Jak funguje řízení auta

Možná vás překvapí, že když otočíte auto, vaše přední kola nesměřují stejným směrem.

Aby se vůz mohl plynule otáčet, musí každé kolo sledovat jiný kruh. Protože vnitřní kolo sleduje kruh s menším poloměrem, je ve skutečnosti o něco těsnější než vnější kolo. Pokud nakreslíte čáru kolmou na každé kolo, čáry se protnou ve středu otočení. Geometrie táhla řízení způsobuje, že se vnitřní kolo otáčí více než vnější kolo.

Tento obsah není na tomto zařízení kompatibilní.

Existuje několik různých typů kormidel. Nejběžnější jsou ozubené kolo a recirkulační koule.

Řízení s ozubeným kolem a pastorkem se rychle stává nejběžnějším typem řízení osobních, malých nákladních vozidel a SUV. Je to vlastně docela jednoduchý mechanismus. Převodovka s ozubeným kolem a pastorkem je uzavřena v kovové trubici, přičemž každý konec ozubené tyče vyčnívá z trubice. Prut, zvaný a spojovací tyč, připojuje se ke každému konci stojanu.

ozubené kolo je připojen k hřídel řízení. Když otočíte volantem, převodový stupeň se otáčí a posouvá stojan. Spojovací tyč na každém konci stojanu se připojuje k rameno řízení na vřeteno (viz obrázek výše).

Převodovka s ozubeným kolem a pastorkem dělá dvě věci:

• Převádí rotační pohyb volantu na lineární pohyb potřebný k otáčení kol.
• Poskytuje redukci rychlostního stupně, což usnadňuje otáčení kol.

U většiny automobilů trvá tři až čtyři úplné otáčky volantu, aby se kola otáčela ze zámku do zámku (zleva doprava).

poměr řízení je poměr toho, jak daleko otočíte volant a jak daleko se kola otáčí. Pokud například jedna úplná revoluce (360 stupňů) volantu způsobí, že se kola automobilu otočí o 20 stupňů, pak je poměr řízení 360 dělen 20 nebo 18: 1. Vyšší poměr znamená, že musíte otočit volantem více, aby se kola otočila v dané vzdálenosti. Vzhledem k vyššímu převodovému poměru je však zapotřebí menší úsilí.

Lehčí a sportovnější vozy mají obecně nižší převodové poměry než větší vozy a kamiony. Nižší poměr dává řízení rychlejší odezvu - nemusíte otáčet volantem tolik, aby se kola otočila v dané vzdálenosti - což je žádoucí vlastnost u sportovních automobilů. Tyto menší vozy jsou dostatečně lehké, takže ani při nižším poměru není úsilí potřebné k otáčení volantu nepřiměřené.

Některá auta mají řízení s proměnným poměrem otáček, který používá ozubené kolo s ozubeným kolem a pastorkem, které má jiné rozteč zubů (počet zubů na palec) ve středu, než má na vnější straně. Díky tomu auto rychle reaguje při rozjezdu (stojan je blízko středu) a také snižuje námahu v blízkosti limitů otáčení kola.

Power Rack-and-pastorek

Pokud je ozubený hřeben v systému posilovače řízení, má stojan poněkud odlišný design.

Součástí stojanu je válec s pístem uprostřed. Píst je připojen k stojanu. Na obou stranách pístu jsou dva tekutinové otvory. Přívod vysokotlaké tekutiny na jednu stranu pístu nutí píst k pohybu, který zase posouvá stojan, čímž poskytuje pomoc při posilování.

Později se v článku podíváme na součásti, které poskytují vysokotlakou kapalinu, a také se rozhodneme, na kterou stranu stojanu je dodávat. Nejprve se podívejme na jiný typ řízení.

Řízení s recirkulační koulí se dnes používá na mnoha nákladních vozech a SUV. Spojení, které otáčí kola, se mírně liší od systému s ozubenými koly.

Převodovka s recirkulační koulí obsahuje šnek. Zařízení si můžete zobrazit ve dvou částech. První částí je kovový blok se závitovým otvorem. Tento blok má na vnější straně vyříznuté zuby ozubeného kola, které zabírají s ozubeným kolem, které pohání pitman paže (viz obrázek výše). Volant se připojuje k tyčím se závity, podobným šroubům, které se lepí do otvoru v bloku. Když se volant otáčí, otáčí šroubem. Namísto kroucení dále do bloku, jak by běžný šroub držel, je tento šroub držen pevně tak, že když se točí, pohybuje blokem, který pohybuje ozubeným kolem, které otáčí kola.

Namísto toho, aby šroub přímo zabýval závity v bloku, jsou všechna závity naplněna kuličkovými ložisky, která recirkulují skrz ozubené kolo, když se otáčí. Míče skutečně slouží dvěma účelům: Zaprvé snižují tření a opotřebení ozubeného kola; za druhé, snižují se rozlít v zařízení. Když změníte směr volantu, budete cítit sklon - bez kuliček na volantu by se zuby na okamžik uvolnily, aby se volant uvolnil..

Posilovač řízení v recirkulačním kulovém systému funguje podobně jako u systému ozubených kol a pastorků. Pomoc je zajištěna dodávkou vysokotlaké tekutiny na jednu stranu bloku.

Nyní se podívejme na další komponenty, které tvoří posilovač řízení.

V systému je několik klíčových komponent posilovač řízení kromě mechanismu ozubeného kola a pastorku nebo recirkulační koule.

Čerpadlo

Hydraulickou sílu pro řízení zajišťuje a rotační lopatkové čerpadlo (viz obrázek níže). Toto čerpadlo je poháněno motorem automobilu přes řemen a kladku. Obsahuje sadu zatahovacích lopatek, které se točí uvnitř oválné komory.

Když se lopatky točí, vytáhnou za nízkého tlaku hydraulickou kapalinu ze zpětného potrubí a při vysokém tlaku ji vytlačí do výstupu. Množství průtoku poskytované čerpadlem závisí na otáčkách motoru automobilu. Čerpadlo musí být navrženo tak, aby poskytovalo dostatečný průtok, když je motor ve volnoběhu. Výsledkem je, že se čerpadlo pohybuje mnohem více kapaliny, než je nutné, když motor běží rychleji.

Čerpadlo obsahuje přetlakový ventil, který zajistí, že tlak nebude příliš vysoký, zejména při vysokých otáčkách motoru, když se čerpá tolik tekutiny..

Rotační ventil

Systém posilovače řízení by měl řidiči pomáhat pouze v případě, že vyvíjí sílu na volant (například při rozjezdu). Pokud řidič nevyvíjí sílu (například při jízdě v přímém směru), systém by neměl poskytovat žádnou pomoc. Zařízení, které snímá sílu na volant, se nazývá rotační ventil.

Klíčem k rotačnímu ventilu je a torzní tyč. Torzní tyč je tenká tyč z kovu, která se krouží, když na ni působí točivý moment. Horní část tyče je spojena s volantem a spodní část tyče je spojena s pastorkem nebo šnekovým převodem (který otáčí kola), takže velikost točivého momentu v torzní tyči je stejná jako točivý moment řidič používá k otáčení kol. Čím větší točivý moment řidič používá k otáčení kol, tím více se kroucení tyčí.

Vstup z hřídele řízení tvoří vnitřní část a sestava cívkového ventilu. Také se připojuje k hornímu konci torzní tyč. Spodní část torzní tyče se připojuje k vnější části cívkového ventilu. Torzní tyč také otáčí výstupem kormidelního zařízení a připojuje se buď k pastorkovému nebo šnekovému převodu v závislosti na tom, jaký typ řízení má vůz.

Tento obsah není na tomto zařízení kompatibilní.

Animace ukazující, co se děje uvnitř rotačního ventilu, když poprvé začnete otáčet volantem

Jak se tyč otáčí, otáčí uvnitř cívkového ventilu vzhledem k vnějšku. Protože vnitřní část cívkového ventilu je také připojena k volantu (a tedy k volantu), závisí velikost otáčení mezi vnitřní a vnější částí cívkového ventilu na tom, jak velký točivý moment řidič aplikuje na volant.

Když se volant neotáčí, obě hydraulická potrubí vytvářejí stejné množství tlaku na volant. Pokud se však cívkový ventil otáčí jedním nebo druhým způsobem, otvory se otevřou, aby do příslušného potrubí poskytly vysokotlakou tekutinu.

Ukazuje se, že tento typ posilovače řízení je docela neefektivní. Pojďme se podívat na některé pokroky, které uvidíme v následujících letech a které pomohou zlepšit účinnost.

Protože čerpadlo posilovače řízení na většině automobilů dnes běží nepřetržitě, čerpá kapalinu po celou dobu, plýtvá koňskou silou. Tato zbytečná energie se promění v odpadní palivo.

Můžete očekávat několik inovací, které zlepší spotřebu paliva. Jedním z nejúžasnějších nápadů na rýsovací desce je systém „řízený po drátu“ nebo „pohon po dráze“. Tyto systémy by zcela eliminovaly mechanické spojení mezi volantem a řízením a nahradily by jej čistě elektronický řídicí systém. V podstatě by volant fungoval jako ten, který si můžete koupit pro domácí počítač pro hraní her. Obsahoval by senzory, které sdělují vozu, co řidič dělá s kolem, a mají v sobě některé motory, které řidiči poskytnou zpětnou vazbu o tom, co auto dělá. Výstup těchto senzorů by se použil k řízení motorizovaného systému řízení. Tím by se uvolnil prostor v motorovém prostoru odstraněním hřídele řízení. Také by to snížilo vibrace uvnitř automobilu.

Společnost General Motors představila koncepční vůz Hy-wire, který obsahuje tento typ pohonného systému. Jednou z nejzajímavějších věcí systému GM-Hy-wire je, že můžete jemně doladit manipulaci s vozidlem, aniž byste museli cokoli měnit v mechanických součástech automobilu - vše, co potřebujete k úpravě řízení, je nový počítač software. U budoucích vozidel s pohonem po dráze budete s největší pravděpodobností schopni ovládat ovládací prvky přesně podle svých představ stisknutím několika tlačítek, stejně jako byste dnes mohli upravit polohu sedadla v autě. V tomto systému by bylo také možné ukládat odlišné ovládací preference pro každého řidiče v rodině.

Za posledních padesát let se systémy řízení automobilu příliš nezměnily. V příštím desetiletí však uvidíme pokroky v řízení automobilů, které povedou k efektivnějším automobilům a pohodlnější jízdě.

Další informace o systémech řízení a souvisejících tématech naleznete v odkazech na následující stránce.

Kvízový roh

Víte, jaké systémy řízení se používají v automobilech? Otestujte si své znalosti pomocí kvízu pro řízení automobilů z Turbo.

Související články

• Kvíz pozastavení vozu
• Jak směrové signály fungují
• Jak Gears funguje
• Jak fungují diferenciály
• Jak brzdy fungují
• Jak fungují tempomaty
• Řízení trakce vysvětleno

Další skvělé odkazy

• Encyklopedie Columbia: Systém řízení
• Odstraňování problémů se systémy řízení
• Nákladní automobily: Odstraňování problémů s pevným řízením, kopy kol a jinými poruchami systému posilovače řízení
• Fórum automatických kanálů
• Profesionální mechanika online: Řízení
• Automobilový průmysl 101: Provoz systémů odpružení a řízení
• QUADRASTEER od Delphi: Vozidla plné velikosti manévrující jako kompaktní auta
• Jak vytvořit zadní kolo řízení předního kola