Auto zařízení #12 — DRIVE2

Prostřednictvím řízení Řízená kola se natáčejí, čímž se mění směr pohybu vozidla.

Systém řízení se skládá z:
1) mechanismus řízení;
2) kormidelní zařízení;
3) posilovač řízení (není k dispozici u všech vozů).

Řízení je zařízení, na kterém do značné míry závisí bezpečnost provozu vozidel, proto jsou na něj kladeny následující požadavky:
1) snadné ovládání;
2) zajištění dobré ovladatelnosti vozidla s minimálním poloměrem otáčení;
3) umožnit minimální boční prokluz kol při zatáčení;
4) minimální přenos rázů do volantu;
5) vyloučit možnost samokmitání řízených kol;
6) vysoká spolehlivost;
7) zabránit samovolnému otáčení řízených kol.

U většiny automobilů se ovládání dosahuje otáčením volantů. Téměř u všech dvounápravových vozidel jsou volanty přední kola. Výjimkou jsou speciální vozidla se zadními volanty. U třínápravových vozidel, která mají uzavřené nápravy zadního podvozku (například KamAZ), se řízení provádí také předními koly. U některých třínápravových vozidel jsou volanty kola vnějších náprav (přední a zadní). Díky tomu se vůz stává ovladatelnějším a průjezdnějším. U takových vozů je mezináprava umístěna uprostřed vozu.

Kormidelní zařízení zajišťuje otáčení řízených kol malou silou na volanty, toho je dosaženo zvýšením převodového poměru mechanismu řízení. Konstrukce mechanismu řízení zahrnuje:
1) dvojice řízení (převodovka řízení), která je umístěna v klikové skříni;
2) hřídel řízení;
3) volant.
Hřídel řízení v závislosti na podmínkách uspořádání mechanismu řízení se může skládat ze dvou nebo tří částí spojených kardanovými klouby. Volant může být v závislosti na směru jízdy akceptovaném v zemi vpravo nebo vlevo.

Mechanismy řízení V závislosti na typu převodky řízení se dělí na:
1) ozubené kolo;
2) červ;
3) šroub;
4) klika.

Mechanismy řízení ozubených kol vyrobené ve formě reduktoru nebo dvojice ozubených kol a hřebenů. Mechanismy řízení ozubených kol, vyrobené ve formě páru ozubených kol a hřebenů, jsou široce používány v osobních automobilech různých tříd. Výhodou takového mechanismu řízení je jeho kompaktnost a jednoduchost konstrukce. Je vhodné instalovat takový mechanismus bez zesilovače na osobní automobily malé třídy, protože v tomto případě jsou nárazy ze silnice na volant do určité míry absorbovány třením hřebenu a kovokeramické zarážky. U osobních vozů vyšší třídy je potřeba zesilovač, který bude tlumit vzniklé rázy.
Šnekové převody jsou široce používány u osobních, nákladních automobilů a autobusů. Nejrozšířenější jsou šnekové válečkové mechanismy.

Šroubové mechanismy řízení Existují dva typy: šroubovací páka a šroubovací stojan. Šroubové pákové mechanismy řízení se v současné době používají velmi zřídka, protože tento mechanismus má velké opotřebení dílů, které nelze kompenzovat seřízením. Hřebenové mechanismy řízení jsou velmi široce používány na nákladních vozidlech různých tříd a zahrnují:
1) šroub;
2) kulový držák na ořechy;
3) Sektor vyrobený jako jeden celek s hřídelí dvojnožky.

Některé nákladní vozy používají ozubnicové mechanismy, ve kterých jsou zuby řezány rovnoběžně s osou hřídele dvojnožky.
Klikové mechanismy řízení se používají zřídka. Dodávají se v jednobodovém (používaném do poloviny 40. let) a dvoubodovém. Klikové mechanismy řízení lze nastavit.

Mechanismy řízení automobilů musí splňovat bezpečnostní požadavky, protože mohou způsobit vážné zranění řidiče při jakékoli kolizi mezi vozidlem a překážkou. Když se přední část vozu zhroutí, mechanismus řízení se přesune směrem k řidiči. V tomto případě může dojít k vážnému zranění řidiče i při mírném pohybu mechanismu řízení. Skříň převodky řízení je proto umístěna v místě, kde bude deformace při srážce minimální. Aby byl ovládací prvek řízení odolný vůči zranění, je nainstalován volant s utěsněným jednoduchým nábojem nebo dvěma náboji a také speciální prvek pohlcující energii, který může výrazně snížit závažnost poškození způsobeného nárazem. V některých zahraničních provedeních působí jako doplňkový bezpečnostní prvek vlnovec pohlcující energii. Kromě měchu může jako prvek pohlcující energii působit perforovaný trubkový hřídel řízení, který se může při nárazu stlačit, část energie pohltit a snížit deformaci.

Kormidelní zařízení sestává z:
1) převod řízení;
2) páky a tyče, které spojují mechanismus řízení s převodem řízení;
3) posilovač řízení.
Konstrukce pohonu řízení má příčné a podélné tyče. Příčná tyč je vyrobena z bezešvé ocelové trubky, na jejíž závitové konce jsou našroubovány konce s kuličkovými kroužky. Délka příčného článku musí být nastavitelná, protože na ní závisí velikost sbíhavosti kola.

Podélná tyč spojuje dvojnožku s kyvným ramenem. Podélný tah se nejčastěji používá se závislým odpružením. Na koncích tyče jsou kulové klouby, které jsou přitlačovány tuhými pružinami. Díky takovým závěsům a pružinám je možné mírně absorbovat nárazy řízených kol.

Posilovač řízení instalované na osobních automobilech vyšší třídy, středně těžkých a těžkých nákladních vozidlech a také na autobusech. Přítomnost posilovače usnadňuje ovládání vozu, zlepšuje jeho ovladatelnost a zvyšuje bezpečnost provozu v případě prasknutí pneumatiky, protože díky posilovači lze vůz udržet na dané trajektorii. Při použití posilovače se však mírně zvyšuje opotřebení pneumatik a zhoršuje se stabilizace řízených kol.
Posilovač řízení se skládá z:
1) zdroj energie;
2) distribuční zařízení;
3) pohon.

U pneumatického posilovače funguje jako zdroj energie kompresor, u hydraulického posilovače hydraulické čerpadlo. Aktuátorem zesilovače je pneumatický nebo hydraulický válec, který vytváří potřebné síly. Pneumatické zesilovače se nyní používají zřídka.

Řízení auta s hřebenovým mechanismem

U vozidel s pohonem předních kol je nejběžněji používaným systémem řízení vozidla hřeben a pastorek. Hřebenový mechanismus řízení je umístěn v hliníkovém pouzdře. Kliková skříň obsahuje převodovou hřídel, která je v záběru s hřebenem. Hřeben je přitlačován k převodu pomocí metalokeramického dorazu. To zajišťuje bezvůlový záběr ozubeného kola s hřebenem po celou dobu jeho zdvihu. Pojezd hřebenu je na jedné straně omezen nalisovaným kroužkem a na druhé straně pouzdrem gumo-kovového kloubu tyče. Dutina klikové skříně je chráněna před nečistotami pomocí pryžového vlnitého krytu.

Hřídel řízení připojeno k hřídeli převodovky pomocí elastické spojky. Volant je připevněn k horní části hřídele přes tlumič. Tlumič slouží ke zvýšení bezpečnosti.
Součástí pohonu řízení jsou kompozitní tyče řízení, které jsou prostřednictvím kulových kloubů spojeny s kyvnými rameny vzpěr. Délku táhla lze upravit pomocí stavěcí tyče s vnitřním závitem.

Řízení se šnekovým převodovým mechanismem

Tento řízení používá se u osobních a nákladních automobilů s pohonem zadních kol. Pohon řízení tohoto mechanismu zahrnuje:
1) dvojnožka řízení, jakož i střední a levá boční tyč, které jsou k ní otočně připojeny;
2) kyvadlová páka, jakož i pravá boční tyč otočně připojená k ní;
3) výkyvná ramena.
Osa ramena kyvadla se otáčí v pouzdrech, které jsou vsazeny do držáku osy. Držák je připevněn k pravému bočnímu členu podlahy nástavby. Boční tyče se skládají ze dvou hrotů, které jsou spojeny dělenou stavěcí spojkou. Tyče jsou připevněny k pákám a dvojnožce pomocí stejného typu kulových kloubů. Konstrukce stejného typu kulového kloubu obsahuje kulový kroužek, vložku s pružinou a podložku pružiny. Závěs je chráněn pryžovou vložkou a během provozu nevyžaduje mazání.

Dnes si povíme něco málo o řízení.
Systém řízení slouží k ovládání vozidla a zajištění jeho pohybu v daném směru na příkaz řidiče. Systém zahrnuje mechanismus řízení a pohon řízení. Abychom si udělali představu, jak fungují různé generace mechanismů řízení, rozdělíme 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:
1) Volant
2) Hřídel řízení s příčkou je kovová tyč s drážkami pro upevnění volantu na jedné straně a vnitřními drážkami pro upevnění ke sloupku řízení na straně druhé. 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.
3) Sloupek řízení, zařízení sestavené v jediném litém pouzdře, které obsahuje šnekové hnací kolo a hnané kolo. Hnané kolo je pevně spojeno s ramenem řízení.
4) Řídící tyče, hroty a „kyvadlo“, soubor těchto částí 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:
Kolo
Hřídel řízení (stejně 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.
Tyče řízení jsou kovová tyč 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“.