Nell'articolo precedente intitolato "", abbiamo capito perché è necessario il meccanismo dello sterzo in un'auto e perché su di esso vengono imposti tali requisiti. Ora diamo un'occhiata ai tipi di comandi dello sterzo installati attivamente sulle auto moderne.

Per molto tempo progettisti di automobili e non ho pensato al servosterzo. Bassi requisiti di maneggevolezza e comfort e piccolo posto contatto comparativo pneumatici stretti ha permesso di cavarsela con la sola forza umana anche nella guida di autocarri pesanti. C'era un solo modo per ridurre lo sforzo sul volante: aumentare il rapporto di trasmissione e il diametro del volante. E il conducente doveva sopportare il fatto che avrebbe dovuto fare cinque o sei giri dell'enorme volante dal ritorno al rilascio e la precisione del controllo sarebbe stata bassa.

Il servosterzo è apparso per la prima volta su attrezzature pesanti - autocarri con cassone ribaltabile minerario. Ciò accadde alla fine degli anni '30, prima della guerra. È vero, all'inizio iniziarono a utilizzare amplificatori pneumatici: erano semplici e alimentati da un compressore o collettore di aspirazione. Ma l'idraulica, sebbene più complessa e più costosa della pneumatica, funzionava in modo più silenzioso e preciso. I progettisti delle autovetture hanno deciso su questo. Nel 1951 vetture di produzione Per la prima volta, la Chrysler Crown Imperial è stata equipaggiata con booster idraulici Hydraguide equipaggiamento standard. E in Europa nel 1954, la Citroen DS 19 acquisì un servofreno idraulico.

Sterzo.
Il meccanismo dello sterzo serve ad aumentare e trasmettere allo sterzo la forza applicata dal conducente al volante. IN vagoni passeggeri Meccanismi di sterzo del verme e tipo a cremagliera. I vantaggi del meccanismo a vite senza fine includono: bassa tendenza a trasmettere gli impatti derivanti dalle irregolarità della strada, ampi angoli di rotazione delle ruote e capacità di trasmettere grandi forze. Gli svantaggi sono un gran numero di aste e giunti snodati con giochi sempre accumulati, un volante “pesante” e poco informativo. Alla fine gli svantaggi si sono rivelati più significativi dei vantaggi. SU auto moderne Tali dispositivi non vengono praticamente mai utilizzati.

Il più comune oggi è il meccanismo dello sterzo a pignone e cremagliera. Leggerezza, compattezza, prezzo basso, il numero minimo di aste e cerniere: tutto ciò è determinato ampia applicazione. Il meccanismo a pignone e cremagliera è ideale per i layout a trazione anteriore e offre maggiore facilità e precisione di sterzata. Tuttavia, ci sono anche degli svantaggi: a causa della semplicità del design, qualsiasi spinta dalle ruote viene trasmessa al volante. E un tale meccanismo non è del tutto adatto ai veicoli pesanti.

Sterzo.

La scatola dello sterzo è progettata per trasmettere la forza dal meccanismo dello sterzo alle ruote sterzanti, garantendone la rotazione ad angoli disuguali. Se entrambe le ruote vengono sterzate allo stesso modo, la ruota interna raschierà la strada (scivolerà lateralmente), riducendo l'efficienza dello sterzo. Questo slittamento, che crea ulteriore calore e usura sulla ruota, può essere eliminato girando la ruota interna con un angolo maggiore rispetto a quella esterna. In curva, ciascuna ruota descrive un proprio cerchio, diverso dall'altra, e la ruota esterna (più lontana dal centro della curva) si muove lungo un raggio maggiore di quella interna. E poiché hanno un centro di rotazione comune, la ruota interna deve essere girata di conseguenza con un angolo maggiore di quella esterna. Ciò è garantito dalla progettazione del cosiddetto “link dello sterzo”, che comprende bracci oscillanti e tiranti dello sterzo con cerniere. Il rapporto richiesto degli angoli di rotazione delle ruote è garantito selezionando l'angolo di inclinazione dei bracci dello sterzo rispetto all'asse longitudinale del veicolo e la lunghezza dei bracci dello sterzo e dell'asta trasversale.

- Sterzo tipo di verme comprende:
- volante con asta,
- alloggiamento dell'ingranaggio a vite senza fine,
- coppie “verme-rullo”,
- bipiede dello sterzo.

Nell'alloggiamento della scatola dello sterzo è presente una coppia di “rulli senza fine” in costante impegno. Il verme non è altro che l'estremità inferiore dell'albero dello sterzo e il rullo, a sua volta, si trova sull'albero del bipiede dello sterzo. Quando il volante gira, il rullo inizia a muoversi lungo la filettatura della vite senza fine, che porta alla rotazione dell'albero del bipiede dello sterzo. La coppia di viti senza fine, come qualsiasi altra connessione di ingranaggi, richiede lubrificazione e quindi l'olio viene versato nell'alloggiamento dello sterzo, la cui marca è indicata nelle istruzioni dell'auto. Il risultato dell'interazione della coppia “worm-roll” è la trasformazione della rotazione del volante in una rotazione del bipiede dello sterzo in una direzione o nell'altra. E poi la forza viene trasferita allo sterzo e da esso alle ruote sterzanti (anteriori). Le auto moderne utilizzano un albero dello sterzo di sicurezza che può piegarsi o rompersi se il conducente colpisce lo sterzo volante durante un incidente per evitare gravi lesioni al torace.

Sterzo utilizzato con meccanismo a vite senza fine include:
- aste laterali destra e sinistra,
- trazione media,
- leva a pendolo,
- bracci sterzanti delle ruote destro e sinistro.

Ogni Tirante Ha cerniere alle estremità in modo che le parti mobili dello sterzo possano ruotare liberamente l'una rispetto all'altra e al corpo su piani diversi.

- Meccanismo di sterzo a pignone e cremagliera.

Questo meccanismo di sterzo La forza viene trasmessa alle ruote tramite 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 tramite 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. Questi meccanismi hanno un rapporto di trasmissione ridotto, che consente di girare rapidamente le ruote sterzanti nella posizione richiesta. La rotazione completa del volante da una posizione estrema all'altra viene eseguita in 1,75...2,5 giri del volante.

Lo scopo del meccanismo dello sterzo è cambiare la direzione del movimento dell'auto. Nella maggior parte delle auto è possibile modificare solo la direzione delle ruote anteriori, ma è possibile modelli moderni, che vengono controllati cambiando la direzione di tutte e quattro le ruote.

Il sistema di sterzo è costituito da un dispositivo di sterzo e da un azionamento. Come risultato della rotazione del volante, il motore inizia ad avanzare. Poi le ruote sterzanti girano e l'auto cambia direzione.

Durante questo processo, il movimento iniziale del conducente viene amplificato più volte. Il diagramma del dispositivo di sterzo mostra quali parti e meccanismi sono coinvolti nel processo di guida di un'auto. Le auto e i camion moderni progettati per il trasporto di carichi di grandi dimensioni sono inoltre dotati di moltiplicatori idraulici. I booster idraulici facilitano la guida e aumentano la sicurezza del traffico.

Dispositivo di sterzo

Sterzo a vite senza fine

Questo è il tipo di sterzo più antico. Il sistema è costituito da un basamento con incorporata una vite detta “verme”. Il “verme” è direttamente collegato all'albero dello sterzo. Oltre alla vite, il sistema contiene un altro albero con un rullo a settore. La rotazione del volante comporta la rotazione del “verme” e la successiva rotazione del rullo di settore. Al rullo settoriale è fissato un bipiede sterzante, collegato tramite un comando incernierato ad un sistema ad aste.

Come risultato del funzionamento di questo sistema di trazione, le ruote sterzanti girano e l'auto cambia direzione. Il meccanismo di sterzo del tipo a vite senza fine presenta numerosi svantaggi. In primo luogo, si verifica una grande perdita di energia a causa dell'elevato attrito all'interno del meccanismo. In secondo luogo, non esiste un collegamento rigido tra le ruote e il volante. In terzo luogo, per cambiare la direzione del movimento, è necessario girare più volte il volante, che non solo sembra obsoleto, ma non soddisfa anche gli standard di controllo esistenti nel mondo. Attualmente, i dispositivi di tipo worm vengono utilizzati solo nelle UAZ russe, VAZ con Trazione posteriore e GAZ.

Meccanismo di sterzo a vite

Il meccanismo a vite è anche chiamato “chiocciola a ricircolo di sfere”. Durante lo sviluppo di questo sistema, i progettisti hanno sostituito il "verme" con una vite speciale con annessa dado a sfera. Sul lato esterno del dado sono presenti dei denti che entrano in contatto con lo stesso rullo settoriale del sistema precedente.

Per ridurre l'attrito, gli sviluppatori hanno proposto di posizionare dei canali sferici tra il rullo di settore e il dado. Grazie a questa soluzione è stato possibile ridurre notevolmente l'attrito, aumentare il rinculo e facilitare il controllo. Tuttavia, la presenza dello stesso complesso sistema di aste, grandi dimensioni e la forma scomoda del meccanismo a vite ha portato al fatto che anche il sistema a vite è stato riconosciuto come inadatto condizioni moderne. Tuttavia, alcuni famose case automobilistiche Il meccanismo a vite e chiocciola è ancora utilizzato nella produzione di macchine con motore longitudinale. Le auto hanno meccanismi simili Nissan Patrol, MitsubishiPajero e altri.

Meccanismo di sterzo a pignone e cremagliera

1. tirante di chiusura;
2. punta del giunto sferico;
3. braccio oscillante;
4. dado di bloccaggio;
5. brama;
6. bulloni che fissano le aste dello sterzo alla cremagliera;
7. estremità del tirante interno;
8. staffa di montaggio dello sterzo;
9. supporto dello sterzo;
10. custodia protettiva;
11. piastra di collegamento;
12. piastra di bloccaggio;
13. anello di smorzamento;
14. manicotto di supporto del rack;
15. sbarra;
16. alloggiamento della scatola dello sterzo;
17. bullone di bloccaggio dell'accoppiamento;
18. flangia inferiore del giunto elastico;
19. parte superiore dell'involucro di rivestimento;
20. ammortizzatore;
21. volante;
22. cuscinetto a sfere;
23. albero dello sterzo;
24. parte inferiore dell'involucro di rivestimento;
25. staffa di montaggio dell'albero dello sterzo;
26. cappuccio protettivo;
27. cuscinetto a rulli;
28. ingranaggio di comando;
29. cuscinetto a sfere;
30. anello di ritenzione;
31. rondella protettiva;
32. anello di tenuta;
33. dado cuscinetto;
34. antera;
35. anello di tenuta di arresto;
36. anello di ritegno del dado di arresto;
37. arresto della cremagliera;
38. primavera;
39. dado di arresto;
40. dito giunto sferico;
41. cappuccio protettivo;
42. inserto perno sferico;

A. marchio sul bagagliaio;
B. contrassegno sulla scatola dello sterzo;
C. superficie del giunto sferico;
D. superficie del forcellone

Lo sterzo a pignone e cremagliera è il dispositivo di sterzo più comune. La forza di questo design sta nella sua semplicità. Questo meccanismo semplice e progressivo viene utilizzato nella produzione del 90% delle automobili. La struttura della cremagliera dello sterzo si basa sull'elemento principale: l'albero della cremagliera. L'albero della cremagliera è dotato di denti trasversali. Sull'albero dello sterzo è presente un ingranaggio che innesta i denti dell'albero dello sterzo e sposta la cremagliera.

Grazie all'utilizzo di questo sistema è stato possibile ridurre al minimo il numero di giunti a cerniera e risparmiare notevolmente energia. Si suppone che ogni ruota abbia due cardini e un'asta. Per fare un confronto: nel sistema “vite-chiocciola” la ruota corrisponde a tre aste, nel meccanismo “a vite senza fine” a cinque aste. La cremagliera dello sterzo forniva un collegamento quasi diretto tra il volante e le ruote, il che significava che aumentava più volte la facilità di guida. Questo scatola dello sterzo l'auto ha permesso di cambiare la direzione del movimento con un numero minimo di giri dello sterzo.

Un altro vantaggio del design a pignone e cremagliera è la dimensione e la forma del basamento. Grazie alle sue dimensioni ridotte e alla forma oblunga, il basamento può essere posizionato ovunque nell'auto. Le case automobilistiche posizionano il basamento sopra il motore, sotto il motore, davanti o dietro il motore, a seconda del modello di auto. Meccanismo a cremagliera e pignone ha permesso di ottenere una reazione quasi istantanea delle ruote quando si gira il volante. Questo sistema ha permesso di creare auto veloci con un sistema di controllo moderno e migliorato.

Amplificatore

Un amplificatore viene utilizzato per facilitare il controllo. Grazie all'amplificatore è possibile ottenere una maggiore precisione di controllo e aumentare la velocità di trasmissione del movimento dal volante al volante. Un'auto con un amplificatore è più facile, più facile, più veloce da guidare. L'amplificatore può essere elettrico, pneumatico o idraulico. La maggior parte delle auto moderne utilizza un servofreno idraulico alimentato da un motore elettrico.

Il moltiplicatore idraulico è costituito da una valvola rotativa e una pompa a palette. Grazie al movimento della pompa a palette, l'energia idraulica viene fornita al meccanismo dello sterzo. La pompa funziona grazie a motore elettrico auto. Si muove fluido idraulico. La pressione viene regolata tramite una valvola di sicurezza incorporata nella pompa. Non è difficile indovinare cosa più velocità movimento del motore, maggiore è la quantità di liquido che entra nel meccanismo di pompaggio.

Nuove tecnologie

Recentemente, le case automobilistiche hanno iniziato a produrre modelli con assistenza elettrica. Tali macchine vengono guidate " computer di bordo", questo è sistema elettronico, lavorando in Modalità automatica. Soprattutto, questo sistema ricorda un gioco per computer, in cui speciali sensori installati sul volante forniscono informazioni su tutte le modifiche al computer centrale e modificano la posizione dei meccanismi.

Collegamenti deboli dello sterzo

Come qualsiasi altro meccanismo, il sistema di sterzo di tanto in tanto si guasta. Autista esperto ascolta la sua macchina e può determinare la presenza di un particolare malfunzionamento tramite suoni caratteristici.

Ad esempio, rumori di colpi o un aumento del gioco nel volante possono indicare che il basamento, la staffa del braccio oscillante o il bipiede dello sterzo sono allentati nel meccanismo dello sterzo. Ciò potrebbe anche essere un segno che i giunti della tiranteria dello sterzo, la coppia di trasmissione o la boccola del braccio oscillante sono diventati inutilizzabili. Questi malfunzionamenti possono essere eliminati con semplici manipolazioni: sostituzione di parti usurate, regolazione di ingranaggi o elementi di fissaggio.

Se si avverte una resistenza eccessiva girando il volante, si può dire che il rapporto degli angoli delle ruote anteriori o l'innesto della coppia di trasmissione è stato interrotto. Inoltre, il volante potrebbe essere difficile da spostare se non c'è lubrificazione nel basamento. Queste carenze dovrebbero essere eliminate: aggiungere lubrificante, bilanciare gli angoli di installazione, regolare gli ingranaggi.

Prevenzione

Affinché il dispositivo di sterzo dell'auto funzioni a lungo, è necessario prestare attenzione alla sua prevenzione. Un controllo approfondito delle parti e dei meccanismi dello sterzo può proteggerti da guasti che richiedono riparazioni a lungo termine e riparazioni costose. Oltre alla prevenzione, lo stile di guida è di grande importanza.

Il verificarsi di malfunzionamenti può essere prevenuto tempestivamente Manutenzione, che include la diagnostica delle condizioni del meccanismo dello sterzo e altro dettagli importanti ed elementi dell'auto.

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La scatola dello sterzo è la base dello sterzo, dove svolge le seguenti funzioni:

• maggiore sforzo applicato al volante;
• trasmissione della forza alla trasmissione dello sterzo;
• ritorno spontaneo del volante posizione neutra quando si rimuove il carico.

Fondamentalmente, il meccanismo dello sterzo è una trasmissione meccanica (cambio), quindi il suo parametro principale è il rapporto di trasmissione. A seconda del tipo trasmissione meccanica Si distinguono i seguenti tipi di meccanismi di sterzo: cremagliera e pignone, vite senza fine, vite.

Sterzo a pignone e cremagliera

Lo sterzo a pignone e cremagliera è il tipo più comune di meccanismo installato sulle autovetture. Il meccanismo dello sterzo a pignone e cremagliera comprende un ingranaggio e cremagliera. L'ingranaggio è montato sull'albero del volante ed è costantemente in presa con la cremagliera dello sterzo (ingranaggio).

Il meccanismo dello sterzo a pignone e cremagliera funziona come segue. Quando si gira il volante, la cremagliera si sposta a destra o a sinistra. Quando la cremagliera si muove, le aste dello sterzo ad essa collegate si muovono e fanno girare le ruote sterzanti.

Il meccanismo dello sterzo a pignone e cremagliera si distingue rispettivamente per la semplicità del design alta efficienza, così come elevata rigidità. Allo stesso tempo, questo tipo di meccanismo di sterzo è sensibile ai carichi d'urto derivanti dalle irregolarità della strada ed è soggetto a vibrazioni. A causa loro caratteristiche del progetto sterzo a pignone e cremagliera installato sui veicoli a trazione anteriore con sospensione dipendente ruote sterzanti.

Sterzo a vite senza fine

Il meccanismo dello sterzo a vite senza fine è costituito da una vite senza fine globoidale (una vite senza fine di diametro variabile) collegata all'albero dello sterzo e ad un rullo. Una leva (bipiede) collegata alle aste dello sterzo è installata sull'albero del rullo all'esterno dell'alloggiamento del meccanismo dello sterzo.

La rotazione del volante assicura che il rullo rotoli lungo la vite senza fine, il bipiede oscilli e le aste dello sterzo si muovano, ottenendo così la rotazione delle ruote sterzanti.

Il meccanismo dello sterzo a vite senza fine è meno sensibile ai carichi d'urto, fornisce angoli di sterzata più ampi e, di conseguenza, una migliore manovrabilità del veicolo. D'altro canto il meccanismo a vite senza fine è di difficile realizzazione e quindi costoso. Timone con un tale meccanismo ha un gran numero di connessioni, e quindi necessita di aggiustamenti periodici.

Viene applicato il meccanismo di sterzo a vite senza fine sulle autovetture fuori strada con sospensione dipendente delle ruote sterzanti, leggero camion e autobus. In precedenza, questo tipo di meccanismo di sterzo era installato sui "classici" domestici.

Meccanismo di sterzo elicoidale

Il meccanismo dello sterzo a vite combina i seguenti elementi strutturali: una vite sull'albero del volante; un dado che si muove lungo la vite; una cremagliera dentata tagliata a noce; un settore di ingranaggi collegato ad una cremagliera; bipiede dello sterzo situato sull'albero del settore.

Una particolarità del meccanismo di sterzo a vite è che la vite e il dado sono collegati tramite sfere, il che si traduce in meno attrito e usura della coppia.

Fondamentalmente il funzionamento di un meccanismo di sterzo a vite è simile al funzionamento di un ingranaggio a vite senza fine. La rotazione del volante è accompagnata dalla rotazione della vite, che sposta il dado ad essa fissato. In questo caso le palline circolano. Il dado, tramite una cremagliera, muove il settore ingranaggio e con esso il bipiede di sterzo.

Un meccanismo di sterzo a vite, rispetto ad un ingranaggio a vite senza fine, ha una maggiore efficienza e realizza forze maggiori. Questo tipoè installata la scatola dello sterzo sulle singole autovetture classe esecutiva, autocarri pesanti e autobus.

Lo sterzo viene utilizzato per garantire che il veicolo si muova nella direzione specificata dal conducente. Il sistema di sterzo è costituito da una scatola dello sterzo e una scatola dello sterzo.

Il meccanismo dello sterzo serve ad aumentare e trasmettere alla scatola dello sterzo la forza applicata dal conducente al volante. Nelle autovetture vengono utilizzati principalmente meccanismi di sterzo del tipo a vite senza fine, pignone e cremagliera.

I vantaggi del meccanismo a vite senza fine includono: bassa tendenza a trasmettere gli impatti derivanti dalle irregolarità della strada, ampi angoli di rotazione delle ruote e capacità di trasmettere grandi forze. Gli svantaggi sono un gran numero di aste e giunti snodati con giochi sempre accumulati, un volante “pesante” e poco informativo. Alla fine gli svantaggi si sono rivelati più significativi dei vantaggi. Tali dispositivi non sono praticamente utilizzati sulle auto moderne.

Il più comune oggi è il meccanismo dello sterzo a pignone e cremagliera. Peso ridotto, compattezza, prezzo basso, numero minimo di aste e cerniere: tutto ciò ha portato a un utilizzo diffuso. Il meccanismo a pignone e cremagliera si adatta perfettamente allo schema di trazione anteriore e alle sospensioni McPherson, garantendo maggiore leggerezza e precisione di sterzata. Tuttavia, ci sono anche degli svantaggi: a causa della semplicità del design, qualsiasi spinta dalle ruote viene trasmessa al volante. E un tale meccanismo non è del tutto adatto ai veicoli pesanti.

La scatola dello sterzo è progettata per trasmettere la forza dal meccanismo dello sterzo alle ruote sterzanti, garantendone la rotazione ad angoli disuguali. Se entrambe le ruote vengono sterzate allo stesso modo, la ruota interna raschierà la strada (scivolerà lateralmente), riducendo l'efficienza dello sterzo. Questo slittamento, che crea ulteriore calore e usura sulla ruota, può essere eliminato girando la ruota interna con un angolo maggiore rispetto a quella esterna. In curva, ciascuna ruota descrive un proprio cerchio, diverso dall'altra, e la ruota esterna (più lontana dal centro della curva) si muove lungo un raggio maggiore di quella interna. E poiché hanno un centro di rotazione comune, la ruota interna deve essere girata di conseguenza con un angolo maggiore di quella esterna. Ciò è garantito dalla progettazione del cosiddetto “link dello sterzo”, che comprende bracci oscillanti e tiranti dello sterzo con cerniere. Il rapporto richiesto degli angoli di rotazione delle ruote è garantito selezionando l'angolo di inclinazione dei bracci dello sterzo rispetto all'asse longitudinale del veicolo e la lunghezza dei bracci dello sterzo e dell'asta trasversale.

Il meccanismo di sterzo a vite senza fine è costituito da:
– volante con asta,
– alloggiamento della coppia di viti senza fine,
– coppie “verme-rullo”,
– bipiede sterzante.

Nell'alloggiamento della scatola dello sterzo è presente una coppia di “rulli senza fine” in costante impegno. Il verme non è altro che l'estremità inferiore dell'albero dello sterzo e il rullo, a sua volta, si trova sull'albero del bipiede dello sterzo. Quando il volante gira, il rullo inizia a muoversi lungo la filettatura della vite senza fine, che porta alla rotazione dell'albero del bipiede dello sterzo.

La coppia di viti senza fine, come qualsiasi altra connessione di ingranaggi, richiede lubrificazione e quindi l'olio viene versato nell'alloggiamento dello sterzo, la cui marca è indicata nelle istruzioni dell'auto. Il risultato dell'interazione della coppia “worm-roll” è la trasformazione della rotazione del volante in una rotazione del bipiede dello sterzo in una direzione o nell'altra. E poi la forza viene trasferita allo sterzo e da esso alle ruote sterzanti (anteriori). Le auto moderne utilizzano un albero dello sterzo di sicurezza che può piegarsi o rompersi se il conducente colpisce il volante durante un incidente per prevenire gravi lesioni al torace.

La scatola dello sterzo utilizzata con un meccanismo a vite senza fine comprende:
– aste laterali destra e sinistra,
– trazione media,
– leva a pendolo,
– bracci dello sterzo destro e sinistro delle ruote.

Ciascuna barra dello sterzo è dotata di cerniere alle estremità in modo che le parti mobili della trasmissione dello sterzo possano
ruotare liberamente l'uno rispetto all'altro e al corpo su piani diversi.

Sterzo a pignone e cremagliera

In un meccanismo di sterzo a pignone e cremagliera, la forza viene trasmessa alle ruote utilizzando un ingranaggio cilindrico o elicoidale montato su cuscinetti e una cremagliera che si muove in boccole di guida. Per garantire un innesto senza gioco, la cremagliera viene premuta contro l'ingranaggio tramite molle. La scatola dello sterzo è collegata tramite un albero al volante e la cremagliera è collegata a due aste trasversali, che possono essere fissate al centro o alle estremità della cremagliera. Questi meccanismi hanno un rapporto di trasmissione ridotto, che consente di girare rapidamente le ruote sterzanti nella posizione richiesta. La rotazione completa del volante da una posizione estrema all'altra viene eseguita in 1,75...2,5 giri del volante.

La trasmissione dello sterzo è composta da due aste orizzontali e bracci rotanti di montanti telescopici della sospensione anteriore. Le aste sono collegate ai bracci oscillanti tramite giunti sferici. I bracci dello sterzo sono saldati ai montanti della sospensione anteriore. Le aste trasmettono la forza ai bracci rotanti dei montanti telescopici delle sospensioni delle ruote e li girano di conseguenza verso destra o sinistra.

Difetti basilari dello sterzo

Un aumento del gioco del volante nonché rumori di colpi possono derivare dall'allentamento della scatola dello sterzo, del braccio dello sterzo o del supporto del braccio oscillante, dall'usura eccessiva dei giunti dell'asta dello sterzo o delle boccole del braccio oscillante, dall'usura della coppia di trasmissione (vite senza fine) rullo o pignone-cremagliera) o violazione della regolazione del suo innesto. Per eliminare il malfunzionamento, tutti gli elementi di fissaggio devono essere serrati, gli ingranaggi della coppia di trasmissione devono essere regolati e le parti usurate devono essere sostituite.

La rotazione rigida del volante potrebbe essere dovuta a regolazione errata ingranaggi nella coppia di trasmissione, mancanza di lubrificazione nella scatola dello sterzo, violazione degli angoli di allineamento delle ruote anteriori. Per eliminare il malfunzionamento, è necessario regolare l'impegno nella coppia di trasmissione del meccanismo dello sterzo, controllare il livello e, se necessario, aggiungere lubrificante al basamento, regolare gli angoli delle ruote anteriori secondo le raccomandazioni del produttore.

Cura dello sterzo

Tutti conoscono l’espressione: “La migliore cura è la prevenzione”. Pertanto, ogni volta, comunicando con la vostra vettura dal basso (on foro di ispezione o cavalcavia), una delle prime cose da fare è controllare gli elementi della trasmissione e del meccanismo dello sterzo. Tutti gli elastici di protezione devono essere integri, i dadi devono essere copigliati, le leve delle cerniere non devono essere allentate, gli elementi dello sterzo non devono avere danno meccanico e deformazioni. Il gioco dei giunti di trasmissione si rileva facilmente quando un assistente scuote il volante e si rileva l'unità difettosa al tatto, tramite il movimento reciproco delle parti snodate. Fortunatamente, i tempi delle carenze generali sono passati ed è possibile acquistare parti di alta qualità, e non quei numerosi falsi che si guastano dopo una settimana di utilizzo, come è avvenuto nel recente passato.

Stile di guida, condizioni stradali e servizio tempestivo. Tutto ciò influisce sulla durata delle parti dello sterzo. Quando il conducente scuote costantemente il volante, lo gira in posizione, salta sulle buche e corre fuoristrada, si verifica un'usura intensa su tutti i giunti di trasmissione e le parti del meccanismo dello sterzo. Se, dopo un viaggio "duro", la tua auto inizia a spostarsi di lato durante il movimento, allora scenario migliore Voi te la caverai con la regolazione angoli di installazione delle ruote anteriori, ma nel peggiore dei casi i costi saranno più evidenti, poiché le parti danneggiate dovranno essere sostituite. Dopo aver sostituito qualsiasi parte della trasmissione dello sterzo o quando l'auto si allontana dal movimento rettilineo, è necessario regolare l'allineamento delle ruote anteriori. I lavori su queste regolazioni dovrebbero essere eseguiti presso uno stand di assistenza automobilistica utilizzando attrezzature speciali.

Esistono diversi tipi di meccanismi di sterzo. Sai che quando giri il volante, le ruote dell'auto girano. Ma tra la rotazione del volante e la rotazione delle ruote si verificano determinate azioni.

In questo articolo esamineremo le caratteristiche dei due tipi più comuni di sterzo: sterzo a pignone e cremagliera e sterzo con dado a sfera. Parleremo anche di servosterzo e conosceremo tecnologie interessanti nello sviluppo di sistemi sterzanti in grado di ridurre il consumo di carburante. Ma prima vedremo come avviene la svolta. Non tutto è così semplice come potrebbe sembrare.

Girando la macchina

Potresti rimanere sorpreso nell'apprendere che le ruote dell'asse anteriore seguono percorsi diversi durante la svolta.

Per garantire una rotazione fluida, ciascuna ruota deve tracciare un cerchio diverso. Poiché la ruota interna descrive una ruota di raggio più piccolo, ne fa di più virata brusca che esterno. Se tracci una linea perpendicolare a ciascuna ruota, le linee si intersecheranno nel punto di svolta centrale. La geometria di rotazione fa sì che la ruota interna giri più di quella esterna.

Esistono diversi tipi di sterzo. I più comuni sono lo sterzo a pignone e cremagliera e lo sterzo con dado a ricircolo di sfere.

Sterzo a pignone e cremagliera

Lo sterzo a pignone e cremagliera è ampiamente utilizzato nelle automobili, nei camion leggeri e nei SUV. In realtà, questo meccanismo è abbastanza semplice. Gli ingranaggi a cremagliera e pignone si trovano in un tubo metallico con una cremagliera che sporge da ciascun lato. L'estremità dello sterzo si collega a ciascun lato del portapacchi.

L'ingranaggio conduttore è collegato all'albero dello sterzo. Quando giri il volante, l'ingranaggio inizia a ruotare e mette in movimento la cremagliera. La punta dello sterzo all'estremità della cremagliera è collegata al bipiede dello sterzo sul perno (vedi immagine).

Le funzioni della cremagliera e del pignone sono le seguenti:

• Converte il movimento rotatorio del volante nel movimento lineare necessario per girare le ruote.
• Fornisce un rapporto di trasmissione per facilitare la rotazione della ruota.

La maggior parte delle auto sono progettate in modo tale che siano necessari tre o quattro giri completi del volante per girare le ruote da un bloccaggio all'altro.

Il rapporto di sterzo è il rapporto tra il grado di sterzata e il grado di rotazione delle ruote. Ad esempio, se uno giro completo Il volante (360 gradi) gira il volante di 20 gradi, quindi il rapporto di trasmissione dello sterzo è 18:1 (360 diviso 20). Maggiore è il rapporto, maggiore è il grado di angolo di sterzata. Inoltre, maggiore è il rapporto, minore è lo sforzo richiesto.

Generalmente, le auto sportive leggere hanno un rapporto di sterzo inferiore rispetto a auto di grandi dimensioni e camion. Con un rapporto di sterzo basso, la risposta dello sterzo è più rapida, quindi non è necessario girare con forza il volante per girare. Come macchina più piccola, minore è la sua massa e, anche con un rapporto di trasmissione basso, non richiede uno sforzo aggiuntivo per girare.

Ci sono anche auto con variabile Rapporto di cambio meccanismo di sterzo. In questo caso la cremagliera e il pignone hanno un passo dei denti (numero di denti per pollice) diverso al centro e ai lati. Di conseguenza, l'auto reagisce più velocemente alla rotazione del volante (la cremagliera si trova più vicino al centro) e lo sforzo quando si gira completamente il volante è ridotto.

Sterzo a pignone e cremagliera

Se si dispone di un meccanismo di sterzo a pignone e cremagliera servoassistito, la cremagliera ha un design leggermente diverso.
La parte della cremagliera comprende un cilindro con un pistone al centro. Il pistone è collegato alla cremagliera. Ci sono due fori su entrambi i lati del pistone. Fornitura di liquidi sotto alta pressione su un lato del pistone fa muovere il pistone, fa girare la cremagliera, rinforzando il meccanismo dello sterzo.

Sterzo con dado a sfera

La scatola dello sterzo con dadi a sfera può essere trovata su molti camion e SUV. Questo sistema leggermente diverso da un meccanismo a pignone e cremagliera.

Il meccanismo di sterzo con dado a ricircolo di sfere comprende un ingranaggio a vite senza fine. Convenzionalmente, l'ingranaggio a vite senza fine può essere diviso in due parti. La prima parte è un blocco metallico con foro filettato. Questo blocco ha denti all'esterno che si accoppiano con un ingranaggio che aziona il bipiede dello sterzo (vedi figura). Il volante è collegato ad un'asta filettata, simile ad un bullone, installata in un foro filettato nel monoblocco. Quando il volante gira, il bullone gira con esso. Invece di avvitarsi nel blocco come i normali bulloni, questo bullone è fissato in modo che quando ruota aziona il blocco, che a sua volta aziona l'ingranaggio a vite senza fine.


Il bullone non entra in contatto con la filettatura del blocco, poiché è riempito con cuscinetti a sfera che circolano attraverso il meccanismo. Cuscinetti a sfera vengono utilizzati per due scopi: riducono l'attrito e l'usura degli ingranaggi e riducono anche la contaminazione del meccanismo. Se non ci sono sfere nel meccanismo dello sterzo, per qualche tempo i denti non si toccheranno e sentirai che il volante ha perso la sua rigidità.

Il servofreno idraulico in un meccanismo di sterzo con chiocciola a ricircolo di sfere funziona esattamente allo stesso modo di un meccanismo di sterzo a pignone e cremagliera. Il rinforzo viene fornito fornendo fluido ad alta pressione su un lato del blocco.

Servosterzo

Oltre al meccanismo dello sterzo stesso, il servosterzo comprende diversi componenti principali.

Pompa

La pompa a palette fornisce energia idraulica al meccanismo dello sterzo (vedere figura). Il motore aziona la pompa tramite una cinghia e una puleggia. La pompa comprende palette incassate che ruotano in una camera di forma ovale.

Quando le lame ruotano, spingono fuori il fluido idraulico bassa pressione dalla linea di ritorno all'uscita ad alta pressione. La forza del flusso dipende dal numero di giri del motore dell'auto. Il design della pompa fornisce la pressione necessaria anche a minimo. Di conseguenza, la pompa sposta più fluido quando il motore funziona a velocità più elevate. ad alta velocità.

La pompa è dotata di una valvola di sicurezza per garantire una pressione adeguata, il che è particolarmente importante a regimi elevati del motore quando viene fornito un grande volume di fluido.

Valvola rotativa

Il servofreno idraulico dovrebbe aiutare il conducente solo quando viene applicata la forza al volante (durante la svolta). In assenza di forza (ad esempio durante la guida in rettilineo), il sistema non dovrebbe fornire assistenza. Il dispositivo che determina l'applicazione della forza al volante è chiamato valvola rotativa.

Il componente principale di una valvola rotativa è la barra di torsione. Una barra di torsione è una sottile asta metallica che ruota sotto l'influenza della coppia. Estremità superiore la barra di torsione è collegata al volante e quella inferiore è collegata al cambio o ingranaggio a vite senza fine(che fa girare le ruote), mentre la coppia della barra di torsione è pari alla coppia applicata dal conducente per far girare le ruote. Maggiore è la coppia applicata, più più turno barra di torsione L'ingresso dell'albero dello sterzo forma l'interno della valvola rotativa. È anche collegato alla parte superiore della barra di torsione. La parte inferiore della barra di torsione è collegata alla parte esterna della valvola rotativa. La barra di torsione fa ruotare anche la scatola dello sterzo, collegandosi al pignone o alla vite senza fine, a seconda del tipo di scatola dello sterzo.

Durante la rotazione, la barra di torsione fa ruotare la parte interna della valvola rotativa, mentre la parte esterna rimane fissa. A causa di parte interna La valvola è collegata anche all'albero dello sterzo (e quindi al volante), il numero di giri della parte interna della valvola dipende dalla coppia applicata dal pilota.

Quando il volante è fermo, entrambi i tubi idraulici forniscono la stessa pressione sul cambio. Ma quando si gira la valvola, i canali si aprono per fornire fluido ad alta pressione al tubo corrispondente.

La pratica ha dimostrato che questo tipo di servosterzo non è molto efficace.

Servosterzo innovativo

Poiché la pompa del servosterzo sulla maggior parte dei veicoli pompa continuamente fluido, spreca energia e carburante. È logico contare su una serie di innovazioni che miglioreranno il risparmio di carburante. Una delle idee di maggior successo è un sistema controllato da computer. Questo sistema elimina completamente il collegamento meccanico tra volante e meccanismo dello sterzo, sostituendolo con un sistema di controllo elettronico.

In effetti, il volante funziona allo stesso modo di un volante per giochi per computer. Il volante sarà dotato di sensori per fornire all'auto segnali sulla direzione del movimento delle ruote e dei motori che forniscono una risposta alle azioni dell'auto. L'output di tali sensori verrà utilizzato per controllare il meccanismo dello sterzo elettrico. In questo caso viene eliminata la necessità di un albero dello sterzo, il che aumenta spazio libero nel vano motore.

La General Motors ha presentato la concept car Hy-wire, che dispone già di tale sistema installato. Caratteristica distintiva un tale sistema con controllato elettronicamente da GM è che puoi personalizzare tu stesso il comportamento dell'auto utilizzando un nuovo computer Software senza sostituire componenti meccanici. Nelle auto a controllo elettronico del futuro potrete personalizzare il sistema di controllo secondo le vostre esigenze semplicemente premendo pochi pulsanti. Tutto è molto semplice! I sistemi di sterzo non sono cambiati molto negli ultimi cinquant'anni. Ma il prossimo decennio inaugurerà un’era di automobili più efficienti nei consumi.