Urządzenie i rodzaje kierowania samochodem

Bez względu na to, jak piękny i mocny może być samochód, bez tego mechanizmu bezpieczne poruszanie się byłoby niemożliwe. Układ kierowniczy umożliwia manewrowanie pojazdem na zakrętach.

Żaden pojazd nie jest pozbawiony tego urządzenia. W niektórych przypadkach ma prymitywny projekt, w innych jest na tyle skomplikowany, że tylko specjaliści mogą go naprawić.

Nawet w samochodach układ kierowniczy ma również kilka modyfikacji. Zastanów się, jak działa ten mechanizm, na jakiej zasadzie działa, a także jakie są wymagania dotyczące sterowania.

Co to jest układ kierowniczy samochodu

Układ kierowniczy to połączenie części w jednym mechanizmie, którego celem jest zmiana kąta przednich kół samochodu w celu skrętu pojazdu podczas ruchu. Ten mechanizm pozwala zmienić kierunek samochodu w zależności od potrzeb kierowcy.

System jest kontrolowany przez obrócenie kierownicy. Aby ułatwić zadanie kierowcy w pojazdach wielkogabarytowych, zawsze jest zainstalowane wspomaganie kierownicy. Ostatnio jednak zdecydowana większość samochodów jest również wyposażona w różne modyfikacje wzmacniaczy.

Przekładnia kierownicza

Standardowy układ kierowniczy składa się z następujących elementów:

• Kierownica. Znajduje się w kabinie (lub wnętrzu pojazdu). Zmieniając pozycję, kierowca zmienia odchylenie lewego i prawego koła od pierwotnej ścieżki. W nowoczesnych samochodach znajdują się na nim niektóre przyciski funkcyjne (na przykład do sterowania systemem multimedialnym lub przełączania wyświetlanych parametrów na ekranie deski rozdzielczej).
• Kolumna kierownicy. Jest to jedna z odmian uniwersalnej przekładni przegubowej. W tym mechanizmie kilka wałów jest połączonych zawiasami. Dzięki tej konstrukcji producenci mogą skorzystać z opcji zmiany kąta kolumny (w celu zapewnienia większego komfortu, jeśli samochód jest prowadzony przez więcej niż jedną osobę, na przykład zarówno męża, jak i żonę). Kolumna kierownicza przenosi moment obrotowy z kierownicy na przekładnię kierowniczą. Wiele zawiasów służy również do zwiększenia bezpieczeństwa podczas zderzenia czołowego. Kolumna wielosektorowa jest łatwiej odkształcana, co powoduje mniejsze szkody dla kierowcy. Łopatki zmiany biegów są zainstalowane na obudowie tego mechanizmu (głównymi są przełączniki świateł i spryskiwaczy szyby przedniej).
• Przekładnia kierownicza. Składa się z drążków kierowniczych o różnych długościach, które pobierają wysiłek z kolumny kierownicy i przenoszą ją dalej na koła. Ten mechanizm obejmuje również wskazówki i dźwignie. W zależności od modelu pojazdu konstrukcja tej części może się również różnić.

Oprócz głównych elementów układu kierowniczego może także istnieć układ wspomagania kierownicy i układ amortyzacji.

Projekt układu kierowniczego

Obecnie istnieje wiele modyfikacji układu kierowniczego samochodu. Istnieją nawet rozwiązania, które mogą zakłócać działania kierowcy, dostosowując manewry pojazdu. Istnieją również zmiany w zakresie automatycznego pilotowania, chociaż pełnoprawne autopiloty są nadal na etapie koncepcyjnym, a przepisy nie zezwalają na pojazdy autonomiczne na drogach publicznych.

Wśród nowoczesnych systemów wspomagających kierowcę można wymienić utrzymywanie pasa ruchu czy monitorowanie stanu kierowcy (np. Gdy zasypia, jego ręce stopniowo rozluźniają uchwyt kierownicy, czujniki reagują na tę siłę i system odbudowuje auto na pobocze).

Standardowy układ kierowniczy obejmuje następujące elementy:

• Kierownica;
• Kolumna kierownicy;
• Napęd kierowniczy;
• Wspomaganie kierownicy.

Oto niektóre cechy tych elementów.

Kierownica (kierownica, kierownica)

Ten prosty szczegół pozwala kierowcy wybrać drogę pojazdu. Nowoczesne kierownice są wyposażone w elementy sterujące, które pozwalają kierowcy na aktywację lub przełączanie między różnymi systemami bez rozpraszania się podczas jazdy.

Rozmiar kierownicy ma duże znaczenie. Jeśli samochód nie ma wspomagania kierownicy, kierownica o małej średnicy będzie trudniejsza w obsłudze. W takim przypadku możesz zainstalować model o większej średnicy. Ale z drugiej strony duża kierownica wpływa również na komfort jazdy. Jednocześnie sterowanie samochodem za pomocą małej kierownicy jest szczególnie ostre.

Po pierwsze, górna część kierownicy wpłynie na widoczność, lub jeśli kierowca jest duży, będzie spoczywał na nogach, co również negatywnie wpływa na bezpieczeństwo jazdy. Po drugie, zbyt mała kierownica będzie wymagała od kierowcy dużego wysiłku, zwłaszcza podczas manewrowania z dużą prędkością. Co więcej, nie jest niczym niezwykłym, że małe kierownice przesłaniają sygnały wyświetlane na desce rozdzielczej.

W sklepach z częściami samochodowymi można znaleźć kierownice o różnych kształtach (nie tylko idealnie okrągłe). W celu zwiększenia komfortu jazdy na kierownicy zamontowano oplot. Droższe modele samochodów mają podgrzewaną kierownicę.

W tym filmie omówiono wskazówki dla początkujących kierowców dotyczące prawidłowego korzystania z kierownicy:

Jak prowadzić - technika kołowania. Instruktor samochodowy Sergey Markitesov.

Kolumna kierownicy

Aby przenieść moment obrotowy z kierownicy na przekładnię kierowniczą, każdy pojazd ma kolumnę kierownicy. Pod kierownicą zamontowane są elementy sterujące - włączniki skrętu i wycieraczki z różnymi dodatkowymi funkcjami. W samochodach sportowych czasami spotyka się łopatki do zmiany biegów, które pozwalają kierowcy albo zmienić bieg, albo zasymulować tę zmianę, ustawiając przekładnię w odpowiednim trybie.

We wcześniejszych wersjach w kolumnie kierownicy zastosowano prosty wałek. W nowoczesnych wersjach jest podzielony na kilka segmentów, które są połączone ze sobą transmisją kardana. Dzieje się tak ze względów bezpieczeństwa - w przypadku zderzenia czołowego kolumna kierownicy złoży się i nie wbije się w klatkę piersiową kierowcy.

Dzięki tej konstrukcji wiele pojazdów najnowszej generacji ma regulowaną kolumnę. Pozwala to na dopasowanie układu kierowniczego do fizycznych danych różnych kierowców. W samochodzie premium element ten wyposażony jest w automatyczną regulację, która często posiada pamięć dla kilku kierowców.

Aby wyeliminować drgania pochodzące od kół podczas jazdy, w kolumnie kierownicy zamontowano amortyzator.

Przekładnia kierownicza i maszyna sterowa

Kolumna kierownicy jest połączona z kierownicy z jednej strony i z przekładnią kierowniczą z drugiej. Jednostka ta jest reprezentowana przez zestaw prętów i przegubów, które przenoszą siły na koła. Sterownik wykorzystuje energię obrotową do obracania maszyny, która jest zamieniana na energię liniową w mechanizmie kierowniczym.

W tym celu używana jest para transmisji. Zasadniczo jest to zębatka lub walec ślimakowy. Ale są też inne modyfikacje, które mają swoją własną konstrukcję i zasadę przenoszenia sił z kierownicy na koła. Przeczytaj o urządzeniu i zasadzie działania drążka kierowniczego tutaj.

Przekładnia kierownicza spełnia dwie ważne funkcje:

1. Zapewnia obrót przednich kół;
2. Przywraca koła do ich pierwotnego położenia, gdy tylko siły w kolumnie kierownicy od strony kierowcy zostaną zwolnione.

Cała przekładnia kierownicza jest umieszczona w obudowie (przekładni kierowniczej). Jednostka jest instalowana z przodu samochodu (często na przedniej ramie pomocniczej, aw przypadku braku ramy, to na podwoziu, na skrzyni biegów lub nawet na silniku). Warto zauważyć, że im niżej zainstalowany jest ten mechanizm, tym wydajniej będzie działać sterowanie maszyną.

W klasycznym stylu przekładnia kierownicza skręca przednie koła pojazdu. Jednak w ostatnich latach ponownie zyskują na popularności układy ze sterowaniem tylnymi kołami, tak jak w najnowszej generacji Volkswagena Touarega. W takich układach przy prędkościach do 40 km / h. tylne i przednie koła obracają się w przeciwnych kierunkach. Gdy pojazd porusza się z prędkością większą niż 40 km / h, tylne i przednie koła obracają się w tym samym kierunku na zakręcie. Ta modyfikacja znacznie zmniejsza promień skrętu, a także poprawia prowadzenie pojazdu podczas pokonywania zakrętów.

Wspomaganie kierownicy

Ponieważ standardowy mechanizm sterujący do skręcania kół (zwłaszcza w samochodzie stacjonarnym) wymaga pewnego wysiłku ze strony kierowcy, producenci opracowali różne rodzaje wzmacniaczy. Początkowo w transporcie towarowym stosowano modyfikacje hydrauliczne. Stopniowo taki system znalazł zastosowanie w samochodach osobowych.

Potrzeba wzmacniacza pojawiła się nie tylko w celu zwiększenia komfortu. Faktem jest, że podczas jazdy z dużą prędkością trudno jest trzymać kierownicę samochodu na zakrętach, zwłaszcza w samochodzie sportowym. Wspomaganie kierownicy ułatwia ten proces. System uzyskał również pozytywne reakcje ze strony płci pięknej.

Wzmacniacze działają na różnych zasadach. Najczęstszym jest wspomaganie kierownicy. Wzmacniacze elektryczne również zyskały sporą popularność. Ale są też połączone systemy, które wykorzystują funkcje obu modyfikacji (EGUR). Ponadto powiedziano o rodzajach zębatek kierowniczych w osobnej recenzji.

Cel sterowania

Układ kierowniczy najczęściej obraca przednie koła, jednak istnieją również napędy dwuosiowe (głównie duże pojazdy o czterech osiach, z których dwie są skręcone), a także modyfikacje z napędem na tylne koła.

Żaden samochód nie obejdzie się bez układu kierowniczego, ponieważ na świecie nie ma bezpośredniej drogi. Nawet gdybyśmy warunkowo wyobrażali sobie taką trasę, nadal pojawiałyby się na niej przeszkody. Bez układu kierowniczego niemożliwe byłoby również bezpieczne zaparkowanie samochodu.

Gdyby producent nie montował tego systemu w wagonach, ich prowadzenie nie różniłoby się niczym od zwrotności pociągu. Chociaż próby stworzenia maszyny, którą można by kontrolować siłą myśli, nie ustają (na zdjęciu powyżej - jedno z opracowań GM).

Zasada sterowania

Zasada sterowania jest dość prosta. Kierowca kręci kierownicą, siły przenoszone są na kolumnę kierownicy. Następnie wchodzą do przekładni kierowniczej. W wersji klasycznej zębatka napędza drążki kierownicze połączone z kołami za pomocą systemu końcówek kulowych.

Dokładność obrotu koła zależy od wielkości kierownicy. Również siła, która musi zostać przyłożona do skrętu kół, zależy od tego parametru. Wiele modeli jest wyposażonych w elektryczny lub wspomagany układ kierowniczy, który umożliwia użycie małej kierownicy w samochodzie.

Rodzaje kierowania

Wszystkie systemy sterowania są podzielone na trzy typy:

• Mechanizm zębatki i zębnika. Najczęściej stosowany w samochodach budżetowych. Taka kontrola jest najprostsza. Ma stojak z zębami. Jest napędzany przez przekładnię kolumny kierowniczej. Taki schemat jest bardzo wydajny. Jedyną wadą tego mechanizmu jest wrażliwość na wstrząsy spowodowane złej jakości nawierzchnią drogi.
• Przekładnia ślimakowa. Ta modyfikacja zapewnia większy kąt obrotu koła. Jest mniej wrażliwy na obciążenia udarowe, ale kosztuje więcej niż poprzedni, ponieważ jest trudniejszy w produkcji.
• Mechanizm śrubowy. Jest to modyfikacja analogu robaka, ma tylko zwiększoną wydajność i zwiększa wysiłek wymagany do manewrowania samochodem.

Niezależnie od rodzaju napędu działanie tych mechanizmów można usprawnić za pomocą takich urządzeń:

• Wspomaganie hydrauliczne. Ma najprostszy projekt z tej listy. System jest kompaktowy i tani w utrzymaniu. Taka modyfikacja jest nawet wyposażona w niektóre budżetowe modele samochodów najnowszej generacji. Aby system działał poprawnie, konieczne jest ciągłe monitorowanie poziomu płynu roboczego. Pompa wzmacniacza napędzana jest silnikiem spalinowym.
• Booster elektryczny. To jedna z najnowszych modyfikacji. Nie wymaga skomplikowanej konserwacji, a także dostrajania. Zapewnia maksymalną reakcję układu kierowniczego. Jak sama nazwa wskazuje, mechanizm jest wzmocniony przez działanie silnika elektrycznego.
• Wzmacniacz elektrohydrauliczny. Ta modyfikacja działa w oparciu o wspomaganie kierownicy. Jedyną różnicą jest to, że pompa hydrauliczna jest zasilana energią elektryczną i nie jest podłączona do napędu silnikowego, jak w pierwszym przypadku. Dwie ostatnie zmiany pozwalają zużywać mniej paliwa w porównaniu do pierwszego typu, ponieważ układ nie jest połączony z napędem silnika.

Oprócz różnych wzmacniaczy samochód może być wyposażony w aktywny dynamiczny lub adaptacyjny układ sterowania. Różnice są następujące:

1. Dostosowuje przełożenie w zależności od prędkości koła. Zapewnia to maksymalną stabilność na śliskich drogach. System nie pozwala gwałtownie skręcić kierownicy, zapobiegając nadmiernemu lub podsterowności.
2. System dynamiczny działa na podobnej zasadzie, zamiast napędu planetarnego używany jest tylko silnik elektryczny.
3. Jest uważany za innowacyjną technologię, ponieważ w takich mechanizmach kierowniczych nie ma fizycznego połączenia między kierownicą a mechanizmem kierowniczym. System jest kontrolowany przez elektroniczną jednostkę sterującą, która analizuje wiele danych: z czujników prędkości koła, siły kierowania itp.

Ostatnio w niektórych modelach samochodów premium i samochodów sportowych zainstalowano specjalną technologię z obrotem nie tylko przednich, ale także tylnych kół. Zwiększa to stabilność samochodu podczas pokonywania zakrętów z dużą prędkością. Tylne koła obracają się w zależności od prędkości pojazdu.

Jeśli samochód porusza się z maksymalną prędkością 40 km / h, wówczas oś tylna obraca się w kierunku przeciwnym do przednich kół (jeśli spojrzą w prawo od przodu, wówczas koła tylne będą patrzeć w lewo).

Gdy prędkość samochodu wzrośnie powyżej 40 km / h, to przy wchodzeniu w zakręt tylne koła skręcają w tym samym kierunku, co przednie. Zmniejsza to ryzyko poślizgu.

Wymagania dotyczące sterowania

Kierowanie dowolnym pojazdem musi spełniać następujące wymagania:

• Zapewniają wystarczającą zwrotność pojazdu przy dowolnej prędkości. Kierowca powinien łatwo ustawić pożądany kierunek samochodu;
• Powinien być łatwy w użyciu, aby nawet zmęczony kierowca mógł bezpiecznie dostać się do miejsca spoczynku;
• Podczas skręcania kół układ kierowniczy powinien zapewniać najbardziej czyste toczenie. Na zakrętach koła nie powinny się ślizgać, aby samochód nie stracił stabilności. W tym celu kąt nachylenia i obrotu kół powinien być wyraźnie skalibrowany;
• Cofnij koła z powrotem w kierunku prostym (wzdłuż ciała), po tym jak kierowca przestanie próbować skręcić;
• Tłumić wibracje podczas jazdy po nierównej nawierzchni;
• Posiadają wysoką szybkość reakcji na polecenia dowolnego kierowcy;
• Nawet jeśli wzmacniacze ulegną awarii, mechanizm powinien nadal umożliwiać sterownikowi sterowanie maszyną.

Kolejnym parametrem, który należy do kategorii wymagań dotyczących kierowania, jest luz kierownicy. Więcej informacji na temat dopuszczalnego luzu gry opisano w rozdziale osobny artykuł.

Funkcje lewego i prawego układu kierowniczego

Nikomu nie jest tajemnicą, że prawo niektórych krajów przewiduje ruch lewostronny na drodze. W takim przypadku kierownica zostanie zainstalowana po prawej stronie samochodu, a kierowca oczywiście usiądzie tam, gdzie w naszym regionie jest zwyczajowo widzieć pasażera z przodu.

Różnica między tym sterowaniem polega nie tylko na umiejscowieniu kierownicy w kabinie. Producent dostosowuje również mechanizm kierowniczy zgodnie z połączeniem ze skrzynią biegów. Ale nawet w tym przypadku samochód przystosowany do jazdy po drogach z kierownicą po lewej stronie można przekształcić w warunki jazdy po prawej stronie. Aby to zrobić, przed zakupem oryginalnego samochodu powinieneś dowiedzieć się, czy odpowiednie przekładnie kierownicze są sprzedawane, co pozwala na konwersję tego samochodu.

Niektóre typy maszyn rolniczych wykorzystują układ hydrauliczny, który pozwala na zamontowanie kierownicy w dowolnej części kabiny. W takim przypadku połączenie między kierownicą a przekładnią kierowniczą zapewnia hydraulika, która jest sterowana przez pompę dozującą.

W tej modyfikacji nie występuje luz (nawet fabryczny), ponieważ nie ma skrzyni biegów z przekładnią, ślimakiem lub przekładnią śrubową. Oczywiście w transporcie pasażerskim taki system jest niezwykle rzadki. Jego głównym zastosowaniem jest sprzęt specjalny na dużą skalę.

Główne awarie układu kierowniczego

Błędy kierownicy obejmują:

• Luz kierownicy (co go powoduje, przeczytaj tutaj);
• Pukanie podczas jazdy (z powodu poluzowania śrub mocujących mechanizm kierowniczy);
• Pogorszenie połączeń drążków kierowniczych;
• Zużycie zębów pary przekładni (na przekładni, zębatce, ślimaku lub rolce);
• Naruszenie regulacji mechanizmu przekładniowego;
• Usterki wzmacniacza hydraulicznego lub elektrycznego (usterki i możliwe opcje naprawy, przeczytaj w osobnym artykule).

Aby wyeliminować awarie, należy dokręcić wszystkie śruby mocujące, wymienić zużyte części i wyregulować mechanizm pary przekładni. W większości przypadków układ kierowniczy rzadko ulega nagłej awarii. Dzięki terminowej konserwacji główne elementy wytrzymają wystarczająco długo (często nawet dłużej niż okres wyznaczony przez producenta).

Pytania i odpowiedzi:

Jakie są rodzaje kierowania? Powszechne są trzy rodzaje mechanizmów: zębatka, ślimak i śruba. W samochodach budżetowych stosowany jest pierwszy rodzaj mechanizmu kierowniczego. Każdy z nich może zawierać wzmacniacz.

Jaki jest cel kierowania? Zapewnia ruch samochodu w kierunku wyznaczonym przez kierowcę. Mechanizm porusza kierownicami w płaszczyźnie poziomej. Jazda z uszkodzonym układem kierowniczym jest zabroniona.

Jakie są główne części kierownicy? Składa się z: drążka poprzecznego, wahacza dolnego, sworznia, wahacza górnego, łącznika wzdłużnego, dwójnogu napędu kierowniczego, przekładni kierowniczej, wału kierowniczego i koła kierowniczego.