Jak funguje mechanismus hřebenového řízení automobilu?

Na mechanismus řízení platí následující požadavky::
— optimální převodový poměr, který určuje vztah mezi požadovaným úhlem natočení volantu a silou, která na něj působí; — nevýznamné ztráty energie během provozu (vysoká účinnost);
— možnost samovolného návratu volantu do neutrální polohy poté, co řidič přestal držet volant v otočené poloze;
— drobné mezery v pohyblivých spojích pro zajištění malé vůle nebo volného pohybu volantu;
— vysoká spolehlivost.

Hřebenové mechanismy řízení jsou dnes u osobních automobilů nejrozšířenější.

Hřebenové řízení bez posilovače řízení:
1 — kryt;
2 – vložka;
3 – pružina;
4 — kulový čep;
5 – kulový kloub;
6 — důraz;
7 — hřeben řízení;
8 – převodovka

Konstrukce takového mechanismu zahrnuje ozubené kolo namontované na hřídeli volantu as ním spojený ozubený hřeben. Když se volant otáčí, hřeben se pohybuje doprava nebo doleva a otáčí řízená kola prostřednictvím řídicích tyčí, které jsou k němu připojeny.
Důvody pro široké použití tohoto typu mechanismu u osobních automobilů jsou: jednoduchost konstrukce, nízká hmotnost a výrobní náklady, vysoká účinnost a malý počet tyčí a závěsů. Kromě toho skříň hřebenového řízení umístěná napříč vozidlem ponechává dostatek místa v motorovém prostoru pro umístění motoru, převodovky a dalších součástí vozidla. Hřebenové řízení je vysoce tuhé, což zajišťuje přesnější ovládání vozidla při ostrých manévrech.
Hřebenový mechanismus řízení má přitom i řadu nevýhod: zvýšená citlivost na nárazy od nerovností vozovky a přenos těchto nárazů do volantu; tendence k vibrační aktivitě řízení, zvýšené zatížení dílů, potíže s instalací takového mechanismu řízení na automobily se závislým zavěšením volantů. Tím byl rozsah použití tohoto typu mechanismu řízení omezen pouze na osobní automobily (se svislým zatížením řízené nápravy do 24 kN) vozy s nezávislým zavěšením řízených kol.

Hřebenové řízení s hydraulickým posilovačem:
1 – kapalina pod vysokým tlakem;
2 – píst;
3 – nízkotlaká kapalina;
4 – ozubené kolo;
5 — hřeben řízení;
6 — rozdělovač posilovače řízení;
7 — sloupek řízení;
8 — čerpadlo posilovače řízení;
9—nádrž na kapalinu;
10 — závěsný prvek

Mechanismus řízení typu globoidní šnekový válec bez hydraulického posilovače:
1 – váleček;
2 – červ

Osobní automobily se závislým zavěšením řízených kol, lehká nákladní vozidla a autobusy a terénní osobní automobily jsou zpravidla vybaveny mechanismy řízení typu „globoidní šnekový válec“. Dříve se takové mechanismy používaly také na osobních automobilech s nezávislým zavěšením (například rodina VAZ-2105, -2107), ale nyní byly prakticky nahrazeny mechanismy hřebenového řízení.
Typ mechanismu “globoidní šnekový válec” je typ šnekového převodu a skládá se z globoidního šneku (šneku s proměnným průměrem) spojeného s hřídelí řízení a válečku namontovaného na hřídeli. Na stejném hřídeli, vně skříně mechanismu řízení, je páka (dvojnožka), ke které jsou připojeny tyče řízení. Rotace volantu zajišťuje, že se váleček odvaluje po šneku, dvojnožka se houpe a řízená kola se otáčejí.
Šnekové převody jsou ve srovnání s mechanismy hřebenového řízení méně citlivé na přenos rázů od nerovností vozovky, poskytují velké maximální úhly natočení volantu (lepší manévrovatelnost vozidla), jsou dobře kombinovány se závislým zavěšením a umožňují převod velkých sil. Někdy se u osobních automobilů vyšší třídy s velkou vlastní hmotností s nezávislým zavěšením volantů používají šnekové převody, ale v tomto případě se konstrukce pohonu řízení komplikuje – přidává se přídavná řídicí tyč a kyvné rameno. Kromě toho šnekové kolo vyžaduje seřízení a je nákladné na výrobu.

Mechanismus řízení typu „šroub-kulička-matice-ozubnicový sektor“ bez hydraulického posilovače (a):
1 – kliková skříň;
2 – šroub s kuličkovou maticí;
3 – sektor hřídele;
4 — plnicí zátka;
5 — seřizovací podložky;
6 – hřídel;
7 — těsnění hřídele řízení;
8 — dvounožka;
9 – kryt;
10 — sektorové hřídelové těsnění;
11 — vnější kroužek ložiska sektorového hřídele;
12 – pojistný kroužek;
13 – těsnící kroužek;
14 — boční kryt;
15 – korek;
s vestavěným hydraulickým posilovačem (b):
1 – seřizovací matice;
2 – ložisko;
3 – těsnící kroužek;
4 – šroub;
5 – kliková skříň;
6 — pístová tyč;
7 — hydraulický rozvaděč;
8 – manžeta;
9 – tmel;
10 — vstupní hřídel;
11 – sektor hřídele;
12 — ochranný kryt;
13 – pojistný kroužek;
14 – těsnící kroužek;
15 — vnější kroužek ložiska sektorového hřídele;
16 — boční kryt;
17 – matice;
18 – šroub

Nejběžnějším mechanismem řízení pro těžká nákladní vozidla a autobusy je mechanismus šroub-kulička-matice-ozubnice-pastorek. Někdy lze mechanismy řízení tohoto typu nalézt u velkých a drahých osobních automobilů (Mercedes, Range Rover atd.).
Při otáčení volantem se hřídel mechanismu se spirálovou drážkou otáčí a matice na něm umístěná se pohybuje. V tomto případě matice, která má na vnější straně ozubenou tyč, otáčí ozubeným sektorem hřídele dvojnožky. Aby se snížilo tření v páru šroub-matice, síla se přenáší přes kuličky obíhající v drážce šroubu. Tento mechanismus řízení má stejné výhody jako výše diskutované šnekové soukolí, ale má vysokou účinnost, umožňuje účinný přenos velkých sil a je dobře kombinován s hydraulickým posilovačem řízení.
Dříve bylo možné na nákladních vozidlech nalézt jiné typy mechanismů řízení, například „šnekový sektor“, „šroub-klika“, „šroub-matice-ojnice-páka“. U moderních automobilů se takové mechanismy prakticky nepoužívají kvůli jejich složitosti, potřebě nastavení a nízké účinnosti.

Řízení zajišťuje pohyb vozidla ve směru určeném řidičem. Hlavní prvky řízení: převodka řízení a mechanismus řízení. Automobilky dnes do osobních automobilů instalují hřebenové mechanismy řízení;

Pro zajištění vysokého komfortu ovládání je hřeben řízení vybaven hydraulickým posilovačem řízení (posilovač řízení) nebo elektromechanickým posilovačem řízení (EUR). Existují tři hlavní typy hřebenů řízení:

Mechanické hřebeny řízení.
Regály s hydraulickým posilovačem (posilovač řízení).
Elektricky poháněné stojany (EPR).

Mechanické hřebeny řízení

Konstrukčně jsou nejjednodušší představují přímý přenos točivého momentu ze vstupní hřídele s ozubeným kolem na hřeben. Tento typ hřebenu se nejčastěji používá ve spojení s elektrickým posilovačem řízení a je instalován na sloupku řízení.

Mezi hlavní součásti mechanického hřebenu řízení patří:

• Carter vyrobený z hliníku. Má speciální dutinu, kde je umístěna vlnitá ochrana, která zabraňuje pronikání vlhkosti a nečistot do mechanismu.
• Hnací kolo nebo ozubené kolo. Je umístěn uvnitř skříně převodky řízení a je tam držen pomocí speciálního ložiska.
• Pružina s přítlačným pístem. Jeho úkolem je přitlačit hřeben řízení těsně k převodu. To umožňuje vytvořit co nejtěsnější záběr zubů.
• Pouzdro určené pro kloub tyče. Provádí svou práci v určitém intervalu stanoveném inženýry a také zajišťuje požadovaný zdvih pro mechanický hřeben.

Hřebeny řízení s hydraulickým posilovačem

Hlavním rozdílem mezi tímto ozubeným hřebenem a mechanickým hřebenem je přítomnost hydraulických válců vytvořených mezi ozubeným hřebenem a skříní. Na hnacím hřídeli je instalován šoupátkový ventil.

Stav hydraulického pohonu je nutné neustále sledovat, aby nedocházelo k úniku pracovních kapalin a jejich zanášení. Chcete-li odstranit mechanismus řízení, budete muset vypustit pracovní kapalinu. Při plnění hydraulického pohonu čerstvou pracovní kapalinou budete muset ze systému odstranit vzduch.

Tento typ stojanů byl rozšířen do roku 2000. Poté došlo k přechodu na stojany s elektromechanickým zesilovačem. Nyní se posilovač řízení používá pouze u SUV a nákladních automobilů. Přibližně 98 % všech dnes vyrobených osobních automobilů je výrobci vybaveno ESD.

Hřebeny elektrického posilovače řízení

U lamel tohoto typu dochází k zesílení pomocí elektromotoru. Činnost elektromotoru je řízena systémem ECU.

Existuje více typů elektrického posilovače řízení, lišících se způsobem přenosu síly na tyč hřebene a umístěním řídící jednotky.

Nejběžnějším provedením je, že elektromotor je umístěn vedle hřebenu a pomáhá jej pohybovat přes přídavné ozubené kolo a šnekový převod.

Dalším řešením je umístění elektromotoru rovnoběžně s hřebenem, přičemž síla se přenáší pomocí ozubeného řemenu.

Třetí možnost se nazývá přímý pohon. V takových stojanech se tyč pohybuje uvnitř motoru přenášením síly přes pár „šroub-matice“, čímž je celá sestava kompaktnější.

Rozdíly v umístění řídící jednotky s elektrickým posilovačem řízení jsou následující. Na evropských autech je ECU často namontována vedle elektromotoru nebo na něm samotném. Tedy vlastně na koleji. U vozů japonských a korejských výrobců je řídicí jednotka instalována blíže k palubní desce. V prvním případě je provedení opravitelnější, ale je možné mechanické poškození řídicí jednotky nebo vnikání vlhkosti. Ve druhém případě je řídicí jednotka lépe chráněna, ale pokud jsou nutné opravy, abyste mohli zkontrolovat stojan odděleně od auta, budete muset vytáhnout několik metrů kabeláže a najít samotnou řídicí jednotku.

Zařízení pro diagnostiku hřebenů řízení

K diagnostice hřebenů posilovače řízení potřebujete speciální vybavení:

• Testery pro expresní diagnostiku jednotek posilovače řízení na automobilu: MS610 a MS611.
• Stojany pro diagnostiku demontovaných jednotek posilovače řízení: MS604 kontroluje jednookruhová a dvouokruhová čerpadla posilovače řízení s mechanickým pohonem a stojan MS502M vyhodnocuje technický stav hřebene řízení s posilovačem, zjišťuje přítomnost a povahu poruchy.
• Univerzálním vybavením pro jednotky posilovače řízení je stojan MS603N-220V, který kontroluje hřeben řízení a čerpadlo posilovače řízení na autě, diagnostikuje hřeben řízení vyjmutý z vozu a také zajišťuje propláchnutí systému posilovače řízení při výměně pracovní kapaliny.
• Ovladač MS561 diagnostikuje jednotku posilovače řízení vyjmutou z vozidla: hřeben nebo sloupek řízení, čerpadlo posilovače řízení. Při použití diagnostického ovladače MS561 můžete na demontované jednotce číst chyby z řídicí jednotky hřebenu řízení, poté je v případě potřeby vymazat a také kódovat nebo aktualizovat software.