Obsah
Úvod
Dynamika vozidla je nedílnou součástí automobilu, která je stejně důležitá jako pohon vozidla, protože pokud potřebujeme hnací ústrojí k pohonu vozidla, potřebujeme také systémy dynamiky vozidla, které udržují stabilitu vozidla, jak víme, systém odpružení je součástí dynamiky vozidla, která zajišťuje kontakt s povrchem a stabilitu vozidla při zatáčení, ale zamysleme se, zatáčení vozidla při pohybu vyvolává mnoho sil, které narušují stabilitu vozidla, což vyvolává mnoho otázek, např. jak se to dělá?. Jaké jsou požadavky na natočení vozidla do požadovaného směru? Abychom nalezli tyto odpovědi, prostudujme si je dále.
Systém řízení automobilu je nedílnou součástí dynamiky vozidla, ve kterém se spojuje řada mechanických součástí, které mají určité důležité úhly, aby řídily přední kola vozidla podle zadání od cestujícího prostřednictvím volantu.
Systém posilovače řízení je zdokonalený systém řízení, ve kterém je síla potřebná k řízení předních kol vozidla ze strany na stranu snížena použitím mezilehlých elektrických nebo hydraulických zařízení, která znásobují sílu působící na řidiče prostřednictvím volantu, aby bylo dosaženo plynulé a rychlé změny směru jízdy vozidla.
Dnes je všech 80 % automobilů na silnicích vybaveno posilovačem řízení, který se stal základní potřebou dnešního automobilu.
Po zavedení posilovače řízení v roce 1903 bylo zjištěno, že se počet nehod na silnicích snížil na znatelnou mez, což z něj následně činí nezbytnost u pohonu všech kol.
Proč potřebujeme posilovač řízení?
Jak jsme již uvedli výše, posilovač řízení snižuje námahu při řízení, která je u automobilu se 4 koly nutností, takže posilovač řízení potřebujeme z následujících důvodů
- Rychlá reakce- Jelikož se počet vozidel na silnicích den ode dne zvyšuje a dnes má téměř 60 % rodin na světě doma 4kolku, s tímto nárůstem počtu vozidel se zvyšuje i nebezpečí nehod na silnici, takže aby se tomuto nebezpečí předešlo a aby bylo možné rychle zatáčet podle podmínek na silnici, je ve čtyřkolovém vozidle zapotřebí systém řízení s rychlou odezvou.
- Námaha při řízení – Pokud jezdíme starými vozy, jako je Maruti Suzuki 800 , je zjištěno, že volant vozu se otáčí velmi těžce, když vozidlo jede rychlostí nižší než 40 km/h (nad touto rychlostí je řízení méně tvrdé), což způsobuje únavu řidiče při dlouhé jízdě. Vozidlo by tedy mělo být vybaveno posilovačem řízení, aby se snížila síla potřebná k natočení předních kol.
- Řízení nerovností – jak víme, nerovnosti vozovky jsou tlumeny systémem odpružení, ale protože je systém řízení přímo spojen s nábojem kola, určitá síla nerovností se přenáší i na systém řízení, který se následně snaží řídit vozidlo proti vůli řidiče, kvůli čemuž může vozidlo ztratit stabilitu, řízení nárazů lze sice řídit mechanicky zajištěním optimálního poloměru drhnutí (úhel mezi osou kola a sklonem čepu kloubu), ale účinněji jej řídí posilovač řízení.
- Schopnost návratu – po projetí zatáčky se zjistí, že se řízení automaticky vrací do původní polohy, což následně automaticky narovná pohybující se vozidlo. Vozidlo vybavené posilovačem řízení poskytuje systému řízení lepší schopnost návratu.
Přečtěte si také:
Jak funguje motor s volnými písty
Typy převodovek – kompletní vysvětlení
Jak funguje protiblokovací brzdový systém (ABS)?
Typy posilovačů řízení
Na základě metody používané k násobení síly na řízení existují 3 typy posilovačů řízení, kterými jsou-
1. Posilovač řízení (ABS). Hydraulický posilovač řízení – jedná se o typ posilovače řízení, ve kterém se hydraulický systém, který má hydraulické čerpadlo poháněné motorem a hydraulické válce, používá k násobení vstupní síly na volant, což následně snižuje úsilí potřebné k řízení předních kol vozidla.
- Vnitř hydraulického válce se používá vysoce stlačená hydraulická kapalina, která vyvíjí tlak na převodku řízení.
2. Elektrohydraulický posilovač řízení- Jedná se o modifikovanou verzi hydraulického systému, ve které je rotační hydraulické čerpadlo, které je v hydraulickém posilovači řízení poháněno motorem, nahrazeno hydraulickým čerpadlem, které je poháněno elektromotorem.
- Je také nazýván hybridním posilovačem řízení z důvodu použití jak hydraulických, tak elektrických komponent.
3. Elektronický posilovač řízení- Jedná se o nejnovější typ posilovače řízení, ve kterém je hydraulický systém z hydraulického posilovače řízení zcela nahrazen elektromotory a elektrickými snímači, místo použití hydraulické síly ,se k působení síly na převodku řízení používá motor poháněný baterií vozidla a točivý moment poskytovaný motorem je řízen snímači, které zjišťují polohu sloupku řízení.
- Odezva řízení tohoto systému je rychlá a velmi účinná, proto se dnes používá téměř ve všech nových automobilech.
Důležité součásti
Důležité součásti posilovače řízení jsou-
1. Posilovač řízení. Mechanismus řízení- V posilovači řízení se obvykle používá hřebenový mechanismus řízení, ve kterém se otáčivý pohyb volantu převádí na příčný pohyb kol pomocí sady neustále ozubených šnekových převodů zvaných hřeben, které zajišťují příčný pohyb, a pastorku, který zajišťuje otáčivý pohyb.
2. Vazby – Jsou to mechanická omezení, která zajišťují relativní pohyb mezi 2 součástmi, typem vazby používané v posilovači řízení je vazba, která spojuje hřeben s kloubem kola, aby se příčný pohyb hřebenu přenesl na kola.
3. Silové zařízení – Jak jsme již uvedli výše, k násobení síly na volant se používá silové zařízení (buď hydraulické, nebo hybridní, nebo elektrické), aby se snížilo úsilí při řízení. Toto zařízení je spojeno s pastorkem hřebenového mechanismu.
4. Volant- V kokpitu se používá kulatý volant (ovládaný řidičem), který poskytuje otáčivý vstup do řízení dalším řídicím zařízením za účelem řízení vozidla.
Fungování posilovače řízení
Fungování posilovače řízení se liší rozdílem v použitých zařízeních pro násobení síly. takže pro pochopení fungování posilovače řízení je třeba probrat všechny 3 metody zvlášť.
1. Hydraulický posilovač řízení
Zdroj obrázku
V tomto typu posilovače řízení, jak jsme uvedli výše, se hydraulická síla používá k násobení vstupní síly do řízení za účelem plynulého řízení předních kol, tato hydraulická síla je vytvářena řadou součástí, které zahrnují hydraulický válec, rotační hydraulické čerpadlo, hydraulické vedení, vysoce stlačenou hydraulickou kapalinu a spojovací mechanismus, který může spojit tento hydraulický systém s hřebenem systému řízení.
- Když řidič zadá vstup otáčením volantu, hydraulické čerpadlo poháněné motorem začne prostřednictvím vedení čerpat vysoce stlačenou hydraulickou kapalinu.
- Hydraulický tlak vytvořený čerpadlem vstupuje do hydraulického válce, který následně vyvíjí tlak přes píst válce.
- Píst, který je pod vysokým tlakem, se začne pohybovat z jednoho konce na druhý, což zase tlačí další kapalinu přes vedení, tímto pohybem pístu se vstupní síla působící na řidiče několikanásobně zvětší.
- Tato vysokotlaká kapalina vysílaná hydraulickým válcem pak prostřednictvím spojovacího mechanismu vyvíjí tlak na připojený pastorek, který zase působí vysokou silou na ozubené kolo a dochází k řízení předních kol.
Přečtěte si také:
Co je CVT – plynule měnitelná převodovka a jak funguje
Centrifugální přeplňování – princip činnosti, hlavní části, výhody, nevýhody s použitím
Jak funguje měnič točivého momentu?
2. Hybridní neboli polohydraulický posilovač řízení
V tomto typu posilovače řízení je hydraulické čerpadlo poháněné motorem z hydraulického posilovače řízení nahrazeno elektrickým čerpadlem, díky čemuž je spolehlivější, toto je jediná provedená úprava zbytek fungování tohoto systému je stejný jako u výše uvedeného hydraulického posilovače řízení.
Zdroj obrázku
3. Elektrický posilovač řízení
Tento systém je nejnovější ze všech výše uvedených systémů řízení v tomto typu řízení, jak jsme již uvedli, je násobení síly funkcí elektromotoru namísto hydraulické kapaliny a fungování tohoto systému je následující-
Zdroj obrázku
- Když řidič zadává vstupní údaje prostřednictvím volantu, elektronické snímače připevněné ke sloupku řízení je snímají a posílají do elektrické řídicí jednotky vozidla.
- Elektronická řídicí jednotka vozidla tyto vstupy analyzuje a vysílá napěťový signál do elektromotoru umístěného na konci sloupku řízení, jehož převod je ve stálém záběru s ozubeným kolem.
- Vzhledem k těmto napěťovým signálům vyslaným řídicí jednotkou se motor, který je poháněn baterií vozidla, spustí a poskytuje určitý točivý moment podle hodnoty přijatých napěťových signálů
- Po spuštění motoru začne převodovka, která je v konstantním záběru s ozubeným kolem, přenášet znásobený točivý moment na ozubené kolo, které následně tento točivý moment přenáší na hřeben, jehož prostřednictvím je připojeno.
- S tímto točivým momentem přenášeným pastorkem přes ozubený hřeben se hřeben pohybuje, což následně řídí přední kola (pomocí připojených táhel) podle požadavku.
Pro lepší pochopení různých typů posilovačů řízení si prohlédněte níže uvedené video:
.