Negli anni i sistemi di sterzo si sono evoluti e hanno fatto molta strada da quanto ottenuto con i primi veicoli. La maggior parte delle persone non conosce il tipo di sistemi di sterzo utilizzati dai loro veicoli. Ecco perché non hanno ottimizzato i vantaggi che derivano dai sistemi di sterzo del loro veicolo. Quindi questo articolo si concentrerà sulla scatola dello sterzo rispetto a cremagliera e pignone in modo da comprendere meglio il funzionamento dei sistemi di sterzo.
Perché è importante comprendere il funzionamento del sistema di sterzo del tuo veicolo? Semplice.
Un veicolo non è niente senza un sistema di sterzo che consenta al guidatore di controllarne il movimento. Il fatto è che l'efficacia dei sistemi di sterzo automobilistici influisce principalmente sulla sicurezza dei passeggeri e sulla fluidità dell'esperienza di guida. Otterrai il massimo dal tuo sistema di sterzo e alla fine avrai un'esperienza di guida migliore quando capirai come viene sterzata la tua auto.
La scatola dello sterzo è uno dei più antichi sistemi di guida e si trova ancora nei veicoli più grandi che vediamo in giro, ad esempio SUV di grandi dimensioni e autocarri pesanti. Per capire meglio come funziona questo sistema, dobbiamo capire cos'è una scatola dello sterzo. La scatola dello sterzo è un componente meccanico che traduce i giri del volante nel movimento rettilineo del leveraggio dello sterzo del veicolo.
Gli ingranaggi dello sterzo sono spesso racchiusi in una scatola da cui il nome "scatola dello sterzo". Questo cambio sterzante contiene gli ingranaggi che consentono la trasmissione degli input dello sterzo nel collegamento e altri componenti che fanno girare e girare correttamente le ruote. In sostanza, aumenta i cambi di sterzo in modo che le ruote anteriori si muovano più velocemente del volante. A seconda del tipo di scatola dello sterzo, ciò si ottiene moltiplicando la forza di sterzata e trasferendo tale forza alla tiranteria dello sterzo.
Allora come funziona il cambio dello sterzo? Uno degli ingranaggi della scatola dello sterzo è l'ingranaggio a vite senza fine che ha un blocco di metallo con un foro filettato. I fili in questo foro hanno molti cuscinetti a sfera che riducono l'attrito riducendo il gioco nell'ingranaggio. Il blocco è progettato con denti di ingranaggio all'esterno, che innestano un ingranaggio che muove il braccio del pitman avanti e indietro. Il foro filettato ospita un'asta filettata che è a sua volta collegata e ruotata dal volante. Questa barra filettata è progettata in modo tale (è fissa) che ruoti quando il volante si muove. Questo, a sua volta, aziona l'ingranaggio che muove le ruote del veicolo.
Il cambio dello sterzo è dotato di rapporti diversi, che determinano il numero di volte in cui il guidatore gira il volante per far girare le ruote anteriori. C'è la scatola ad ampio rapporto in cui il conducente deve girare il volante per 4,5 giri prima che le ruote anteriori girino da blocco a blocco. D'altra parte, la scatola dello sterzo a rapporto ravvicinato impiega solo 3 giri affinché il volante vada da blocco a blocco. Ovviamente, con i rapporti larghi, il guidatore deve fare più lavoro per far girare le ruote, mentre l'opzione per rapporti ravvicinati facilita la manovra del veicolo.
L'anello, che genera la resistenza del cambio di sterzo, può anche essere modificato in base alle proprie esigenze una volta che il meccanico giusto lo fa. Quando l'opposizione non è sintonizzata correttamente, ricevi un feedback sbagliato dallo sterzo e l'esperienza di guida ne risente negativamente.
Quindi come funziona una scatola del servosterzo? Con questo tipo di scatola dello sterzo, l'idraulica supporta il movimento del volante applicando pressione al sistema di sterzo. Una pompa idraulica collegata al motore genera pressione del fluido che viene rilasciata quando il conducente gira il volante, riducendo così lo sforzo di sterzata.
I sistemi di scatola dello sterzo sono piuttosto vecchi e, come tutte le cose vecchie, una controparte più recente li ha quasi eliminati gradualmente. Il fatto che siano ancora in uso indica alcuni vantaggi che offrono alle case automobilistiche. D'altra parte, non sarebbero meno popolari ora se non avessero alcuni inconvenienti.
Detto questo, diamo un'occhiata ai vantaggi e agli svantaggi della scatola dello sterzo.
È possibile modificare facilmente la quantità di corsa dello sterzo in base alle proprie esigenze modificando la lunghezza del braccio del pitman. La scatola dello sterzo ha un grande vantaggio meccanico, motivo per cui è la migliore per veicoli di grandi dimensioni. È anche relativamente stabile e sembra più solido, dato il suo design robusto. È anche relativamente facile da regolare per eliminare qualsiasi gioco. Un cambio sterzante è ottimo per la guida senza sforzo dove c'è poca o nessuna necessità di svolta, come la guida in autostrada. È montato in aree del veicolo dove è meno probabile che si danneggi. In alcuni scenari, il veicolo avrà ancora una sorta di controllo dello sterzo nonostante i danni ai collegamenti.
Il sistema della scatola dello sterzo è composto da più parti mobili, quindi aumenta il rischio di attrito a causa di un gran numero di punti di usura. Questo gran numero di componenti è la causa della maggior parte dei problemi alla scatola dello sterzo in quanto rende anche il sistema di sterzo relativamente pesante e meno efficiente. A causa dell'elevato rapporto di sterzata che offre, la scatola dello sterzo richiede molto sforzo di sterzata, come dimostra il rumore dello sterzo in curva. Un altro problema è che il prezzo della scatola dello sterzo è alto.
La maggior parte dei veicoli moderni utilizza il sistema di ingranaggi a pignone e cremagliera. Alcuni esempi di pignone e cremagliera includono automobili, autobus, SUV e camion. Come suggerisce il nome, comprende un pignone e una cremagliera. Il sistema a pignone e cremagliera trasforma semplicemente il movimento rotatorio in movimento rettilineo e diretto. Questo probabilmente spiega perché nel corso degli anni è diventato sempre più popolare nell'industria automobilistica.
Questo sistema di sterzo è popolare per la sua praticità, che gli consente di essere utilizzato su veicoli a ruota anteriore con una sospensione del volante indipendente. Il design a cremagliera e pignone è incredibilmente semplice in quanto si tratta fondamentalmente di un ingranaggio fissato a una barra (dentata) che è collegata a un gruppo di tiranti. I sistemi a pignone e cremagliera possono essere manuali o servoassistiti, ma la maggior parte sono servoassistiti.
Con l'opzione manuale, l'estremità dell'albero dello sterzo contiene un pignone che è interconnesso a una lunga cremagliera che è fissata ai bracci dello sterzo tramite tiranti regolabili.
I veicoli con opzioni di pignone e cremagliera del servosterzo hanno un design diverso. Qui, due tubi d'acciaio che sono montati sul lato del power rack sono progettati per svolgere funzioni di guida (svolta a destra e a sinistra) mentre fungono da linee di pressione e di ritorno.
Come funzionano allora i sistemi a pignone e cremagliera? Con il sistema manuale, c'è un set di ingranaggi a pignone e cremagliera racchiuso in un tubo di metallo in modo che entrambe le estremità della cremagliera si estendano dal tubo. Questo set di attrezzi è progettato per fare due cose. È costruito per trasformare il movimento di rotazione del volante nel movimento diretto che fa girare le ruote anteriori. È inoltre progettato per ridurre lo sforzo necessario per girare le ruote. Lo fa fornendo una riduzione dell'ingranaggio. Poiché il pignone è collegato all'albero dello sterzo, il pignone gira e sposta la cremagliera quando si gira il volante. Questo movimento viene poi trasferito ai tiranti, che fanno ruotare le articolazioni dello sterzo sui loro giunti sferici. In definitiva, le ruote del veicolo si spostano da un lato all'altro a seconda della direzione in cui il veicolo viene sterzato. Questo è per l'opzione manuale.
Con l'opzione del servosterzo, il sistema è dotato anche di un cilindro che contiene un pistone collegato a entrambi i lati della cremagliera servoassistita. In questo caso, la cremagliera è alimentata dall'azione del fluido dello sterzo ad alta pressione sul pistone.
Indipendentemente dall'opzione, il sistema di sterzo a pignone e cremagliera è incredibilmente semplice e altamente efficiente. Sebbene il sistema a pignone e cremagliera sia ampiamente utilizzato nell'industria automobilistica, altre applicazioni di pignone e cremagliera includono cancelli, ferrovie e ascensori.
Ecco alcuni dei vantaggi e degli svantaggi del sistema a pignone e cremagliera
La cremagliera e il pignone sono piuttosto popolari perché puoi trovarli nella maggior parte dei veicoli moderni. Ciò è dovuto principalmente ai vantaggi che ha rispetto al sistema della scatola dello sterzo. Tuttavia, come con tutti gli aggeggi meccanici, non è privo di difetti. Questa sezione dell'articolo si concentra sui vantaggi e gli svantaggi dell'utilizzo di un sistema di sterzo a pignone e cremagliera nel tuo veicolo.
Il sistema di sterzo a pignone e cremagliera ha un design semplice tanto compatto quanto l'elevata efficienza di trasmissione. Essendo composto da un minor numero di parti, i punti di usura sono minori e quindi i rischi di attrito sono ridotti. L'implicazione è che la riparazione di pignone e cremagliera sarà meno e distante. Il prezzo dei sistemi di sterzo a pignone e cremagliera è basso perché ha meno parti con bassi costi di produzione ed è relativamente facile da produrre. Poiché il veicolo è più leggero grazie al sistema di sterzo a pignone e cremagliera, la sua resa chilometrica è migliorata.
I sistemi di sterzo a pignone e cremagliera offrono rapporti di sterzata inferiori e un maggiore controllo sul veicolo poiché è necessario uno sforzo minore per sterzare il veicolo. Inoltre, il movimento diretto del tirante interno è ottimo anche per la geometria.
Uno degli svantaggi del sistema di sterzo a pignone e cremagliera è che c'è meno corsa disponibile perché il numero di denti che possono essere tagliati nella cremagliera è limitato. Un'altra cosa è che potrebbe essere un po' difficile adattare questo sistema di sterzo a una qualsiasi delle auto più vecchie. Se questa attività non viene gestita correttamente, corri il rischio di una cattiva gestione.
La scatola dello sterzo era il sistema di sterzo automobilistico preferito prima che il sistema a pignone e cremagliera rubasse la scena intorno agli anni '80. Sebbene ci siano ancora alcuni sistemi di scatole del cambio dello sterzo in giro, quasi tutti i veicoli che vedi in questi giorni utilizzano un sistema a pignone e cremagliera. E questo è principalmente a causa delle differenze in entrambi i sistemi di sterzo. Come con la maggior parte dei prodotti, i nuovi sistemi a pignone e cremagliera sono un enorme miglioramento rispetto alla vecchia scatola dello sterzo. Il confronto della scatola dello sterzo con la cremagliera e il pignone è simile a un confronto tra cremagliera e pignone e ricircolo di sfere perché il sistema di ricircolo della sfera è essenzialmente una scatola del cambio dello sterzo. Detto questo, esaminiamo i punti di differenza tra la scatola dello sterzo e i sistemi pignone e cremagliera.
Prima di tutto, il sistema della scatola del cambio dello sterzo utilizza molte più parti dello sterzo rispetto al sistema di sterzo a pignone e cremagliera (bracci centrali, bracci folli, manicotti dei tiranti e bracci di Pitman, tra gli altri). Sebbene questo renda la scatola dello sterzo molto più forte della sua controparte, queste parti extra lo rendono piuttosto pesante. Poi c'è anche il rischio maggiore di attrito dovuto al contatto tra così tanti componenti.
Cosa c'è di più? La scatola dello sterzo ha un leveraggio diverso da quello che funziona nel sistema a pignone e cremagliera, quindi hanno operazioni diverse. Con la scatola dello sterzo, il volante è collegato a un bullone filettato che gira quando si gira il volante. È diverso con il sistema a pignone e cremagliera in cui ruotando il volante si fa girare il pignone che fa muovere la cremagliera da sinistra a destra.
Non è qui che finiscono le differenze. A causa del numero relativamente elevato di parti mobili coinvolte nel sistema della scatola dello sterzo, vi è una maggiore cilindrata e un rapporto di sterzata più elevato. Questo non è il caso del sistema a pignone e cremagliera, che ha un rapporto di sterzata migliorato ed è quindi più reattivo durante lo sterzo. Il sistema di sterzo a pignone e cremagliera vanta un design più lineare, che lo rende più conveniente per le case automobilistiche (tutto grazie alla possibilità di automatizzare la produzione dei suoi componenti). Se si tiene conto del numero di componenti e delle dimensioni del sistema a pignone e cremagliera, è facile capire perché sempre più produttori di automobili optano per il sistema a pignone e cremagliera, soprattutto quando è molto più facile da costruire per soddisfare specifiche esigenze del veicolo.
Il sistema di sterzo a pignone e cremagliera ha rivoluzionato il sistema sterzante poiché ha cambiato il modo in cui i veicoli vengono realizzati. Le case automobilistiche possono ora realizzare automobili più convenienti e più facili da guidare. Questo è impossibile con il sistema di sterzo della scatola dello sterzo.
Il sistema di sterzo più comune è il sistema a pignone e cremagliera. È un sistema semplice in cui un ingranaggio a cremagliera è racchiuso in un tubo di metallo. Ciascuna estremità della cremagliera sporge dal tubo ed è collegata al tirante. Il pignone è anche collegato all'albero dello sterzo, quindi quando si gira il volante, l'ingranaggio gira e la cremagliera si muove. Questo movimento si traduce nei tiranti, che fanno girare le articolazioni dello sterzo sui loro giunti sferici. Quindi le ruote del veicolo si muovono in linea con la direzione in cui il veicolo viene sterzato. Il sistema a pignone e cremagliera si trova comunemente su auto, piccoli camion e SUV.
No. Sono diversi. Hanno design diversi e, come tali, operazioni diverse. I sistemi di scatole di sterzo hanno più componenti, sono più pesanti e generalmente meno facili da maneggiare rispetto ai sistemi a pignone e cremagliera. Il sistema a pignone e cremagliera ha un design semplice ed è più compatto.
I due tipi principali di scatole sterzo includono:
Verme e settore: Questa scatola dello sterzo è costituita da un albero del volante che ha una vite (chiamata "verme"). Inoltre viene fornito con un ingranaggio di sezione che si muove su e giù quando il volante gira. Quando l'ingranaggio della sezione si muove, aziona un braccio pitman che fa girare le ruote.
Vite senza fine e rullo:con questa scatola dello sterzo, all'albero trasversale è collegato un rullo (che sostituisce l'ingranaggio della sezione). Quindi quando il volante gira, la vite senza fine gira e fa ruotare il rullo. Di conseguenza, l'albero trasversale ruota e muove il braccio del pitman, che forza un cambio di direzione delle ruote.
Non è consigliabile guidare un veicolo con una cremagliera e un pignone difettosi. Questo perché una cremagliera e un pignone difettosi ti impediranno di ottenere la giusta quantità di controllo necessaria per guidare il tuo veicolo in sicurezza. Ci sarà così tanto gioco libero che sarà difficile guidare il veicolo in linea retta, il che può essere pericoloso per te e per gli altri utenti della strada.
Lo sterzo a pignone e cremagliera è più semplice del sistema di sterzo a ricircolo di sfere, che ha più parti. Quindi c'è meno attrito con la cremagliera e il pignone e lo sterzo è più reattivo e compatto, così ottieni una migliore esperienza di guida. Anche il sistema a cremagliera e pignone è più leggero ed è più efficiente del sistema a ricircolo di sfere. Poiché il sistema a pignone e cremagliera utilizza meno parti ed è quindi relativamente leggero, è molto più facile installarlo nei veicoli.
Dopo aver letto fino a qui in questa esposizione 'sulla scatola dello sterzo rispetto a cremagliera e pignone, dovresti avere una migliore comprensione di come funzionano entrambi i sistemi di sterzo. Molte persone che stanno per acquistare un'auto (diamine, anche quelle che attualmente ne hanno una) sono spesso preoccupate per cose come il tipo di trasmissione, il risparmio di carburante, il chilometraggio, l'estetica e quant'altro. La maggior parte delle persone si preoccupa meno del sistema di sterzo del veicolo perché non ne apprezza appieno il significato per la sicurezza e l'esperienza di guida.
Si spera che sarai in grado di prendere decisioni informate dopo aver letto questo articolo. Il tuo sistema di sterzo è una parte essenziale del tuo veicolo e dovrebbe essere preso sul serio. Fai un sopralluogo per sapere cosa c'è sotto il cofano e come sfruttarlo al meglio.
