O dispositivo, os tipos e o principio de funcionamento do bastidor de dirección

Contido

Da paleta ao bastidor: a evolución da dirección
Disposición xeral
Onde está
Conclusión

A cremalleira de dirección é a base da dirección do vehículo, coa que o condutor dirixe as rodas do coche na dirección desexada. Aínda que non vaia reparar o seu coche vostede mesmo, entender como funciona a cremalleira de dirección e como funciona este mecanismo será útil, porque coñecendo os seus puntos fortes e débiles, poderá conducir un turismo ou un jeep con máis coidado, estendéndose a súa vida útil ata a súa reparación.

O motor é o corazón do coche, pero é o sistema de dirección o que determina cara a onde vai. Polo tanto, cada condutor debería, polo menos en termos xerais, comprender como está disposto a cremalleira de dirección do seu coche e cal é o seu propósito.

Da paleta ao bastidor: a evolución da dirección

Na antigüidade, cando o home acababa de comezar a explorar a terra e a auga, pero a roda aínda non se converteu na base da súa mobilidade, as balsas e os barcos convertéronse nos principais medios de desprazamento de mercadorías a longas distancias (superando o día de viaxe). Estes vehículos mantivéronse na auga, movéndose por forzas diversas, e para controlalos empregaron o primeiro dispositivo de dirección: un remo baixado á auga, que se atopa na parte traseira da balsa ou embarcación. A eficacia deste mecanismo era lixeiramente superior a cero, e requiríanse unha forza física e unha resistencia significativas para dirixir a nave na dirección correcta.

A medida que aumentaba o tamaño e o desprazamento dos barcos, o traballo cun remo requiría cada vez máis forza física, polo que foi substituído por un volante que facía xirar a pala do temón a través dun sistema de poleas, é dicir, era o primeiro mecanismo de dirección en historia. A invención e a difusión da roda propiciou o desenvolvemento do transporte terrestre, pero a súa principal forza motriz foron os animais (cabalos ou touros), polo que en lugar dun mecanismo de control utilizouse o adestramento, é dicir, os animais viraron na dirección correcta para algúns. acción do condutor.

A invención da planta de vapor e do motor de combustión interna permitiu desfacerse dos animais de tiro e realmente mecanizar os vehículos terrestres, despois de que inmediatamente tiveron que inventarlles un sistema de dirección que funcionase cun principio diferente. Inicialmente, utilizaron os dispositivos máis sinxelos, polo que o control dos primeiros coches requiría unha enorme forza física, despois pasaron aos poucos a varias caixas de cambios, que aumentaban a potencia da forza de xiro nas rodas, pero obrigaban ao volante a xirar máis. intensivamente.

Outro problema do mecanismo de dirección que había que superar é a necesidade de virar as rodas en diferentes ángulos. A traxectoria da roda situada no interior, en relación ao xiro do lado, transcorre por un radio menor, o que significa que hai que xirar con máis forza que a roda por fóra. Nos primeiros coches non era así, polo que as rodas dianteiras desgastáronse moito máis rápido que as traseiras. Entón houbo unha comprensión do ángulo da punta, ademais, foi posible proporcionalo usando o principio da desviación inicial das rodas entre si. Cando se conduce en liña recta, isto case non ten ningún efecto sobre a goma, e ao virar en curva, aumenta a estabilidade e controlabilidade do coche, e tamén reduce o desgaste da banda de rodadura dos pneumáticos.

O primeiro elemento de control completo foi a columna de dirección (máis tarde este termo aplicouse non á caixa de cambios, senón ao mecanismo que suxeita a parte superior do eixe de dirección composto), pero a presenza dun só bípode requiría un sistema complexo para transmitindo forza de rotación a ambas as rodas. O cumio da evolución deste tipo de mecanismos foi un novo tipo de unidade, chamado "cremallera de dirección", tamén funciona no principio dunha caixa de cambios, é dicir, aumenta o par, pero, a diferenza dunha columna, transmite forza a ambos. rodas dianteiras á vez.

Disposición xeral

Aquí están os principais detalles que forman a base do deseño da cremalleira de dirección:

engrenaxe de accionamento;
ferrocarril;
énfase (mecanismo de suxeición);
vivenda;
focas, buxos e anteras.

O dispositivo, tipos e principio de funcionamento da cremallera de dirección

Cremallera de dirección en sección

Este esquema é inherente aos carrís de calquera coche. Polo tanto, a resposta á pregunta "como funciona a cremalleira de dirección" sempre comeza con esta lista, porque mostra a estrutura xeral da unidade. Ademais, colgáronse en Internet unha morea de fotos e vídeos que mostran tanto o aspecto do bloque como o seu interior, que están incluídos na lista.

engrenaxe de piñón

Esta parte é un eixe con dentes oblicuos ou rectos cortados sobre ela, provisto de rodamentos nos dous extremos. Esta configuración proporciona unha posición constante en relación á carrocería e ao bastidor en calquera posición do volante. O eixe con dentes oblicuos está en ángulo co carril, polo que se enganchan claramente cos dentes rectos do carril, o eixe con dentes rectos instalouse en máquinas dos anos 80 e 90 do século pasado, tal parte é máis fácil de fabricar, pero os seus servizos de duración son moito menores. A pesar de que o principio de funcionamento das engrenaxes cilíndricas e helicoidais é o mesmo, este último é máis fiable e non propenso a atascarse, polo que se converteu no principal nos mecanismos de dirección.

En todos os coches que se produciron desde a última década do século pasado, só se instalan eixes helicoidais, o que reduce a carga nas superficies de contacto e prolonga a vida útil de todo o mecanismo, o que é especialmente importante para bastidores que non están equipados con un impulsor hidráulico (dirección asistida) o eléctrico (EUR). A engrenaxe de tracción cilíndrica era popular na URSS e na Federación Rusa, foi colocada nas primeiras versións dos mecanismos de dirección dos vehículos de tracción dianteira, non obstante, co paso do tempo, esta elección abandonouse a favor dunha engrenaxe helicoidal, porque tal unha caixa de cambios é máis fiable e require menos esforzo para xirar a roda.

O diámetro do eixe e o número de dentes escóllense de forma que se precisen 2,5-4 voltas do volante para xirar completamente as rodas desde a posición extrema dereita ata a extrema esquerda e viceversa. Tal relación de transmisión proporciona forza suficiente nas rodas e tamén crea retroalimentación, permitindo ao condutor "sentir o coche", é dicir, canto máis difíciles sexan as condicións de condución, máis esforzo ten que facer para virar as rodas ao necesario. ángulo. Os propietarios de vehículos con cremalleira de dirección e que prefiren reparar o seu automóbil por conta propia adoitan publicar informes de reparación en Internet, proporcionándolles fotos detalladas, incluída a transmisión.

A transmisión está conectada á columna de dirección por un eixe composto con cardáns, que é un elemento de seguridade, a súa finalidade é protexer ao condutor durante unha colisión de golpear o volante no peito. Durante un impacto, tal eixe dobra e non transmite forza ao habitáculo, o que foi un problema grave nos automóbiles na primeira metade do século pasado. Polo tanto, nas máquinas de dereitas e zurdas, esta engrenaxe está situada de forma diferente, porque a cremalleira está no medio e a engrenaxe está ao lado do volante, é dicir, no bordo mesmo da unidade.

Rake

A cremalleira en si é unha barra redonda de aceiro endurecido, nun extremo da cal hai dentes correspondentes ao engranaje de transmisión. En media, a lonxitude da parte de engrenaxe é de 15 cm, o que é suficiente para xirar as rodas dianteiras desde a extrema dereita á extrema esquerda e viceversa. Nos extremos ou no medio do carril, fanse orificios roscados para fixar as varillas de dirección. Cando o condutor xira o volante, a transmisión move a cremalleira na dirección adecuada e, grazas a unha relación de transmisión bastante grande, o condutor pode corrixir a dirección do vehículo en fraccións de grao.

Cremalleira de dirección

Para o funcionamento eficaz deste mecanismo, o carril está fixado cunha manga e un mecanismo de suxeición, o que lle permite moverse á esquerda e á dereita, pero evita que se afaste da engrenaxe motriz.

Mecanismo de sujeción

Cando se conduce por terreos irregulares, a caixa de cambios da dirección (par cremallera/piñón) experimenta cargas que tenden a modificar a distancia entre ambos elementos. A fixación ríxida do bastidor pode provocar o seu encaixe e a imposibilidade de xirar o volante e, polo tanto, de realizar unha manobra. Polo tanto, a fixación ríxida só está permitida nun lado do corpo da unidade, afastado da engrenaxe de accionamento, pero non hai unha fixación ríxida no outro lado e o bastidor pode "xogar" un pouco, movéndose en relación co engrenaxe de accionamento. Este deseño proporciona non só unha pequena reacción que evita que o mecanismo se encaixe, senón que tamén crea unha retroalimentación máis forte, permitindo que as mans do condutor sintan mellor a estrada.

O principio de funcionamento do mecanismo de suxeición é o seguinte: un resorte cunha certa forza presiona a cremalleira contra a engrenaxe, garantindo unha axustada axustada dos dentes. A forza transmitida desde as rodas, que presiona a cremalleira á engrenaxe, transfírese facilmente por ambas partes, porque están feitas de aceiro endurecido. Pero a forza dirixida na outra dirección, é dicir, afastar os dous elementos un do outro, compénsase pola rixidez do resorte, polo que a cremalleira afástase lixeiramente da engrenaxe, pero isto non afecta o enganche de ambas as partes.

Co paso do tempo, o resorte deste mecanismo perde a súa rixidez e unha inserción feita de metal brando ou plástico duradeiro moe contra o carril, o que leva a unha diminución da eficiencia de presionar o par de engrenaxes bastidores. Se as pezas están en bo estado, a situación corríxese apretando, presionando o resorte contra a barra móbil cunha porca e restablecendo a forza de suxeición correcta. Os especialistas en reparación de automóbiles adoitan publicar nos seus informes fotos tanto de partes danadas deste mecanismo como de tirantes, que despois se publican en varios portais de automóbiles. Se o desgaste das pezas alcanzou un valor perigoso, entón substitúense por outras novas, restablecendo o funcionamento normal de todo o mecanismo.

Vivenda

O corpo da unidade está feito de aliaxe de aluminio e tamén está equipado con refuerzos, grazas aos cales foi posible reducir o peso o máximo posible sen perder forza e rixidez. A forza do corpo é suficiente para garantir que as cargas que se producen durante a condución, mesmo en terreos irregulares, non o danen. Ao mesmo tempo, o esquema do espazo interno do corpo garante o funcionamento eficiente de todo o mecanismo de dirección. Ademais, a carrocería dispón de orificios para fixar á carrocería do coche, grazas aos cales recolle todos os elementos da dirección, garantindo o seu traballo coordinado.

Focas, buxos e anteras

Os casquiños instalados entre a carrocería e o carril teñen unha alta resistencia ao desgaste e tamén facilitan o movemento da barra no interior da carrocería. Os selos de aceite protexen a zona lubricada do mecanismo, é dicir, o espazo ao redor da engrenaxe motriz, evitando a perda de lubricante e tamén a illa do po e da sucidade. As anteras protexen as zonas abertas do corpo polas que pasan as varillas de dirección. Segundo o modelo da máquina, están unidos aos extremos ou ao medio do carril, en todo caso, son as anteras as que protexen as zonas abertas do corpo do po e da sucidade.

Modificacións e tipos

A pesar de que no albor da súa aparición, o rastrillo era o mellor tipo de mecanismo de dirección, o desenvolvemento da tecnoloxía levou aos fabricantes a modificar aínda máis este dispositivo. Dado que os principais mecanismos desde a aparición da unidade, así como o deseño e o esquema do seu funcionamento non cambiaron, os fabricantes dirixiron os seus esforzos para aumentar a eficiencia instalando varios dispositivos amplificadores.

O primeiro foi o impulsor hidráulico, cuxa principal vantaxe foi a sinxeleza do deseño con esixencias extremas para un funcionamento correcto, porque os bastidores de dirección con dirección asistida non toleraban virar ao ángulo máximo a altas velocidades do motor. A principal desvantaxe da dirección asistida foi a dependencia do motor, porque a el está conectada a bomba de inxección. O principio de funcionamento deste dispositivo é que cando se xira o volante, o distribuidor hidráulico subministra fluído a unha das dúas cámaras, cando as rodas alcanzan o xiro correspondente, o subministro de fluído detense. Grazas a este esquema, a forza necesaria para xirar as rodas redúcese sen perda de feedback, é dicir, o condutor dirixe e sente a estrada de forma eficaz.

O seguinte paso foi o desenvolvemento dunha cremallera de dirección eléctrica (EUR), con todo, os primeiros modelos destes dispositivos provocaron moitas críticas, xa que moitas veces se producían falsas alarmas, polo que o coche xiraba espontaneamente mentres conducía. Despois de todo, o papel do distribuidor foi desempeñado por un potenciómetro, que, por varias razóns, non sempre daba a información correcta. Co paso do tempo, este defecto eliminouse case por completo, polo que a fiabilidade do control do EUR non é de ningún xeito inferior á dirección asistida. Algúns fabricantes de automóbiles xa están utilizando a dirección asistida eléctrica, que combina as vantaxes dos dispositivos eléctricos e hidráulicos, ademais de carecer das súas desvantaxes.

Polo tanto, hoxe adoptouse a seguinte división en tipos de bastidores de dirección:

simple (mecánico) - case nunca usado debido á baixa eficiencia e á necesidade de facer un gran esforzo para xirar as rodas no seu lugar;
con reforzo hidráulico (hidráulico) - son un dos máis populares debido ao seu deseño sinxelo e alta capacidade de mantemento, pero o reforzo non funciona cando o motor está apagado;
con booster eléctrico (eléctrico) - tamén son un dos máis populares, substituíndo gradualmente as unidades con dirección asistida, porque funcionan mesmo cando o motor está apagado, aínda que o problema do funcionamento aleatorio aínda non se eliminou por completo;
cun impulsor hidráulico eléctrico, que combinan as vantaxes dos dous tipos anteriores, é dicir, funcionan mesmo cando o motor está apagado e non "agradar" ao condutor con viaxes aleatorias.

cremallera de dirección con EUR

Este principio de clasificación permite ao propietario ou comprador potencial dun turismo avaliar inmediatamente todas as vantaxes e desvantaxes da dirección dun modelo en particular.

Intercambiabilidade

Os fabricantes de automóbiles case nunca producen mecanismos de dirección de cremalleira e piñón, a excepción foi AvtoVAZ, pero aínda alí este traballo foi transferido aos socios, polo tanto, en caso de defectos graves nesta unidade, cando as reparacións non son rendibles, é necesario elixir non só o modelo, pero tamén o fabricante deste mecanismo. Un dos líderes neste mercado é ZF, especializada na produción de todo tipo de unidades, desde transmisións automáticas ata mecanismos de dirección. En lugar do carril ZF, pode tomar un analóxico chinés barato, porque o seu circuíto e dimensións son os mesmos, pero non durará moito, a diferenza do dispositivo orixinal. Moitas veces, os coches cuxa idade superou os 10 anos están equipados cun carril doutros fabricantes, o que se confirma coas fotos das súas marcas publicadas en Internet.

Moitas veces, os artesáns do garaxe colocan bastidores de dirección de coches estranxeiros, por exemplo, varios modelos de Toyota, nos coches domésticos. Tal substitución require unha alteración parcial da parede traseira do compartimento do motor, pero o coche recibe unha unidade moito máis fiable que supera os produtos AvtoVAZ en todos os aspectos. Se o carril do mesmo "Toyota" tamén está equipado cun impulsor eléctrico ou hidráulico, incluso o antigo "Nine" de súpeto, en termos de confort, achégase bruscamente aos coches estranxeiros do mesmo período.

Funcionamentos graves

O dispositivo da cremallera de dirección é tal que este mecanismo é un dos máis fiables do coche, e a maioría das avarías están asociadas ao desgaste (danos) dos consumibles ou a accidentes de tráfico, é dicir, accidentes ou accidentes. Na maioría das veces, os reparadores teñen que cambiar anteras e selos, así como bastidores e engrenaxes desgastadas, cuxo quilometraxe supera os centos de miles de quilómetros. Tamén ten que apertar periodicamente o mecanismo de suxeición, que se debe ao esquema do mecanismo de dirección, pero esta acción non require ningunha substitución de pezas. Moito menos frecuentemente, o corpo desta unidade, que se rachou debido a un accidente, require substitución, nese caso o carril, engrenaxe e mecanismo de suxeición útiles transfírense ao corpo doador.

Os motivos comúns para reparar este nodo son:

xogo de dirección;
bater ao conducir ou virar;
dirección excesivamente lixeira ou axustada.

Estes defectos están asociados ao desgaste dos principais compoñentes que compoñen a cremallera de dirección, polo que tamén se poden atribuír a consumibles.

Onde está

Para entender onde está a cremalleira de dirección e como ten, coloque o coche nun ascensor ou paso elevado, despois abra o capó e xire as rodas en calquera dirección ata que se deten. Despois segue por onde levan as varillas de dirección, aquí é onde se sitúa este mecanismo, semellante a un tubo de aluminio acanalado, ao que encaixa o cardán do eixe de dirección. Se non tes experiencia en reparación de automóbiles e non sabes onde se atopa este nodo, mira as fotos e os vídeos onde os autores mostran a localización do carril nos seus coches, así como as formas máis cómodas de acceder a el: isto evitarache moitos erros, incluído o número que provoca lesións.

Vexa tamén: Amortiguador da cremalleira de dirección - propósito e regras de instalación

Independentemente do modelo e do ano de fabricación, este mecanismo está sempre situado na parede traseira do compartimento do motor, polo que se pode ver dende o costado da roda invertida. Para a reparación ou substitución, é máis cómodo acceder a el desde arriba, abrindo o capó, ou desde abaixo, eliminando a protección do motor, e a elección do punto de acceso depende do modelo e configuración do coche.