Vrste, zasnova in princip delovanja krmilnega mehanizma

Spreminjanje smeri avtomobila poteka z obračanjem krmiljenih koles z volanom. Vendar pa je med njim in kolesi naprava, ki pretvarja napor voznikovih rok in njegovo smer, da neposredno deluje s silo na nihajne roke. Imenuje se krmilni mehanizem.

Čemu je namenjena krmilna naprava?

V splošni shemi krmiljenja mehanizem opravlja naslednje naloge:

• pretvori vrtenje vhodne gredi, na katero je priključen volanski drog, v translacijsko vrtenje krmilnih trapeznih palic;
• usklajuje silo, ki jo lahko voznik ustvari s potrebno silo na vzvodih, povezanih s krmilnimi členki podvozja, z uporabo mehanskega prenosa, ki je na voljo v konstrukciji z določenim prestavnim razmerjem;
• v večini primerov zagotavlja skupno delo s servo volanom;
• ščiti voznikove roke pred povratnim udarcem zaradi udarcev na cestišču.

Z določeno stopnjo natančnosti se lahko ta naprava šteje za menjalnik, kot se pogosto imenuje.

Različice krmilnih mehanizmov

Obstajajo tri najbolj priljubljene sheme prestav:

• polžni valj;
• stojalo in zobnik;
• vrsta krogličnega vijaka.

Vsak od njih ima svoje prednosti in področja uporabe.

Polžasti valjčni mehanizem

Ta vrsta se je v preteklosti pogosto uporabljala na vseh avtomobilih, zdaj pa je omejena zaradi številnih pomanjkljivosti v primerjavi z drugimi shemami.

Načelo delovanja polžastega gonila je vrtenje sektorskega zobatega valja s spiralnim polžastim kolesom na gredi volanskega droga. Vhodna gred reduktorja je izdelana kot ena enota s polžastim narebričenjem spremenljivega polmera in je opremljena z utornim ali klinastim priključkom za povezavo z gredjo stebra. Zobati del valja je nameščen na izhodni gredi dvonožca, s pomočjo katerega je menjalnik povezan s palicami krmilne povezave.

Celotna konstrukcija je nameščena v togo ohišje, imenovano tudi ohišje motorja zaradi prisotnosti maziva v njem. To je običajno tekoče olje za menjalnik. Izhodi gredi iz bloka motorja so zatesnjeni z uvodnicami. Ohišje motorja je privito na okvir ali pregrado karoserije motorja.

Vrtenje vhodne gredi v menjalniku se pretvori v rotacijsko-translacijsko dvonožno kroglično konico. Nanj so pritrjene palice na kolesa in dodatne trapezne ročice.

Mehanizem je sposoben prenašati znatne sile in je precej kompakten z velikimi prestavnimi razmerji. Toda hkrati je težko organizirati nadzor z minimalnim povratnim udarcem in nizkim trenjem. Od tod obseg - tovornjaki in SUV-ji, večinoma konzervativne zasnove.

Krmilne letve

Najbolj razširjen mehanizem za osebna vozila. Zobna letev je veliko bolj natančna, zagotavlja dobre povratne informacije in se dobro prilega avtomobilu.

Mehanizem stojala je sestavljen iz:

• trupi s pritrditvijo na pregrado trupa;
• zobata letev, ki leži na ležajih ležajev;
• pogonsko orodje, povezano z vhodno gredjo;
• potisni mehanizem, ki zagotavlja minimalno razdaljo med orodjem in zobato letvijo.

Izhodni mehanski konektorji letve so povezani s krogličnimi zgibi krmilnih drogov, ki preko konic delujejo neposredno z nihajnimi rokami. Ta zasnova je lažja in kompaktnejša od krmilne povezave polžastega gonila. Od tod izhaja visoka natančnost krmiljenja. Poleg tega je zračnost pogonskega gonila veliko natančnejša in stabilnejša od zapletene oblike valja in polža. In povečan povratek na volan kompenzirajo sodobni ojačevalci in blažilniki.

Vijak s kroglično matico

Takšen menjalnik je podoben polžastemu zobniku, vendar so vanj vneseni pomembni elementi v obliki segmenta zobatega zobnika z zobniškim sektorjem, ki se premika vzdolž vijaka vhodne gredi skozi krožne kovinske kroglice. Sektor stojala je povezan z zobmi na dvonožni gredi.

Zaradi uporabe kratke tirnice, ki je pravzaprav matica s kroglicami vzdolž navoja, se trenje pri visokih obremenitvah bistveno zmanjša. To je bilo namreč odločilno pri uporabi mehanizma na težkih tovornjakih in drugih podobnih vozilih. Hkrati se upoštevajo natančnost in minimalni odmiki, zaradi katerih so ti isti menjalniki našli uporabo v velikih osebnih avtomobilih premium.

Odmiki in trenje v krmilnih mehanizmih

Vsi menjalniki potrebujejo občasne nastavitve v različnih stopnjah. Zaradi obrabe se spremenijo reže v zobniških zglobih, na volanu se pojavi zračnost, znotraj katere je avtomobil neobvladljiv.

Polžasto gonilo se krmili s premikanjem sektorja zobnika v smeri, ki je pravokotna na vhodno gred. Ohranjanje zračnosti pri vseh kotih krmiljenja je težko zagotoviti, saj se obraba pojavlja različno hitro v pogosto uporabljeni smeri vožnje naravnost in redkeje v zavojih pod različnimi koti. To je pogosta težava pri vseh mehanizmih, tudi tirnice se obrabljajo neenakomerno. Pri močni obrabi je treba dele zamenjati, sicer se bo ob vrtenju volana vrzel spremenila v motnjo s povečanim trenjem, kar ni nič manj nevarno.