Przekładnia kierownicza zębatkowa

Przekładnia kierownicza zębatkowa to mechanizm zamieniający obrót kierownicy na ruch poprzeczny niezbędny do skręcenia przednich kół samochodu. Od lat 70. XX wieku stała się dominującym układem kierowniczym w samochodach osobowych, ponieważ jest zwarta, lekka, prosta konstrukcyjnie i oferuje bezpośredniość, której starsze rozwiązania nie były w stanie dorównać. Tam, gdzie wcześniejsze konstrukcje opierały się na przekładni ślimakowej działającej przez szereg drążków, układ zębatkowy wykonuje to samo zadanie przy znacznie mniejszej liczbie ruchomych elementów, co jest jednym z powodów, dla których niemal całkowicie wyparł przekładnię kulkową w większości samochodów.

Sercem układu jest okrągłe koło zębate, czyli zębnik, osadzone na dolnym końcu kolumny kierowniczej. Zębnik współpracuje z długim, płaskim prętem zwanym zębatką, który na części swojej długości ma rząd zębów. Gdy kierowca obraca kierownicą, zębnik się obraca, a jego zęby przesuwają się po zębatce, popychając ją w lewo lub w prawo wewnątrz obudowy. Każdy koniec zębatki łączy się przez drążek kierowniczy z dźwignią na piaście koła, dzięki czemu poprzeczny ruch zębatki obraca oba przednie koła równocześnie. Przełożenie, wynikające z wielkości zębnika i podziałki zębów, decyduje o tym, ile obrotów kierownicy potrzeba od skrętu do skrętu; wiele układów stosuje zębatkę o zmiennym przełożeniu, szybszą wokół położenia środkowego, a wolniejszą bliżej pełnego wychylenia.

Dla kierowcy zaletą są wyczucie i reakcja. Ponieważ połączenie między kierownicą a zębatką jest krótkie i w dużej mierze pozbawione luzów, niewielkie ruchy kierownicą dają natychmiastową zmianę kierunku, a siły przekazywane przez kolumnę zapewniają wyraźne poczucie przyczepności i nawierzchni. Ta precyzja zwiększa zarówno pewność, jak i bezpieczeństwo, szczególnie podczas szybkiej zmiany pasa czy manewru obronnego, i w dużej mierze tłumaczy, dlaczego układ ten sprawdza się we wszystkim, od miejskich hatchbacków po samochody sportowe.

Niemal wszystkie nowoczesne przekładnie zębatkowe są wspomagane, ponieważ surowy wysiłek potrzebny do skręcenia ciężkiego samochodu z prędkością parkingową byłby inaczej znaczny. Wczesne wspomaganie było hydrauliczne i wykorzystywało zasilany pompą tłok wbudowany w zębatkę; większość nowych samochodów stosuje dziś wspomaganie elektryczne, w którym silnik działa na kolumnę lub zębatkę, a wspomaganie można stroić elektronicznie i zmieniać w zależności od prędkości. Ta sama architektura stanowi również podstawę układu skrętnej tylnej osi, w którym drugi siłownik skręca tylne koła w porozumieniu z przednimi.

Główne punkty zużycia to tuleje zębatki, łożysko zębnika oraz przeguby drążków kierowniczych, które z czasem mogą nabierać luzów i powodować stuki lub nieprecyzyjne kierowanie. Osłony gumowe, które chronią końce zębatki przed brudem i wodą, ulegają częstym uszkodzeniom i — jeśli zostaną zlekceważone — prowadzą do wewnętrznej korozji. Mimo tych kwestii serwisowych trwałość i dokładność układu utrzymują go jako standardowy wybór w całej branży.