E-materiały do kształcenia zawodowego

Podstawowe składowe pojazdu samochodowego

MEP.05. Obsługa, diagnozowanie oraz naprawa pojazdów samochodowych - Mechanik pojazdów samochodowych 723103, Technik pojazdów samochodowych 311513

bg‑blue

Mechanizmy kierownicze

E‑BOOK

opisy prezentowanych na grafikach obiektów są załączone w treści

Układ kierowniczy to zespół elementów oraz mechanizmów w pojeździe, umożliwiające kontrolowanie kierunku ruchu przez kierowcę. To kluczowy komponent bezpieczeństwa i komfortu jazdy.

Do głównych zadań układu kierowniczego należą:

  • sterowanie kierunkiem ruchu pojazdu (kierowca za pomocą kierownicy może skręcać w prawo, w lewo, a układ kierowniczy przenosi odpowiednie polecenia na koła pojazdu),

  • precyzyjna kontrola pojazdu (zwłaszcza podczas manewrowania w miejscach ograniczonej przestrzeni, na przykład w przypadku skręcania czy parkowania),

  • minimalizacja drgań i wibracji (z nawierzchni drogi na kierownicę, co przekłada się na komfort jazdy),

  • utrzymanie stabilności pojazdu (podczas jazdy w różnych warunkach drogowych, układ kierowniczy współpracuje z układem zawieszenia),

  • zapewnienie bezpieczeństwa i kontroli, dostosowanie do różnych prędkości (co pozwala na precyzyjne manewry podczas niskich prędkości oraz stabilne prowadzenie pojazdu na autostradzie),

  • wspomaganie elektryczne (niektóre współczesne pojazdy mogą być wyposażone w systemy wspomagania kierownicy, ułatwiające manewrowanie i zwiększające komfort jazdy).

R1efumb5jky2L
Układ kierowniczy
Układ kierowniczy
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Rodzaje układów kierowniczych

Zębatkowy układ kierowniczy (rack and pinion)

Częściej spotykany w nowoczesnych pojazdach, zbudowany z zębatki (rack) oraz przekładni zębatnej (pinion). Ruch kierownicy prowadzi do przesunięcia zębatki, co z kolei kieruje koła w odpowiednim kierunku. Zębatkowy układ kierowniczy charakteryzuje się precyzyjnym sterowaniem i prostą konstrukcją.

Recyrkulacyjno‑gwintowy układ kierowniczy (recirculating ball)

Nieco starsza technologia, ale spotykana jeszcze w niektórych pojazdach ciężarowych i terenowych, zbudowana jest z przekładni recyrkulacyjno‑gwintowej. Ruch kierownicy powoduje ruch przekładni, prowadzi to do przesunięcia recyrkulacyjnego gwintu, co steruje kołami. Zaletą tego typu układu kierowniczego jest odporność na obciążenia.

Układ kierowniczy zębatkowo‑wałowy (recirculating ball)

Prosty i łatwy układ, do przekazywania ruchu wykorzystuje przekładnię zębatkowo‑wałową. Ruch kierownicy obraca wał, który przenosi ruch na koła pojazdu. Ten rodzaj układu kierowniczego cechuje się trwałością i prostotą konstrukcji.

Układ kierowniczy zmiennoprzekładowy (variable‑ratio steering)

Przekłada się na zwiększoną precyzję i komfort podczas wykonywania manewrów. Zapewnia dynamiczne sterowanie, zmienia stosunek przekładni w zależności od kąta obrotu kierownicy. Pozwala to na łatwe manewrowanie przy mniejszych prędkościach oraz stabilne przy większych prędkościach, na przykład podczas jazdy autostradą.

Układ kierowniczy zintegrowany z napędem elektrycznym (electric power steering‑EPS)

Do wspomagania kierownicy i dostosowania jej do warunków jazdy wykorzystuje silnik elektryczny, nie występuje tutaj mechaniczne połącznie między kierownicą a kołami. Charakteryzuje się elastycznością, lekkością w manewrowaniu oraz oszczędnością energii.

Budowa mechanizmu kierowniczego

Koło kierownicy

Element, który obraca kierowcę w celu zmiany kierunku ruchu pojazdu. Koło kierownicy jest najczęściej okrągłe i posiada uchwyty dla rąk. Może być wykonane z różnych materiałów, jak skóra, metal, drewno czy tworzywo sztuczne. Koła kierownicy mogą być w różnych kształtach oraz posiadać dodatkowe funkcje, jak na przykład przyciski do obsługi systemów pokładowych. Kierowca, obracając koło kierownicy, dokonuje ruch w układzie kierowniczym, co powoduje zmianę kierunku ruchu pojazdu.

Wał kierownicy

Odpowiedzialny jest za przeniesieniu ruchu obrotowego z koła kierownicy na przekładnię kierowniczą. Zazwyczaj wykonany z metalu, chrakteryzującego się wytrzymałością, rurkowaty lub w innej cylindrycznej formie. Wał kierownicy znajduje się między kołem kierownicy a przekładnią kierowniczą.

Przekładnia kierownicza

Mechanizm zmieniający ruch obrotowy od koła kierownicy na ruch poziomy kół, umożliwiając skręcanie.

Może mieć różne konstrukcje, między innymi:

  • przekładnie zębatkowe (zębatki wykorzystywane do przekazywania ruchu obrotowego),

  • przekładnie ślimakowe (ślimak wykorzystywany do przekazywania ruchu, częściej spotykany w pojazdach ciężarowych i autobusach),

  • przekładnie kulkowe (kule jako element przekładni),

  • przekładnie o zmiennej przekładni (charakteryzują się precyzją kierowania przy różnych prędkościach, wprowadza zmienną przekładnię w zależności od kąta skrętu kierownicy),

  • przekładnie zębate harmoniczne (stosują elastyczny pierścień zębów w celu uzyskania przekładni o dużej precyzji),

  • elektryczne przekładnie kierownicze.

Ramię przekładni kierowniczej

Przekazuje ruch obrotowy na koła, połączone jest między innymi z przekładnią kierowniczą. Cechuje się skomplikowaną formą w kształcie widelca lub ramienia. Wykonane zazwyczaj z metalowego i wytrzymałego materiału. Ramię przekładni kierowniczej ma wpływ na ruch kół, przekazuje ruch z przekładni kierowniczej na pozostałe elementy układu kierowniczego oraz zawieszenia.

Budowa trapezowego mechanizmu zwrotniczego

Trapezowy mechanizm zwrotniczy to układ kierowniczy o układzie czterech drążków, pozwala na skręcanie przednich kół. Nazwa trapezowy pochodzi z układu drążków, które kształtem przypominają trapez.

Drążki (środkowe i boczne)

Elementy łączące kolumnę kierowniczą z kołami pojazdu, pozwalają im na obrót i skręcanie.

Drążki środkowe połączone są z kolumną kierowniczą, natomiast drążki boczne z kołami.

Drążki boczne są najczęściej krótsze, środkowe – dłuższe.

Drążki to zazwyczaj metalowe pręty charakteryzujące się określoną wytrzymałością. Kierowca, dokonując ruchu kierownicy, prowadzi do obrotu drążka środkowego, co wywołuje ruch drążków bocznych, a w rezultacie skręcenie kół.

Ramiona zwrotnic

Łączą drążki boczne z układem zawieszenia, zbudowane jako długie, pionowe elementy, wykonane z metalu, cechujące się wytrzymałością i trwałością. W miejscach, gdzie ramiona zwrotnic łączą się z drążkami bocznymi oraz zawieszeniem stosuje się wzmocnienia, w celu zapewnienia odpowiedniej sztywności i trwałości.

Zwrotnice ze sworzniami

łączą ramiona zwrotnic z kołami pojazdu. Pozwalają na swobodny ruch obrotowy zwrotnic wokół osi pionowej, przekazują ruch od ramion zwrotnic, umożliwiają zmianę kierunku kół.

Budowa mechanizmu wspomagania układu kierowniczego

Hydrauliczny układ wspomagania

System, który wykorzystuje płyn hydrauliczny (zazwyczaj olej) do wspomagania ruchu kierownicy pojazdu. Stosowany w starszych modelach, niekiedy w nowszych pojazdach. Ruch kierownicy powoduje, że płyn hydrauliczny transportowany jest na odpowiednie strony siłowników, które wspomagają obrót. Pompa hydrauliczna generuje ciśnienie płynu, siłowniki hydrauliczne z kolei przekazują siłę na kolumnę kierowniczą, a zawór wspomagania w zależności od potrzeb reguluje ilość przekazywanego płynu.

Wśród cech charakterystycznych hydraulicznego układu wspomagania można wymienić:

  • płynność działania (ze względu na ciągłe dostarczanie płynu),

  • wydajność,

  • większą energochłonność w porównaniu do elektrycznego układu wspomagania,

  • częste konserwacje,

  • złożoność konstrukcji (posiada więcej ruchomych części),

  • większą masę pojazdu (obecność pomp i innych komponentów).

Elektryczny układ wspomagania – (EPS – Electric Power Steering)

Kluczową rolę odgrywa tutaj silnik elektryczny, który generuje siłę wspomagającą. Stosowany w nowoczesnych pojazdach, w których zamiast płynu hydraulicznego wykorzystywany jest silnik elektryczny. System elektroniczny dostosowuje wspomaganie w zależności od warunków jazdy, monitoruje prędkość pojazdu oraz prędkość obrotową kierownicy. Silnik elektryczny wytwarza dodatkową siłę, czujniki elektroniczne kontrolują parametry jazdy oraz sterują wspomaganiem, a układ sterujący dostosowuje wspomaganie do warunków jazdy.

Elektryczny układ wspomagania charakteryzuje się:

  • precyzyjnością sterowania (dostosowaną do warunków jazdy),

  • większą efektywnością energetyczną,

  • mniejszymi kosztami utrzymania ze względu na mniej wymagań konserwacyjnych,

  • prostą budową (mniej części ruchomych),

  • lekkością (wpływa na masę pojazdu).

Powrót do spisu treściDFXKNf4pKPowrót do spisu treści

Powiązane materiały multimedialne

Zawieszenie pojazdu
Układy hamulcowe