieszanie różnych typów prowadzi do pęcznienia uszczelniaczy i utraty właściwości. Przed napełnieniem zweryfikuj specyfikację w instrukcji.

Na co zwrócić uwagę przy wymianie przewodu układu kierowniczego?

Długość, kąt gięcia i typ złączki muszą być identyczne jak w oryginale; wąż należy zamontować bez naruszenia promienia gięcia, bez naprężenia i z kompletem zamontowanych klipsów. Podkładki uszczelniające trzeba wymienić, a po montażu przeprowadzić odpowietrzanie i kontrolę szczelności.

Czy po zgaśnięciu silnika kierownica zablokuje się całkowicie?

Nie, połączenie mechaniczne pozostaje, więc kierownicą można obracać; jednak z powodu utraty wspomagania hydraulicznego staje się wyraźnie cięższa. W takiej sytuacji należy w kontrolowany sposób zjechać w bezpieczne miejsce i się zatrzymać. Jeżeli przy wyłączonym silniku wyczuwa się zacinanie lub sztywność kierownicy, trzeba szukać uszkodzenia mechanicznego.

Czy po wymianie przekładni potrzebna jest regulacja zbieżności?

Tak, kontrola jest konieczna. Gdy zmienia się położenie środkowe przekładni i kąt montażu ramienia Pitmana, środek układu kierowniczego może się przesunąć; bez kontroli geometrii przedniej osi koło kierownicy nie stoi prosto, a zużycie opon przyspiesza.

Przekładnia kierownicza należy do nielicznych części, które w warsztacie zauważa się późno, a rozwiązać trzeba wcześnie: jeden dzień zwłoki najczęściej dopisuje do rachunku także koszt pompy i przewodów. Rodzina produktów Przekładnia Kierownicza VADEN ORIGINAL znajduje się w katalogu jako pozycja magazynowa, dopasowana do zastosowań w pojazdach użytkowych według referencji OE; ustalenie właściwej referencji przekładni i przewodu na podstawie numeru VIN i danych osi pojazdu oraz zaplanowanie zapasu na czas to przygotowanie, które w warsztacie zwraca się najbardziej.