V našem velkém seriálu o technice jsme prošli už ledasjakými kouty vozidel. V posledních dílech jsme zabrousili ke kolům, rejdovým čepům, závlekům a osám řízení. A tak se tomu řízení budeme věnovat dál.
Hřebenové, maticové a šnekové řízení
Články na téma vysvětlení pojmů:
- Co je pohon 4x4 a jaké jsou druhy a označení
- Co je to systém auto hold
- Co je neodpružená hmotnost auta
- Co je poloosa u auta
- Vybržďování - co to je a proč k němu dochází
- Je lepší přímý nebo nepřímý vstřik?
- Dvouhmotový setrvačník - projevy závady
- Co je krouticí moment motoru
- Nízkotlaké přeplňování aneb měl Saab pravdu?
- Základy mechaniky řízení: záklon a závlek rejdového čepu
- Základy mechaniky řízení: odklon kola a čepu řízení
- Stabilizátory a jejich úloha v autech
- Řízení auta – jak převést pohyb volantem na kola - právě čtete
- Problémy přímého vstřikování paliva
- Hnací hřídel – co to je?
- Neodpružená hmotnost – opravdu chcete velká kola?
- Funkce Auto Hold – co to je?
Je pravda, že mnoho našich článků je vlastně za horizontem historie. Představovali jsme vám tady, jak hoří plamen ve spalovacím prostoru motoru, ale koho to dnes zajímá? Teď už je to jen o navinutých drátech na statoru a rotoru. Mluvili jsme o pohonu všech kol, ale koho dnes zajímají diferenciály, když elektromotory hýbají všemi koly zvlášť? Povídali jsme si o emisích, což by se dalo srovnávat skoro s článkem lechtivého obsahu – vydávat jen po dvaadvacáté hodině a jen za paywallem, protože slovo emise patří dnes mezi neslušné výrazy. A teď se budeme bavit o řízení a to také pomalu končí. Jistě, auta se budou řídit dál. Stále bude třeba hýbat koly ze strany na stranu. Jenže už se o to nebude starat mechanika, ale elektronika a další elektromotor. Stále víc se bude dostávat do výroby takzvaný drive-by-wire, tedy řízení, kde mezi volantem a koly jsou jen dráty. Ale nevadí. Pojďme se podívat do současnosti i minulosti, umažme si ruce od oleje při rozebírání převodky řízení.
Proč?
Volant se otáčí, ale v jiném úhlu, než kola. Na úplně jiné ose než kola a ve zcela opačném smyslu, než kola. To všechno je třeba přenést a převést tak, aby kola se otáčením volantu otáčela sama na rejdovém čepu. To má na starosti převodka řízení, která mění otáčivý pohyb volantu na natočení kol do rejdu a zároveň má jednu velkou a důležitou vlastnost – upravuje točivý moment vhodným převodem. Proč?
Zkusili jste si otočit kola někdy jen tak – rukama? Vzali jste za kolo a snažili se ho otočit do rejdu? Asi to moc nešlo, že? A pak najednou sedíte v autě, otočíte jedním prstem a kola se točí jako nic. Samozřejmě, může za to takzvaný posilovač řízení, ale i když ještě posilovače nebyly, koly šlo otáčet. Proč? Protože je tu poměr mezi úhlem natočení volantu a úhlem natočení kol do rejdu. U osobních aut bývá 12:1 až 25:1 a u nákladních 20:1 až 35:1. Pokud se dostaneme do poměru menším, než jsou uvedené hodnoty, musíme instalovat posilovač, protože by nebylo v lidských silách volant utáhnout.
A tak tady máme převodky řízení, které v současné době jsou prakticky jen jediného typu u osobních vozidel a pak je ještě doplňuje pár typů u nákladních vozidel.
Hřebenové řízení
Tahle hřebenová převodka řízení je prakticky ve všech moderních vozidlech. Po překonání některých nectností tohoto systému (přítlak, mazání a přenos rázů) se stalo hřebenové řízení nejideálnější verzí pro moderní auta. Je jednoduché, přesné, nemusí se seřizovat a lichoběžník řízení má jednoduchou konstrukci. Co to znamená si popíšeme tam, kde to tak není.
Někdy se můžete také setkat s názvem „řízení s čelním ozubením“, ale když se nad tím zamyslíte, je to totéž. Hřebenové řízení se skládá:
- Hřebenová tyč (hřeben) - dlouhá, rovná kovová tyč s ozubením podél jedné strany.
- Čelní ozubení (pastorek) - malé kolo s ozubením, které je spojeno s hřídelí řízení a je v kontaktu s ozubením hřebenové tyče.
- Hřídel řízení - spojuje volant s pastorkem.
- Čepy - spojují hřebenovou tyč s předními koly prostřednictvím táhel a závěsů.
- Táhla a závěsy - přenášejí pohyb z hřebenové tyče na čepy a tím na kola.
Když řidič otáčí volantem, hřídel řízení přenáší točivý moment na pastorek. Pastorek se pak pohybuje podél ozubení hřebenové tyče, která se posouvá vpravo nebo vlevo. Tento pohyb je přenášen prostřednictvím táhel a závěsů na čepy a nakonec na kola, což umožňuje změnu směru jízdy vozidla. Převodový poměr je dán průměrem pastorku a počtem zubů.
Maticové řízení
Tady se dostáváme do hluboké historie a spíš si na tomto příkladu vysvětlíme základy. Představte si šroubovitý závit na tyči řízení. Na tomto závitu je nasazena velká matice. Když se otáčí volantem, matice se pohybuje nahoru a dolů. K matici je připojen kulisový mechanismus, který dokáže převést pohyb matice na pohyb kol. Zde si tedy představte, že páka, která je součástí kulisového mechanismu, musí převádět posuvný pohyb z úhlu tyče řízení na vodorovnou hladinu řízení kol. A tak zde vzniká složitý mechanismus, který není tak jednoduchý, jako je to u hřebenového řízení, ale je výrazně náročnější a těžší. Musí se tak neustále seřizovat, aby nedocházelo k drhnutí, je tu velký silový převod a hlavně v celém systému jsou ohromné třecí odpory. Výhodou je jednoduchost a funkčnost v těžkých strojích. Proto se používala především v traktorech.
Maticové s kuličkovým převodem
Ty vysoké třecí odpory jsou velkou brzdou pro maticové řízení. Muselo ale uběhnout skoro deset let od uvedení maticového řízení, než bylo objeveno řízení s kuličkami. Přitom princip je tak jednoduchý. Mezi matici a šnek dejte kuličky. Tření se rázem sníží na minimum, jen se musí technologicky jinak upravovat šnek a matice. Co tomu chybělo? Pořádné utěsnění. Nebylo možné, aby mazivo vyteklo a autu se za jízdy zasekl volant. A tak byly šneky i s maticí utopené v olejové lázni, mazány pevnými mazivy, nasazovaly se speciální těsnící kroužky…
Také čtěte
Smykové tření, které se mění na valivé, samozřejmě zmenší odpory, ale fyziku nejde ošidit. Tlak, který se dříve rozprostřel na velkou plochu, teď je bodový na několika kuličkách. A tak se kuličky nebo šnek nebo kuličky vytlačují a vzniká vůle v řízení. Tohle řešení bylo oblíbené u nákladních automobilů nebo třeba je měly ještě Mercedesy W 124.
Šnekové
Skupina šnekových převodek je trochu rozsáhlejší. Vychází vlastně z předchozích maticových systémů, ale šnek, který je na tyči řízení, není obemknut maticí. Je tu například do drážky zasazen kolík, který přenáší moment na kulisový mechanismus. Pak se objevovaly systémy se šnekem a ozubeným segmentem, což si představte jako šnek na tyči řízení a do něj zapadá jakási půlka ozubeného kola nasazená na čepu. Otáčením šneku se otáčelo ozubené kolo a opět přes kulisový mechanismus pohybovalo koly. Ovšem i zde byly velké třecí síly a systém se neuchytil.
To, co se uchytilo nejvíc, je systém šnek – kladka. Kladka se pohybuje ve šneku. Protože se sama otáčí v čepu, nejsou zde takové třecí ztráty. Pohyb kladky nahoru a dolů se pak může kulisovým mechanismem předávat dál na kola. Systém s kladkou je pro svou velkou jednoduchost používán u nákladních automobilů.
Zdroj info: thedrive, spinny.
Zdroj médií: Wikimedia Commons/LaurensvanLieshout, Basic automobile Engineering / Tamil Nadu 2020, Pexels.com.
Zdroj médií: Wikimedia Commons/LaurensvanLieshout, Basic automobile Engineering / Tamil Nadu 2020, Pexels.com.
