Většina moderních osobních automobilů se vyvinula. Používají systém hřeben a pastorek. Znáš toho chlapa. Je to jednoduché. Funguje to. To poskytuje rychlou odezvu očekávanou od sportovního sedanu.
Podívejte se ale pod kapotu velkého náklaďáku nebo velkého SUV. Lze tam nainstalovat systém řízení s oběhovými kuličkami. Toto je starý model. Je to jiné. Dokáže odolat enormním silám v řízení, které je někdy obtížné překonat pomocí hřebenového systému.
Spojení mezi komponenty jsou různé. Otáčení těchto obřích kol vyžaduje speciální mechanická řešení, která od řidiče nevyžadují nadlidskou sílu.
Šnekový převodový mechanismus a matice
Srdcem systému je šnekové kolo. Nenechte se odradit jménem. Je to jednoduchá fyzika. Představte si dvě hlavní součásti interagující uvnitř převodky řízení.
První částí je kovový blok. Uprostřed je otvor se závitem. Myslete na to jako na oříšek. Do vnějšího obvodu matice jsou však vyřezány zuby. Tyto zuby zabírají se sektorovým ozubeným kolem. Tento sektorový převod je spojen s řídícím ramenem (pitmanovým ramenem). Rameno řízení je kritickým článkem, který přenáší pohyb ze skříně řízení na zbytek zavěšení a spojovacích tyčí.
Druhou částí je vstupní hřídel. Jedná se o závitovou tyč. Je připevněn přímo ke sloupku řízení. Otočte volantem a tyč se začne otáčet.
Běžné šrouby se utahují zašroubováním do sady matic. Jde to hlouběji. To by vedlo k zaseknutí.
Tohle není obyčejný šroub. Závitová tyč je upevněna podél osy. Nemůže se pohybovat dopředu ani dozadu. Může se pouze otáčet.
Přeměna rotace na pohyb
Takže když tyčí otáčíte, něco musí dát. Protože se tyč nemůže pohybovat svisle, kovový blok (matice) je nucen se pohybovat.
Rotace tyče tlačí blok nahoru a dolů uvnitř pouzdra.
Tady se děje kouzlo. Blok jen tak neklouže. Obsahuje kuličková ložiska. Kuličky rotují mezi závity tyče a závity bloku. Cirkulují skrz kanály a snižují tření téměř na nulu.
Když se blok pohybuje přímočaře, jeho vnější zuby tlačí na sektorové ozubené kolo.
Sektorový převod se otáčí.
Tato rotace pohybuje ramenem kloubu řízení.
Páka kloubu řízení táhne nebo tlačí spojovací tyč.
Příčné táhlo pohybuje podélnými táhly.
Podélné tyče řízení mění úhel natočení kol.
Proč to používat?
Proč nadále podporují tento složitý a rozsáhlý systém?
Lépe zvládá točivý moment. Systémy hřebenů a pastorků se mohou při extrémním zatížení zadřít. Jsou tvrdé. Neodpouštějí chyby.
Design s recirkulační koulí je shovívavější. Lépe tlumí nárazy na silnici. Pokud s dvoutunovým náklaďákem narazíte na dálnici do výmolu, pravděpodobně vám systém volant z rukou nevytrhne. Je to plynulejší. Je spolehlivá.
Usnadňuje také integraci se systémy posilovače řízení. Lineární síla potřebná k pohybu matice je malá. Lze jej snadno posílit pomocí hydraulického čerpadla nebo elektromotoru.
Kompromisy
Není to ideální. V systému je mnohem více pohyblivých částí. Více třecích bodů. Více opotřebení. Vyžaduje pravidelné mazání. Systém hřebenu a pastorku
Není důležité, jak se šroub připevní k tělu, ale co vyplní mezeru. Tradiční řezbářské práce jsou minulostí. Místo toho kroužky s kuličkovými ložisky obíhají uvnitř ozubeného kola, když se otáčí.
Toto není jen velkolepé inženýrské řešení. Kuličky zajišťují zvedání těžkých břemen snížením tření a opotřebení. Jaký je ale jejich skutečný úkol? Eliminovat play.
Bez něj je řízení nejasné. Při změně směru zuby ztrácejí kontakt. Kola se zdají být volná. Nesouvisí. Tuto mezeru vyplňují kuličky. Udržují tuhost celého systému. Okamžitá zpětná vazba.
Posilovač řízení v této konfiguraci je podobný hřebenovému systému. Pomoci může použití vysokotlaké kapaliny na druhou stranu modulu. Jednoduchý mechanismus. Efektivní výsledek.
Ale není to jen o výbavě.
Beyond Gear
Kompletní systém posilovače řízení je založen na více než jen recirkulačním kuličkovém mechanismu. Čerpadla, potrubí, nádrže a rozvodné ventily musí fungovat v harmonii. Každá komponenta vykonává své vlastní specifické zatížení.
- Pumpa: vytváří tlak potřebný pro snadné otáčení kol.
- Potrubí: přepravuje kapalinu pod tlakem. Kdyby to byly obyčejné trubky, tak by se zhroutily, takže jsou vyztužené.
- Nádržka: obsahuje kapalinu. Mělo by být studené a bez vzduchových bublin.
- Distribuční ventil: řídí průtok v závislosti na vstupním signálu. Toto je „mozek“ hydraulického okruhu.
Zanedbání některé z těchto součástí povede k selhání celého systému. Horší je, že řízení bude nekonzistentní. Fuzzy řízení není jen otrava. Je to nebezpečné. Na přesnosti záleží.
Mechanickou vůli eliminuje ozubené kolo s recirkulací kuliček. Zbytek systému absorbuje sílu. Společně umožňují otočit dvoutunový stroj jednou rukou.
Kam jde kapalina dál? Tlakový rozdíl tlačí píst. Nyní začíná skutečná práce. Zbytek je jen potrubí.
