uklad_kierowniczy.pdf

Partner konkursu

UKŁAD KIEROWNICZY

Zadaniem układu kierowniczego jest umożliwienie kierowcy sterowania samochodem poprzez

odpowiednie ustawienie kół kierowanych. Dzieje się to za pośrednictwem koła kierownicy, kol-

umny kierownicy (która przekazuje obroty koła kierownicy do przekładni kierowniczej), przekładni

kierowniczej (która zwiększa siłę przyłożona przyłożoną przez kierowcę do koła kierownicy w celu jej

dalszego przeniesienia na drążki kierownicze) oraz drążków kierowniczych (które przekazują ruch w

wyjścia przekładni kierowniczej do mechanizmu zwrotniczego). Ruch obrotowy koła kierownicy jest

więc zmieniany na ruch posuwisty drążków kierowniczych.

Układ kierowniczy składa się z:

mechanizmu zwrotniczego, czyli:

zwrotnic kół,

ramion zwrotnic,

zespołu drążków poprzecznych

mechanizmu kierowniczego, czyli:

przekładni kierowniczej,

kolumny z kołem kierownicy.

Koło kierownicy

Drążek

kierowniczy

Kolumna ki-

erownicy

Przekładnia ki-

erownicza

Zwrotnica

Partner konkursu

Układy kierownicze różnią się miedzy sobą przede wszystkim rodzajem przekładni kierowniczej. Obec-

nie w samochodach osobowych i dostawczych stosuje się dwa podstawowe rozwiązania: przekładnie

zębatkowe i kulkowe śrubowe. To drugie rozwiązanie spotyka się w samochodach cięższych.

Mechanizm zwrotniczy

Mechanizm zwrotniczy składa się z drążków i ramion zwrotnic, które przekazują ruchy przekładni ki-

erowniczej do przednich kół. W samochodach z zawieszeniem przednim niezależnym i przekładnią

zębatkową mechanizm zwrotniczy stanowią dwa drążki kierownicze połączone przegubami ku-

lowymi z ramionami zwrotnic. Również przegubami kulowymi drążki te są połączone z końcówkami

zębatki przekładni.

Końcówka drążka kierowniczego jest nakręcana na drążek. Takie połączenie umożliwia łatwą

wymianę samych przegubów końcówki, jeśli ulegną uszkodzeniu, a także regulację zbieżności kół,

którą wykonuje się przez obracanie drążka kierowniczego.

Przeguby kulowe końcówek drążków są bezobsługowe i nie przewiduje się ich naprawy.

Zwrotnice przejmują obciążenie przyłożone do kół przednich oraz pełnią funkcję osi obrotu kół. Zwrot-

nice obracają się wokół przegubów kulowych wahaczy lub sworzni (zależnie od konstrukcji zawi-

eszenia przedniego).

Przekładnia kierownicza

Przekładnia kierownicza oprócz sterowania kołami przednimi samochodu pełni także rolę reduk-

tora, który zwiększając moment doprowadzony do zwrotnic, zmniejsza siłę niezbędną do obracania

kierownicą.

Istnieje wiele typów przekładni kierowniczych, ale najczęściej stosowana w samochodach osobow-

ych z zawieszeniem niezależnym kół przednich jest przekładnia zębatkowa.

Przekładnia taka składa się z listwy zębatej (zębatki), umieszczonej poprzecznie do osi samochodu,

i współpracującego z nią walcowego koła zębatego (zębnika), związanego z wałem kierownicy. Do

końców listwy zębatej są umocowane przegubowo drążki kierownicze. Przekładnia zamienia ruch obro-

towy koła kierownicy na poprzeczny ruch zębatki. Mieszki gumowe umieszczone na końcach obu-

dowy zębatki zabezpieczają przekładnię przed przedostaniem się z zewnątrz wody i zanieczyszczeń.

We wszystkich przekładniach zębatkowych ma miejsce automatyczna regulacja luzu między listwą

zębatą a zębnikiem.

Partner konkursu

Kolumna kierownicy

Kolumna kierownicy składa się z wału kierownicy, który przekazuje obroty koła kierownicy do przekładni,

oraz z obudowy wału mocowanej do nadwozia. Górny koniec wału ma kształt stożkowego

wielowypustu, na którym jest osadzone koło kierownicy i przykręcone nakrętką. Dolny koniec wału jest

połączony z przekładnią kierowniczą za pomocą przegubu krzyżakowego lub przegubu elasty-

cznego, którego zadaniem jest dodatkowo minimalizowanie drgań przenoszonych z przekładni

na koło kierownicy. Wał jest ułożyskowany w obudowie najczęściej za pomocą łożysk igiełkowych

i kulkowych, rzadziej ślizgowych.

Obudowa i wał są tak skonstruowane, aby mogły się odkształcać w zaprogramowany sposób

w kierunku wzdłużnym i przy zderzeniu czołowym przeciwdziałać przesunięciu się koła kierownicy

w stronę kierowcy i nie zmniejszać skuteczności działania poduszki powietrznej. Standardowym

wyposażeniem każdej kolumny jest blokada kierownicy, która uniemożliwia obrócenie koła kierown-

icy po wyjęciu kluczyka ze stacyjki.

W celu zwiększenia komfortu kolumna może być wyposażona w mechanizm regulacji położenia,

który służy do regulacji pionowego położenia i kąta pochylenia koła kierownicy, czy też w mechanizm

wysuwania kierownicy, pozwalający na regulację jej odległości od kierowcy.

Układ wspomagania kierownicy hydrauliczny

Układ wspomagania kierownicy zmniejsza siłę potrzebną do obracania koła kierownicy.

Dzięki temu pozwala zwiększyć komfort jazdy, szczególnie w pojazdach z szerokimi oponami

niskociśnieniowymi, które zapewniają powiększone pole styku opony z jezdnią.

Układ wspomagania hydrauliczny składa się z pompy oleju, zbiornika wyrównawczego i prze-

wodów ciśnieniowych. Pompa oleju jest napędzana paskiem klinowym od silnika.

Partner konkursu

Często w samochodach z klimatyzacją, która stanowi już obciążenie dla silnika, stosowana jest elektry-

czna pompa oleju (patrz rys. poniżej). Pompa zasysa olej hydrauliczny ze zbiornika wyrównawc-

zego i tłoczy go pod bardzo dużym ciśnieniem do przekładni kierowniczej. Wytwarzane ciśnienie

oddziałuje na tłok przesuwający się wewnątrz cylindra siłownika. Tłok jest połączony z listwą zębatą

przekładni kierowniczej. W zależności od kierunku skręcania kierownicy olej jest doprowadzany na

jedną lub drugą stronę tłoka, o czym decyduje zawór sterujący. Jest on połączony z zębnikiem

i dzięki temu reaguje na obrót kierownicy. Prócz tego zawór sterujący reguluje ciśnienie oleju w

zależności od wielkości siły potrzebnej do skręcenia kół.

Pompa oleju może być wyposażona w urządzenie do regulacji wydatku płynu

W przypadku zerwania paska klinowego lub awarii układu wspomagania, kierowca zachowuje

możliwość kierowania pojazdem. Odbywa się to jednak bez wspomagania i wysiłek konieczny do

skręcenia kół będzie większy.

Na poniższym rysunku pokazano elektryczno hydrauliczny układ wspomagania.

Układ wspomagania kierownicy elektryczny

Układ wspomagania kierownicy zmniejsza siłę potrzebną do obracania koła kierownicy.

Wspomaganie elektryczne jest realizowane za pomocą silnika elektrycznego sterowanego elektron-

icznie zależnie od prędkości samochodu.

Układ wspomagania składa się z silnika elektrycznego, czujnika momentu obrotowego, czujnika

prędkości jazdy oraz elektronicznego urządzenia sterującego.

Silnik elektryczny układu wspomagania (2, rys. na następnej stronie) jest połączony mechan-

icznie z wałem kierownicy (1) poprzez sprzęgło elektromagnetyczne jednotarczowe oraz ślimakową

przekładnię redukcyjną. Elektrycznie silnik jest połączony z urządzeniem sterującym.

Lampka kontrolna (8) jest umieszczona na tablicy rozdzielczej i służy do informowania o braku ws-

pomagania lub wystąpienia usterki w układzie.

Czujnik momentu obrotowego (3) jest typu magnetoindukcyjnego. Zespół czujnika składa się z drążka

skrętnego, umocowanego do wału kierownicy, czujnika położenia kątowego (4) oraz układu elektronic-

znego, analizującego sygnał.

Czujnik prędkości samochodu jest typu elektromagnetycznego, z wbudowanym obwodem elektronic-

znym. Czujnik jest zamontowany w skrzyni biegów, przy wyjściu napędu.

Partner konkursu

Elektroniczne urządzenie sterujące (7) rejestruje sygnały pochodzące od wymienionych wyżej czu-

jników, jak również od czujnika prędkości obrotowej silnika, który współpracuje z układem wtryskowym

i jego sterownikiem (6). Urządzenie (7) steruje pracą silnika elektrycznego, sprawdzając kierunek i

natężenie prądu płynącego w uzwojeniu silnika. Urządzenie kontroluje również sprawność układu

i umożliwia jego działanie w przypadku uszkodzenia któregoś z jego elementów.

Zasada wspomagania kierownicy polega na oddziaływaniu silnika elektrycznego na wał kierown-

icy. Kiedy kierowca rozpoczyna obracanie koła kierownicy, następuje odkształcenie drążka skrętnego,

którego stopień jest mierzony elektrycznie i przekazywany w postaci sygnały do urządzenia

sterującego. Urządzenie sterujące rozpoczyna zasilanie silnika elektrycznego prądem zależnym od

wytworzonego momentu obrotowego oraz od prędkości jazdy samochodu. Moment obrotowy silnika

elektrycznego, przekazywany na wał poprzez sprzęgło i przekładnię ślimakową, sumuje się z mo-

mentem przyłożonym przez kierowcę. Reakcja kół na skręcanie jest z powrotem przekazywana na

drążek skrętny, zapewniając przepływ informacji w drugą stronę do urządzenia sterującego.

W nowszych rozwiązaniach układ wspomagania posiada funkcję aktywnego powrotu kierownicy

do położenia środkowego. Ponadto w układzie kierowniczym stosuje się specjalny element łączący

kolumnę kierownicy z przekładnią (5) zapobiegający przenoszeniu drgań na kierownicę.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: