Zení vozu – autoleek

Jedním z hlavních systémů, který zajišťuje bezpečnost řízení automobilu, je systém řízení. Účelem řízení automobilu je umožnit vozidlu měnit směr, zatáčet a manévrovat při objíždění překážek nebo předjíždění. Tato součást je stejně důležitá jako brzdový systém. Důkazem toho jsou dopravní předpisy, provoz vozidla s vadnými stanovenými mechanismy je přísně zakázán.

Vlastnosti jednotky a design

Automobily využívají kinematickou metodu změny směru pohybu, což znamená, že zatáčení probíhá změnou polohy volantů. Obvykle se ovládá přední náprava, i když existují i ​​vozy s takzvaným systémem řízení. Zvláštností provozu u takových vozů je, že se při změně směru natáčejí i kola zadní nápravy, i když pod menším úhlem. Tento systém se ale ještě nerozšířil.

Kromě kinematické metody využívá technika také silovou metodu. Jeho zvláštností je, že pro zatáčení jsou kola na jedné straně zpomalena, zatímco na druhé straně se pohybují stále stejnou rychlostí. A přestože se tento způsob změny směru u osobních automobilů nerozšířil, stále se v nich používá, ale v trochu jiné kapacitě – jako systém kontroly stability.

Tato jednotka vozidla se skládá ze tří hlavních prvků:

• sloupek řízení;
• kormidelní zařízení;
• pohon (systém táhel a pák);

Každá složka má svůj vlastní úkol.

Sloupek řízení

Přenáší rotační sílu, kterou řidič vytváří pro změnu směru. Skládá se z volantu umístěného v kabině (řidič na něj působí, otáčí jím). Je pevně namontován na hřídeli sloupu. Konstrukce této části řízení velmi často využívá hřídel rozdělený na více částí navzájem spojených kardanovými klouby.

Tento design byl vytvořen z nějakého důvodu. Za prvé vám to umožňuje změnit úhel volantu vzhledem k mechanismu a posunout jej v určitém směru, což je často nutné při montáži součástí automobilu. Tato konstrukce navíc umožňuje zvýšit komfort v kabině – řidič může měnit polohu volantu z hlediska dosahu a náklonu a zajistit tak jeho nejpohodlnější polohu.

Za druhé, kompozitní sloupek řízení má tendenci se v případě nehody „zlomit“, čímž se snižuje pravděpodobnost zranění řidiče. Sečteno a podtrženo: při čelním nárazu se motor může posunout dozadu a tlačit na mechanismus řízení. Pokud by hřídel sloupku byla pevná, změna polohy mechanismu by vedla k tomu, že by hřídel s volantem vystupovala do kabiny. V případě kompozitního sloupu bude pohyb mechanismu doprovázen pouze změnou úhlu jedné součásti hřídele vůči druhé a samotný sloup zůstane nehybný.

Kormidelní zařízení

Navrženo pro převod otáčení hřídele sloupku řízení na translační pohyby hnacích prvků.

Nejpoužívanější mechanismy u osobních automobilů jsou typu „pastorek-ozubnice“. Dříve se používal jiný typ – „šnekový válec“, který se dnes používá hlavně na nákladních automobilech. Další možností pro nákladní automobily je „šroubová“.

„ozubnice s pastorkem“

Hřebenový typ se rozšířil díky poměrně jednoduché konstrukci mechanismu řízení. Tato konstrukční jednotka se skládá ze tří hlavních prvků: pouzdra, ve kterém je umístěno ozubené kolo, a kolmého hřebenu. Mezi posledními dvěma prvky je konstantní ozubený záběr.

Tento typ mechanismu funguje takto: ozubené kolo je pevně spojeno se sloupkem řízení, takže se otáčí společně s hřídelí. Díky ozubenému spojení se rotace přenáší na hřeben, který se pod takovým vlivem posouvá uvnitř skříně v jednom nebo druhém směru. Pokud řidič otočí volantem doleva, interakce pastorku s hřebenem způsobí jeho posunutí doprava.

Auta často používají hřebenové mechanismy s pevným převodovým poměrem, to znamená, že rozsah otáčení volantu pro změnu úhlu kol je ve všech jejich polohách stejný. Předpokládejme například, že pro natočení kol o úhel 15° je potřeba udělat 1 celé otočení volantem. Nezáleží tedy na tom, v jaké poloze jsou volanty (extrémní, rovné), abyste se otočili do určeného úhlu, budete muset udělat 1 otáčku.

Někteří výrobci automobilů však na svá auta instalují mechanismy s proměnným převodovým poměrem. Toho je navíc dosaženo zcela jednoduše – změnou úhlu zubů na hřebenu v určitých oblastech. Účinek této úpravy mechanismu je následující: jsou-li kola rovná, pak ke změně jejich polohy o stejných 15° (příklad) je zapotřebí 1 otáčka. Pokud jsou ale v krajní poloze, tak se díky změněnému převodovému poměru kola po půl otáčky natočí do určeného úhlu. V důsledku toho je rozsah otáčení volantu „od okraje k okraji“ výrazně menší než u mechanismu s pevným poměrem.

Rack s variabilním poměrem

Kromě jednoduchosti zařízení se používá také hřebenový typ, protože taková konstrukce umožňuje implementovat akční členy hydraulického posilovače řízení (HPS) a elektrického posilovače řízení (EPS), jakož i elektrohydraulických (EPS).

„šnekový válec“

Dalším typem je „šnekový válec“, který je méně běžný a nyní se prakticky nepoužívá v osobních automobilech, i když jej lze nalézt na klasických vozech VAZ.

Tento mechanismus je založen na šnekovém převodu. Šnek je šroub se speciálním profilem závitu. Tento šroub je umístěn na hřídeli spojené se sloupkem řízení.

Závit tohoto šneku se dotýká válečku připojeného k hřídeli, na které je namontována dvojnožka – páka, která spolupracuje s hnacími prvky.

Mechanismus řízení se šnekem

Podstata mechanismu je následující: když se hřídel otáčí, šroub se otáčí, což vede k podélnému pohybu válečku podél jeho závitu. A protože je válec namontován na hřídeli, je toto posunutí doprovázeno jeho otáčením kolem jeho osy. To následně vede k půlkruhovému pohybu dvojnožky, která působí na pohon.

Od šnekového mechanismu na osobních vozech bylo upuštěno ve prospěch hřebenového typu z důvodu nemožnosti integrovat do něj hydraulický posilovač (nákladní vozy jej ještě měly, ale akční člen byl externí), a také pro poměrně složitou konstrukci pohonu.

Typ šroubu

Konstrukce šroubového mechanismu je ještě složitější. Má také závitový šroub, ale nedotýká se válečku, ale speciální matice, na jejíž vnější straně je aplikován ozubený sektor, který spolupracuje se stejným, ale vyrobeným na hřídeli dvojnožky. Existují také mechanismy s meziválci mezi maticí a ozubeným sektorem. Princip fungování takového mechanismu je prakticky totožný se šnekovým převodem – v důsledku interakce se hřídel otáčí a táhne dvojnožku, která zase táhne pohon.

Šroubový mechanismus řízení

Hydraulický posilovač lze instalovat na šroubový mechanismus (matice funguje jako píst), ale u osobních automobilů se kvůli masivnosti konstrukce nepoužívá, takže se používá pouze u nákladních automobilů.

Jednotka pohonu

Pohon v konstrukci řízení slouží k přenosu pohybu hřebenového nebo pitmanova ramene na řízená kola. Kromě toho je úkolem této součásti měnit polohu kol v různých úhlech. To je způsobeno tím, že se kola při otáčení pohybují v různých poloměrech. Vnitřní kolo se proto musí při změně trajektorie otáčet pod větším úhlem než vnější kolo.

Konstrukce pohonu závisí na použitém mechanismu. Pokud tedy automobil používá hřeben a pastorek, sestává pohon pouze ze dvou tyčí spojených s čepem řízení (jehož roli plní vzpěra tlumiče) pomocí kulového kloubu.

Tyto tyče lze na stojan připevnit dvěma způsoby. Méně obvyklá je jejich tuhá fixace šroubovým spojením (v některých případech je spojení provedeno přes silentblok). Pro takové spojení je v tělese mechanismu vytvořeno podélné okno.

Běžnějším způsobem připojení tyčí je tuhé, ale flexibilní připojení ke koncům stojanu. Pro zajištění takového spojení je na konci obou tyčí vytvořen kulový hrot. Pomocí matice je tato koule přitlačena k hřebenu. Při pohybu posledně jmenovaného mění tyč svou polohu, což zajišťuje stávající spojení.

U pohonů, které využívají šnekový válečkový mechanismus, je konstrukce mnohem složitější a jedná se o celý systém pák a táhel, nazývaný lichoběžník řízení. Například u VAZ-2101 se pohon skládá ze dvou bočních tyčí, jedné střední tyče, ramene kyvadla a kloubů řízení s pákami. V tomto případě, aby byla zajištěna možnost změny úhlu polohy kola, je čep řízení připevněn k ramenům zavěšení pomocí dvou kulových kloubů (horní a spodní).

Díky velkému počtu součástí a spojení mezi nimi je tento typ pohonu náchylnější k opotřebení a vůlí. Tato skutečnost je dalším důvodem pro opuštění šnekového převodu ve prospěch hřebenového mechanismu.

„Zpětná vazba“

Stojí za zmínku, že mechanismus řízení má také takzvanou „zpětnou vazbu“. Řidič na kola nejen působí, ale také prostřednictvím nich dostává informace o vlastnostech pohybu kol na vozovce. To se projevuje ve formě vibrací, trhání a vytváření specifických směrovaných sil na volant. Tyto informace jsou považovány za velmi důležité pro správné posouzení výkonu vozidla. Důkazem toho je fakt, že u vozů vybavených posilovačem řízení a elektrickým posilovačem si konstruktéři zachovali „zpětnou vazbu“.

Pokročilý vývoj

Tato jednotka se neustále vylepšuje, takže nejnovějšími úspěchy jsou systémy:

• Aktivní (dynamické) řízení. Umožňuje měnit převodový poměr mechanismu v závislosti na rychlosti vozu. Plní i doplňkovou funkci – nastavování úhlu předních kol při zatáčení a brzdění na kluzké vozovce.
• Adaptivní řízení (steer-by-wire). Toto je nejnovější a nejslibnější systém. Mezi volantem a koly není žádné přímé spojení; vše funguje pomocí senzorů a aktuátorů (serv). Systém se ještě nerozšířil kvůli psychologickým a ekonomickým faktorům.

Systém řízení po drátě

Závěr

Obecně je mechanismus poměrně spolehlivá jednotka, která nevyžaduje žádnou údržbu. Činnost systému řízení vozidla však vyžaduje včasnou diagnostiku k identifikaci závad.

Konstrukce této jednotky se skládá z mnoha prvků s pohyblivými klouby. A tam, kde taková spojení existují, se v nich časem vlivem opotřebení kontaktních prvků objevují vůle, které mohou výrazně ovlivnit ovladatelnost vozu.

Složitost diagnostiky řízení závisí na jeho konstrukci. Takže v jednotkách s hřebenovým mechanismem není tolik spojení, které je třeba kontrolovat: hroty, záběr ozubeného kola s hřebenem, kardany sloupku řízení.

Ale u šnekového převodového mechanismu je vzhledem ke složité konstrukci pohonu podstatně více diagnostických bodů.

Pokud jde o opravy v případě poruchy jednotky, hroty se jednoduše vymění, pokud jsou silně opotřebené. V mechanismu řízení lze v počáteční fázi eliminovat vůle úpravou záběru, a pokud to nepomůže, generální opravou jednotky pomocí opravných sad. Kardanové hřídele sloupu se stejně jako hroty jednoduše vymění.