Jak zbudowany jest układ kierowniczy samochodu?
REKLAMA
REKLAMA
Koło kierownicy jest osadzone na kolumnie kierownicy. Za pomocą wału kolumny kierownicy przyłożony przez nas moment obrotowy przenoszony jest do przekładni kierowniczej. W starszych modelach samochodów był to często jeden wał łączący bezpośrednio kierownicę z przekładnią. Obecnie wymogiem jest tak zwana łamana kolumna kierownicy. Składa się ona z dwóch wałków połączonych przegubem krzyżakowym. Podczas wypadku tak skonstruowana kolumna zmienia kąt ustawienia dwóch wałków względem siebie (zgina się w przegubie), pochłaniając w ten sposób część energii ewentualnego uderzenia kierowcy o kierownicę. Zmniejsza się w ten sposób ryzyko poważnych urazów klatki piersiowej. Oczywiście obecnie dodatkowo chroni nas poduszka powietrzna.
REKLAMA
Zobacz też: Dlaczego czuć wibracje na kierownicy? Co się popsuło?
Jakie są rodzaje przekładni kierowniczych?
Dolny wał kolumny kierownicy jest połączony z przekładnią kierowniczą. Przekładnia, która jest zamontowana w naszym aucie może opierać się na jednym z kilku rozwiązań. Może to być przekładnia ślimakowa, globoidalna, śrubowa-kulkowa lub z listwą zębatą. Pierwsze trzy typy są stosowane w samochodach, które posiadają tylny napęd. Natomiast przekładnia zębata występuje zazwyczaj w samochodach z napędem przednim, choć nie tylko. Przykładem zastosowania przekładni zębatej w samochodzie o napędzie tylnym niech będzie BMW serii 5 (E39), czy Mercedes ML. Działanie przekładni zębatej opiera się o współpracę zębnika oraz podłużnej listwy zębatej. Kręcąc kierownicą powodujemy obrót zębnika i przesunięcie listwy w prawo lub w lewo. Do końcówek przekładni kierowniczej przykręcone są drążki kierownicze, które zmieniają położenie zwrotnic, a co za tym idzie, również kół samochodu. Przekładnia kierownicza zębata jest często nazywana potocznie maglownicą.
Zobacz też: Czujniki w samochodzie - jak wpływają na pracę silnika?
Przekładnia ślimakowa, globoidalna i śrubowo-kulkowa
Pozostałe przekładnie mimo różnych rozwiązań, posiadają jedną wspólną cechę – wynikiem ich pracy jest przemieszczenie elementu wyjściowego o pewien kąt (w przekładni zębatej, jak wspomnieliśmy powyżej, następuje przesunięcie listwy o pewną długość w prawo lub w lewo).
-
W przekładni ślimakowej skręt odbywa się dzięki współpracy ślimaka (obracanego za pomocą wału kolumny kierownicy) oraz ślimacznicy, czyli koła zębatego o zębach śrubowych, które wykonuje obrót o zadanym kącie w prawo lub w lewo.
-
W przekładni globoidalnej (czyli przekładni ślimakowej ze ślimakiem globoidalnym), zmieniono konstrukcję współpracujących elementów. Ślimak ze ślimacznicą przylegają ściślej do siebie i poprawiają precyzję działania układu. W układach kierowniczych, elementem odbierającym jest często rolka, której położenie zmienia się pod wpływem obrotów ślimaka.
-
W przekładniach śrubowo-kulkowych pomiędzy współpracujące elementy zębate wprowadzono kulki poruszające się w gwincie wałka przekazującego moment z kolumny kierownicy, a także nakrętkę, która opiera się i porusza właśnie na kulkach. Dopiero ta nakrętka współpracuje z wycinkiem koła zębatego, który ostatecznie obraca się o zadany kąt.
W trzech powyższych przekładniach do wałka wyjściowego przytwierdzony jest tzw. wąs kierowniczy. Jest to ramię, które przesuwając się o pewien kąt porusza zespołem wzdłużnych i poprzecznych drążków kierowniczych. Dzięki systemu drążków, zmienia się położenie zwrotnicy i następuje skręcenie kół.
Zobacz też: Co daje układ wydechowy ze stali nierdzewnej?
Wspomaganie kierownicy
Obecnie większość samochodów wyposażonych jest w wspomaganie kierownicy. Zastosowanie coraz szerszych opon i wysoka waga samochodów sprawiła, że kręcenie kierownicą przy bardzo niskiej prędkości stało się znacznie trudniejsze. W samochodach spotkamy się ze wspomaganiem hydraulicznym, hydrauliczno-elektrycznym lub w pełni elektrycznym. W przypadku systemu hydraulicznego wspomaganie obrotów kierownicy odbywa się na poziomie przekładni kierowniczej, gdzie system tłoków pod wpływem rosnącego ciśnienia płynu, dociska niejako z większą siłą elementy przekładni kierowniczej. W systemie elektrohydraulicznym, pompę układu wspomagania stale napędzaną z silnika, zastąpiono pompą napędzaną elektrycznie. W niektórych systemach działa ona jedynie podczas skrętu kół i oszczędza w ten sposób energię (paliwo). Element wykonawczy korzysta z danych czujników kąta skręcenia koła kierownicy, momentu jakim obracana jest kierownica (czyli czujnik mierzy z jaką siłą ją kręcimy) oraz prędkości pojazdu. W przypadku systemów w pełni elektrycznych elementy wykonawcze działają już na poziomie kolumny kierowniczej. Jest to silnik elektryczny wraz z systemem kół zębatych. Gdy otrzymuje sygnał do pracy, zwiększa szybkość kręcenia się wału w kolumnie, ułatwiając poruszanie kierownicą.
Zobacz też: Jak obsługiwać nowoczesne układy hamulcowe?
W ubiegłej dekadzie zostały zaprezentowane systemy sterowania kierunkiem jazdy samochodu bez mechanicznego układu kierowniczego. Systemy „Steer-by-wire” nie posiadają kolumny, ani przekładni kierowniczej. Sygnały wysyłane z czujników koła kierownicy powodują bezpośrednią reakcję siłowników na osiach kół. W 2011 roku Komisja Europejska znowelizowała rozporządzenie dotyczące homologacji pojazdów, co obecnie daje możliwość stosowania takich układów w seryjnie produkowanych samochodach. Układ jednak musi posiadać system zabezpieczający zapewniający awaryjną kierowalność samochodu także w przypadku uszkodzenia systemu.
REKLAMA
REKLAMA
© Materiał chroniony prawem autorskim - wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu za zgodą wydawcy INFOR PL S.A.