Lo sterzo a pignone e cremagliera è arrivato silenziosamente a dominare il mondo automobilistico. Oggi è di serie su tutti i veicoli, dalle city car compatte ai grandi SUV. Questo sistema è elegante nella sua semplicità. Il tubo metallico protettivo contiene una serie di pignoni che convertono i movimenti della mano in movimenti fisici.
Il cuore del sistema è il set di ingranaggi con pignone e cremagliera. La cremagliera è un pignone allungato i cui denti hanno la stessa lunghezza. Si trova all’interno di un tubo metallico con entrambe le estremità sporgenti. A queste estremità sono fissati dei tiranti. Queste aste fungono da collegamento tra il meccanismo interno e il mondo esterno.
L’azione inizia dall’alto. Il pignone è fissato all’albero dello sterzo che si estende dal volante. Quando si gira la ruota, l’albero fa girare il pignone. Il pignone ingrana i denti della cremagliera e spinge la cremagliera da un lato all’altro. Questo movimento lineare viene trasmesso attraverso i tiranti ai bracci dello sterzo, che è collegato al perno della ruota.
Questo meccanismo svolge due importanti funzioni contemporaneamente. Innanzitutto, converti il movimento rotatorio del volante nel movimento lineare necessario per girare il volante. In secondo luogo, fornisce la riduzione del pignone. Questa riduzione è fondamentale. Rende la rotazione della ruota molto più semplice rispetto al fissaggio diretto della ruota all’albero.
La maggior parte dei veicoli moderni richiede tre o quattro giri del volante per passare da una serratura all’altra. Questo è l’intervallo che va dalla svolta all’estrema sinistra alla svolta all’estrema destra. Questo intervallo è definito dal rapporto di sterzo.
Comprendere il rapporto di sterzata
Il rapporto di sterzo è una semplice relazione matematica. Confronta la rotazione del volante con la quantità effettiva di cambio di direzione delle ruote dell’auto. Se una rotazione del volante (360 gradi) fa girare le ruote dell’auto di 20 gradi, il rapporto è 18:1.
Un numero maggiore significa che sono necessari più giri della ruota per un dato angolo. Ma significano anche meno lavoro fisico. La riduzione dell’ingranaggio fa il lavoro pesante.
È qui che entrano in gioco le preferenze del conducente. I veicoli più leggeri e sportivi in genere hanno un rapporto di sterzata inferiore. Più piccolo è il rapporto (ad esempio 12:1), più velocemente reagisce l’auto. Fai un piccolo input e le ruote reagiscono immediatamente. Questo è essenziale per l’agilità nelle auto ad alte prestazioni. Questi veicoli sono abbastanza leggeri da consentire ai conducenti di gestire lo stress maggiore senza avere la sensazione di galleggiare senza assistenza elettrica.
I camion più grandi e le berline familiari spesso utilizzano rapporti più alti. La priorità qui è la stabilità e un carico di lavoro inferiore durante la guida in autostrada. Non hai bisogno di una risposta nervosa; È necessario un controllo costante.
Alcuni produttori hanno trovato una ragionevole via di mezzo con lo sterzo a rapporto variabile. Questo sistema modifica il sistema di ingranaggi a cremagliera. I denti sulla cremagliera non sono distanziati uniformemente. Al centro, lo spazio tra i denti diventa più dettagliato. Ciò fornisce la risposta rapida necessaria quando si inizia una svolta. Quando il volante si avvicina al limite di rotazione, la spaziatura del pignone diventa più grossolana. Ciò riduce lo sforzo necessario per bloccare completamente le ruote, riducendo i parcheggi e le manovre strette.
Sistemi di potenza a pignone e cremagliera
L’aggiunta della servoassistenza all’equazione cambia leggermente il design. La maggior parte dei conducenti si affida a sistemi a cremagliera. Queste unità integrano l’assistenza idraulica o elettrica direttamente nel gruppo del telaio. Il principio di base rimane lo stesso. Il pignone muove ancora la cremagliera. Ma oggi, l’idraulica e i motori elettrici forniscono la forza.
Questo aiuto è variabile. Varia in base alla velocità del veicolo. La massima assistenza viene fornita durante la guida a bassa velocità, come nel parcheggio parallelo. Puoi girare una ruota pesante con un dito. La servoassistenza diminuisce durante la guida ad alta velocità. Ciò impedisce all’auto di sembrare confusa o troppo sensibile ai piccoli input dello sterzo. Il feedback diventa più pesante e colpisce il conducente
Meccanismo ausiliario
Questa non è magia. Sistemi idraulici volante per sollevamenti pesanti.
All’interno dell’alloggiamento del rack è presente un cilindro. Al centro del cilindro c’è un pistone. Il pistone è bloccato alla cremagliera stessa. Pertanto quando si muove il pistone si muove anche la cremagliera. Periodo.
Il fluido entra attraverso due porte. È a sinistra. E ‘sulla destra.
Ecco il trucco: pompare il fluido ad alta pressione su un lato del pistone. La differenza di pressione costringe il pistone a scorrere. La slitta spinge la cremagliera. All’improvviso, il volante non sembra più girare una macina.
Questo è un sistema che aiuta la pressione idraulica. Diglielo e basta.
Ma come ci arriva il liquido? Come fa il sistema a sapere in che direzione vuoi girare prima ancora che tu abbia mosso molto il volante? Successivamente approfondiremo la pompa, le valvole e la logica alla base del flusso.
Per prima cosa, allontaniamoci dagli stracci idraulici e guardiamo un altro attore significativo nel campo dello sterzo.
