Obecná struktura řízení řízení – Encyklopedie časopisu Za volantem
Posilovač řízení:
1 — rameno řízení;
2 — podélná tyč řízení;
3 – mechanismus řízení;
4 — sací hadice;
5 — vypouštěcí hadice;
6 – nádrž;
7 — pravá boční tyč řízení;
8 — pravá páka kyvadla;
9 — tyč příčného řízení;
10 — vstupní hřídel převodky řízení;
11 — spodní kardanový kloub;
12 — kardanový hřídel;
13 — horní kardanový kloub;
14 — hřídel sloupku řízení;
15 — volant;
16 — levá páka kyvadla;
17, 21 — konce táhla levé strany;
18 — svorka nastavovací trubky;
19 — levá páka táhla řízení;
20 — kryt pantu;
22 — závěs;
23 — vypouštěcí hadice;
24 — čerpadlo posilovače řízení
Systém řízení moderních automobilů s volanty obsahuje následující prvky:
—volant s hřídelí řízení (sloupek řízení);
— mechanismus řízení;
— převodka řízení (může obsahovat posilovač a/nebo tlumiče nárazů).
Volant je umístěn v kabině řidiče a je umístěn pod úhlem k vertikále, což umožňuje nejpohodlnější uchopení jeho věnce rukama řidiče. Čím větší je průměr volantu, tím menší je síla na věnec volantu, vše ostatní je stejné, ale schopnost rychle otáčet volantem při provádění ostrých manévrů klesá. Průměr volantu moderních osobních automobilů se pohybuje v rozmezí 380–425 mm, těžkých nákladních automobilů a autobusů – 440–550 mm, nejmenší průměry najdeme u volantů sportovních vozů.
Mechanismus řízení je mechanická převodovka, jejím hlavním úkolem je zvýšit úsilí řidiče vyvíjené na volant, které je nutné k otáčení řízených kol. Řízení bez mechanismů řízení, kdy řidič přímo točí volantem, se dochovalo pouze u velmi lehkých vozidel, jako jsou motocykly. Mechanismus řízení má poměrně velký převodový poměr, takže pro natočení volantů do maximálního úhlu 30–45° je potřeba volantem několikrát otočit.
Kloubový kloub hřídele řízení nákladního automobilu
Hřídel řízení spojuje volant s mechanismem řízení a často se vyrábí se závěsem, který umožňuje racionálnější uspořádání prvků řízení, u nákladních vozidel pak použití sklopné kabiny.
Kloubový hřídel řízení navíc zvyšuje bezpečnost volantu při nehodách tím, že snižuje pohyb volantu uvnitř prostoru pro cestující a možnost poranění hrudníku řidiče.
Hřídel řízení s nárazovými drtícími prvky:
1 — hřídel před nárazem;
2 – hřídel v procesu drcení;
3 – plně složená hřídel;
4 — maximální zdvih hřídele řízení
Za stejným účelem jsou někdy do hřídele řízení zabudovány drtitelné prvky a volant je pokryt relativně měkkým materiálem, který při zničení nevytváří ostré úlomky.
Pohon řízení je soustava tyčí a kloubů, které spojují mechanismus řízení s řízenými koly. Protože je mechanismus řízení upevněn k nosnému systému vozidla a řízená kola se během pohybu pohybují na zavěšení nahoru a dolů vzhledem k nosnému systému, musí pohon řízení zajistit požadovaný úhel natočení kol bez ohledu na vertikální pohyby zavěšení (koordinace kinematiky pohonu řízení a zavěšení). V tomto ohledu závisí provedení pohonu řízení, konkrétně počet a umístění řídicích tyčí a kloubů na typu použitého zavěšení vozidla. Nejsložitější pohon řízení se nachází u vozidel s více řízenými nápravami.
Pro další snížení síly potřebné k otáčení volantem se v pohonu řízení používá posilovač řízení. Zdrojem energie pro zesilovač bývá motor automobilu. Zpočátku se zesilovače používaly pouze u těžkých nákladních automobilů a autobusů, ale nyní se používají i u osobních automobilů.
Pro zmírnění škubání a rázů, které se při jízdě po nerovné vozovce přenášejí do volantu, jsou někdy do pohonu řízení zabudovány tlumicí prvky – tlumiče řízení. Konstrukce těchto tlumičů se zásadně neliší od konstrukce odpružených tlumičů.
Víte, jak se říká volantu u závodního auta? Volant! A v našich autech je jen jedna věc – volant. Cítíte ten rozdíl? Ale nechme Schumacherovy schumacherovské věci a řekněme si, co je řízení, respektive mechanismus řízení.
Systém řízení slouží k ovládání vozidla a zajištění jeho pohybu v daném směru na příkaz řidiče. Systém zahrnuje mechanismus řízení a pohon řízení. Abyste měli představu, jak fungují různé generace mechanismů řízení, rozdělím výklad do tří částí, kterých je v automobilovém průmyslu tolik.
Mechanismus řízení se šnekem
Svůj název získal podle systému pohonu sloupku řízení, konkrétně šnekového převodu. Systém řízení se skládá z:
• Volant (myslím, že není třeba vysvětlovat?)
• Hřídel řízení s příčkou je kovová tyč s drážkami na jedné straně pro upevnění volantu a vnitřními drážkami na druhé straně pro připevnění ke sloupku řízení. Úplné fixace je dosaženo utahovací spojkou, která stlačuje spojení hřídele a „šneku“ pohonu sloupu. V ohybu hřídele je instalován kardanový hřídel, pomocí kterého se přenáší boční rotační síla.
• Sloupek řízení, zařízení sestavené do jednoho litého pouzdra, které obsahuje šnekové a hnané kolo. Hnané kolo je pevně spojeno s ramenem řízení.
• Řídící tyče, hroty a „kyvná vidlice“, sada těchto dílů vzájemně spojených pomocí kulových a závitových spojů.
Mechanismus řízení funguje následovně: když se volant otáčí, rotační síla se přenáší na šnekové kolo sloupku, „šnek“ otáčí hnaným převodem, který zase pohání rameno řízení. Rameno řízení je spojeno se střední tyčí řízení, druhý konec tyče je připevněn k páce kyvadla. Páka je namontována na podpěře a je pevně připevněna ke karoserii vozu. Z čepu řízení a kyvadla vybíhají boční tyče, které jsou pomocí kompresních spojek spojeny s hroty řízení. Hroty jsou připojeny k náboji. Otočný kloub řízení přenáší sílu současně na boční tyč a na střední páku. Prostřední páka aktivuje druhou boční tyč a náboje se otáčejí a tím i kola.
Tento systém byl běžný u starších modelů Zhiguli a BMW.
Hřebenové řízení
V současnosti nejrozšířenější systém.
Hlavní uzly jsou:
• Volant (volant)
• Hřídel řízení (stejné jako u šnekového převodu)
• Hřeben řízení je jednotka skládající se z ozubeného hřebene, který je poháněn převodem řízení. Sestaven v jediném pouzdře, obvykle vyrobeném z lehké slitiny, je připevněn přímo ke karoserii vozu. Na koncích ozubené tyče jsou otvory se závitem pro upevnění tyčí řízení.
• Řídicí tyče jsou kovové tyče se závitem na jednom konci a závitovým kulovým kloubem na druhém.
• Hrot řízení je pouzdro s kulovým kloubem a vnitřním závitem pro zašroubování tyče řízení.
Při otáčení volantem se síla přenáší na pastorek, který pohání hřeben řízení. Stojan se „vysune“ z krytu doleva nebo doprava. Síla se špičkou přenáší na rameno řízení. Hrot se zasune do náboje, který se následně otáčí.
Pro snížení námahy řidiče při otáčení volantem byl do hřebenového řízení zaveden posilovač řízení, u nich se budeme zabývat podrobněji
Posilovač řízení je pomocné zařízení pro otáčení volantem. Existuje několik typů posilovače řízení. Jedná se o hydraulický posilovač, hydroelektrický posilovač, elektrický posilovač a pneumatický posilovač.
1. Systém posilovače řízení se skládá z hydraulického čerpadla, které je poháněno motorem, soustavy vysokotlakých hadic a zásobníku kapaliny. Skříň hřebene je hermeticky uzavřena, protože obsahuje kapalinu posilovače řízení. Princip činnosti posilovače řízení je následující: čerpadlo vytváří tlak v systému, ale pokud je volant v klidu, čerpadlo jednoduše vytváří cirkulaci kapaliny. Jakmile řidič začne otáčet volantem, cirkulace se zablokuje a kapalina začne tlačit na hřeben a „pomáhá“ řidiči. Tlak je směrován ve směru otáčení volantu.
2. V systému hydraulického posilovače řízení je systém naprosto stejný, pouze čerpadlo otáčí elektromotor.
3. Elektrický posilovač řízení využívá také elektromotor, ale je připojen přímo k hřebenu nebo k hřídeli řízení. Ovládá se elektronickou řídící jednotkou. Elektrický posilovač řízení se také nazývá adaptivní posilovač řízení kvůli schopnosti vyvíjet různé síly na otáčení volantu v závislosti na rychlosti pohybu. Slavný systém Servotronic.
4. Pneumatický posilovač je blízký „příbuzný“ hydraulickému posilovači, pouze kapalina je nahrazena stlačeným vzduchem.
Aktivní systém řízení
V současnosti „nejpokročilejší“ řídicí systém zahrnuje:
• Hřeben řízení s planetovou převodovkou a elektromotorem
• Elektronická řídicí jednotka
• Řídicí tyče, hroty
• Volant (no, jak bychom se bez něj mohli obejít?)
Princip činnosti systému řízení je poněkud podobný činnosti automatické převodovky. Při otáčení volantem se otáčí planetový mechanismus, který pohání hřeben, ale převodový poměr je vždy jiný, v závislosti na rychlosti vozu. Jde o to, že centrální kolo se otáčí zvenčí elektromotorem, takže převodový poměr se mění v závislosti na rychlosti otáčení. Při nízké rychlosti je převodový koeficient jednotný. Ale při větším zrychlení, kdy sebemenší pohyb volantu může vést k negativním důsledkům, se elektromotor zapne, otočí sluneční kolo, a proto je nutné při zatáčení více otáčet volantem. Při nízkých rychlostech vozidla se elektromotor otáčí v opačném směru a vytváří tak pohodlnější ovládání.
Zbytek procesu vypadá stejně jako u jednoduchého hřebenového systému.
Nezapomněli jste na něco? Zapomněl, samozřejmě! Zapomněli ještě na jeden systém – šroubový. Pravda, tento systém připomíná spíše šnekové soukolí. Hřídel má tedy šroubový závit, po kterém se „plazí“ jakási matice, což je ozubená tyč se závitem uvnitř. Zuby hřebenu uvádějí do pohybu sektor řízení, který zase přenáší pohyb na rameno řízení a poté, jako v systému šnekového převodu. Pro snížení tření jsou uvnitř „matice“ umístěny kuličky, které během rotace „obíhají“.