Cremagliera dello sterzo: cos'è e come funziona

Ogni auto è composta da diversi sistemi chiave, senza i quali il suo funzionamento è vietato o il conducente non avrà successo. Tra questi sistemi c'è lo sterzo. Il componente chiave di questo sistema è la cremagliera dello sterzo.

Consideriamo più in dettaglio la sua struttura, il principio di funzionamento, i tipi di amplificatori e alcuni comuni malfunzionamenti del meccanismo.

La storia della creazione del servosterzo

I primi rappresentanti dei veicoli a quattro ruote avevano uno sterzo primitivo. Le ruote girevoli erano fissate su una trave, che era attaccata al corpo solo nella parte centrale su una cerniera, secondo il principio del trasporto trainato da cavalli.

Un tale meccanismo non consentiva la manovrabilità dei carri semoventi e il raggio di sterzata era così grande che l'auto poteva girare completamente da qualche parte nella piazza. Inoltre, non è stato richiesto alcun servosterzo per completare la svolta.

Nel tempo, sono state apportate modifiche al sistema di sterzo per ridurre al minimo l'angolo di sterzata dell'auto. Per facilitare il guidatore (ogni volta che l'invenzione ha reso il volante più stretto), sono state sviluppate varie opzioni, che vanno dall'aumento del diametro del volante stesso all'introduzione di diversi tipi di ingranaggi nel sistema.

Come risultato di molti anni di tentativi ed errori, gli ingegneri hanno concluso che la disposizione della cremagliera dello sterzo è il mezzo d'oro tra semplicità, disponibilità e maggiore coppia dal volante. Inoltre, un tale dispositivo è compatibile con il servosterzo.

Come funziona

Il rack nella macchina si presenta sotto forma di una barra con i denti. È collegato al meccanismo di rotazione del volante. È azionato dall'albero del piantone dello sterzo mediante un ingranaggio o un ingranaggio a vite senza fine.

Quando si gira il volante, l'ingranaggio della colonna sposta la barra a seconda della direzione in cui viene girato il volante. Ai bordi della striscia sono fissate le aste dello sterzo, che a loro volta sono collegate al meccanismo del giunto girevole di ciascuna delle ruote sterzanti.

Molte moderne cremagliere dello sterzo sono inoltre dotate di un amplificatore per facilitare la rotazione del volante. Grazie all'introduzione di un tale meccanismo, il comfort e la sicurezza nelle auto sono aumentati.

Dispositivo e componenti principali

Molto spesso, nelle auto viene utilizzata una modifica dello sterzo a cremagliera e pignone. Il dispositivo di un tale meccanismo include:

• Volante - situato nella cabina dell'auto. Con il suo aiuto, l'autista imposta la direzione mentre l'auto è in movimento;
• Piantone dello sterzo: sembra un'asta di metallo attraverso la quale viene trasmessa la coppia dal volante. Per motivi di sicurezza, questo elemento ha uno o più giunti cardanici (in caso di collisione frontale, il piantone dello sterzo si ripiega in più punti, il che impedisce lesioni al torace del conducente);
• Cremagliera zigrinata. Questi denti sono impegnati dall'albero a vite senza fine del piantone dello sterzo. La costruzione è in una custodia di metallo;
• Asta della cremagliera dello sterzo - aste fissate a entrambe le estremità della guida con una connessione filettata. C'è un filo alle estremità delle aste, su cui sono avvitate le punte con cerniere;
• Le punte dello sterzo sono un tubo cavo, su un lato del quale è realizzata una filettatura interna (l'asta dello sterzo è avvitata al suo interno), e dall'altra, una cerniera collegata al fuso a snodo della ruota.

Alcune modifiche alla cremagliera dello sterzo sono dotate di un ammortizzatore. Si trova tra il corpo del rack e le aste. Lo scopo di questa parte è quello di smorzare le vibrazioni provenienti dalle ruote quando l'auto viene guidata su superfici stradali irregolari. Molto spesso, questo elemento è installato sui binari dei SUV.

Tipi e versioni

Come accennato in precedenza, gli elementi chiave della cremagliera dello sterzo non sono cambiati per molti decenni. Vengono apportate solo piccole modifiche al meccanismo, ma il principio rimane lo stesso.

L'unica cosa che distingue tutte le unità di questo tipo è il drive dell'amplificatore. Ci sono tre modifiche in totale. Consideriamo le caratteristiche di ciascuno di essi.

Cremagliera meccanica dello sterzo

Questa modifica è classica. Tutte le auto ne erano dotate fino al momento in cui furono creati amplificatori idraulici ed elettrici. Una cremagliera dello sterzo meccanico è il tipo più semplice di dispositivo. Grazie ai denti piccoli e al volante grande rispetto ad essi, il guidatore non deve fare molto sforzo per girare l'auto.

Ci sono cremagliere dello sterzo con rapporti di trasmissione diversi. Una trasmissione ad ingranaggi con un'ampiezza inferiore viene eseguita al centro della barra e questo indicatore aumenta alle estremità. Ciò rende ancora più facile per il conducente girare il volante quando si avvia o in curva ad alta velocità. E nei parcheggi, quando le ruote devono essere girate completamente, il conducente non ha bisogno di girare il volante molte volte.

Cremagliera idraulica dello sterzo

Questa modifica differisce dalla precedente in quanto il suo dispositivo ha un meccanismo aggiuntivo, dovuto all'azione idraulica. Maggiori informazioni sul principio di funzionamento del moltiplicatore idraulico. qui.

Il servofreno idraulico garantisce scorrevolezza e allo stesso tempo nitidezza della risposta della cremagliera dello sterzo sia durante la guida a velocità diverse che a vettura ferma. Questo booster fornisce anche maggiore sicurezza quando l'auto è in una carreggiata. In questo caso, le possibilità che quando si colpisce un'irregolarità il volante si stacchi dalle mani del guidatore sono molto inferiori.

Sterzo elettrico a cremagliera

Il binario elettrico è un amplificatore simile. Invece di un azionamento idraulico, nel suo design è installato un motore elettrico, che migliora il movimento della cremagliera dello sterzo.

Nelle modifiche di bilancio del booster elettrico, il motore si trova nel piantone dello sterzo. L'opzione più sicura è considerata con un amplificatore elettrico installato nella guida stessa. Questa modifica è inclusa nel pacchetto delle auto premium.

La prima opzione è la più pericolosa, perché se l'amplificatore si guasta, sarà quasi impossibile continuare a far funzionare l'auto.

Rispetto a un servosterzo, un binario elettrico presenta diversi vantaggi:

• Maggiore efficienza;
• Vengono consumate meno risorse del veicolo: il fluido di lavoro circola costantemente nel servosterzo, poiché la trasmissione della pompa è collegata alla puleggia dell'albero motore e viene disattivata solo quando il motore è spento. Il servofreno elettrico funziona solo quando si gira il volante;
• Il funzionamento del meccanismo non dipende dalla temperatura dell'aria (non è necessario riscaldare il liquido per aumentarne la fluidità);
• È necessaria meno attenzione per la manutenzione: non è necessario monitorare il livello dell'olio, poiché il meccanismo funziona secondo un principio diverso;
• Il dispositivo include meno guarnizioni diverse e non ci sono tubi flessibili, guarnizioni in grado di resistere ad alta pressione. Grazie a ciò, il meccanismo è più affidabile del servosterzo.

I principali malfunzionamenti della cremagliera dello sterzo

I seguenti segnali indicano un malfunzionamento della cremagliera dello sterzo:

• Quando si guida su una strada con scarsa copertura, compare un colpo che scompare quando si gira di più il volante;
• Riduzione o assenza di sforzi quando si gira il volante o nella sua posizione centrale;
• Il volante gira da solo;
• Dopo la svolta, il volante ritorna saldamente nella sua posizione originale o, in generale, deve essere ruotato con forza;
• Con una piccola ampiezza del volante, le ruote stesse girano molto più di prima;
• Il gioco dello sterzo è aumentato;
• Maggiore rinculo al volante durante la guida su dossi;
• Se l'auto è dotata di un moltiplicatore idraulico, il fluido scorre da sotto il paraolio, il bagagliaio o altri elementi del meccanismo sono contaminati da olio.

Se compare almeno uno dei sintomi elencati, è necessario diagnosticare immediatamente il dispositivo e ripararlo. Spesso è sufficiente acquistare un kit di riparazione e sostituire tutte le guarnizioni, le guarnizioni e le antere affinché il dispositivo inizi a funzionare correttamente.

Ecco i guasti più comuni della cremagliera dello sterzo e le opzioni di riparazione:

malfunzionamento	Come risolvere
Lavorando sui denti della barra o nell'albero della vite senza fine	Il recupero di tali elementi è impossibile, quindi vengono sostituiti con nuovi.
Rottura dell'alloggiamento del rack	Il meccanismo è completamente sostituito
Distruzione delle antere (sporco e sabbia penetrano all'interno del meccanismo, il che porta allo sviluppo o all'arrugginimento delle parti metalliche)	Sostituzione dei materiali di tenuta dal kit di riparazione
Deformazione o rottura di tiranti o punte	Le parti danneggiate vengono sostituite
La boccola è usurata o rotta, causando un gioco nel piantone dello sterzo	Sostituzione della boccola

Inoltre, il video parla di guasti e opzioni di riparazione per le cremagliere dello sterzo:

Cremagliera dello sterzo: cosa si rompe e come si ripara?

Prevenzione dei malfunzionamenti

La cremagliera dello sterzo è un meccanismo abbastanza affidabile e stabile. I suoi guasti si verificano molto spesso a causa di un funzionamento improprio del veicolo o in seguito al mancato rispetto del programma di manutenzione ordinaria.

Per prolungare la durata di questo meccanismo, è necessario attenersi a semplici regole:

• Quando si guida su strade sconnesse, ridurre la velocità dell'auto in modo da ricevere meno shock nel meccanismo dello sterzo;
• Lascia un'auto parcheggiata con ruote dritte;
• Non ruotare completamente il volante (se c'è un servosterzo, si sentirà un cigolio o un ronzio dalla pompa dell'amplificatore) e non tenerlo in questa posizione per più di 5 secondi;
• Cambiare in tempo l'olio nel serbatoio del servosterzo, controllare il livello di questo fluido;
• Effettuare periodicamente un'ispezione visiva di antere e foche;
• Riscaldare il servosterzo girando il volante un paio di volte in entrambe le direzioni prima di mettersi alla guida.

Il corretto funzionamento della cremagliera dello sterzo influisce direttamente sulla sicurezza mentre l'auto è in movimento, quindi non è possibile ignorare gli allarmi che segnalano malfunzionamenti del meccanismo.

Domande e risposte:

Cos'è una cremagliera dello sterzo? È il meccanismo mediante il quale la coppia viene trasferita dal volante al fuso a snodo. Il piantone dello sterzo converte i movimenti rotatori in movimenti lineari.

Cosa succede se si rompe la cremagliera dello sterzo? I malfunzionamenti della cremagliera dello sterzo portano a un gioco dello sterzo eccessivo, che è irto di un'emergenza sulla strada. Con una cremagliera dello sterzo difettosa, si perde la manovrabilità della macchina.

Quanto dura la cremagliera dello sterzo? Dipende dal suo design: che tipo di amplificatore contiene, che tipo di trasmissione viene utilizzata. Alcuni di loro si occupano di 70-80 mila, mentre altri lavorano regolarmente per 150.