Układ kierowniczy

układ kierowniczyZadaniem układu kierowniczego jest spowodowanie pożądanego skrętu kół. Mechanizmy zwrotnicze i typ przekładni kierowniczej projektuje się w zależności od przeznaczenia pojazdu, rodzaju zawieszenia kół oraz napędu na przednie lub tylne koła.
Zwiększenie prędkości jazdy pierwszych samochodów wymusiło rozwój układów kierowniczych. Szybko okazało się, że od ich działania zależy bezpieczeństwo i komfort jazdy. Odpowiednia konstrukcja tego układu już w początkach motoryzacji miała ogromny wpływ na popularność samochodu. W naszym artykule zajmiemy się najczęściej stosowanymi rozwiązaniami układów kierowniczych. Zwrotnicowy układ kierowania kołami został opatentowany już w 1714 roku, jednak pierwsze pojazdy silnikowe z końca XIX wieku nie wykorzystywały go. Konstruktorzy kazali kierowcom skręcać całą oś przednią, jak w powozie konnym, co było nie lada wyczynem.

SZTYWNA OŚ PRZEDNIA I NAPĘD KÓŁ TYLNYCH
Układ taki jest już rzadko stosowany w samochodach osobowych, występuje jednak w niektórych pojazdach dostawczych i ciągnikach rolniczych. W tym przypadku wykorzystuje się przekładnię kierowniczą dającą na wyjściu ruch obrotowy, np. ślimakową lub śrubowo-kulkową. Mechanizm zwrotniczy składa się ze wzdłużnego drążka kierowniczego, ramienia pośredniego przymocowanego do zwrotnicy koła, dwóch ramion zwrotnic połączonych drążkiem poprzecznym. Jeżeli oś zawieszona jest na resorach piórowych, muszą być one ustawione równolegle do osi wzdłużnej pojazdu. Podczas jazdy na wprost ramię pośrednie ma być prostopadłe do osi wzdłużnej pojazdu.

NIEZALEŻNE ZAWIESZENIE KÓŁ PRZEDNICH I NAPĘD NA TYLNE KOŁA
W tym przypadku można stosować przekładnię, dającą na wyjściu ruch obrotowy lub postępowy. Przekładnia śrubowo-kulkowa (na wyjściu ruch obrotowy) wykorzystywana jest w Mercedesie Klasy C, SL, CLK i SLK. Bardziej skomplikowany układ kinematyczny wymaga dodatkowo stosowania ramion prowadzących. W przypadku przekładni kierowniczej, dającej na wyjściu ruch postępowy (przekładnia zębatkowa) najczęściej stosuje się mocowanie wewnętrznych przegubów drążków poprzecznych do końców listwy zębatej. Taki układ funkcjonuje w Porsche 911, Mercedesie Klasy E, M, a nawet S.

NIEZALEŻNE ZAWIESZENIE KÓŁ PRZEDNICH I NAPĘD NA PRZEDNIE KOŁA
Układ ten występuje najczęściej we współczesnych pojazdach. Zastosowanie przekładni kierowniczej, dającej na wyjściu ruch obrotowy, nie jest możliwe, dlatego stosuje się przekładnię, dającą na wyjściu ruch postępowy – z reguły zębatkową, którą wykorzystuje się obecnie także w pojazdach dostawczych o niezależnym zawieszeniu przedniej osi, gdyż ma szereg zalet. Zębatkowa przekładania kierownicza może występować w kilku odmianach – gdy zębnik umieszczony jest w środku przekładni, a drążki poprzeczne mocowane są do końców listwy zębatej. Drugą możliwością jest umieszczenie zębnika z boku (nie w środku przekładni). W takiej sytuacji przeguby drążków poprzecznych można również przymocować do końców listwy zębatej lub w jej środku ewentualnie oba drążki poprzeczne mocować do jednego końca listwy zębatej.
Ze względu na konieczność ominięcia elementów układu zawieszenia, z reguły kolumn prowadzących (popularnie zwanych kolumnami McPhersona), w większości samochodów klasy średniej stosuje się zębatkową przekładnię z drążkami poprzecznymi mocowanymi do końców listwy zębatej. Przekładnia zębatkowa może być umocowana nisko, a wtedy drążki poprzeczne są stosunkowo krótkie. Jest to najprostsze i stosunkowo tanie rozwiązanie, chociaż elementy układu kierowniczego znajdują się w sąsiedztwie przegubów napędowych.
Umieszczenie przekładni kierowniczej wysoko, wymaga często usytuowania drążków poprzecznych w środku listwy zębatej. Wewnętrzne przeguby kuliste drążków poprzecznych są mocowane w środku pojazdu bezpośrednio do listwy zębatej lub do specjalnego wysięgnika. Elementy układu kierowniczego znajdują się nad przegubami napędowymi. Pewnym niebezpieczeństwem jest powstawanie momentów usiłujących obrócić listwę zębatą. Momenty te powstają podczas skrętu lub przy ruchach pionowych kół, gdyż wtedy drążki poprzeczne ustawiają się skośnie. Zapobiegają temu dwa elementy, które przesuwają się w szczelinie wyciętej w obudowie przekładni. Zaletą zastosowania długich drążków poprzecznych jest zapobieganie zmianom zbieżności kół przy ich pionowych ruchach.