Kužeľové s vonkajším ozubením

Základom geometrie nie sú valce (ako pri bežných kolesách), ale zrezané kužele.
Predstavte si dva kornútky od zmrzliny, ktoré sa dotýkajú špičkami. Ak by ste na ich povrch vyrezali zuby, dostanete kužeľové súkolesie.

Základná vlastnosť: Osi hriadeľov sa pretínajú v jednom bode (vrchol kužeľov).

Typy ozubenia (Od vŕtačky po diferenciál)

Rovnako ako pri čelných kolesách, aj tu tvar zuba rozhoduje o tichosti a nosnosti:

1. Priame zuby

• Vzhľad: Zuby smerujú rovno do stredu (do špičky kužeľa).
• Použitie: Staršie stroje, ručné vŕtačky (točenie kľukou), pomalobežné mechanizmy.
• Nevýhoda: Sú hlučné a pri zábere vznikajú rázy, pretože celý zub narazí do druhého naraz. V autách sa dnes takmer nepoužívajú.

2. Šikmé / Špirálové zuby

• Vzhľad: Zuby sú zahnuté do oblúka (špirály).
• Použitie: Väčšina priemyselných prevodoviek.
• Výhoda: Tichý chod a plynulý záber (zuby sa do seba "zaskrutkujú"). Znesú oveľa vyššie zaťaženie.

3. Hypoidné ozubenie (Kráľ automobilov)

Toto je najdôležitejší typ pre automobilový svet.

• Rozdiel: Osi hriadeľov sa nepretínajú. Os pastorka (hnacieho hriadeľa) je posunutá nižšie ako os veľkého kolesa.
• Prečo je to v aute? Pozrite sa na zadný náhon (BMW, Mercedes, staré Žiguli). Kardanový hriadeľ ide pod podlahou. Vďaka hypoidnému prevodu môže byť kardan umiestnený nižšie, čo umožňuje znížiť podlahu auta a ťažisko.
• Vlastnosť: Zuby sa po sebe nielen gúľajú, ale aj kĺžu (vysoké trenie). Preto tieto prevodovky vyžadujú špeciálny "hypoidný olej" (veľmi smradľavý, s prísadami proti zadieraniu).

Kde to nájdete? (Hruška a Tanier)

Ak sa pozriete do diferenciálu na náprave auta, uvidíte tam presne toto:

1. Pastorok (Hruška): Malé kužeľové koleso na konci kardanu, ktoré privádza výkon od motora.
2. Tanierové koleso: Veľké kužeľové koleso, do ktorého "hruška" zapadá. Toto koleso otáča kolesami auta o 90 stupňov.

Pomer počtu zubov medzi tanierom a hruškou udáva stály prevod. Napr. ak má tanier 40 zubov a hruška 10, stály prevod je 4,00.

Problém: Axiálne sily

Kužeľové kolesá majú jednu nepríjemnú vlastnosť: Pri zábere sa snažia odtlačiť od seba.
Vzniká obrovská axiálna sila (tlak v osi hriadeľa), ktorá sa snaží vytlačiť hrušku von z diferenciálu.

• Riešenie: Preto musia byť hriadele uložené v masívnych kuželíkových ložiskách, ktoré sú predpäté, aby tento tlak udržali. Ak sa ložisko opotrebuje, súkolesie začne "hvízdať" (typický zvuk starých autobusov Karosa).

Výroba (Gleason)

Výroba kužeľových kolies so zakrivenými zubami je jednou z najzložitejších v strojárstve. Najznámejšia metóda sa volá Gleason.
Používajú sa špeciálne frézy, ktoré simulujú záber s fiktívnym protikolesom. Po vyfrézovaní sa kolesá (hruška a tanier) často lapujú (brúsia vzájomným trením s brúsnou pastou) ako pár. Preto sa pri oprave diferenciálu musí meniť vždy celý pár naraz, nikdy nie len jedno koleso.