We współczesnych nowoczesnych samochodach z napędem na tylne lub przednie koła, do ich łożyskowania są stosowane z powodzeniem od kilku już lat piasty zespolone. Dla producentów szczególnie ważne stało się stworzenie konstrukcji węzła łożyskowego zajmującego jak najmniej miejsca w kierunku osiowym. W odróżnieniu od tradycyjnej piasty z dwoma pojedynczymi łożyskami stożkowymi zastosowano tu między innymi łożyska kulkowe skośne dwurzędowe. Jedną z zalet stosowania piasty zespolonej jest to, że w większości przypadków jest ona uszczelniona i nasmarowana na cały okres użytkowania. Poza tą niewątpliwą zaletą można wymienić jeszcze kilka innych:

• ustalony luz wzdłużny łożyska,
• zwarta budowa w kierunku wzdłużnym,
• mały ciężar masy nieresorowanej,
• znacznie ułatwiony montaż.

Dążenia producentów samochodów do maksymalnego uproszczenia konstrukcji oraz do wysokiej niezawodności i niemal całkowitej bezobsługowości przynajmniej niektórych podzespołów doprowadziły do ewolucyjnych zmian konstrukcji łożysk kulkowych, co zaowocowało powstaniem kolejnych rozwiązań nazwanych kolejnymi generacjami.

Zespolona piasta pierwszej generacji ( rys.3) została wyposażona w dwurzędowe skośne łożysko kulkowe, w którym jedna z bieżni wewnętrznych opiera się o czaszę kulistą przegubu półosi napędowej, a druga dociskana jest do niej przez centralną nakrętkę piasty. Wielkość naprężenia łożyska ustalona jest przez producenta pojazdu wielkością momentu dokręcenia nakrętki centralnej. Należy pamiętać, że w wielu pojazdach nakrętka ta posiada wstępne naprężenie gwintu i jest jednorazowego użytku!
Rozwiązanie takie zastosowano między innymi w samochodach Opel Kadett, Astra, Vectra, Volkswagen Golf i innych.

W zespolonej piaście drugiej generacji (rys.4) posunięto się do zupełnie nowatorskiego rozwiązania. Zrezygnowano bowiem z obsady łożyska na rzecz rozbudowania jego bieżni zewnętrznej o kołnierz zastępujący piastę. Bezpośrednio do niego mocowane są elementy wirujące układu hamulcowego i koło jezdne. Spowodowało to ograniczenie liczby elementów, zmniejszenie masy nieresorowanej i obniżenie kosztów produkcji. Rozwiązanie takie zastosowano w samochodzie Nissan Primera.

W rozwiązaniu trzeciej generacji (rys.5) możemy mówić o łożysku będącym jednocześnie piastą i zwrotnicą koła. Konstrukcja powstała w wyniku analizy zespołu koło – łożysko i wszystkich elementów im towarzyszących. Przez zastosowanie kołnierza mocującego na pierścieniu zewnętrznym można go przymocować do elementów zawieszenia koła. W prostej linii może być np. zwrotnicą koła kierowanego. Pierścień wewnętrzny z odpowiednio ukształtowanym kołnierzem pełni rolę piasty, do której mocuje się tarczę hamulcową i koło jezdne. Łącznik – czop przegubu napędowego z wielowypustem jest zamocowany bezpośrednio w otworze pierścienia wewnętrznego zarówno przy napędzie na koła przednie jak i tylne. Cały zespół jest lżejszy, prosty w budowie i montażu. Konstrukcja tego rodzaju została zastosowana między innymi w autach Fiat Panda i Ford Mondeo.

W kołach samochodów niezależnie od generacji piasty łożyska są smarowane smarem stałym (plastycznym). Zespoły te narażone są na liczne uszkodzenia wynikające z techniki jazdy i umiejętności kierowcy oraz z warunków, w jakich eksploatowany jest pojazd.
W pracach prowadzonych nad konstrukcją samochodowych łożysk tocznych wytyczono trzy główne kierunki badań, które obejmują zagadnienia trwałości, smarowania i uszczelnienia łożysk. Łożyska powinny mieć trwałość minimum 15 lat, ponieważ tak określana jest średnio trwałość samochodu. Oznacza to, że taką samą trwałość powinien mieć również smar i uszczelnienia, aby zapewnić niezawodność działania węzła łożyskowego przez cały okres żywotności samochodu.
W piastach tradycyjnych z łożyskami stożkowymi zastosowanie mają pierścienie uszczelniające Zimmera najczęściej z pojedynczą wargą. Wynika to z faktu takiego rozwiązania konstrukcyjnego węzła łożyskowego, które uniemożliwia stosowanie łożysk zamkniętych. Piasty zespolone zostały z założenia zaprojektowane w taki sposób, aby zastosować łożyska zamknięte. Uszczelki tych łożysk muszą w skuteczny sposób chronić łożysko przed zanieczyszczeniami i wilgocią. Najlepszymi uszczelkami są uszczelnienia stykowe z gumy, tworzyw sztucznych i innych materiałów, wzmocnione wkładkami metalowymi, z tworzyw lub włókna szklanego.
Przykłady niektórych rozwiązań przedstawiono na rysunku 6.

Do łożysk samochodowych w większości przypadków stosuje się smary litowe. Są to smary plastyczne wykonane na bazie mydeł litowych i oleju mineralnego. Smary litowe stosowane w Europie nadają się do pracy w zakresie temperatur od –30ºC do 120ºC. Są odporne na działanie wody, chronią przed korozją, są odporne na starzenie i nadają się do pracy przy wysokich prędkościach obrotowych łożyska.
Należy pamiętać o tym, że aby uzyskać założoną trwałość łożysk kół, podczas wykonywania czynności obsługowo – naprawczych należy zachować daleko idącą czystość podzespołów, narzędzi i środków pomocniczych, stosować się do zaleceń producenta i nie przesadzać z nadmierną ilością smaru, ponieważ jego nadmiar powoduje wzrost temperatury łożyska w czasie pracy, a smar może ulec rozkładowi. Nie należy również “po swojemu” ładować smarem zamkniętych łożysk wypełnionych fabrycznie ładunkiem smaru.
Łożyska oczywiście zużywają się w sposób naturalny. Zachodzą w nich procesy zmęczeniowe objawiające się drobnymi wykruszeniami powierzchni oraz ścierne zużycie powierzchni roboczych. Oprócz naturalnych procesów zużycia, utrata przez łożysko zdolności do pracy może być spowodowana najczęściej przez:

• błędy wykonawcze,
• niewłaściwą konserwację i magazynowanie,
• niewłaściwy dobór łożyska do warunków eksploatacyjnych, stosowanie źle dobranych zamienników lub wybranie łożyska kiepskiej jakości,
• niewłaściwy lub niestaranny montaż w węźle łożyskowym,
• użycie niewłaściwego smaru lub dopuszczenie zanieczyszczeń,
• eksploatację pojazdu z uszkodzonym uszczelnieniem piasty lub łożyska.

Objawy zużycia lub uszkodzenia łożysk piasty koła mogą być bardzo różne. Poniżej przytaczam najczęściej występujące:

• wibracja kół jezdnych i drgania układu kierowniczego,
• głośna praca kół jezdnych,
• stukot i wzrastający szum,
• “wycie” obracającego się koła szczególnie przy niektórych prędkościach jazdy,
• przytłumione odgłosy tarcia metalicznego.

Przy pewnym doświadczeniu i praktyce warsztatowej można na podstawie oceny słuchowej występujących objawów ustalić przypuszczalne uszkodzenie łożyskowania i skierować pojazd do naprawy nie czekając na kłopotliwą awarię na drodze i związane z nią dodatkowe koszty.
 

Literatura:
     1. Rynek Motoryzacyjny - dwumiesięcznik
     2. Auto Moto Serwis - miesięcznik
     3. Samochody od A do Z
     4. Podwozia samochodów podstawy konstrukcji - J. Reimpell, J. Betzler
     5. Poradnik Serwisowy 6/2002
     6. Informator Serwisowy FSM
     7. Samochód-Teoria, konstrukcja i obliczanie - K. Studziński
     8. Podwozia pojazdów samochodowych - S. Orzełowski