Durante la guida, l'auto deve cambiare frequentemente la sua direzione di marcia in base alla volontà del conducente, operazione chiamata sterzata. Per quanto riguarda i veicoli a ruote, il modo in cui si realizza la sterzata consiste nel fatto che il conducente fa ruotare le ruote (ruote sterzanti) sull'asse sterzante (di solito l'asse anteriore) del veicolo di un certo angolo rispetto all'asse longitudinale del veicolo attraverso una serie di meccanismi appositamente progettati. Quando l'auto procede in linea retta, il volante è spesso influenzato dalla forza di interferenza laterale della superficie stradale e si flette automaticamente per cambiare la direzione di marcia. In questo caso, il conducente può anche utilizzare questo meccanismo per flettere il volante nella direzione opposta, in modo da ripristinare la direzione di marcia originale dell'auto. Questo insieme di dispositivi speciali utilizzati per cambiare o ripristinare la direzione di marcia dell'auto è chiamato sistema di sterzo (comunemente noto come sistema di sterzo dell'auto). Pertanto, la funzione del sistema di sterzo dell'auto è quella di garantire che l'auto possa essere sterzata e guidata secondo la volontà del conducente. [1]
Principio di costruzione, montaggio e trasmissione
I sistemi di sterzo per autoveicoli si dividono in due categorie: sistemi di sterzo meccanici e sistemi di servosterzo.
Sistema di sterzo meccanico
Il sistema di sterzo meccanico utilizza la forza fisica del conducente come energia sterzante, e tutte le parti di trasmissione della forza sono meccaniche. Il sistema di sterzo meccanico è composto da tre parti: meccanismo di controllo dello sterzo, scatola dello sterzo e meccanismo di trasmissione dello sterzo.
La Figura 1 mostra uno schema della composizione e della disposizione del sistema di sterzo meccanico. Quando il veicolo sterza, il conducente applica una coppia sterzante al volante 1. Questa coppia viene trasmessa al meccanismo di sterzo 5 attraverso l'albero dello sterzo 2, il giunto cardanico dello sterzo 3 e l'albero di trasmissione dello sterzo 4. La coppia amplificata dal meccanismo di sterzo e il movimento dopo la decelerazione vengono trasmessi al bilanciere dello sterzo 6, e quindi al braccio del fuso a snodo 8 fissato sul fuso a snodo sinistro 9 attraverso la barra di sterzo 7, in modo che il fuso a snodo sinistro e il volante destro su cui è montato vengano flessi. Per flettere il fuso a snodo destro 13 e il volante destro su cui è montato di angoli corrispondenti, è previsto anche un trapezio di sterzo. Il trapezio di sterzo è composto da bracci trapezoidali 10 e 12 fissati sui fusi a snodo sinistro e destro e da una barra di sterzo 11 le cui estremità sono collegate ai bracci trapezoidali tramite snodi sferici.
Figura 1 Schema di composizione e disposizione del sistema di sterzo meccanico
Figura 1 Schema di composizione e disposizione del sistema di sterzo meccanico
La serie di componenti e parti che vanno dal volante all'albero di trasmissione dello sterzo appartengono al meccanismo di controllo dello sterzo. La serie di componenti e parti (esclusi i fusi a snodo) che vanno dal bilanciere dello sterzo al trapezio dello sterzo appartengono al meccanismo di trasmissione dello sterzo.
sistema di servosterzo
Il sistema di servosterzo è un sistema di sterzo che utilizza sia la forza fisica del conducente sia la potenza del motore per generare l'energia necessaria alla sterzata. In condizioni normali, solo una piccola parte dell'energia richiesta per sterzare l'auto è fornita dal conducente, mentre la maggior parte proviene dal motore tramite il servosterzo. Tuttavia, in caso di guasto del servosterzo, il conducente deve generalmente essere in grado di sterzare autonomamente il veicolo. Pertanto, il sistema di servosterzo è costituito dall'aggiunta di una serie di servosterzi al sistema di sterzo meccanico.
Per un veicolo pesante con una massa totale massima superiore a 50 tonnellate, in caso di guasto del servosterzo, la forza applicata dal conducente al fuso a snodo tramite la trasmissione meccanica è ben lungi dall'essere sufficiente a ruotare il volante e a consentire la sterzata. Pertanto, il servosterzo di tali veicoli deve essere particolarmente affidabile.
Figura 2 Schema di composizione del sistema di servosterzo idraulico
Figura 2 Schema di composizione del sistema di servosterzo idraulico
La FIG. 2 è uno schema che mostra la composizione di un sistema di servosterzo idraulico e la disposizione delle tubazioni del dispositivo di servosterzo. I componenti del dispositivo di servosterzo sono: un serbatoio dell'olio di sterzo 9, una pompa dell'olio di sterzo 10, una valvola di controllo dello sterzo 5 e un cilindro di servosterzo 12. Quando il conducente ruota il volante 1 in senso antiorario (sterzata a sinistra), il bilanciere dello sterzo 7 aziona la biella 6, che si sposta in avanti. La forza di trazione della biella agisce sul braccio del fuso a snodo 4 e viene trasmessa al braccio trapezoidale 3 e alla biella 11, in modo che si sposti verso destra. Allo stesso tempo, la biella aziona anche la valvola a cassetto nella valvola di controllo dello sterzo 5, in modo che la camera destra del cilindro di servosterzo 12 sia collegata al serbatoio dell'olio di sterzo con pressione superficiale del liquido pari a zero. L'olio ad alta pressione della pompa dell'olio 10 entra nella cavità sinistra del cilindro del servosterzo, in modo che la forza idraulica diretta verso destra sul pistone del cilindro del servosterzo venga esercitata sul tirante 11 attraverso l'asta di spinta, provocandone anche lo spostamento verso destra. In questo modo, una piccola coppia di sterzata applicata dal conducente al volante può vincere la coppia di resistenza allo sterzo esercitata dal terreno sul volante.
