Cremagliera dello sterzo: principio di funzionamento e design

Tra tutti i tipi di cambi sterzanti, cremagliera e pignone occupano un posto speciale, se non altro perché è più comune nei modelli di autovetture. Possedendo una serie di vantaggi, il binario, ed è così che viene comunemente chiamato brevemente in base all'uso della parte principale, ha praticamente soppiantato tutti gli altri schemi.

Caratteristiche dell'utilizzo dei binari

Il binario stesso è un'asta d'acciaio scorrevole con una tacca dentata. Dal lato dei denti, un ingranaggio conduttore viene premuto contro di esso. L'albero del piantone dello sterzo è calettato sull'albero del pignone. Di solito viene utilizzato un ingranaggio elicoidale, poiché è silenzioso e in grado di trasmettere carichi significativi.

Quando si ruota il volante, il guidatore, agendo insieme al servosterzo, sposta la cremagliera nella direzione desiderata. Le estremità del binario attraverso gli snodi sferici agiscono sulle aste di sterzo. Nella sezione delle aste sono installati giunti filettati per la regolazione della convergenza e punte a sfera dello sterzo. Infine, la forza motrice viene trasmessa attraverso il braccio di articolazione all'articolazione, al mozzo e al volante su ciascun lato. La configurazione è progettata in modo tale che la gomma non scivoli nella zona di contatto e ciascuna ruota si muova lungo un arco del raggio desiderato.

La composizione dello sterzo a pignone e cremagliera

Un tipico meccanismo include:

• un alloggiamento in cui si trovano tutte le parti, dotato di alette per il fissaggio a uno scudo o telaio del motore;
• cremagliera;
• cuscinetti a strisciamento del tipo a manicotto su cui poggia la rotaia durante lo spostamento;
• albero di entrata, solitamente posizionato in cuscinetti volventi a rulli (a rullini);
• un dispositivo per regolare lo spazio in impegno da un cracker a molla e un dado di regolazione;
• stivali con tirante.

A volte il meccanismo è dotato di un ammortizzatore esterno, progettato per ridurre al minimo uno degli inconvenienti del meccanismo a pignone e cremagliera: una trasmissione eccessivamente forte di urti al volante da ruote che cadono su ruote irregolari. L'ammortizzatore è un ammortizzatore telescopico montato orizzontalmente, simile a quello installato nelle sospensioni. Ad un'estremità è collegato al binario e all'altra estremità al telaio ausiliario. Tutti gli urti sono smorzati dall'impianto idraulico dell'ammortizzatore.

I meccanismi più semplici utilizzati sulle auto più leggere sono privi di servosterzo. Ma la maggior parte dei binari ce l'hanno nella loro composizione. L'attuatore idraulico booster è integrato nell'alloggiamento della cremagliera, fuoriescono solo i raccordi per il collegamento delle linee idrauliche sui lati destro e sinistro del pistone.

Il distributore a forma di distributore e una sezione della barra di torsione è integrato nel corpo dell'albero di ingresso del meccanismo a pignone e cremagliera. A seconda dell'entità e della direzione dello sforzo applicato dal conducente, ruotando la barra di torsione, la bobina si apre verso i raccordi del cilindro idraulico sinistro o destro, creando pressione lì e aiutando il conducente a spostare la rotaia.

A volte elementi di un amplificatore elettrico sono anche integrati nel meccanismo a cremagliera se non si trova sul piantone dello sterzo. È preferibile l'azionamento diretto su rotaia. In questo caso, la cremagliera ha un motore elettrico con cambio e un secondo ingranaggio di trasmissione. Funziona in parallelo con quello principale lungo una tacca separata dell'ingranaggio sul binario. La direzione e l'entità della forza sono determinate dall'unità di controllo elettronica, che riceve un segnale dal sensore di torsione dell'albero di ingresso e genera una corrente di alimentazione al motore elettrico.

Vantaggi e svantaggi di un meccanismo con binario

Tra i vantaggi ci sono:

• sterzo ad alta precisione;
• facilità nel garantire la trasparenza del volante, anche dotato di amplificatore;
• la compattezza del montaggio e la semplicità della disposizione progettuale nella zona dello scudo motore;
• peso leggero e costo relativamente basso;
• buona compatibilità sia con i vecchi booster idraulici che con i moderni EUR;
• manutenibilità soddisfacente, vengono prodotti kit di riparazione;
• poco impegnativo per lubrificazione e manutenzione frequente.

Ci sono anche degli svantaggi:

• trasparenza fondamentalmente elevata del volante in caso di utilizzo su strade sconnesse, in assenza di ammortizzatori e amplificatori ad alta velocità, il conducente può subire lesioni;
• rumore sotto forma di colpi quando si lavora con uno spazio maggiore, quando l'usura si verifica in modo non uniforme, lo spazio non può essere regolato.

La combinazione di pro e contro nel funzionamento del meccanismo a pignone e cremagliera ne determina la portata: si tratta di auto, comprese le auto sportive, che operano principalmente su buone strade ad alta velocità. In questo caso, la cremagliera si comporta nel migliore dei modi ed è davanti a tutti gli altri schemi di guida in termini di qualità di consumo.

A volte viene eseguita la manutenzione del meccanismo per ridurre il divario in caso di urti. Sfortunatamente, per i motivi dell'usura irregolare sopra descritti, ciò non è sempre possibile. In questi casi, il meccanismo verrà sostituito come un assieme, spesso con uno restaurato in fabbrica. L'uso di kit di riparazione elimina solo i colpi nei cuscinetti e nelle boccole di supporto, ma non l'usura della coppia di ingranaggi. Ma in generale, la durata del meccanismo è piuttosto elevata e il costo delle nuove parti è abbastanza accettabile.