Układ kierowniczy jest jednym z podstawowych urządzeń operacyjnych samochodu. Nowoczesne układy kierownicze umożliwiają precyzyjną zmianę kierunku jazdy podczas jazdy lub manewrowania. W tym artykule dowiesz się, jak zbudowany i jak działa układ kierowniczy w samochodzie. Zapoznasz się również z przeglądem różnych części układu kierowniczego.

UkÅ‚ad kierowniczy samochodu – budowa i konstrukcja

W samochodzie układ kierowniczy wpływa na kierunek jazdy i przede wszystkim umożliwia korzystanie z pojazdu. Oprócz pożądanej zmiany kierunku jazdy, układ kierowniczy we współczesnych pojazdach musi spełniać wiele innych wymagań. W historii inżynierii motoryzacyjnej instalowane układy kierownicze były zatem stale udoskonalane i dostosowywane do nowych wymagań. Oprócz precyzyjnej zmiany kierunku jazdy obejmuje to również dobrą stabilność kierunkową przednich kół. Płynność układu kierowniczego zwiększa również komfort jazdy. Zasada działania układu kierowniczego niewiele się jednak zmieniła na przestrzeni dziesięcioleci. O zmianie kierunku jazdy nadal decyduje skręt kół na osi skrętnej.

Struktura układu kierowniczego w samochodzie

W samochodach oś skrętna znajduje się zazwyczaj z przodu pojazdu. W tym przypadku układ kierowniczy działa wyłącznie na przednie koła, poprzez które określany jest kąt skrętu pojazdu. Tylko kilka pojazdów ma również kierowane koła na tylnej osi, aby poprawić dynamikę jazdy. Kierowca określa, dokąd samochód pojedzie, obracając kierownicę. Kierownica jest trwale połączona z kolumną kierownicy, która ma pozytywny kontakt z przekładnią kierowniczą. Jedyna różnica występuje w pojazdach z technologią steer-by-wire. W tym przypadku kolumna kierownicy jest połączona z przekładnią tylko w przypadku awarii elektrycznego układu kierowniczego.

Nowoczesne zębatkowe układy kierownicze

Prawie wszystkie współczesne samochody osobowe są wyposażone w zębatkowy układ kierowniczy. Sercem tego typu układu kierowniczego jest przekładnia kierownicza ze specjalną technologią. Zębatka połączona z kolumną kierownicy łączy się z zębatką, która porusza się nad kołem kierownicy poprzez obracanie kolumny. Inne rodzaje układu kierowniczego są rzadko stosowane we współczesnych samochodach. Wyjątkiem są pojazdy terenowe, które wymagają szczególnie wytrzymałych komponentów i ramion kierownicy. Układy kierownicze z wrzecionami lub układy kierownicze z kulą recyrkulacyjną są nadal czasami spotykane w klasycznych samochodach.

Hydrauliczne wspomaganie układu kierowniczego w samochodach osobowych

Obecnie prawie każdy nowo budowany samochód posiada wspomaganie układu kierowniczego. Ten rodzaj układu kierowniczego ułatwia kierowanie przy niskich prędkościach i podczas manewrowania pojazdem. Koła zmieniają kierunek jazdy przy niewielkim wysiłku na kierownicy. Wspomaganie kierownicy w pojazdach może być realizowane zarówno elektrycznie, jak i hydraulicznie. W wielu przypadkach samochody osobowe są wyposażone w hydrauliczny układ kierowniczy. Elektryczna lub mechaniczna pompa wspomagania wytwarza ciśnienie wymagane do wspomagania układu kierowniczego.

Elektryczne wspomaganie kierownicy i przekładnia kierownicza

Coraz więcej samochodów jest wyposażanych przez producentów w elektryczne wspomaganie układu kierowniczego. Zamiast układu hydraulicznego z serwopompą, funkcję wspomagania układu kierowniczego przejmują silniki elektryczne. W zależności od konstrukcji, siła działa na kolumnę kierownicy lub przekładnię kierowniczą. Elektryczne układy wspomagania kierownicy zawierają mniej elementów, które pewnego dnia mogą się zużyć i ulec uszkodzeniu. Dlatego ten typ wspomagania kierownicy jest uważany za bardziej niezawodny w dłuższej perspektywie. Mieszanką obu systemów są elektrohydrauliczne układy kierownicze z elektrycznymi pompami wspomagania.

Elementy układu kierowniczego w skrócie

Nowoczesne układy kierownicze w samochodach składają się z wielu różnych komponentów. Aby układ kierowniczy działał niezawodnie i precyzyjnie, wszystkie elementy muszą być do siebie prawidłowo dopasowane i działać optymalnie. Poniżej znajduje się przegląd różnych elementów układu kierowniczego.

• Kierownica: Kierownica umożliwia kierowcy okreÅ›lenie kierunku jazdy. Ruch kierownicy jest przenoszony na kolumnÄ™ kierownicy, która jest poÅ‚Ä…czona z tym elementem.
• Kolumna kierownicy: Istnieje dodatnie poÅ‚Ä…czenie miÄ™dzy kierownicÄ… a przekÅ‚adniÄ… kierowniczÄ… za poÅ›rednictwem kolumny kierownicy. W razie wypadku kolumna odksztaÅ‚ca siÄ™, aby zmniejszyć ryzyko obrażeÅ„.
• PrzekÅ‚adnia kierownicza: PrzekÅ‚adnia kierownicza przenosi ruchy kierownicy na drążek kierowniczy. PrzeksztaÅ‚ca ona ruch obrotowy ukÅ‚adu kierowniczego w ruch pchajÄ…cy za poÅ›rednictwem zÄ™batki.
• Drążek kierowniczy: Drążek kierowniczy przenosi ruch kierownicy z przekÅ‚adni kierowniczej na zwrotnice. Element ten ma gÅ‚owicÄ™ kulowÄ…, dziÄ™ki czemu przednie koÅ‚a mogÄ… siÄ™ Å›ciskać.
• Zwrotnica: Zwrotnice dziaÅ‚ajÄ… jako wsporniki kół w ukÅ‚adzie kierowniczym. Można je obracać w kierunku kierowania i Å‚Ä…czÄ… koÅ‚a z pojazdem za poÅ›rednictwem piasty koÅ‚a.
• Pompa wspomagania: Pompa ta jest elementem ukÅ‚adu kierowniczego ze wspomaganiem hydraulicznym. Zapewnia ona staÅ‚y przepÅ‚yw oleju hydraulicznego do obsÅ‚ugi ukÅ‚adu kierowniczego.
• Zbiornik serwomechanizmu: Zbiornik serwomechanizmu peÅ‚ni funkcjÄ™ zbiornika wyrównawczego i zbiornika zasilajÄ…cego dla oleju hydraulicznego ukÅ‚adu wspomagania kierownicy. Ponadto w razie potrzeby można tu uzupeÅ‚nić pÅ‚yn serwa.
• Czujnik kÄ…ta skrÄ™tu kierownicy: Nowoczesne pojazdy sÄ… czÄ™sto wyposażone w czujnik kÄ…ta skrÄ™tu kierownicy. Czujnik rejestruje kÄ…t skrÄ™tu poprzez poÅ‚ożenie kolumny kierownicy i przesyÅ‚a dane do jednostki sterujÄ…cej.
• Przegub uniwersalny: Przegub uniwersalny przekÅ‚ada ruch obrotowy kolumny kierownicy na inny kÄ…t. Przeguby uniwersalne umożliwiajÄ… również zmianÄ™ kierunku ruchu kolumny kierownicy.
• Amortyzator ukÅ‚adu kierowniczego: Amortyzator ukÅ‚adu kierowniczego tÅ‚umi siÅ‚y wystÄ™pujÄ…ce w ukÅ‚adzie kierowniczym. Podobnie jak ramiona ukÅ‚adu kierowniczego, element ten jest obecnie montowany głównie w pojazdach terenowych i pojazdach użytkowych.

Funkcja układu kierowniczego w pojeździe

Układ kierowniczy w samochodzie pełni funkcję bezpośredniego wykonywania poleceń kierowcy dotyczących kierunku jazdy. Ten wpływ na kierunek jazdy uzyskuje się poprzez zmianę kąta skrętu kół. W pojazdach z niezależnym zawieszeniem przednie koła są niezależnie resorowane. Ze względu na specjalną konstrukcję układu kierowniczego z ruchomymi drążkami kierowniczymi, możliwa jest jednak zmiana kąta skrętu kół w dowolnym momencie.

Gdy kierowca skręca kierownicą

Jeśli kierowca chce zmienić kierunek jazdy, obraca kierownicę. Ruch skrętny wykonywany przez kierowcę jest przekazywany od kierowcy do kolumny kierownicy. Ta z kolei jest połączona z przekładnią kierowniczą. Ruch okrężny kolumny jest w ten sposób przenoszony przez zębnik kierownicy na zębatkę w skrzyni biegów. W razie potrzeby wspomaganie układu kierowniczego wspomaga ruchy kierownicy, dzięki czemu układ kierowniczy jest wyjątkowo łatwy w obsłudze. W przekładni kierowniczej interakcja koła zębatego i zębnika zapewnia przekształcenie ruchu obrotowego w ruch ślizgowy. Elementy przekładni kierowniczej przesuwają się w kierunku, w którym kierowca chce kierować samochodem. Przekładnia kierownicza przekazuje ten ruch do zwrotnic lub dźwigni kierowniczych, które zmieniają położenie przednich kół. Powoduje to natychmiastową zmianę kierunku jazdy pojazdu.