La maggior parte delle autovetture moderne si è evoluta. Usano un sistema a pignone e cremagliera. Conosci il tipo. Questo è facile. funziona. Offre la risposta rapida prevista da una berlina sportiva.
Ma guarda sotto il cofano di un grosso camion o di un grande SUV. Il sistema Sterzo a ricircolo di sfere può ancora essere installato. Questo è un vecchio modello. Sembra diverso. Può sopportare enormi forze di sterzata che a volte risultano difficili con pignone e cremagliera.
Il collegamento è distinto. Far girare queste ruote gigantesche richiede speciali trucchi meccanici senza richiedere una forza sovrumana da parte del conducente.
Meccanismo a vite senza fine e dado
Il cuore del sistema è l’ingranaggio a vite senza fine. Non aver paura quando senti il nome. È semplice fisica. Immagina due componenti principali che interagiscono all’interno di una scatola dello sterzo.
La prima parte è un blocco di metallo. C’è un foro per la vite al centro. Pensalo come un dado. Tuttavia, i denti sono incisi sulla circonferenza esterna del dado. Questi denti innestano l’ingranaggio del settore. Questo settore ingranaggio è collegato al braccio pitman. Il braccio del pitman è un collegamento fondamentale che trasferisce il movimento dalla scatola dello sterzo al resto delle sospensioni e ai tiranti.
La seconda parte è l’input. Questa è una barra filettata. Si collega direttamente al piantone dello sterzo. Gira la ruota e la barra gira.
I bulloni tipici vengono serrati ruotando il bullone in un dado di fissaggio. Va ancora più in profondità. Si fermerebbe.
Questo non è un bullone standard. L’asta filettata viene mantenuta in posizione assialmente. Non puoi andare avanti o indietro. Può solo girare.
Converte la rotazione in movimento
Quindi quando giri la canna, qualcosa deve cedere. Poiché l’asta non può muoversi verticalmente, il pezzo di metallo (dado) è costretto a muoversi.
La rotazione dell’asta spinge il blocco su e giù all’interno dell’alloggiamento.
È qui che avviene la magia. Il blocco non si limita a scorrere. Contiene cuscinetti a sfera. La sfera ruota tra la filettatura dell’asta e la filettatura del blocco. Circolano attraverso i canali, riducendo l’attrito quasi a zero.
Quando il blocco si muove in linea retta, i suoi denti esterni spingono contro il settore dentato.
L’ingranaggio del settore ruota.
Questo perno muove il braccio del pitman.
Il braccio del pitman tira o spinge il collegamento di trascinamento.
Il collegamento di trascinamento sposta i tiranti.
I tiranti inclinano le ruote.
Perché usarlo?
Perché continuare a mantenere questo sistema complesso e vasto?
Gestisce meglio la coppia. I sistemi a pignone e cremagliera possono soffrire di inceppamenti sotto carichi estremi. Sono rigidi. Non perdonano.
Il design a ricircolo di sfere è più tollerante. Assorbe meglio gli urti della strada. Se colpisci una buca in autostrada con un camion da due tonnellate, probabilmente il sistema non ti toglierà il volante dalle mani. È più liscio. È robusto.
Facilita inoltre l’integrazione con i sistemi di servosterzo. La forza lineare richiesta per spostare il dado è piccola. Può essere facilmente assistito da una pompa idraulica o da un motore elettrico.
I compromessi
Non è perfetto. Ci sono molte più parti mobili nel sistema. Più punti di attrito. Più usura. Richiede una lubrificazione regolare. rack-and-p
La cosa importante qui non è il modo in cui il bullone si attacca al blocco, ma cosa riempie il divario. I fili tradizionali sono scomparsi. Invece, gli anelli dei cuscinetti a sfera circolano all’interno dell’ingranaggio mentre ruota.
Questa non è solo ingegneria appariscente. La palla consente il sollevamento pesante riducendo l’attrito e l’usura. Ma qual è il loro vero lavoro? Uccidi la sbobbata.
Senza questo, lo sterzo sembra vago. Quando cambi direzione, i denti perdono il contatto. Le ruote sembrano allentate. Non connesso. Le palle colmano questo divario. Mantengono tutto solido. Feedback immediato.
Il servosterzo in questa configurazione rispecchia il sistema a pignone e cremagliera. Potrebbe essere utile pompare fluido ad alta pressione sull’altro lato del modulo. Un meccanismo semplice. risultati efficaci.
Ma non è solo una questione di attrezzatura.
Oltre l’ingranaggio
L’intero sistema di servosterzo non si basa solo su un’unità a ricircolo di sfere. Pompe, tubi, serbatoi e valvole di controllo devono funzionare insieme. Ogni componente gestisce un carico specifico.
- Pompa: Crea la pressione necessaria per far girare le ruote senza sforzo.
- Condutture: trasporta fluidi sotto pressione. Se fosse un tubo normale si romperebbe, quindi è rinforzato.
- Contenitore: Contiene liquido. Dovrebbe essere freddo e senza bolle.
- Valvola di controllo: controlla il flusso in base all’input. È il cervello del circuito idraulico.
Trascurare una qualsiasi di queste parti causerà il fallimento dell’intero sistema. Peggio ancora, sembra incoerente. Uno sterzo vago non è solo fastidioso. Questo è pericoloso. La precisione conta.
Il gioco meccanico viene risolto mediante un ingranaggio a ricircolo di sfere. Il resto del sistema gestisce la forza. Insieme potete far girare una macchina da due tonnellate con una sola mano.
Dove va il liquido dopo? La differenza di pressione spinge il pistone. Ora arriva il vero lavoro. Il resto è solo una pipa.
