Układ kierowniczy – jak jest zbudowany i co się w nim psuje?

Jest jednym z głównych podzespołów samochodu. Pozwala na zmiany kierunku oraz jazdę na wprost. Układ kierowniczy – jak jest zbudowany, jak działa i co psuje się w nim najczęściej?

Układ kierowniczy pozwala na wyznaczenie kierunku jazdy samochodu. Potocznie mówi się, że niektóre auta mają „ostry” lub „mdły” układ kierowniczy. Z kolei inne – bezpośredni lub niezbyt bezpośredni, precyzyjny lub mało precyzyjny.

Tak naprawdę układ kierowniczy to podstawowy element, który zapewnia nie tylko kontrolę nad samochodem, ale i w pewien sposób spaja kierowcę z drogą. Ale w jaki sposób to się odbywa? Co sprawia, że koła skręcają się w danym kierunku i pod takim kątem, jakiego sobie życzy kierowca?

Oto anatomia układu kierowniczego.

Jak zbudowany jest układ kierowniczy?

Układ kierowniczy z elektrycznym wspomaganiem.

Mimo że układ kierowniczy zasadniczo składa się z takich samych elementów, różni się w zależności od marki i modelu samochodu. Co istotne, jego budowa nie jest specjalnie skomplikowana, choć w skład układu kierowniczego wchodzi kilka istotnych podzespołów:

• wieniec kierownicy, czyli potoczna kierownica
• kolumna kierownicza – z jednej strony łączy się z kołem kierownicy, a z drugiej – z przekładnią kierowniczą i jej obudową. Tak naprawdę to wał, który składa się z dwóch części, co ma na celu ochronę kierowcy w przypadku kolizji
• ramię kierownicze – umieszczone przy kolumnie kierownicy. Pośredniczy w przenoszeniu obrotu kierownicy na koła
• mechanizm zwrotniczy – składa się z dźwigni, tulei, cięgien i zwrotnic, a także dźwignia na sztywnej osi, drążka oraz dźwigni kierowniczej. Umożliwia on skręcanie kołami i jest różny w zależności od konstrukcji zawieszenia
• przekładnia kierownicza – przyjmuje różną postać w zależności od modelu i rocznika samochodu. Najbardziej rozpowszechnione rozwiązanie stanowi przekładnia zębatkowa, zwana maglownicą. Są też przekładnie o budowie ślimakowej oraz śrubowo-kulowej. Przekładnia kierownicza odpowiada za przekazanie obrotu kierownicy na wały oraz dźwignie. Ruch z niej jest przenoszony przez zębnik na listwę zębatą, która wykonuje ruchy posuwiste w prawą albo lewą stronę. Po obu stronach łączy się z drążkiem kierowniczym

Układ kierowniczy w samochodzie – zasady działania i funkcja

Układ kierowniczy w najprostszym ujęciu umożliwia skręcanie przednimi kołami (we współczesnych autach mamy też systemu czterech kół skrętnych). Czyli zmianę kierunku jazdy, zgodnie z intencją kierowcy oraz utrzymanie go.

Tylna oś skrętna wirtualnie skraca rozstaw osi samochodu.

Funkcje układu kierowniczego:

• zapewnienie utrzymania kierunku jazdy na wprost, nawet pomimo np. mocnych podmuchów wiatru z boku
• samoczynne powracanie kół (samocentrowanie) do położenia środkowego, czyli odpowiadającego jeździe na wprost
• odporność na nierówności drogi, które nie powinny powodować ani zmiany kierunku jazdy, ani też być odczuwalne na kole kierownicy
• w przypadku uszkodzenia wspomagania, układ kierowniczy powinien zachować kierowalność samochodu

Jak działa układ kierowniczy?

Ruch ze strony kierowcy, polegający na kręceniu kierownicą jest przekazywany przez kolumnę kierowniczą do przekładni. Stąd zostaje przenoszony poprzez zębnik maglownicy do drążków kierowniczych, z których następnie trafia do mechanizmu zwrotnicy (TUTAJ przeczytasz o platformach modułowych).

Zwrotnica jest elementem zawieszenia, odpowiadającym za przekazywanie skrętu kierownicy bezpośrednio na koła. W zależności od konstrukcji auta, zwrotnica może być połączona z dolnym wahaczem i kolumną McPhersona lub z górnym wahaczem.

Do zwrotnicy przymocowana jest również końcówka drążka kierowniczego. To właśnie ten element odpowiada za to, w jakim stopniu koło się porusza. Czyli, pod jakim kątem zostanie skręcone.

Rodzaje układów kierowniczych

Kluczowy element układu kierowniczego stanowi przekładnia kierownicza. Jej podstawową funkcją jest zamiana ruchu obrotowego kierownicy na ruch drążków mechanizmu zwrotniczego. I właśnie ze względu na jej budowę, wyróżniamy trzy podstawowe typy układów kierowniczych:

Przekładnie zębatkowe

Przekładnia zębatkowa.

To najpopularniejsze rozwiązanie stosowane w samochodach. Działanie przekładni zębatkowej, określanej inaczej mianem maglownicy, opiera się na dwóch mechanizmach zębatych. Są to wałek kolumny kierowniczej z zębnikiem oraz listwa zębata – oba te elementy są połączone ze sobą kinematycznie.

Jak to działa? Ruch obrotowy wałka wywołuje ruch postępowy drążka poprzecznego. Przekładnia zębatkowa wyróżnia się niewielkimi oporami oraz zwartą budową. Oczywiście, w zależności od modelu samochodu, maglownice mogą się między sobą różnić – ze względu na usytuowanie zębnika względem listwy zębatej oraz miejsca, gdzie zamontowano ramiona.

Przekładnia zębatkowa zapewnia lepsze czucie samochodu niż inne rodzaje przekładni, ale może przenosić drgania z kół na kierownicę. Stosują się ją wyłącznie w samochodach z niezależnym zawieszeniem kół (TUTAJ poznasz układ Transaxle).

Przekładnie ślimakowe i globoidalne

W przeciwieństwie do przekładni zębatkowych, tzw. „ślimaki” nadają na wyjściu ruch kątowy, a nie postępowy. Mechanizm ten składa się ze ślimaka na krańcu kolumny kierowniczej, zazębionego z kołem ślimakowym. Ruch obrotowy ślimaka powoduje ruch ślimacznicy, z którą łączą się ramię przekładni kierowniczej i mechanizm zwrotniczy.

Koła ślimakowe zastępuje się czasem łożyskowaną rolką o uzębieniu tożsamym ze ślimacznicą. W ten sposób powstaje przekładnia globoidalna, która zwiększa sprawność mechanizmu nawet o ponad 80% (TUTAJ poznasz rodzaje napędu 4×4).

Do zalet przekładni ślimakowych należy fakt, że niemal nie przenoszą drgań na kierownicę. W rezultacie poprawiają komfort prowadzenia, ale kosztem precyzji. Występują głównie w pojazdach ciężarowych oraz w starszych samochodach osobowych z zawieszeniem zależnym przedniej osi i tylnym napędem.

Przekładnie śrubowo-kulkowe

Działają na zbliżonych zasadach do przekładni ślimakowych. Podstawowa różnica polega jednak na tym, że na końcu wałka kierowniczego znajduje się nacięty gwint o zarysie kołowym z kulkami łożyskowymi. Wpływają one na proces tarcia, zmieniając je ze ślizgowego na toczne, w czasie wzajemnego obrotu śruby i nakrętki.

Wyloty gwintów nakrętki zostały tutaj połączone kanałem obiegowym, dzięki któremu kulki swobodnie przemieszczają się z jednej strony na drugą, bez ryzyka wypadnięcia. W momencie poruszania kołem kierownicy, wał który się obraca, wymusza przetaczanie się kulek. Następnie zapoczątkowują one ruch postępowy nakrętki współpracującej z wycinkiem zębatym, połączonym z ramieniem przekładni kierowniczej.

Do ich zalet, tak sam jak w przypadku przekładni ślimakowych, należy możliwość wykonania większego skrętu kierownicą, ale znów – kosztem precyzji prowadzenia. Dzisiaj takie przekładnie są jednak już coraz rzadziej stosowane w samochodach osobowych. Za to nadal występują w pojazdach użytkowych.

Najczęstsze awarie układu kierowniczego

Oto 6 najczęstszych problemów z układem kierowniczym:

• głośna praca podczas skręcania kół – jeśli słyszysz zgrzytanie, piski czy jęki, winowajcami mogą problemy ze wspomaganiem kierownicy, niski poziom płynu wspomagania lub uszkodzona przekładnia kierownicza
• nadmierne wibracje kierownicy przeważnie pochodzą z innych elementów samochodu, jak silnik, koła, czy klocki i zaciski
• luzy na kierownicy – gdy auto ściąga w jedną lub w drugą stronę przy jeździe na wprost, oznacza to właśnie luzy na kierownicy. Jeśli to zauważysz, należy jak najszybciej udać się do warsztatu, ponieważ jazda takim autem jest po prostu niebezpieczna. Najczęściej przyczyna takiego stanu rzeczy tkwi w wadliwym wspomaganiu, zbyt małej ilości płynu wspomagania lub w zużytym/uszkodzonym mocowaniu kolumny kierowniczej
• powolny powrót kierownicy do położenia środkowego – jeśli zauważysz powolne samocentrowanie lub konieczność wykonania tego samemu, może to oznaczać przede wszystkim tarcie w przekładni kierowniczej, spowodowane zbyt słabym smarowaniem. Przyczyn należy szukać także w problemach ze wspomaganiem układu kierowniczego
• duży opór przy obracaniu kierownicy – najczęstszą przyczyną takiego stanu rzeczy jest niski poziom płynu wspomagania. Poza tym mogą go spowodować tarcie w przekładni kierowniczej, a nawet zbyt niskie ciśnienie kół
• wycieki w układzie wspomagania – nieszczelności w układzie wspomagania nie tylko sprawiają, że kierownica ciężko się obraca. Jeśli w aucie doszło do wycieku płynu wspomagania, najlepiej od razu odstawić je do warsztatu. Kontynuowanie jazdy bez płyny doprowadzi do zatarcia pompy.

Naprawa układu kierowniczego – ile to kosztuje?

Przekładnia kierownicza z drążkami.

W przypadku układu kierowniczego najbardziej zawodnym elementem jest przekładnia kierownicza. Jej regeneracja – w zależności od rodzaju samochodu – waha się od 400 do 1500 zł. Polega ona przede wszystkim na skasowaniu luzów oraz wymianie uszczelek, drążków kierowniczych i ich końcówek. Przy okazji montuje się nowe tuleje, a listwa zostaje oczyszczona i przeszlifowana.

Koszt samej przekładni kierowniczej jest znów zależny od licznych czynników. Regenerowane lub zdemontowane z innego samochodu, to wydatek kilkuset złotych. Nowe, kompletne przekładnie potrafią kosztować z kolei nawet kilkanaście tysięcy złotych.

Żywotność elementów układu kierowniczego

Przekładnia kierownicza to na szczęście trwały element, który rzadko się psuje. Jeśli już zdarzają się jego usterki, to zazwyczaj po przejechaniu 200 000-300 000 km. Zużycie zazwyczaj ulegają zębatki osadzone na listwie oraz wszelkiego rodzaju uszczelnienia.

Kolejny wrażliwy element układu kierowniczego stanowią końcówki drążków kierowniczych. Ich żywotność określa się na 150 000-200 000 km (TUTAJ dowiesz się dlaczego opony są tak ważne i jak je eksploatować).

Jak dbać o układ kierowniczy?

Dbanie o układ kierowniczy oznacza:

• prawidłową geometrię kół
• prawidłowe ciśnienie opon
• unikanie dziur na jezdni
• unikanie ostrej jazdy w zakrętach
• unikanie niepotrzebnego kręcenia kierownicą w miejscu
• łagodne pokonywanie krawężników

FAQ

Z jakich elementów zbudowany jest układ kierowniczy?

Kluczowe elementy układ kierowniczego to kolumna kierownicza, przekładnia oraz drążki kierownicze. Do tego dochodzi jeszcze mechanizm zwrotniczy.

Do czego służy układ kierowniczy w samochodzie?

Układ kierowniczy stanowi jeden z kluczowych elementów samochodu. Pozwala on na poruszanie się autem w kierunku określonym przez kierowcę oraz jazdę na wprost.

Ile kosztuje naprawa układu kierowniczego?

Naprawa układu kierowniczego ogranicza się przede wszystkim do regeneracji lub wymiany przekładni kierowniczej. Jej kosztu startuje z pułapu około 400 zł. Wszystko oczywiście jest uzależnione od marki i modelu samochodu.

Co psuje się w układzie kierowniczym?

Najczęściej dochodzi do zużycia drążków kierowniczych oraz przekładni kierowniczej. Na szczęście układ kierowniczy jest trwałym podzespołem samochodu.