Vrste, dizajn i princip rada upravljačkog mehanizma

Promjena smjera kretanja automobila vrši se okretanjem upravljanih točkova pomoću volana. Međutim, između njega i točkova nalazi se uređaj koji pretvara napor vozačevih ruku i njegov pravac da direktno primeni silu na zakretne ruke. Zove se upravljački mehanizam.

Čemu služi upravljački mehanizam?

U općoj shemi upravljanja, mehanizam obavlja sljedeće zadatke:

• pretvara rotaciju ulazne osovine, na koju je spojen stup upravljača, u translacijsku rotaciju za upravljačke trapezne šipke;
• koordinira silu koju vozač može stvoriti s potrebnom silom na polugama spojenim na zglobove upravljača donjeg stroja, koristeći mehanički prijenos koji je dostupan u dizajnu s određenim omjerom prijenosa;
• u većini slučajeva pruža zajednički rad sa servo upravljačem;
• štiti ruke vozača od udaraca na putu.

Sa određenim stepenom tačnosti, ovaj uređaj se može smatrati mjenjačem, kako ga često nazivaju.

Vrste upravljačkih mehanizama

Postoje tri najpopularnije šeme zupčanika:

• worm-roller;
• stalak i zupčanik;
• tip kugličnog vijka.

Svaki od njih ima svoje prednosti i područja upotrebe.

Mehanizam sa pužnim valjkom

Ovaj tip se u prošlosti široko koristio na svim automobilima, ali sada ima ograničenu upotrebu zbog mnogih nedostataka u odnosu na druge sheme.

Princip rada pužnog zupčanika je pokretanje sektorskog zupčastog valjka sa spiralnim pužnim kotačem na osovini stupa upravljača. Ulazna osovina reduktora izrađena je iz jednog komada sa pužnom narezkom promjenjivog radijusa, a opremljena je prorezom ili klinastim konektorom za spajanje sa osovinom stupa. Nazubljeni sektor valjka nalazi se na izlaznom vratilu dvonošca, uz pomoć kojeg je mjenjač spojen na poluge upravljača.

Cijela konstrukcija smještena je u kruto kućište, koje se naziva i kućište radilice zbog prisustva podmazivanja u njemu. Ovo je obično tečno ulje tipa mjenjača. Izlazi vratila iz kućišta radilice su zapečaćeni zaptivkama. Karter je pričvršćen vijcima na okvir ili pregradu motora na karoseriji.

Rotacija ulaznog vratila u mjenjaču se pretvara u rotacijsko-translacijski kuglični vrh bipoda. Na njega su pričvršćene šipke na kotače i dodatne trapezne poluge.

Mehanizam je sposoban prenijeti značajne sile i prilično je kompaktan s velikim prijenosnim omjerima. Ali u isto vrijeme, teško je organizirati kontrolu s minimalnim zazorom i malim trenjem. Otuda i opseg - kamioni i terenci, uglavnom konzervativnog dizajna.

Upravljačke letve

Najrasprostranjeniji mehanizam za putnička vozila. Zupčanik je mnogo precizniji, pruža dobru povratnu informaciju i dobro se uklapa u automobil.

Regalni mehanizam se sastoji od:

• trupovi sa pričvršćenjem na pregradu tijela;
• zupčasta letva koja leži na ležajevima;
• pogonski zupčanik spojen na ulazno vratilo;
• potisni mehanizam, koji obezbeđuje minimalni razmak između zupčanika i letve.

Izlazni mehanički konektori letve povezani su sa kugličnim zglobovima šipki upravljača, koji rade kroz vrhove direktno sa zakretnim krakovima. Ovaj dizajn je lakši i kompaktniji od upravljačke poluge s pužnim zupčanikom. Odatle dolazi visoka preciznost kontrole. Osim toga, zazor pogonskog zupčanika je mnogo precizniji i stabilniji od složenog oblika valjka i puža. A povećani povratak na volan kompenziraju moderna pojačala i amortizeri.

Vijak sa kuglastom navrtkom

Takav mjenjač je sličan pužnom mjenjaču, ali su važni elementi u njega uvedeni u obliku segmenta letve sa sektorom zupčanika koji se kreće duž vijka ulaznog vratila kroz cirkulirajuće metalne kuglice. Sektor šine spojen je na zupce na osovini dvonošca.

Zbog upotrebe kratke šine, koja je zapravo matica sa kuglicama duž navoja, trenje je značajno smanjeno pri velikim opterećenjima. Naime, to je bio odlučujući faktor pri korištenju mehanizma na teškim kamionima i drugim sličnim vozilima. Istovremeno se promatraju preciznost i minimalni razmaci, zbog čega su ti isti mjenjači našli primjenu u velikim premium putničkim automobilima.

Zazori i trenje u upravljačkim mehanizmima

Svi mjenjači zahtijevaju periodična podešavanja u različitim stepenima. Zbog habanja se mijenjaju zazori u zupčanicima, pojavljuje se zračnost na volanu, unutar kojeg se automobil ne može kontrolirati.

Pužni zupčanici se kontroliraju pomicanjem sektora zupčanika u smjeru okomitom na ulaznu osovinu. Održavanje razmaka pod svim uglovima upravljanja je teško osigurati, budući da se habanje događa različitim brzinama u često korištenom smjeru vožnje ravno i rjeđe u skretanjima pod različitim uglovima. Ovo je čest problem u svim mehanizmima, šine se takođe neravnomjerno troše. Kod jakog trošenja, dijelovi se moraju zamijeniti, inače, kada se volan okreće, razmak će se pretvoriti u smetnju s povećanim trenjem, što nije ništa manje opasno.