Typy, konstrukce a princip činnosti mechanismu řízení

Změna směru jízdy vozu se provádí otáčením řízených kol pomocí volantu. Mezi ním a koly je však zařízení, které převádí úsilí rukou řidiče a jeho směr na přímé působení síly na kyvná ramena. Říká se tomu mechanismus řízení.

K čemu slouží převodka řízení?

V obecném schématu řízení plní mechanismus následující úkoly:

• převádí rotaci vstupní hřídele, ke které je připojen sloupek řízení, na translační rotaci pro lichoběžníkové tyče řízení;
• koordinuje sílu, kterou může řidič vytvořit potřebnou silou na páky spojené s čepy řízení podvozku, pomocí mechanické převodovky dostupné v provedení s určitým převodovým poměrem;
• ve většině případů zajišťuje společnou práci s posilovačem řízení;
• chrání ruce řidiče před zpětnými rázy z nerovností vozovky.

S jistou mírou přesnosti lze toto zařízení považovat za převodovku, jak se často nazývá.

Odrůdy mechanismů řízení

Existují tři nejoblíbenější schémata převodů:

• šnekový válec;
• nosič;
• typ kuličkového šroubu.

Každý z nich má své výhody a oblasti použití.

Šnekový válečkový mechanismus

Tento typ byl v minulosti široce používán na všech autech, ale nyní má omezené použití kvůli mnoha nevýhodám ve srovnání s jinými schématy.

Princip činnosti šnekového soukolí spočívá v pohonu sektorového ozubeného válce se spirálovým šnekovým kolem na hřídeli sloupku řízení. Vstupní hřídel redukce je vyrobena jako jednodílná se šnekovým rýhováním s proměnným poloměrem a je opatřena drážkovým nebo klínovým konektorem pro spojení s hřídelí sloupu. Ozubený sektor válečku je umístěn na výstupní hřídeli dvojnožky, pomocí které je převodovka spojena s lichoběžníkovými tyčemi řízení.

Celá konstrukce je umístěna v tuhé skříni, nazývané také kliková skříň kvůli přítomnosti mazání v ní. Obvykle se jedná o kapalný olej převodového typu. Výstupy hřídele z klikové skříně jsou utěsněny ucpávkami. Kliková skříň je přišroubována k rámu nebo motorové přepážce karoserie.

Rotace vstupního hřídele v převodovce je převedena na rotačně-translační dvounožkový kulový hrot. K němu jsou připevněny tyče na kolech a přídavné lichoběžníkové páky.

Mechanismus je schopen přenášet značné síly a je poměrně kompaktní s velkými převodovými poměry. Ale zároveň je obtížné organizovat ovládání s minimální vůlí a nízkým třením. Odtud rozsah - nákladní a SUV, většinou konzervativního designu.

Hřebeny řízení

Nejpoužívanější mechanismus pro osobní automobily. Hřeben a pastorek je mnohem přesnější, poskytuje dobrou zpětnou vazbu a dobře sedí v autě.

Regálový mechanismus se skládá z:

• trupy s upevněním na přepážku těla;
• ozubená tyč ležící na radiálních ložiskách;
• hnací kolo spojené se vstupní hřídelí;
• přítlačný mechanismus, poskytující minimální vůli mezi ozubeným kolem a hřebenem.

Výstupní mechanické konektory hřebenu jsou napojeny na kulové čepy tyčí řízení, které pracují přes hroty přímo s kyvnými rameny. Tato konstrukce je lehčí a kompaktnější než páka řízení se šnekovou převodovkou. Odtud pramení vysoká přesnost ovládání. Kromě toho je vůle hnacího kola mnohem přesnější a stabilnější než u složitého tvaru válečku a šneku. A zvýšený návrat k volantu je kompenzován moderními zesilovači a tlumiči.

Šroub s kuličkovou maticí

Taková převodovka je podobná šnekové převodovce, ale jsou v ní zavedeny důležité prvky ve formě segmentu hřebene s ozubeným sektorem pohybujícím se podél šroubu vstupního hřídele přes obíhající kovové kuličky. Regálový sektor je spojen se zuby na hřídeli dvojnožky.

Díky použití krátké kolejnice, což je vlastně matice s kuličkami podél závitu, se při vysokém zatížení výrazně snižuje tření. To byl totiž určující faktor při použití mechanismu na těžkých nákladních vozidlech a jiných podobných vozidlech. Zároveň je dodržena přesnost a minimální vůle, díky čemuž našly tyto stejné převodovky uplatnění u velkých prémiových osobních automobilů.

Vůle a tření v mechanismech řízení

Všechny převodovky vyžadují pravidelné seřizování v různé míře. Vlivem opotřebení se mění mezery v kloubech převodovky, u volantu vzniká vůle, v rámci které je auto neovladatelné.

Šneková soukolí se ovládají pohybem ozubeného sektoru ve směru kolmém na vstupní hřídel. Udržování vůle ve všech úhlech řízení je obtížné zajistit, protože opotřebení se vyskytuje v různé míře v často používaném směru jízdy přímo a vzácněji v zatáčkách pod různými úhly. To je častý problém u všech mechanismů, kolejnice se také nerovnoměrně opotřebovávají. Při silném opotřebení je nutné díly vyměnit, jinak se při otáčení volantem mezera změní na interferenci se zvýšeným třením, což není méně nebezpečné.