Řízení motorového vozidla:

Komentáře

Transkript

Řízení motorového vozidla:
Řízení motorového vozidla:
Účel:
- natočením kol do rejdu měnit směr jízdy
- umožnit rozdílný úhel rejdu rejdových kol při průjezdu zatáčkou
- dostatečně zvětšit silový moment pro ovládání rejdových kol
Hlavní části:
- volant
- vřeteno řízení (hřídel volantu)
- převodka řízení
- hlavní páka řízení
- táhlo řízení
- řídící páka
- čep kola
- spojovací tyč
- páka spojovací tyče
Způsoby konstrukce řízení:
a) točnicové řízení
(natáčením nápravy):
b) řízení se svislými čepy
(natáčením kol):
Kola se při zatáčení otáčejí kolem
společného bodu otáčení. Zmenšením
plochy postavení je větší sklon vozidla
k překlopení. Točnicové řízení se
používá u dvounápravových přívěsů.
Má dobrou schopnost při pojíždění.
Každé kolo se může otáčet kolem
vlastní osy, osy otáčení řízení, což
je zpravidla podélná osa svislých
čepů. Řízení se používá u všech
dvoustopých motorových vozidel.
Při vytočení kol kolem osy otáčení
řízení zůstane plocha postavení
přibližně stejná.
Odvalování kol při jízdě zatáčkou:
Každé rejdové kolo se otáčí kolem vlastní rejdové osy.
Při jízdě v zatáčce ujedou kola téže nápravy nestejnou
dráhu. Kdyby byla obě rejdová kola stejně natočena,
žádné z nich by se neodvalovalo bez smýkání.
Aby se obě kola odvalovala bez smýkání, musí být
vnitřní kolo natočeno více než vnější, a to tak, že
prodloužené osy rejdových kol se protínají
na prodloužené ose neřízené zadní nápravy. Při průjezdu
zatáčkou mají přední i zadní kola teoreticky společný
střed otáčení. Skutečný střed otáčení je v důsledku
bočních sil, působících na kola (boční deformace
pneumatik) posunut obvykle dopředu.
112
Lichoběžník řízení:
Spojovací tyč řízení a obě páky rejdových
kol tvoří spolu s osou přední nápravy při
přímé jízdě lichoběžník řízení. Lichoběžník
řízení umožňuje nestejné natočení rejdových
kol při jízdě v zatáčce.
Při přímé jízdě je spojovací tyč umístěna
paralelně vzhledem k přední nápravě (je s ní
rovnoběžná). Při průjezdu zatáčkou musí
dojít k natočení kol. Vzhledem k tomu,
že úhel mezi osou kola a řídící pákou
spojovací tyče není 90°, není při natočení kol
spojovací řídící tyč rovnoběžná s osou
nápravy a tím je zajištěno nestejné natočení
vnitřního a vnějšího rejdového kola.
GEOMETRIE ŘÍZENÍ:
Prvky geometrie řízení jsou:
- odklon kola
- příklon čepu (rejdové osy)
- poloměr rejdu
- záklon čepu (rejdové osy)
- sbíhavost kol
- diferenční úhel
Odklon kola:
Je to úhel mezi střední rovinou kola a rovinou kolmou k vozovce. Udává se v úhlových
stupních a minutách. Odklon kola může být: - pozitivní
- negativní (příklon kola)
Odklon kola vytváří axiální (osovou) sílu, která zatěžuje
ložiska kola a tím zabraňuje kmitání („třepetání“) kol.
Pozitivní odklon: Ten má většina vozidel u přední rejdové
nápravy. Pohybuje se v rozmezí: 0°20´- 2°. V přípustné
toleranci leží odchylka +/-30´. Pozitivní odklon zlepšuje
směrovou stabilitu vozidla při přímé jízdě a zmenšuje
poloměr rejdu.
Negativní odklon (příklon): Ten má většina vozidel u zadní
nápravy. Pohybuje se v rozmezí: -0°30´- -2°. Příklon kola
zlepšuje boční vedení při jízdě zatáčkou, ale zvyšuje
opotřebení vnitřní plochy běhounu pneumatiky.
Příklon čepu (rejdové osy):
Je to úhel mezi rejdovou osou a podélnou rovinou vozidla kolmou
k vozovce. Udává se v úhlových stupních a minutách. Pohybuje
se v rozmezí: 5°- 10°.
Příklon rejdové osy způsobuje nadzvednutí přední části vozidla
při natočení rejdových kol a vlivem zatížení přední nápravy se
vytvoří vratný moment pro zpětné natočení kol do přímého směru.
Přispívá tedy k samočinnému navracení kol do přímého směru
po projetí vozidla zatáčkou. Příklon má také zabránit „třepetání“ kol.
113
Odklon kola a příklon rejdové osy spolu tvoří
sdružený (součtový) úhel, jehož velikost při seřizování
zůstává neměnná. Čím je odklon kola kola větší, tím je
menší příklon rejdové osy a naopak.
Odklon a příklon společně určují velikost poloměru
rejdu Ro.
Poloměr rejdu:
Poloměr rejdu Ro je rameno, na kterém působí třecí síla mezi kolem a vozovkou.
Je to vzdálenost středu stopy kola od průsečíku prodloužené rejdové osy s vozovkou.
Rozlišujeme: - pozitivní poloměr rejdu
- negativní poloměr rejdu
- nulový poloměr rejdu
Pozitivní poloměr rejdu:
Prodloužená rejdová osa protíná vozovku na vnitřní straně
stopy pneumatiky. Při brzdění působící brzdná síla natáčí
přední část kola ven (do rozbíhavosti). Pokud je rozdílná
přilnavost kol, kolo s větší přilnavostí je natáčeno více ven
a vozidlo „táhne“ do strany. Proto má být poloměr rejdu
malý, ale přesto dostatečný pro zachování přiměřené
ovládací síly řízení a zabránění „třepetání“ kol.
Negativní poloměr rejdu:
Prodloužená rejdová osa protíná vozovku ve vnější
polovině stopy pneumatiky. Brzdná síla působící na kolo
vytváří stáčivý moment, který natáčí přední část kola
dovnitř (do sbíhavosti), protože bod otáčení leží ve vnější části stopy kola.. Pokud je
při brzdění rozdílná přilnavost kol (např. různý povrch vozovky, defekt pneumatiky apod.),
natáčí brzdná síla kolo s větší přilnavostí dovnitř. Svým natáčením působí kolo proti „táhnutí“
vozidla na tu stranu, na které kola intenzivněji brzdí vlivem větší přilnavosti. Tento
samočinný stabilizující účinek je zvláště důležitý při defektu pneumatiky přední nápravy.
Nulový poloměr rejdu:
Prodloužená rejdová osa protíná vozovku přesně ve středu stopy pneumatiky. Kola se natáčejí
do rejdu na místě, u stojícího vozidla je nutná velká síla v řízení pro natočení kol do rejdu. Při
brždění je kolo natáčeno ven, ale natáčecí moment je podstatně menší než u pozitivního
poloměru rejdu.
Záklon rejdové osy:
Je to úhel mezi rejdovou osou a
kolmicí k vozovce v rovině
rovnoběžné s podélnou svislou rovinou
vozidla. Udává se v úhlových stupních
a minutách. Záklon můžeme také určit
jako vzdálenost z průsečíku osy kola
s vozovkou K a průsečíku rejdové osy
s vozovkou O. Vzdálenosti z se říká
závlek kola. V tomto případě se
záklon udává v milimetrech.
114
Záklon může opět být: - pozitivní - bod O je ve směru jízdy před bodem K
- negativní (předklon) - bod O je ve směru jízdy za bodem K
Pozitivní záklon: V tomto případě jsou kola vlečena
a stabilizována v přímém směru. Působením záklonu je
vnitřní kolo při natočení v zatáčce nadzvedáváno
a vnější kolo stlačováno. Tím se vytváří vratný moment,
který působí vracení kol do přímého směru po projetí
zatáčkou.
Osobní automobily s motorem vzadu, u kterých je
přední náprava méně zatížena, mají větší úhel záklonu
než vozidla s motorem vpředu.
Negativní záklon (předklon): Používá se u některých
vozidel s pohonem předních kol a způsobuje zmenšení vratného momentu při jízdě v zatáčce.
Tím se brání příliš intenzivnímu vracení kol do přímého směru.
Sbíhavost kol:
Je rozdíl vzdálenosti mezi vnitřními okraji ráfku kol při
postavení kol do přímého směru. Měření se provádí ve
vodorovné rovině procházející středy kol, určuje se pro obě
kola společně v milimetrech nebo v úhlových stupních a
minutách.
Rozlišujeme: kladnou sbíhavost (l2 – l1)>0
nulovou sbíhavost (l2 – l1)=0
zápornou sbíhavost – rozbíhavost (l2 – l1)<0
Přední kola vozidel s pohonem zadní nápravy při pozitivním
poloměru rejdu mají snahu se natáčet svou přední částí ven (do
rozbíhavosti). Nastavením sbíhavosti zabráníme kmitání kol a
zlepšíme směrovou stabilitu v přímé jízdě.
U vozidel s předním pohonem se vzhledem k působení hnací síly
přední části kola natáčí dovnitř (do sbíhavosti). Proto se u těchto
vozidel často nastavuje rozbíhavost, pokud však mají rejdová kola
negativní poloměr rejdu, používá se sbíhavost (většina předních
hnacích náprav má negativní poloměr rejdu).
Diferenční úhel:
Diferenční úhel je úhel , o který je vnitřní kolo
natočeno více než vnější při průjezdu zatáčkou.
Velikost diferenčního úhlu se obvykle zjišťuje při
natočení vnitřního kola do rejdu o 20°. Jeho měření je
nutné při kontrole lichoběžníku řízení (ohnutá řídící
páka nebo spojovací tyč).
Diferenční úhel má značný vliv na jízdní vlastnosti
vozidla a opotřebení pneumatik.
115
JEDNOTLIVÉ ČÁSTI ŘÍZENÍ:
1. Volant a hřídel volantu:
Dnes se u všech motorových vozidel standardně používají bezpečnostní volanty a hřídele
volantu. Z hlediska bezpečnosti řidiče při čelním nárazu vozidla vyhovují tyto konstrukční
varianty:
a) dvoudílný hřídel volantu:
Dvoudílný hřídel volantu, u něhož se drážkovaný konec jednoho
dílu zasouvá do drážkovaného otvoru dílu druhého, popřípadě obě
části spojuje vhodně tvarovaný bezpečnostní střední díl, který má
dostatečnou torzní tuhost, ale snadno se axiálně deformuje.
b) dělený hřídel volantu:
Při čelním nárazu se bezpečnostní člen
deformuje, popřípadě přetrhne a umožní
mimoběžný pohyb obou částí hřídele
c) vícedílný hřídel volantu:
Jednotlivé díly jsou spojeny
speciálními křížovými klouby .
Volant je tvořen kostrou z ocelových drátů, na které je vytvořena vrstva z vhodného plastu.
Střed volantu je zpravidla zapuštěn a má měkkou horní plochu, aby se snížilo riziko zranění
hrudníku řidiče při čelním nárazu vozidla. Ve středu volantu může být uložen airbag. V tomto
případě musí být hřídel volantu konstruován tak, aby si volant i po čelním nárazu zachoval
původní polohu vůči řidiči. Zabrání se tím zranění řidiče činností aktivovaného airbagu.
2. Převodka řízení:
účel:
♦ mění otáčivý pohyb volantu a hřídele volantu na natočení kol do rejdu
♦ zvětšují točivý moment, který vzniká působením síly řidiče na volant tak, aby
mohlo dojít k natočení kol do rejdu
Při otáčení volantem se otáčivý pohyb přenáší hřídelem volantu do převodky řízení.
V převodce řízení se otáčivý pohyb zpřevoduje dopomala a změní se na posuvný, který je
pomocí řídících pák a spojovacích tyčí přenesen na kola.
Převodový poměr:
Převodovým poměrem v převodce řízení rozumíme poměr mezi úhlem natočení volantu
a úhlem natočení kol do rejdu.
Například převodový poměr 15:1 znamená, že otočíme-li volantem o 15°, dojde k natočení
kol do rejdu o 1°. Převodový poměr musí být takový, aby ovládací síla na volantu nepřesáhla
250N.
Převodový poměr je u osobních vozidel od 12:1 do 25:1, u nákladních vozidel od 20:1 do
35:1. Nákladní i osobní vozidla mohou být vybavena posilovačem řízení.
Maximální úhel rejdu je omezen konstrukcí podvozku. V praxi obvykle bývá 30° až 45° na
každou stranu, celkový úhel rejdu je tedy 60° až 90°.
116
Druhy převodek řízení:
Celkový přehled používaných mechanických převodek řízení ukazuje následující obrázek:
Existují celkem tři základní druhy převodek řízení: hřebenové, maticové, šnekové
a) Hřebenová převodka řízení:
Pastorek 2, který je uložen ve skříni
převodky řízení a spojen s hřídelem
volantu 1, zabírá do šikmého ozubení
hřebenové tyče 3. Aby se vymezily vůle
v ozubení, je hřebenová tyč přitlačována
k pastorku pružinou 4. Otáčením volantu se
posouvá hřebenová tyč, která
prostřednictvím řídících tyčí 5 a pák natáčí
kola do rejdu.
Tato převodka je výrobně jednoduchá,
vyznačuje se přesným řízením, které se
lehce vrací do původní polohy.
Kromě konstantního převodu v převodovce řízení existuje také variabilní převod.
Variabilní převod:
U čistě mechanických převodovek řízení bez
hydraulického posilovače je převod vytvořen tak, že
řízení v oblasti menšího vychýlení působí více přímo
než při větších vychýleních. Toho se dosáhne tím, že
ozubená tyč má rozdílnou rozteč zubů (vzdálenost
mezi zuby) větší než na okrajích
Výhody variabilního převodu: - přímé řízení pro
rychlou přímou jízdu
- menší nároky na sílu při velkém zatáčení (př. při parkování)
117
b) Maticové převodky:
Běžná maticová převodka:
Převodku tvoří šroub 2 s pohybovýn závitem a bronzová matice
3. Matice se otáčením šroubu posunuje, pohyb se přenáší
z matice přes kulisu 5 na hřídel 6 a řídící páku 7.
Maticová převodka kuličková:
Pro snížení třecích ztrát mezi maticí 4 a šroubem 2 (zejména u
větších osobních automobilů) se používají ocelové kuličky, které
obíhají mezi závity šroubu a matice. Začátek a konec závitu jsou
spojeny trubkou 3 naplněnou rovněž kuličkami tak, že je vytvořen
jejich uzavřený okruh. Otáčením šroubu se posouvá matice, jejíž
ozubení v dolní části zapadá do ozubeného segmentu 5. Ozubený
segment natáčí řídící pákou 6.
c) Šnekové převodky řízení:
Šneková převodka se segmentem:
Pohybem volantu se natáčí šnek 1 a tím i šnekový segment 2
spojený s hřídelem hlavní řídící páky 3. Používá se u
nákladních automobilů.
Šneková převodka s kladkou:
Do globoidního šneku (šnekového šroubu) 1 zabírá kladka 2
uložená ve valivých ložiskách na rameni 3, které je spojeno
s hřídelem 4. Vůle v ozubení se vymezuje posunem výstředně
uložené kladky (výstřednost e) do záběru. Je to nejpoužívanější
způsob řízení u nákladních automobilů.
Šneková převodka s kolíkem:
Kuželový kolík 2 zasahující do lichoběžníkového závitu
šnekového šroubu 1 je uložen otočně v oku ramene 3, které je
spojeno s hřídelem hlavní řídící páky 4. Často jsou
používány dva kolíky na jednom rameni. Vůle se vymezuje
axiálním posuvem kolíku do lichoběžníkového závitu šroubu.
3. Řídící tyče:
účel:
♦ přenáší pohyb z převodky řízení na rejdová kola
♦ přenáší sílu a mění ji podle potřeby
♦ nastavují vzájemnou polohu rejdových kol
118
Hlavní části: - spojovací řídící tyče
- kulové klouby řízení
- řídící páky
Kulové klouby řízení:
Kulové klouby řízení (spojovací hlavice)
spojují řídící tyče a řídící páky. Umožňují
prostřednictvím závitů požadované
nastavení sbíhavosti rejdových kol.
Spojovací řídící tyče:
Spojovací řídící tyče u tuhé nápravy:
U tuhé nápravy nemohou kola měnit svou vzájemnou
polohu a lichoběžník řízení zůstává stejný. Z toho důvodu
se u tuhé nápravy používá jednodílná spojovací tyč, která
je spojena s oběma řídícími pákami. Rázy, které vznikají
při přejíždění nerovnosti na vozovce, se mohou přenášet
z kolové řídící páky přes řídící tyč do převodky řízení.
Aby se tyto rázy nepřenášely na volant, jsou vozidla
obvykle vybavena tlumičem rázů.
Spojovací řídící tyče u výkyvné nápravy:
U nezávislého zavěšení kol se při propérování pohybují kola nezávisle na sobě a jejich
dráha může být různě velká nebo i protichůdná. V tomto případě nemohou být obě kolové
páky řízení propojeny jednou spojovací tyčí, protože by se nezabránilo jejich zvýšenému
namáhání, neustálé změně sbíhavosti kol a tím i zvýšenému opotřebení pneumatik. Současně
by došlo ke snížení bezpečnosti řízení. Z těchto důvodů se u nezávislého zavěšení rejdových
kol používají dělené spojovací tyče.
Dvoudílná spojovací tyč:
Může být dělená:
- souměrně
- nesouměrně
Řídící pohyb se přenáší na spojovací
tyče řídící tyčí (táhlem) a
dvouramennou pákou nebo přímo
z hlavní řídící páky. Sbíhavost lze
nastavit obvykle oběma částmi
spojovací tyče. Používá se především
u hřebenové převodky řízení.
Třídílná spojovací tyč:
Má seřiditelný střední díl nebo oba
vnější díly. Jednotlivé části spojovací
tyče jsou spojeny pomocí kulových
kloubů.
Kulové klouby řízení:
Od převodky řízení se přenáší pohyb ke kolové řídící páce soustavou pák a řídících tyčí.
Přitom jsou některé části řídícího ústrojí upevněny na odpružených hmotách podvozku,
některé na neodpružených. Jejich vzájemný pohyb tedy není rovinný, ale prostorový.
Tomuto prostorovému pohybu musí odpovídat vzájemné spojení jednotlivých dílů řídícího
ústrojí.Pro toto spojení se používají kulové klouby.
119
Kulový čep 1 je s dvoudílným pouzdrem 3 vsunut do hlavice
2. Vinutá pružina 4 trvale přitlačuje obě části pouzdra na
kulový čep 1. Spodní víčko 5 uzavírá prostor hlavice a tvoří
současně opěrku pružiny. Protiprachová manžeta 6 chrání
vnitřní prostor kloubu proti vnikání nečistot, současně
zabraňuje úniku maziva z hlavice. Současná provedení
používají samomazné pánve (pouzdra), které mazivo
nevyžadují.
ŘÍZENÍ S POSILOVAČEM:
U vozidel s velkým zatížením řídící nápravy je pro natočení rejdových kol nutná velká
ovládací síla. Ovládací sílu je sice možné snížit použitím většího mechanického převodu, ale
pak je pro natočení kol do krajních poloh potřeba příliš mnoho otáček volantu. Pro snížení
ovládací síly při běžném převodu řízení se nejčastěji používá posilovačů řízení - servořízení.
Provedení:
- řízení s hydraulickým posilovačem
- řízení s elektronicky řízeným hydraulickým posilovačem – servotronic
- elektrické servořízení (potřebná podpůrná síla pro servoúčinek je vyráběna
elektromotorem)
Hřebenové řízení s hydraulickým posilovačem:
Konstrukce (složení):
- mechanická hřebenová převodka řízení
- integrovaný hydraulický pracovní válec s pracovním pístem
- otočné šoupátko jako řídící ventil
- křídlové olejové čerpadlo, tlakový pojistný ventil, olejová nádržka
Pohon hřebenové tyče probíhá přes pastorek, výstup k tyčím řízení je dvoustranný,
v provedení jako boční výstup.
Skříň, ve které je umístěna hřebenová tyč, tvoří pracovní válec, který je pístem rozdělen na
dva pracovní prostory.
Jako řídící ventil se používají otočné šoupátkové ventily nebo otočné pístové ventily.
Zkrutná tyč je dvěma kolíky neotočně spojena na jednom konci s ovládacím pouzdrem a
pastorkem řízení a na druhém konci s hřídelí volantu a s otočným šoupátkem.
120
Otočné šoupátko a ovládací pouzdro tvoří otočný šoupátkový ventil. Tento ventil má na
obvodových plochách řídící drážky. Drážky ovládacího pouzdra ústí do kanálů skříně, které
vedou k oběma pracovním prostorům, ke křídlovému čerpadlu a k olejové nádržce.
Princip činnosti:
Otočením volantu se rukama vytvořená síla řízení přenáší přes zkrutnou tyč na pastorek
řízení. Přitom je zkrutná tyč adekvátně k reakční síle namáhána krutem a mírně se překroutí.
To způsobí natočení otočného šoupátka proti ovládacímu pouzdru, které jej obklopuje. Tím se
změní vzájemná poloha řídících štěrbin. Vtoková štěrbina se otevře pro přítok hydraulického
oleje. Hydraulický olej od křídlového čerpadla teče vtokovou štěrbinou do spodní radiální
drážky ovládacího pouzdra a je veden do odpovídajícího pracovního prostoru.
Tlak kapaliny působí buď na pravé nebo levé straně pracovního válce a vytváří
hydraulickou pomocnou sílu. Ta spolupůsobí s mechanicky přenášenou silou řízení
pastorkem na ozubenou tyč.
Když se přestane volantem otáčet, zkrutná tyč a otočný šoupátkový ventil se vrátí do
neutrální polohy. Řídící štěrbina k pracovním prostorům se uzavře, vratná štěrbina se otevře.
Olej proudí od čerpadla přes řídící ventil zpět do zásobní nádržky.
121

Podobné dokumenty