Vite senza fine a cremagliera dello sterzo. Sterzo in un'auto. Come rimuovere la scatola dello sterzo e come installarla

5.3. Il dispositivo e il funzionamento dello sterzo

Lo sterzo viene utilizzato per far girare le ruote anteriori dell'auto durante il suo movimento ed è costituito da un azionamento dello sterzo e da un meccanismo di sterzo. Affinché il movimento delle ruote dell'auto in curva avvenga senza slittamento laterale, ruote sterzanti deve girare ad angoli diversi: la ruota interna con un angolo maggiore e la ruota esterna con un angolo minore.

Il meccanismo dello sterzo viene utilizzato per convertire il movimento rotatorio del volante in un movimento lineare lineare, trasmessa alle ruote. Per il movimento rettilineo, è necessario convertire il movimento rotatorio del volante in un'oscillazione del braccio dello sterzo o creare un movimento alternativo della cremagliera dello sterzo. Inoltre, il meccanismo dello sterzo fornisce una riduzione Rapporto di cambio, grazie al quale viene ridotto lo sforzo applicato dal conducente per controllare le ruote. Ciò è particolarmente importante quando il veicolo è fermo o si muove lentamente e il volante è più difficile da girare.

Il rapporto tra l'angolo di sterzata e l'angolo di sterzata è chiamato rapporto di sterzata. I rapporti di trasmissione possono essere fissi o variabili. Lo sterzo con un rapporto di trasmissione costante viene definito "lineare". Nello sterzo lineare, la rotazione del volante di un numero fisso di gradi sposta le ruote sterzanti di un angolo proporzionale dipendente dal rapporto di trasmissione in qualsiasi posizione dello sterzo.

Lo sterzo con rapporto di trasmissione variabile viene definito "proporzionale". Con lo sterzo proporzionale, il rapporto di trasmissione cambia a ogni giro del volante. Generalmente, all'aumentare dell'angolo di sterzata, aumenta la velocità con cui l'angolo della ruota cambia. Il rapporto di trasmissione è l'angolo di sterzata diviso per l'angolo di sterzata.

Tipicamente, il rapporto di riduzione dello sterzo è compreso tra 14:1 e 22:1. I rapporti tra 14:1 e 18:1 generalmente richiedono il servosterzo. Per spostare le ruote tra le posizioni limite, è necessario girare ruota per 3-4 giro d'affari completo. La scatola dello sterzo deve essere abbastanza forte da resistere carichi diversi a cui è sottoposto varie condizioni movimento. Il guidatore non dovrebbe sentire le scosse che accompagnano il movimento attraverso il volante.

5.3.1. Meccanismi di sterzo

Esistono diversi modelli di scatole dello sterzo, ma ci sono due tipi principali:

Meccanismi di sterzo con movimento rotatorio (Fig. 5.26);

Riso. 5.26. Timoneria con movimento rotatorio

Timonerie a scorrimento (Fig. 5.27).

Riso. 5.27. Scatola guida scorrevole

Meccanismi di sterzo con movimento rotatorio

I meccanismi di sterzo con movimento rotatorio hanno vari design:

Meccanismo di sterzo con vite a ricircolo di sfere;

Timoneria tipo "vite-dado" con anelli-cursori;

Timoneria a vite senza fine;

Meccanismo di guida a rulli senza fine;

Scatola guida con vite senza fine e perno a rullo.

Sulla fig. 5.28 mostra un meccanismo di sterzo con vite a ricircolo di sfere. Utilizza diverse sfere che circolano in "piste" formate da scanalature presenti nel dado dello sterzo e sull'albero dello sterzo. Quando l'albero dello sterzo ruota, le sfere rotolano lungo i "percorsi" e fanno forza dado dello sterzo spostare verso l'alto o verso il basso l'albero dello sterzo. Il braccio dello sterzo è ruotato da un settore dentato che ingrana con i denti della ghiera dello sterzo.

Riso. 5.28. Scatola guida con vite a ricircolo di sfere

Il rapporto di trasmissione in questo meccanismo di sterzo è costante. Le sfere riducono l'attrito tra le parti in movimento, quindi questo tipo di meccanismo di sterzo non è praticamente soggetto ad usura. Il gioco eccessivo nella scatola dello sterzo può essere solitamente eliminato regolando la posizione dell'albero dello sterzo.

Sulla fig. 5.29 mostra una macchina di governo con una vite senza fine e un perno a rullo. Il suo design utilizza un verme cilindrico con passo irregolare. Mentre la vite senza fine ruota, il perno conico si sposta assialmente lungo la vite senza fine. Il timone è montato su un corrispondente albero collegato ad un perno e può essere ruotato di 70°. L'usura degli elementi di lavoro di questo meccanismo è relativamente bassa, il gioco nell'albero dello sterzo e tra il perno e la vite senza fine è regolabile. Il rapporto di trasmissione del meccanismo di sterzo con una vite senza fine e un perno a rulli cambia proporzionalmente a causa del passo irregolare della vite senza fine.

Riso. 5.29. Scatola guida con vite senza fine e perno a rullo

Il meccanismo di sterzo del settore a vite senza fine è mostrato in fig. 5.30.

Riso. 5.30. Scatola dello sterzo a settore a vite senza fine

In questo tipo di meccanismo di sterzo, all'estremità dell'albero dello sterzo è prevista una vite senza fine cilindrica che muove il settore dell'ingranaggio. Il vantaggio dell'ingranaggio a vite senza fine è che è possibile ottenere facilmente rapporti di trasmissione elevati fino a 22:1. Il settore dell'ingranaggio è in costante impegno con la vite senza fine, qualsiasi rotazione dell'albero dello sterzo provoca la rotazione del settore dell'ingranaggio. Il timone è montato su un settore ad ingranaggi e può essere ruotato di 70°. L'usura di questo tipo di meccanismo di sterzo è relativamente elevata a causa dell'attrito radente degli elementi operativi. Lo svantaggio del meccanismo di sterzo a vite senza fine è che il conducente deve applicare una forza considerevole al volante.

Sulla fig. 5.31 mostra un meccanismo di sterzo del tipo "vite-madrevite" con anelli di scorrimento.

Riso. 5.31. Sterzo tipo "vite-dado" con anelli-cursori

In base al principio di funzionamento, questo meccanismo è simile al meccanismo di sterzo con circolazione della sfera. Gli anelli di scorrimento situati sul lato del dado dello sterzo trasmettono il movimento del dado alla forcella dello sterzo. Il bipiede dello sterzo montato sull'albero del bipiede, che si trova sulla forcella dello sterzo, ruota di 90 °. L'usura di questo tipo di meccanismo di sterzo dovuta all'attrito è generalmente elevata. Il rapporto di trasmissione è costante.

Riso. 5.32 rappresenta una timoneria a vite senza fine e rullo.

Riso. 5.32. Sterzo a rulli a vite senza fine

In questo meccanismo di sterzo, viene utilizzato un rullo invece di un settore di ingranaggi per trasmettere il movimento dalla vite senza fine. Il verme in questo meccanismo di guida è ridotto a un cono verso il centro e assume la forma simile a una clessidra (globoide). Il vantaggio di questa forma a vite senza fine è che permette al rullo di ruotare intorno al suo centro e questo riduce le dimensioni della scatola dello sterzo. Il braccio dello sterzo è fissato all'albero del rullo e può essere ruotato di 90°. Il rapporto di trasmissione rimane costante. L'aumento del gioco può essere eliminato regolando la posizione dell'albero dello sterzo.

Timoneria scorrevole

Sulla fig. 5.33 mostra uno sterzo a passo costante, il tipo più comune di sterzo utilizzato in automobili moderne.

Riso. 5.33. Sterzo a passo costante dei denti

Gli ingranaggi dello sterzo a pignone e cremagliera utilizzano un ingranaggio rotante per creare un movimento lineare della cremagliera. I denti dell'ingranaggio sono costantemente ingranati con i denti della cremagliera e qualsiasi movimento dell'albero del piantone dello sterzo provoca lo spostamento laterale della cremagliera. Il movimento della cremagliera viene trasmesso direttamente alle aste dello sterzo installate su entrambe le estremità della cremagliera. snodi sferici, posizionati tra la cremagliera e le aste dello sterzo, offrono la possibilità di un movimento verticale indipendente delle aste dello sterzo. La cremagliera è tenuta in impegno con il pignone da un cuscinetto a pressione caricato a molla che regola l'eventuale spazio tra i denti. L'attrito di scorrimento tra cremagliera e pignone fornisce un effetto ammortizzante e assorbe gli urti generati durante il movimento.

Tra i vantaggi del meccanismo di sterzo a pignone e cremagliera c'è un diretto timone. Il rapporto di trasmissione è costante.

Sulla fig. 5.34 mostra una cremagliera dello sterzo con dentatura variabile. Per chiarezza, l'alloggiamento e la scatola dello sterzo non sono mostrati.

Riso. 5.34. Cremagliera con passo variabile dei denti

Lo sterzo a pignone e cremagliera a passo variabile funziona allo stesso modo dello sterzo a pignone e cremagliera a passo fisso descritto sopra. Al centro della cremagliera, il passo dei denti è maggiore rispetto ai bordi. Il passo variabile consente di aumentare il rapporto di sterzata durante la rotazione dell'ingranaggio. I denti al centro della cremagliera consentono alla cremagliera di muoversi di più ad ogni giro dell'ingranaggio, richiedendo relativamente grande sforzo. I denti alle estremità della cremagliera consentono un minore movimento della cremagliera, richiedendo una forza di azionamento relativamente ridotta. Per eliminare questa mancanza, il servosterzo è installato sulle auto moderne. Infatti, in questo sistema, più si gira il volante, meno fatica. Quando si guida in linea retta, lo sterzo è più pesante rispetto a quando il volante è girato nella posizione limite: questo facilita le manovre e il parcheggio.

Lo sterzo a pignone e cremagliera a passo variabile ha un rapporto di trasmissione proporzionale crescente.

Sulla fig. 5.35 (si veda anche l'inserto colorato in Fig. CV 5.35) mostra un tipico impianto idraulico del servosterzo dotato di una pompa del fluido, che serve per fornire fluido idraulico in pressione al circuito idraulico. La pompa potrebbe avere azionamento elettrico ed essere nel serbatoio del servosterzo o avere una trasmissione meccanica dal motore.

Riso. 5.35. Sistema idraulico servosterzo

Le pompe meccaniche sono generalmente dotate di un serbatoio separato per il fluido di lavoro. Fluido di lavoro sotto la pressione creata dalla pompa entra nella valvola a spola di controllo nella scatola dello sterzo. Quando l'albero dello sterzo è in posizione rettilinea, il fluido di lavoro passa attraverso la valvola a spola di controllo e ritorna al serbatoio. Quando si gira il volante, la valvola a spola di controllo dirige il fluido idraulico al lato corrispondente del pistone, che si trova nel cilindro all'estremità dello sterzo a pignone e cremagliera. L'asta attaccata al pistone è collegata alla cremagliera e qualsiasi pressione del fluido che agisce sul pistone aiuta a spostare la cremagliera. Fluido di lavoro con rovescio ritorna al serbatoio attraverso la valvola a spola. Girare il volante nell'altra direzione fa il contrario. Se il servosterzo non funziona, il azione meccanica meccanismo di sterzo, ma questo richiederà uno sforzo molto maggiore.

5.3.2. Sterzo

La scatola dello sterzo serve a trasferire lo sforzo del guidatore attraverso il volante alle ruote sterzanti dell'auto. Il meccanismo dello sterzo converte il movimento rotatorio del volante in un movimento lineare che tira i tiranti dello sterzo. Il moto convertito viene trasmesso dalla macchina di governo alla macchina di governo. I giunti sferici alle estremità delle aste longitudinali e trasversali dello sterzo offrono la possibilità di qualsiasi movimento rotatorio e rotatorio nella trasmissione. La disposizione e il numero di tiranti nella scatola dello sterzo dipendono dal design dell'assale e della sospensione.

Opzioni di layout della scatola dello sterzo

Il design più semplice dello sterzo è una traversa a sezione singola Tirante, mosso dal bipiede sterzante (Fig. 5.36). Il braccio dello sterzo spinge o tira il tirante per muovere una leva che è collegata al giunto girevole sul fuso a snodo. Un tirante collega entrambi i giunti di articolazione sui fusi a snodo delle ruote anteriori del veicolo. Qualsiasi movimento di uno dei giunti girevoli viene trasmesso attraverso il tirante al giunto girevole sul fuso a snodo opposto.

Riso. 5.36. Scatola guida con tirante a sezione singola

Questo tipo di sterzo viene solitamente utilizzato nei veicoli con assale rigido, in cui la distanza tra i bracci del fuso a snodo non cambia. I giunti sferici vengono utilizzati per collegare il tirante ai bracci del fuso a snodo.

Sulla fig. 5.37 mostra una versione modificata di un tirante a sezione singola - una macchina di governo con un tirante a due sezioni mosso da un braccio dello sterzo. Il braccio dello sterzo tira o spinge due tiranti separati che sono collegati ai bracci del fuso a snodo tramite giunti sferici. Lo spostamento dei tiranti fa ruotare i giunti a perno sulle articolazioni dello sterzo. Questo tipo di sterzo viene solitamente utilizzato nei veicoli con sospensione dipendente, in cui i giunti girevoli possono muoversi uno indipendentemente dall'altro.

Riso. 5.37. Scatola guida con tirante in due pezzi

In fig. 5.38. Questo tirante ha un braccio a pendolo che trasmette il movimento dello sterzo lato opposto macchina. Questo tipo di sterzo viene utilizzato nei veicoli con sospensioni indipendenti, ma questa opzione di progettazione ha un costo elevato.

Riso. 5.38. Scatola guida con tirante a tre sezioni

Il tirante a tre sezioni offre il massimo grado di precisione e il massimo controllo dello sterzo. Durante la guida su una strada accidentata, gli urti vengono trasmessi al conducente attraverso la scatola dello sterzo e il meccanismo dello sterzo. Per mitigare questi urti, sulla scatola dello sterzo è installato un ammortizzatore. Gli ammortizzatori dello sterzo possono essere integrati in qualsiasi tipo di scatola dello sterzo (Fig. 5.39), ma non sono spesso utilizzati nelle auto con sterzo a pignone e cremagliera. L'ammortizzatore di sterzo aiuta a contrastare l'aumento delle forze sterzanti e il movimento involontario del volante.

Riso. 5.39. Ammortizzatori di sterzo

Sulla fig. 5.40 mostra gli organi di governo con aste dello sterzo a due sezioni di una cremagliera mobile. Il sistema di sterzo a pignone e cremagliera utilizza due tiranti per trasmettere l'input dello sterzo alle articolazioni dello sterzo.

Riso. 5.40. Timonerie con tiranti a due sezioni

Ci sono anche cremagliere dello sterzo per il collegamento con nocche. Usano organi di governo di un design simile. Il movimento rettilineo della cremagliera dello sterzo viene trasmesso attraverso il giunto sferico alle aste dello sterzo.

5.3.3. Diagnostica e manutenzione del frontale, sospensione posteriore e sterzo

Difetti e soluzioni

Valore ruota libera volante è specificato nel manuale di istruzioni del veicolo. L'aumento del gioco viene rilevato scuotendo il volante. Ci possono essere diverse ragioni per il suo verificarsi:

Allentamento dei dadi per il fissaggio dei giunti sferici delle aste dello sterzo;

Maggiore gioco dei giunti sferici delle aste dello sterzo;

Maggiore gioco dei giunti sferici dei bracci della sospensione anteriore;

Gioco dovuto all'usura dei cuscinetti della ruota anteriore;

Gioco dovuto all'usura dei denti della scatola dello sterzo;

Gioco nel giunto elastico che collega la scatola dello sterzo con l'albero del volante;

Gioca nei cuscinetti dell'albero dello sterzo del volante.

Per eliminare il malfunzionamento, è necessario controllare il serraggio di tutti i dispositivi di fissaggio e sostituire le parti usurate.

Il rumore (colpi) nello sterzo può causare i seguenti motivi:

Allentamento dei dadi di fissaggio dei giunti sferici delle aste dello sterzo;

Aumentare lo spazio tra il fermo del binario e il dado;

Dadi della scatola dello sterzo allentati, nonché tutti i malfunzionamenti di cui sopra.

Volante stretto:

Danni al cuscinetto supporto superiore albero del volante;

Abbassare la pressione dell'aria nei pneumatici delle ruote anteriori;

Danni a parti della cremagliera telescopica e sospensione delle ruote;

Violazione della pompa del servosterzo;

Ingresso di particelle estranee nel sistema di sterzo idraulico;

Aumento del livello dell'olio nel serbatoio della pompa dello sterzo;

Usura o danneggiamento dei polsini della scatola dello sterzo e della pompa;

Deterioramento dei tubi idraulici.

Per eliminare i malfunzionamenti, è necessario verificare la tenuta di tutti i dispositivi di fissaggio e sostituire i componenti e le parti usurate, nonché controllare il livello del liquido del servosterzo e sostituire le parti usurate e danneggiate del servosterzo.

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Riso. uno

Sterzo tipo di verme comprende:

volante con albero,

Coppia di vermi Carter,

Coppie di "worm-roller",

Bipiede pilota.

Nel carter del meccanismo dello sterzo, una coppia di "rulli a vite senza fine" è in costante innesto. Il verme non è altro che l'estremità inferiore dell'albero dello sterzo e il rullo, a sua volta, si trova sull'albero del braccio dello sterzo. Quando il volante viene ruotato, il rullo inizia a muoversi lungo la filettatura della vite senza fine, che porta alla rotazione dell'albero del braccio dello sterzo. Una coppia di viti senza fine, come qualsiasi altra connessione a ingranaggi, richiede lubrificazione, quindi l'olio viene versato nell'alloggiamento dello sterzo, la cui marca è indicata nelle istruzioni per l'auto. Il risultato dell'interazione della coppia "worm-rullo" è la trasformazione della rotazione del volante nella rotazione del braccio dello sterzo in una direzione o nell'altra. E poi la forza viene trasferita alla trasmissione sterzante e da essa alle ruote sterzanti (anteriori).

La scatola dello sterzo utilizzata con il meccanismo a vite senza fine include:

Trazione laterale destra e sinistra,

spinta media,

leva del pendolo,

Bracci girevoli ruota destra e sinistra.

Ogni asta dello sterzo ha cerniere alle sue estremità in modo che le parti mobili della scatola dello sterzo possano ruotare liberamente l'una rispetto all'altra e il corpo su piani diversi.

I vantaggi del meccanismo a rullo a vite senza fine includono:

Bassa propensione a trasferire gli urti dai dossi stradali

Grandi angoli di sterzata

Possibilità di elevato trasferimento di potenza

Gli svantaggi sono:

Un gran numero di canne e articolazioni con gioco sempre crescente

- Volante "pesante" e poco informativo

Difficoltà nella tecnologia di produzione

Timoneria tipo “vite-dado-settore”

Riso. 2 Timoneria tipo "vite - chiocciola - cremagliera - settore"

1 - distributore;

3 - palline con tubo di ricircolo;

4 - binario del pistone;

5 -- settore dentato;

6 - asta bipiede;

7 -- valvola restrittiva

Il nome completo è "settore vite-chiocciola-rotaia". La vite 2, che termina l'albero dello sterzo, spinge lungo il suo asse la cremagliera pistone 4 attraverso le sfere 3 che circolano lungo la filettatura e che, a sua volta, fa girare il settore dell'ingranaggio 5 del braccio dello sterzo. Grazie alla capacità di trasmettere grandi momenti, è installato su camion, pickup e grandi SUV lavorando in condizioni estreme.

Vantaggi del meccanismo di sterzo "vite-chiocciola-settore-cremagliera":

Possibilità di design ad alto rapporto di trasmissione

Svantaggi del meccanismo di sterzo "settore vite-chiocciola-rotaia":

Non tecnologico

Caro

Grandi dimensioni

Pesante

Sterzo a pignone e cremagliera


Nel meccanismo dello sterzo cremagliera e pignone» la forza viene trasmessa alle ruote mediante un ingranaggio cilindrico o elicoidale montato su cuscinetti e una cremagliera che si muove su boccole di guida. Per garantire un innesto senza gioco, la cremagliera viene premuta contro l'ingranaggio da molle. La scatola dello sterzo è collegata da un albero al volante e la cremagliera è collegata a due aste trasversali, che può essere fissato al centro o alle estremità del binario. Un giro completo delle ruote sterzanti da una posizione estrema all'altra viene effettuato in 1,75 ... 2,5 giri del volante. I rapporti di trasmissione del meccanismo sono determinati dal rapporto tra il numero di giri della ruota dentata, pari al numero di giri del volante, e la distanza di movimento della cremagliera.

Il meccanismo dello sterzo a pignone e cremagliera è costituito da un basamento fuso da una lega di alluminio. Nella cavità del basamento sulla sfera e cuscinetti a rulli ingranaggio conduttore installato. Sul basamento e sull'antera vengono fatti dei segni per il corretto montaggio del meccanismo dello sterzo. La ruota dentata è ingranata con la cremagliera, che viene premuta contro la ruota dentata da una molla attraverso un fermo ceramico-metallico. La molla viene premuta da un dado con un anello di ritegno, creando resistenza all'allentamento del dado. L'arresto a molla facilita l'innesto senza gioco della ruota dentata con la cremagliera per l'intera corsa. Il binario poggia a un'estremità sul fermo e all'altra estremità su un manicotto di plastica diviso. La corsa della cremagliera è limitata in un senso da un anello premuto sulla cremagliera, e nell'altro da una boccola della cerniera gomma-metallica dell'asta di sterzo sinistra. La cavità del basamento del meccanismo dello sterzo è protetta dalla contaminazione da un coperchio ondulato.

L'albero dello sterzo è collegato alla trasmissione ingranaggio accoppiamento elastico. La parte superiore dell'asta è supportata da una sfera cuscinetto radiale, premuto nel tubo della staffa. Sul estremità superiore l'albero sulle scanalature attraverso l'elemento di smorzamento è fissato con un dado al volante.

Sterzo a rapporto variabile

Vicino alla posizione zero del volante durante la guida in linea retta alta velocità, l'eccessiva nitidezza dello sterzo è indesiderabile, fa irrigidire il guidatore. E quando parcheggio o mi giro, al contrario, vorrei avere Rapporto di cambio più piccolo - per girare il volante con l'angolo più piccolo possibile. Per fare ciò, esistono diversi schemi di meccanismi di sterzo a pignone e cremagliera.

Ecco come funziona lo sterzo a pignone e cremagliera ZF a rapporto variabile. Qui vengono modificati il ​​profilo dei denti della cremagliera e lo spallamento dell'ingranaggio

È stato utilizzato lo sterzo a pignone e cremagliera Honda VGR (Variable Gear Ratio). Auto Honda NSX

L'azienda ZF utilizza denti a cremagliera a profilo variabile: nella zona quasi zero i denti sono triangolari e più vicini ai bordi sono trapezoidali. L'ingranaggio si innesta con loro con una spalla diversa, che aiuta a cambiare leggermente il rapporto di trasmissione. E un'altra opzione, più complessa, è stata utilizzata dalla Honda sulla loro supercar NSX. Qui i denti del pignone e della cremagliera sono realizzati con passo, profilo e curvatura variabili. È vero, la marcia deve essere spostata su e giù, ma il rapporto di trasmissione può essere variato su una gamma molto più ampia.

L'azionamento dello sterzo è costituito da due aste orizzontali e bracci oscillanti dei montanti telescopici della sospensione anteriore. Le aste sono collegate ai bracci oscillanti tramite giunti sferici. I bracci oscillanti sono saldati ai montanti delle sospensioni anteriori. Le aste trasmettono la forza ai bracci di articolazione dei montanti telescopici delle sospensioni delle ruote e li ruotano rispettivamente a destra oa sinistra.

I vantaggi dello sterzo a pignone e cremagliera includono:

Peso leggero

compattezza

prezzo basso

Numero minimo di aste e cerniere

Facilità di collegamento della timoneria con le ruote sterzanti

Trasmissione diretta della forza

Elevata rigidità ed efficienza

Facile da dotare di booster idraulico

Screpolatura:

A causa della semplicità del design, qualsiasi spinta dalle ruote viene trasmessa al volante.

Difficoltà nella fabbricazione di un meccanismo con un rapporto di trasmissione elevato, pertanto tale meccanismo non è adatto a macchine pesanti.

Selezione e giustificazione del design scelto

In termini di qualità tecnologiche, di prezzo e di design, il meccanismo dello sterzo a pignone e cremagliera è il più adatto al layout a trazione anteriore e alle sospensioni McPherson, offrendo maggiore facilità e precisione di guida.

Durante la progettazione dell'auto VAZ-2123, hanno cercato di prendere il maggior numero possibile di nodi dal modello VAZ-2121, quindi sull'auto è stato installato un meccanismo di tipo "worm-roller". Tuttavia Chevrolet Niva non è potente SUV in modo che sarebbe opportuno mettere questo meccanismo su di esso. È più costoso, tecnologicamente complesso, più pesante. Le possibilità che l'ingranaggio a vite senza fine offre all'auto non sono completamente utilizzate. Quando si utilizza reykm, è esclusa la concentrazione dello stress dal meccanismo dello sterzo sul longherone, non è necessario rafforzarlo nel punto in cui è fissato il meccanismo.

Per tutti questi motivi ritengo necessario sostituire il meccanismo “worm-roller” con uno più economico, leggero, tecnologicamente più avanzato. meccanismo a pignone e cremagliera, in cui misura necessaria fornisce la facilità e la precisione di uno sterzo.

A causa del fatto che il tipo di meccanismo verrà sostituito, è necessario apportare una serie di modifiche al design di altri componenti e assiemi:

Non essendo possibile posizionare il pignone e cremagliera dietro l'asse delle ruote anteriori, lo mettiamo davanti all'asse;

Per liberare spazio tra il vano motore e il differenziale per la cremagliera, spostiamo indietro il differenziale dell'asse trasversale della stessa distanza (20,5 mm), il che non modifica l'equilibrio dell'intero gruppo;

Poiché il binario si trova davanti all'asse, quindi fermare il supporto le ruote devono essere posizionate nella parte posteriore.

Servosterzo:
1 - braccio dello sterzo;
2 - barra dello sterzo longitudinale;
3 - meccanismo di sterzo;
4 - tubo di aspirazione;
5 - tubo di scarico;
6 - serbatoio;
7 - barra dello sterzo lato destro;
8 - leva del pendolo destro;
9 - barra dello sterzo trasversale;
10 - albero di ingresso meccanismo di sterzo;
11 - giunto cardanico inferiore;
12 - albero cardanico;
13 - giunto cardanico superiore;
14 - albero del piantone dello sterzo;
15 - volante;
16 - leva del pendolo sinistro;
17, 21 - punte della spinta laterale sinistra;
18 - regolazione del morsetto del tubo;
19 - leva sinistra del trapezio dello sterzo;
20 - coperchio cerniera;
22 - cerniera;
23 - tubo di scarico;
24 - pompa booster idraulica

Lo sterzo delle auto moderne con ruote piroettanti comprende i seguenti elementi:
- un volante con un albero dello sterzo (piantone dello sterzo);
- timoneria;
- scatola dello sterzo (può contenere un booster e (o) ammortizzatori).
Il volante si trova nella cabina di guida e si trova ad un angolo tale rispetto alla verticale che fornisce la copertura più comoda del suo bordo dalle mani del conducente. Maggiore è il diametro del volante, minore è la forza sulla corona del volante, ceteris paribus, ma allo stesso tempo si riduce la possibilità di girare rapidamente il volante quando si eseguono manovre brusche. Il diametro del volante delle moderne autovetture è compreso tra 380 e 425 mm, autocarri pesanti e autobus - 440-550 mm, i volanti delle auto sportive hanno i diametri più piccoli.
Il meccanismo dello sterzo è un cambio meccanico, il suo compito principale è aumentare lo sforzo del guidatore applicato al volante, necessario per girare le ruote sterzanti. I comandi dello sterzo senza sterzo, quando il guidatore gira direttamente il volante, sono sopravvissuti solo su molto leggeri veicoli, ad esempio, sulle motociclette. Il meccanismo dello sterzo ha un rapporto di trasmissione sufficientemente ampio, quindi, per girare le ruote sterzanti ad un angolo massimo di 30–45 °, è necessario effettuare diversi giri del volante.


Albero dello sterzo articolato per camion

albero dello sterzo collega il volante al meccanismo dello sterzo ed è spesso articolato, il che consente una disposizione più razionale degli elementi dello sterzo e, per i camion, l'utilizzo di una cabina ribaltabile.
Inoltre, l'albero dello sterzo articolato migliora la sicurezza del volante in caso di incidenti, riducendo il movimento del volante nell'abitacolo e la possibilità di lesioni al torace del conducente.


Albero dello sterzo con elementi pieghevoli:
1 - albero prima dell'impatto;
2 - albero in fase di frantumazione;
3 - albero completamente "piegato";
4 - corsa massima albero dello sterzo

Allo stesso scopo, elementi pieghevoli sono talvolta incorporati nell'albero dello sterzo e il volante è ricoperto da un materiale relativamente morbido che non dà frammenti taglienti quando viene distrutto.

La trasmissione dello sterzo è un sistema di aste e cerniere che collegano la scatola dello sterzo con le ruote sterzanti. Poiché il meccanismo dello sterzo è fissato al sistema portante del veicolo e le ruote sterzanti si muovono su e giù sulla sospensione rispetto al sistema portante durante il movimento, l'azionamento dello sterzo deve fornire l'angolo di rotazione necessario delle ruote, indipendentemente da movimenti verticali sospensione (coerenza della cinematica della scatola dello sterzo e della sospensione). A questo proposito, il design della scatola dello sterzo, ovvero il numero e la posizione delle aste dello sterzo e dei giunti, dipende dal tipo di sospensione del veicolo utilizzato. Gli organi di sterzo più complessi hanno veicoli con più assi controllati.
Per ridurre ulteriormente lo sforzo richiesto per girare il volante, nella scatola dello sterzo viene utilizzato il servosterzo. La fonte di energia per il funzionamento dell'amplificatore è, di norma, il motore dell'auto. Inizialmente, gli amplificatori venivano usati solo su pesanti camion e autobus, sono attualmente utilizzati sulle auto.
Per mitigare i sussulti e gli urti che vengono trasmessi al volante durante la guida su strade sconnesse, a volte nella scatola dello sterzo sono integrati elementi di smorzamento: ammortizzatori dello sterzo. Il design di questi ammortizzatori non differisce sostanzialmente dal design degli ammortizzatori a sospensione.

Questo tipo di meccanismo di sterzo era diffuso fino agli anni '80 del secolo scorso, ma ora non si trova praticamente sulle auto nuove. Tuttavia, i "vecchi", compreso il VAZ della famiglia "classica", guidano proprio con l'aiuto di ingranaggio a vite senza fine.

Il compito del cambio, come sappiamo dall'articolo sui meccanismi di sterzo, è quello di rallentare e aumentare lo sforzo del guidatore e trasferirlo ai meccanismi di rotazione delle ruote. Ingranaggio a vite senza fine - relativamente nodo compatto. Nel suo corpo (più precisamente il basamento) è nascosta l'estremità dell'albero dello sterzo. È alla fine che si trova lo stesso worm, che ha dato il nome all'intero sistema.

Un verme in meccanica è essenzialmente una grande vite filettata. Questa filettatura è impegnata con l'ingranaggio condotto (rullo), a cui è fissato il braccio dello sterzo. Questa coppia di "ingranaggi a vite senza fine" è semplicemente chiamata ingranaggio a vite senza fine. Affinché le parti si usurino meno durante il processo di attrito, l'olio viene versato nel carter del riduttore a vite senza fine.

Quindi, la coppia dal volante viene trasmessa attraverso il cambio al bipiede rotante. Successivamente, è necessario distribuirlo su due ruote. Come si fa, soprattutto considerando che l'albero dello sterzo si trova sul bordo?

Diciamo che abbiamo un'auto con guida a sinistra. Gli ingranaggi a vite senza fine con bipiede sono sulla sinistra. A destra, speculare da esso, è fissata sul corpo una leva a pendolo. Tra loro, il bipiede e la leva sono collegati da un tirante medio.

Dalla leva del pendolo e dal bipiede a destra e, di conseguenza, a sinistra, si estendono le aste laterali, collegate da giunti girevoli. Le aste spingono i bracci girevoli, che guidano i mozzi delle ruote attraverso le punte dello sterzo.

L'ingranaggio a vite senza fine, come abbiamo già detto, ora praticamente non si trova. Ha due svantaggi:

Il volante non è informativo, cioè il guidatore non sente la traiettoria dell'auto e questo gli rende più difficile il controllo, soprattutto alle alte velocità

Ci sono troppe connessioni nell'ingranaggio a vite senza fine, che alla fine si allentano e iniziano a suonare. Pertanto, tale sistema di sterzo necessita di manutenzione abbastanza frequente: stringere i collegamenti.

Tuttavia, ci sono anche dei vantaggi, e ce ne sono anche due:

La scatola dello sterzo a vite senza fine è più resistente agli urti e trasmette meno vibrazioni al volante

L'ingranaggio a vite senza fine consente di girare le ruote ad angoli maggiori rispetto alla cremagliera e al pignone.

Non sorprende che ora (a partire dal 2014) gli ingranaggi a vite senza fine si trovino principalmente su macchine fuoristrada pesanti. Ad esempio, possono essere trovati su Land Difensore rover, Lada 4x4 (meglio conosciuta come Niva) e pick-up Mazda BT-50.

Tuttavia, nel segmento dei veicoli fuoristrada, l'ingranaggio a vite senza fine viene gradualmente sostituito dal pignone e cremagliera. Quindi, relativamente di recente, modelli come Mitsubishi L200 e Chevrolet TrailBlazer sono passati da un cambio a vite senza fine a un binario.

La tecnologia dell'ingranaggio a vite senza fine è stata sviluppata sotto forma di un meccanismo di sterzo a vite.

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I seguenti requisiti si applicano al meccanismo di sterzo:
- il rapporto di trasmissione ottimale, che determina il rapporto tra l'angolo di rotazione richiesto del volante e la forza su di esso; - minori perdite di energia durante il funzionamento ( alta efficienza);
- la possibilità di ritorno spontaneo del volante a posizione neutra, dopo che il guidatore ha smesso di tenere il volante in posizione girata;
- lievi fessure nei giunti mobili per garantire un piccolo gioco o gioco libero del volante;
- alta affidabilità.

Più diffuso in macchine Oggi ha ricevuto meccanismi di sterzo a pignone e cremagliera.


Meccanismo di sterzo a pignone e cremagliera senza booster idraulico:
1 - caso;
2 - inserire;
3 - primavera;
4 - perno a sfera;
5 - giunto sferico;
6 - enfasi;
7 - cremagliera dello sterzo;
8 - marcia

Il design di un tale meccanismo include un ingranaggio montato sull'albero del volante e ad esso associato. cremagliera. Quando il volante viene ruotato, la cremagliera si sposta a destra oa sinistra e, attraverso le aste dello sterzo ad essa fissate, fa girare le ruote sterzanti.
Cause ampia applicazione sulle autovetture, proprio un tale meccanismo è: semplicità di design, peso ridotto e costi di produzione, alta efficienza, un numero limitato di aste e cerniere. Inoltre, la scatola dello sterzo a pignone e cremagliera, posizionata trasversalmente al veicolo, lascia ampio spazio all'interno vano motore per ospitare il motore, la trasmissione e altri componenti del veicolo. Lo sterzo a pignone e cremagliera ha un'elevata rigidità, che fornisce un controllo più preciso dell'auto durante le manovre brusche.
Allo stesso tempo, il meccanismo dello sterzo a pignone e cremagliera presenta anche una serie di svantaggi: maggiore sensibilità agli urti dei dossi stradali e trasmissione di questi urti al volante; una tendenza allo sterzo vibroattivo, un aumento del carico delle parti, la difficoltà di installare un tale meccanismo di sterzo su veicoli con sospensione del volante dipendente. Ciò ha limitato la portata di questo tipo di meccanismi di sterzo solo alle auto (con un carico verticale su asse sterzante fino a 24 kN) da veicoli con sospensione indipendente delle ruote sterzanti.


Pignone e cremagliera del servosterzo:
1 - liquido ad alta pressione;
2 - pistone;
3 - liquido a bassa pressione;
4 - marcia;
5 - cremagliera dello sterzo;
6 - distributore booster idraulico;
7 - piantone dello sterzo;
8 - pompa booster idraulica;
9 - serbatoio per liquido;
10 - elemento di sospensione



Timoneria tipo "rullo elicoidale globoidale" senza booster idraulico:
1 - rullo;
2 - verme

Autovetture con sospensione del volante dipendente, autocarri leggeri e autobus, automobili croce alta sono dotati, di regola, di meccanismi di sterzo del tipo "a vite senza fine globoidale". In precedenza, tali meccanismi venivano utilizzati anche su auto con sospensioni indipendenti (ad esempio, la famiglia VAZ-2105, -2107), ma attualmente sono stati praticamente sostituiti da meccanismi di sterzo a pignone e cremagliera.
Tipo di meccanismo "rullo vermiforme globoidale"è una varietà ingranaggio a vite senza fine ed è costituito da una vite senza fine globoidale collegata all'albero di sterzo (una vite senza fine di diametro variabile) e da un rullo montato sull'albero. Sullo stesso albero, all'esterno del corpo della scatola dello sterzo, è installata una leva (bipiede), con la quale sono collegate le aste della scatola dello sterzo. La rotazione del volante assicura che il rullo rotoli sopra il verme, il bipiede oscilli e le ruote sterzanti girino.
Rispetto ai meccanismi di sterzo a pignone e cremagliera, gli ingranaggi a vite senza fine sono meno sensibili alla trasmissione degli urti da dossi stradali, forniscono una maggiore angoli massimi le ruote sterzanti (migliore manovrabilità del veicolo), sono ben combinate con le sospensioni dipendenti, consentono la trasmissione di grandi forze. A volte gli ingranaggi a vite senza fine vengono utilizzati sulle automobili alta classe e un grande peso morto con sospensione indipendente delle ruote sterzanti, ma in questo caso il design della scatola dello sterzo diventa più complicato: vengono aggiunte un'asta dello sterzo e una leva del pendolo aggiuntive. Inoltre, l'ingranaggio a vite senza fine richiede regolazione ed è costoso da fabbricare.


Meccanismo di sterzo del tipo "vite-chiocciola-cremagliera-settore dentato" senza moltiplicatore idraulico (a):
1 - basamento;
2 - vite con dado sferico;
3 - settore dell'albero;
4 - tappo di riempimento;
5 - spessori;
6 - albero;
7 - guarnizione dell'albero dello sterzo;
8 - bipiede;
9 - copertina;
10 - tenuta del settore dell'albero;
11 - l'anello esterno del cuscinetto del settore dell'albero;
12 - anello di ritegno;
13 - anello di tenuta;
14 - coperchio laterale;
15 - sughero;
con booster idraulico integrato (b):
1 - dado di regolazione;
2 - cuscinetto;
3 - anello di tenuta;
4 - vite;
5 - basamento;
6 - binario del pistone;
7 - distributore idraulico;
8 - polsino;
9 - sigillante;
10 - albero di ingresso;
11 - settore dell'albero;
12 - copertura protettiva;
13 - anello di ritegno;
14 - anello di tenuta;
15 - l'anello esterno del cuscinetto del settore dell'albero;
16 - coperchio laterale;
17 - dado;
18 - bullone

Il meccanismo di sterzo più comune per autocarri pesanti e autobus è il meccanismo a "settore dentato con dado a vite e cremagliera". A volte meccanismi di sterzo di questo tipo possono essere trovati su auto grandi e costose (Mercedes, gamma rover e così via.).
Quando si gira il volante, l'albero del meccanismo con una scanalatura elicoidale ruota e il dado posto su di esso si muove. In questo caso, il dado, che presenta una cremagliera sul lato esterno, fa ruotare il settore dentato dell'asta del bipiede. Per ridurre l'attrito in una coppia vite-madrevite, le forze vengono trasmesse in essa per mezzo di sfere che circolano in una scanalatura elicoidale. Questo meccanismo di sterzo presenta gli stessi vantaggi del riduttore a vite senza fine discusso sopra, ma ha un'elevata efficienza, consente di trasferire efficacemente grandi forze ed è ben combinato con un servosterzo idraulico.
In precedenza, sui camion si potevano trovare altri tipi di meccanismi di sterzo, ad esempio "settore a vite senza fine", "manovella a vite", "leva a vite-dado-asta". Sulle auto moderne, tali meccanismi non vengono praticamente utilizzati a causa della loro complessità, necessità di regolazione e bassa efficienza.