Dispositivo e tipi di sterzo dell'automobile

Non importa quanto bella e potente possa essere l'auto, senza questo meccanismo sarebbe impossibile muoversi in sicurezza. Lo sterzo consente al veicolo di manovrare in curva.

Nessun veicolo è privo di questo dispositivo. In alcuni casi, ha un design primitivo, in altri è abbastanza complesso in modo che solo gli specialisti possano ripararlo.

Anche nelle auto, il sistema di sterzo ha anche diverse modifiche. Considera come funziona questo meccanismo, in base a quale principio funziona e anche quali sono i requisiti per lo sterzo.

Cos'è lo sterzo dell'auto

Il sistema di sterzo è una combinazione di parti in un meccanismo, il cui scopo è quello di cambiare l'angolazione delle ruote anteriori dell'auto per ruotare il veicolo durante il movimento. Questo meccanismo consente di cambiare la direzione dell'auto in base al desiderio del guidatore.

Il sistema è controllato ruotando il volante. Per facilitare l'attività per il conducente in veicoli voluminosi, viene sempre installato un servosterzo. Di recente, tuttavia, la stragrande maggioranza delle auto è dotata anche di varie modifiche agli amplificatori.

Sterzo

Un sistema di sterzo standard è costituito dai seguenti componenti:

• Volante. Situato nella cabina (o nell'interno del veicolo). Modificando la sua posizione, il guidatore modifica la deviazione delle ruote sinistra e destra dal percorso originale. Nelle auto moderne, alcuni pulsanti funzionali si trovano su di esso (ad esempio, per controllare il sistema multimediale o cambiare i parametri visualizzati sullo schermo del cruscotto).
• Piantone dello sterzo. Questa è una delle varietà della trasmissione articolare universale. In questo meccanismo, diversi alberi sono collegati tra loro da cerniere. Grazie a questo design, i produttori possono utilizzare l'opzione per modificare l'angolazione della colonna (per garantire un maggiore comfort se l'auto è guidata da più di una persona, ad esempio marito e moglie). Il piantone dello sterzo trasmette la coppia dal volante allo sterzo. Le cerniere multiple servono anche ad aumentare la sicurezza in caso di collisione frontale. Una colonna a più sezioni si deforma più facilmente, causando meno danni al conducente. Le palette del cambio sono installate sul caso di questo meccanismo (quelle principali sono gli interruttori della luce e della lavacristallo).
• Sterzo. È costituito da barre dello sterzo di diverse lunghezze, che prendono lo sforzo dal piantone dello sterzo e lo trasmettono ulteriormente alle ruote. Questo meccanismo include anche punte e leve. A seconda del modello del veicolo, anche il design di questa parte può differire.

Oltre agli elementi principali dello sterzo, possono esserci anche un servosterzo e un sistema di assorbimento degli urti (ammortizzatore).

Progettazione del sistema di sterzo

Oggi ci sono molte modifiche al sistema di sterzo dell'auto. Esistono anche sviluppi in grado di interferire con le azioni del guidatore, regolando le manovre del veicolo. Ci sono anche sviluppi con il pilotaggio automatico, sebbene gli autopiloti a tutti gli effetti siano ancora in fase di concept e la legislazione non consente ancora i veicoli autonomi sulle strade pubbliche.

Tra i moderni sistemi di assistenza alla guida ci sono il mantenimento della corsia o il monitoraggio delle condizioni del guidatore (ad esempio, quando si addormenta, le sue mani allentano gradualmente la presa del volante, i sensori reagiscono a questa forza e il sistema ricostruisce l'auto a lato della strada).

Lo sterzo standard comprende i seguenti componenti:

• Volante;
• Piantone dello sterzo;
• Azionamento dello sterzo;
• Servosterzo.

Ecco alcune delle caratteristiche di questi articoli.

Volante (volante, volante)

Questo semplice dettaglio consente al conducente di scegliere il percorso del veicolo. I volanti moderni hanno controlli che consentono al guidatore di attivare o cambiare sistemi diversi senza essere distratto dalla guida.

Le dimensioni del volante contano molto. Se l'auto non ha il servosterzo, il volante di piccolo diametro sarà più difficile da maneggiare. In questo caso, puoi installare un modello con un diametro maggiore. D'altra parte, un grande volante influisce anche sul comfort di guida. Allo stesso tempo, il controllo di un'auto con un volante piccolo è particolarmente acuto.

In primo luogo, la parte superiore del volante influenzerà la vista, oppure se il guidatore è grande, si appoggerà in piedi, il che influirà negativamente anche sulla sicurezza di guida. In secondo luogo, un volante troppo piccolo richiederà molto sforzo da parte del guidatore, soprattutto durante le manovre ad alta velocità. Inoltre, non è raro che i piccoli volanti oscurino i segnali visualizzati sul cruscotto.

Nei negozi di ricambi per auto, puoi trovare volanti con forme diverse (non solo perfettamente rotonde). Una treccia è montata sul volante per aumentare il comfort di marcia. I modelli di auto più costosi hanno un volante riscaldato.

Questo video illustra i suggerimenti per i conducenti inesperti sull'uso corretto del volante:

Come guidare - tecnica di rullaggio. Istruttore di auto Sergey Markitesov.

Piantone dello sterzo

Per trasferire la coppia dal volante alla scatola dello sterzo, ogni veicolo ha un piantone dello sterzo. Gli elementi di controllo sono collegati ad esso sotto il volante: interruttori per curve e tergicristalli con varie funzioni aggiuntive. Nelle auto sportive, a volte si trovano leve del cambio che consentono al guidatore di cambiare marcia o simulare questo cambio portando la trasmissione nella modalità appropriata.

Nelle versioni precedenti, nel piantone dello sterzo veniva utilizzato un albero dritto. Nelle versioni moderne, è diviso in diversi segmenti, che sono interconnessi da una trasmissione cardanica. Questo per motivi di sicurezza: in caso di collisione frontale, il piantone dello sterzo si piegherà e non affonderà nel petto del conducente.

Grazie a questo design, molti dei veicoli di ultima generazione hanno un piantone regolabile. Ciò consente di adattare lo sterzo ai dati fisici dei diversi conducenti. In un'auto premium, questo elemento è dotato di regolazione automatica, che spesso ha una memoria per più conducenti.

Per eliminare le vibrazioni che provengono dalle ruote durante la guida, è installato un ammortizzatore nel piantone dello sterzo.

Scatola dello sterzo e macchina dello sterzo

Il piantone dello sterzo è collegato al volante da un lato e alla scatola dello sterzo dall'altro. Questa unità è rappresentata da un insieme di aste e giunti che trasferiscono le forze alle ruote. Il conducente utilizza l'energia rotazionale per trasformare la macchina, che viene convertita in energia lineare nel meccanismo dello sterzo.

Per questo, viene utilizzata una coppia di trasmissione. Fondamentalmente è un ingranaggio a cremagliera o un rullo a vite senza fine. Ma ci sono anche altre modifiche che hanno una propria struttura e il principio di trasferire le forze dal volante alle ruote. Leggi il dispositivo e il principio di funzionamento della cremagliera dello sterzo qui.

La scatola dello sterzo ha due importanti funzioni:

1. Fornisce la rotazione delle ruote anteriori;
2. Riporta le ruote nella loro posizione originale non appena vengono rilasciate le forze nel piantone dello sterzo dal conducente.

L'intera scatola dello sterzo è alloggiata nella scatola (cremagliera dello sterzo). L'unità viene installata sulla parte anteriore della vettura (spesso sul controtelaio anteriore, e in assenza di telaio, quindi sul telaio, sulla trasmissione o addirittura sul motore). Vale la pena notare che più basso è installato questo meccanismo, più efficiente sarà il controllo della macchina.

Nel design classico, lo sterzo fa girare le ruote anteriori del veicolo. Tuttavia, negli ultimi anni, i sistemi con sterzo a ruota posteriore stanno tornando a guadagnare popolarità, come nell'ultima generazione di Volkswagen Touareg. In tali sistemi a velocità fino a 40 km / h. le ruote posteriori e anteriori girano in direzioni opposte. Quando il veicolo viaggia a una velocità superiore a 40 km / h, le ruote posteriori e anteriori girano nella stessa direzione in una curva. Questa modifica riduce notevolmente il raggio di sterzata e migliora anche la manovrabilità del veicolo in curva.

Servosterzo

Poiché il meccanismo di sterzo standard per girare le ruote (specialmente in un'auto ferma) richiede un certo sforzo da parte del guidatore, i produttori hanno sviluppato vari tipi di amplificatori. Inizialmente, le modifiche idrauliche sono state utilizzate nel trasporto merci. A poco a poco, un tale sistema ha trovato la sua applicazione nelle autovetture.

La necessità di un amplificatore non sembrava solo aumentare il comfort. Il fatto è che quando si guida ad alta velocità, diventa difficile tenere il volante di un'auto in curva, specialmente in un'auto sportiva. Il servosterzo facilita questo processo. Il sistema ha ricevuto risposte positive anche dal gentil sesso.

Gli amplificatori funzionano su principi diversi. Il più comune è il servosterzo. Anche gli amplificatori elettrici hanno guadagnato una notevole popolarità. Ma esistono anche sistemi combinati che utilizzano le funzioni di entrambe le modifiche (EGUR). Inoltre, sui tipi di cremagliere dello sterzo raccontati in una recensione separata.

Scopo dello sterzo

Lo sterzo più spesso gira le ruote anteriori, tuttavia ci sono anche due assi (principalmente veicoli di grandi dimensioni con quattro assi, due dei quali sono girati), oltre a modifiche con la trazione posteriore.

Nessuna auto può fare a meno dello sterzo, poiché non esiste una strada diretta al mondo. Anche se immaginassimo condizionalmente un tale percorso, gli ostacoli che dovrebbero essere cerchiati apparirebbero comunque su di esso. Senza sterzare, sarebbe anche impossibile parcheggiare in sicurezza l'auto.

Se il produttore non installasse questo sistema nelle carrozze, la loro manovrabilità non sarebbe diversa dalla manovrabilità del treno. Sebbene i tentativi di creare una macchina che possa essere controllata dal potere del pensiero non si fermino (nella foto sopra - uno degli sviluppi di GM).

Principio di guida

Il principio di guida è abbastanza semplice. Il conducente gira il volante, le forze vengono trasmesse al piantone dello sterzo. Quindi entrano nella scatola dello sterzo. Nella versione classica, il rack aziona le barre dello sterzo collegate alle ruote utilizzando un sistema con punta a sfera.

L'accuratezza della rotazione della ruota dipende dalle dimensioni del volante. Inoltre, la forza che deve essere applicata per girare le ruote dipende da questo parametro. Molti modelli sono dotati di servosterzo elettrico o elettrico, che consente di utilizzare un piccolo volante in auto.

Tipi di sterzo

Tutti i sistemi di sterzo sono divisi in tre tipi:

• Meccanismo a pignone e cremagliera. Più spesso usato in auto economiche. Il design di tale controllo è il più semplice. Ha una griglia con denti. È guidato dall'ingranaggio del piantone dello sterzo. Tale schema è altamente efficiente. L'unico inconveniente di questo meccanismo è la sensibilità agli urti da una superficie stradale di scarsa qualità.
• Ingranaggio a vite senza fine. Questa modifica fornisce un maggiore angolo di rotazione della ruota. È meno sensibile ai carichi d'urto, ma costa di più rispetto al precedente, poiché è più difficile da fabbricare.
• Meccanismo a vite. È una modifica dell'analogo del worm, ha solo una maggiore efficienza e aumenta lo sforzo necessario per manovrare la macchina.

Indipendentemente dal tipo di unità, il funzionamento di questi meccanismi può essere migliorato da tali dispositivi:

• Booster idraulico. Ha il design più semplice in questo elenco. Il sistema è compatto ed economico da mantenere. Tale modifica è persino dotata di alcuni modelli economici di auto delle ultime generazioni. Affinché il sistema funzioni correttamente, è necessario monitorare costantemente il livello del fluido di lavoro. La pompa dell'amplificatore è azionata dal motore a combustione interna.
• Booster elettrico. Questa è una delle ultime modifiche. Non richiede una manutenzione complicata, né una messa a punto. Fornisce la massima reattività dello sterzo. Come suggerisce il nome, il meccanismo è migliorato dal funzionamento di un motore elettrico.
• Amplificatore elettroidraulico. Questa modifica funziona sulla base del servosterzo. L'unica differenza è che la pompa idraulica è alimentata dall'elettricità e non collegata all'azionamento del motore, come nel primo caso. Gli ultimi due sviluppi consentono di utilizzare meno carburante rispetto al primo tipo, poiché il sistema non è collegato alla trasmissione del motore.

Oltre a vari amplificatori, l'auto può essere dotata di un sistema di controllo dinamico o adattivo attivo. Le loro differenze sono le seguenti:

1. Regola il rapporto di trasmissione in base alla velocità della ruota. Ciò garantisce la massima stabilità su strade scivolose. Il sistema non consente di ruotare bruscamente il volante, impedendo un eccessivo o sottosterzo.
2. Il sistema dinamico funziona secondo un principio simile, al posto di un azionamento planetario viene utilizzato solo un motore elettrico.
3. È considerata una tecnologia innovativa, poiché in tali meccanismi di sterzo non esiste alcun collegamento fisico tra il volante e il meccanismo di sterzo. Il sistema è controllato da un'unità di controllo elettronica che analizza molti dati: dai sensori di velocità delle ruote, forza di sterzo, ecc.

Di recente, su alcuni modelli di auto premium e auto sportive, è stata installata una tecnologia speciale con la rotazione non solo delle ruote anteriori ma anche di quelle posteriori. Ciò aumenta la stabilità della vettura in curva ad alta velocità. Le ruote posteriori ruotano in base alla velocità del veicolo.

Se l'auto percorre un massimo di 40 km / h, l'asse posteriore ruota nella direzione opposta rispetto alle ruote anteriori (se guardano a destra da davanti, le ruote posteriori guarderanno a sinistra).

Quando la velocità della vettura diventa superiore a 40 km / h, quando si entra nella curva, le ruote posteriori girano nella stessa direzione di quelle anteriori. Ciò riduce il rischio di slittamento.

Requisiti di guida

Lo sterzo di qualsiasi veicolo deve soddisfare i seguenti requisiti:

• Fornire sufficiente manovrabilità del veicolo a qualsiasi velocità. L'autista dovrebbe impostare facilmente la direzione desiderata della macchina;
• Dovrebbe essere facile da usare in modo che anche un guidatore stanco possa raggiungere tranquillamente il luogo di riposo;
• Quando si girano le ruote, lo sterzo dovrebbe garantire il rotolamento più pulito. Nelle curve, le ruote non devono slittare in modo che la macchina non perda la sua stabilità. Per questo, l'angolo di inclinazione e rotazione delle ruote deve essere chiaramente calibrato;
• Riportare le ruote indietro in una direzione diritta (lungo il corpo), dopo che il conducente ha smesso di fare sforzi per girare;
• Smorzare le vibrazioni durante la guida su strade sconnesse;
• Possedere un'elevata reattività ai comandi di qualsiasi conducente;
• Anche se gli amplificatori si guastano, il meccanismo dovrebbe comunque consentire al guidatore di controllare la macchina.

Un altro parametro che appartiene alla categoria dei requisiti per lo sterzo è il gioco dello sterzo. Maggiori informazioni sull'autorizzazione di gioco accettabile sono descritte in articolo separato.

Caratteristiche dello sterzo destro e sinistro

Non è un segreto per nessuno che la legge di alcuni paesi preveda il traffico a sinistra sulla strada. In questo caso, il volante verrà installato sul lato destro della vettura e il conducente siederà naturalmente dove è consuetudine vedere il passeggero anteriore nella nostra regione.

La differenza tra questo sterzo non è solo la posizione del volante nella cabina. Il produttore adatta anche il meccanismo di sterzo in base al collegamento al cambio. Ma anche in questo caso, un'auto progettata per l'uso su strade con guida a sinistra può essere convertita in condizioni di guida a destra. Per fare questo, prima di acquistare l'auto originale, dovresti scoprire se vengono venduti gli ingranaggi di sterzo appropriati, permettendoti di convertire questa auto.

Alcuni tipi di macchine agricole utilizzano un sistema idraulico che consente di installare il volante in qualsiasi parte della cabina. In questo caso, la connessione tra il volante e la scatola dello sterzo è fornita dall'idraulica, che è controllata da una pompa dosatrice.

In questa modifica, non vi è alcun gioco (anche quello di fabbrica), poiché non ha un cambio con trasmissione a ingranaggi, a vite o a vite. Naturalmente, nel trasporto passeggeri un tale sistema è estremamente raro. La sua applicazione principale è l'attrezzatura speciale su larga scala.

I principali malfunzionamenti dello sterzo

I difetti di sterzo includono:

• Gioco del volante (da cui si verifica, leggi qui);
• Bussare durante la guida (a causa dell'allentamento dei bulloni di montaggio del meccanismo dello sterzo);
• Deterioramento delle articolazioni della barra dello sterzo;
• Usura dei denti sulla coppia di trasmissione (su un ingranaggio, cremagliera, vite senza fine o rullo);
• Violazione della regolazione del meccanismo di aggancio;
• Guasti al moltiplicatore idraulico o elettrico (per i guasti e le possibili opzioni di riparazione, leggere in un articolo separato).

Per eliminare i malfunzionamenti, è necessario serrare tutti i bulloni di fissaggio, sostituire le parti usurate e regolare il meccanismo delle coppie di trasmissione. Nella maggior parte dei casi, lo sterzo si guasta raramente all'improvviso. Grazie a una manutenzione tempestiva, gli elementi principali dureranno abbastanza a lungo (spesso anche più a lungo del periodo stabilito dal produttore).

Domande e risposte:

Quali sono i tipi di sterzo? Tre tipi di meccanismi sono comuni: cremagliera, vite senza fine e vite. Nelle auto economiche viene utilizzato il primo tipo di meccanismo di sterzo. Ognuno di essi può contenere un amplificatore.

Qual è lo scopo dello sterzo? Fornisce il movimento dell'auto nella direzione impostata dal conducente. Il meccanismo muove i volanti su un piano orizzontale. È vietato guidare con un sistema di sterzo difettoso.

Quali sono le parti principali del volante? Consiste di: un collegamento trasversale, un braccio inferiore, un perno, un braccio superiore, un collegamento longitudinale, un bipiede dello sterzo, uno sterzo, un albero dello sterzo e un volante.