Sistemul de directie
1. Rolul Rolul si conditii conditiile le impuse impuse sistemul sistemului ui de directi directiee
Sistemul de directie asigura maniabilitatea automobilului, adica capacitatea acestuia de a se deplasa in directie comandata de catre conducator, respectiv de a executa virajele dorite si de a mentine mersul rectiliniu, atunci cand virajele nu sunt necesare. Schimbarea directiei (virarea) automobilului se realizeaza prin pozitionarea rotilor de directie. Operatia de pozitionare, prin rotire, a rotilor in vederea virarii automobilului se numeste bracarea. Sistemul de directie este unul din mecanismele principale ale automobilului care are un rol hotarator asupra sigurantei circulatiei, mai ales in conditiile cresterii continue a parcului de automobile si a vitezei lor de deplasare. Sistemul de directie trebuie sa satisfaca urmatoarele conditii: Stabilizarea miscarii rectilinii (rotile de directie dupa ce virajul s-a efectuat sa aiba tendinta de a reveni in pozitia corespunzatoare mersului in linie dreapta); Sa asigure manevrarea usoara a directiei (efortul necesar pentru manevrarea directiei sa fie cat mai redus); Unghiurile de asezare a rotilor sa se modifice cat mai putin in timpul virarii; Sa permita obtinerea unei raze minime de viraj cat mai reduse; Sa aiba un randament cat mai ridicat; Sa elimine oscilatiile unghiulare ale rotilor de directie in jurul pivotilor fuzetelor (fenomen cunoscut sub denumirea de shimmy si care produce uzarea articulatiilor si pneurilor, precum si instabilitatea directiei); Sa fie suficient de ireversibil, astfel incat socurile provenite din neregularitatile caii sa fie transmise cat mai atenuate la volan; Sa permita o manevrare rapida a directiei (unghiurile de rotatie ale volanului sa fie sufi suficcient ient de mi mici ci pent pentrru a real realiz izaa o condu onduccere ere sigur iguraa in rapo raport rt cu vit viteza eza automobilului); Sa necesite acelasi numar de rotatii ale volanului ( de la pozitia rotilor de mers in linie dreapta) pentru aceeasi raza de viraj la stanga sau la dreapta; Sa permita inclinarea rotilor in viraj, astfel incat sa nu se produca alunecarea lor; asiguree compat compatibi ibilit litate ateaa direct directiei iei cu suspe suspensi nsiaa (oscil (oscilati atiile ile suspen suspensie sieii sa nu Sa asigur provoace oscilatiile rotilor de directie); Sa permita reglarea si intretinerea usoare; Sa nu prezinte uzuri excesive care pot duce la jocuri mari si prin aceasta la micsorarea sigurantei conducerii; Constructiaa sa fie simpla, simpla, sa nu produca blocari si sa prezinte o durabilit durabilitate ate cat mai Constructi mare.
2. Stabi Stabiliz lizare area a rotilor rotilor de direc directie tie
In scopul asigurării unei bune ţinute de drum a automobilului , roţile de direcţie se stabilizează. stabilizează. Prin stabilirea roţilor de direcţie se înţelege capacitatea lor de a-şi menţine direcţia la mersul mersul în linie linie dreaptă şi de a reveni reveni în această poziţie, după ce au au fost fost bracate bracate sau deviate sub influenţa unor forţe perturbatoare . Dintre măsurile constructive, care dau naştere la momentele de stabilizare, unghiurile de aşezare a roţilor şi pivoţilor roţilor fuzetelor de direcţie prezintă anumite unghiuri în raport cu planul longitudinal şi transversal al automobilului ( fig.3).
Fig. 3 a
Fig. 3 b
Fig. 3. Unghiurile de aşezare ale roţilor şi pivoţilor La pivoţi pivoţiii fuzete fuzetelor lor se deoseb deosebesc esc două două unghiu unghiuri: ri: unghiu unghiull de încli înclinar naree longitudinală β şi unghiul de înclinare transversală δ . Roţile direcţie, ca şi pivoţii, prezintă două unghiuri: unghiul de cădere sau de carosaj carosaj α şi unghiul de convergenţă p. Unghiul de înclinare înclinare longitudinală longitudinală a pivotului
(sau unghiul de fugă) (fig. 3).
Reprezintă Reprezintă înclinare înclinareaa longitudin longitudinală ală a pivotului şi se obţine obţine prin înclinarea înclinarea pivotului în aşa fel încât prelungirea axei lui să întâlnească calea într-un punct A, situat înaintea punctului B de contact al roţii. Unghiul de înclinare longitudinală a pivotului face ca, după bracare, roţile de direcţie să aibă tendinţa de revenire la poziţia poziţia de mers în linie linie dreaptă.
În timpul virajului automobilului ( fig. 4), forţa centrifugă Fc, aplicată în centrul de masă, provoacă apariţie între roţi şi cale a reacţiunilor Y 1. Şi Şi Y 2, care care se consideră că acţioneaz acţioneazăă în centrul centrul suprafeţe suprafeţeii de contact contact a pneului pneului . Datorită Datorită faptului faptului că pivotul pivotul pneului este înclinat cu unghiul β , reacţiunea Y1, a unei roţi dă naştere la un moment stabilizator dat de relaţia : M S = Y 1 ⋅ a ′ = Y 1 ⋅ r r sin β
2. Stabi Stabiliz lizare area a rotilor rotilor de direc directie tie
In scopul asigurării unei bune ţinute de drum a automobilului , roţile de direcţie se stabilizează. stabilizează. Prin stabilirea roţilor de direcţie se înţelege capacitatea lor de a-şi menţine direcţia la mersul mersul în linie linie dreaptă şi de a reveni reveni în această poziţie, după ce au au fost fost bracate bracate sau deviate sub influenţa unor forţe perturbatoare . Dintre măsurile constructive, care dau naştere la momentele de stabilizare, unghiurile de aşezare a roţilor şi pivoţilor roţilor fuzetelor de direcţie prezintă anumite unghiuri în raport cu planul longitudinal şi transversal al automobilului ( fig.3).
Fig. 3 a
Fig. 3 b
Fig. 3. Unghiurile de aşezare ale roţilor şi pivoţilor La pivoţi pivoţiii fuzete fuzetelor lor se deoseb deosebesc esc două două unghiu unghiuri: ri: unghiu unghiull de încli înclinar naree longitudinală β şi unghiul de înclinare transversală δ . Roţile direcţie, ca şi pivoţii, prezintă două unghiuri: unghiul de cădere sau de carosaj carosaj α şi unghiul de convergenţă p. Unghiul de înclinare înclinare longitudinală longitudinală a pivotului
(sau unghiul de fugă) (fig. 3).
Reprezintă Reprezintă înclinare înclinareaa longitudin longitudinală ală a pivotului şi se obţine obţine prin înclinarea înclinarea pivotului în aşa fel încât prelungirea axei lui să întâlnească calea într-un punct A, situat înaintea punctului B de contact al roţii. Unghiul de înclinare longitudinală a pivotului face ca, după bracare, roţile de direcţie să aibă tendinţa de revenire la poziţia poziţia de mers în linie linie dreaptă.
În timpul virajului automobilului ( fig. 4), forţa centrifugă Fc, aplicată în centrul de masă, provoacă apariţie între roţi şi cale a reacţiunilor Y 1. Şi Şi Y 2, care care se consideră că acţioneaz acţioneazăă în centrul centrul suprafeţe suprafeţeii de contact contact a pneului pneului . Datorită Datorită faptului faptului că pivotul pivotul pneului este înclinat cu unghiul β , reacţiunea Y1, a unei roţi dă naştere la un moment stabilizator dat de relaţia : M S = Y 1 ⋅ a ′ = Y 1 ⋅ r r sin β
Fig. 4. Schema virajului unui automobil şi forţele care dau naştere momentelor stabilizatoare ale roţilor datorită unghiului de înclinare longitudinală longitudinală a pivotului Acest moment caută să readucă roata în poziţia corespunzătoare mersului în linie dreaptă şi se numeşte moment stabilizator. Prezenţa unghiului β face ca ca manevrarea automobilului să fie fie mai grea, deoarece, deoarece, la bracarea roţilor, trebuie să se se învingă momentul stabilizator. stabilizator. Reacţiunile laterale dintre pneu şi cale apar mai frecvent în urma unor acţiuni asupra automobilului a unor forţe centrifuge; de aceea momentul de stabilizare realizat prin înclinarea longitudinală a pivotului este proporţional cu pătratul vitezei şi poartă denumirea de moment stabilizator de viteză. Momentul stabilizator creşte cu cât pneurile sunt mai elastice, deoarece reacţiunea laterală se deplasează deplasează mai mult, mult, în spate, faţă faţă de centrul suprafeţei de contact. contact. În general, mărirea elasticităţii elasticităţii pneurilor se realizează prin scăderea presiunii lor interioare. De aceea, aceea, la la un automo automobil bil cu cu pneuri pneuri cu cu mare mare elastici elasticitate tate , pentru pentru a nu îngreuna îngreuna prea mult manevrarea, unghiul de înclinare longitudinală a pivotului β se micşoreaz micşorează, ă, iar în unele unele cazuri, se adoptă pentru acest unghi valori nule sau chiar negative ( ajungând până la 1º 30´ ). La automobilele cu puntea rigidă, valoarea unghiului β este de 3- 9°, iar la cele cu roţi cu suspensie independentă de 1-3°30´. Unghiul de înclinare înclinare transversală (laterală) a pivotului δ ( fig. 3 b) dă naştere la un moment stabilizator care acţionează asupra roţilor bracate. La bracare datorită unghiului de înclinare transversală, roţile tind să se deplaseze în jos jos ( în cazul unei bracări de 180° această deplasare ar avea valoarea egală cu hmax (fig. 5 a), a), dar deoarece acest lucru nu este este posibil, întrucât roata se sprijină pe drum, rezultă rezultă o ridicare a pivotului, respectiv a punţii din faţă şi a cadrului (caroseriei) (fig. 5 b). Sub acţi acţiun unea ea greu greută tăţi ţiii pre prelu luat atee de punt puntea ea din din faţ faţă, ă, roţi roţile le tind tind să revi revină nă la pozi poziţi ţiaa corespunzătoare mersului în linie dreapă, care corespunde energiei potenţiale minime, dând naştere la un moment de stabilizare .
Fig. 5 a
fig. 5 b
Fig. 5. Schema bracării roţilor la care pivotul fuzetei are unghiul de înclinare transversală δ Bracarea roţilor de direcţie necesită un lucru mecanic egal cu produsul dintre greutatea ce revine roţilor de direcţie şi mărimea ridicării punţii din faţă . Rezultă, deci, că la bracarea roţilor de direcţie trebuie învins momentul de stabilizare ce apare datorită unghiului δ , necesitând pentru aceasta o creştere a efortului la volan , şi respectiv, o înrăutăţire a manevrabilităţii automobilului. Momentul de stabilizare depinde de greutatea care revine roţilor de direcţie şi de aceea se întâlneşte şi sub denumirea de moment de stabilizare a greutăţii. Unghiul de înclinare transversală a pivotului conduce la micşorarea direcţiei c între punctul de contact al roţii cu solul şi punctul de intersecţie a axei pivotului cu suprafaţa de rulare ( distanţa denumită deport) . Aceasta conduce la reducerea efortului necesar manevrării volanului, deoarece momentul rezistenţei la rulare R faţă de axa pivotului, se reduce în raportul b/a ( fig.3). Valorile uzuale ale deportului sunt cuprinse între 40-60 mm, existând însă şi multe cazuri când se întâlnesc valori mai mici sau mai mari. Trebuie însă menţionat că, la o reducere exagerată a deportului, se reduc momentul stabilizator al roţilor de direcţie şi stabilitatea automobilului.
La automobilele actuale, unghiul de înclinare transversală a pivotului are valori de 4- 10°. reprezintă înclinarea roţii faţă de planul vertical (v. fig. 3 b). Acest unghi contribuie la stabilizarea direcţiei împiedicând tendinţa roţilor de a oscila datorită jocului rulmenţilor. Prin înclinarea roţiii cu unghiul α , greutatea ce revine asupra ei G, va da o componentă G´ şi o componentă orizontală H, care va împinge tot timpul rulmenţii către centru, făcând să dispară jocul lor şi reducând solicitările piuliţei fuzetei. Unghiul α va micşora totodată şi el deportul c al roţii , ceea ce face ca momentul necesar bracării roţilor să fie mai mic, deci o manevrare mai uşoară a volanului. Unghiul de cădere sau de carosaj α
La automobilele cu punţi rigide, unghiul de cădere variază la trecerea roţilor peste denivelările căii de rulare, iar la unele automobile cu punţi articulate, unghiul de cădere variază cu sarcină. De aceea, la unele automobile, unghiul de cădere trebuie măsurat cu automobilul încărcat cu anumită sarcină, precizată de cartea tehnică a acestuia . Valoarea unghiului de căderere este de 0-1° . Mai rar, se adoptă şi valori negative. În timpul exploatării automobilului, bucşele fuzetei se uzează, iar unghiul de cădere se micşorează , putând ajunge , uneori, la valori negative, chiar dacă iniţial el a avut o valoare pozitivă. Unghiul de cădere conduce la o uzare mai pronunţată a pneurilor. Unghiul de convergenţă sau de închidere a roţilor din faţă p (fig. 6 a) este unghiul de înclinare în plan automobilului.
orizontal
a
roţii faţă
de
planul
longitudinal al
Unghiul de convergneţă este cuprind între 0º10´ şi 0º30´. În practică convergenţa roţilor este exprimată prin diferenţa C = A – B în care A şi B reprezintă distanţele dintre anvelopele sau jantele celor două roţi, măsurate în faţă sau în spatele roţilor, la nivelul fuzetelor sau la cel indicat în cartea tehnică. Convergenţa roţilor este necesară pentru a compensa tendinţa de rulare divergentă a lor, cauzată de unghiul de cădere. Convergenţa se alege asfel încât, în condiţiile normale de deplasare, roţile să aibe tendinţa să ruleze paralel. Dacă convergenţa nu este corespunzătoare, se produce o uzare excesivă a pneurilor şi, în acelaşi timp, cresc rezistenţele la înaintarea automobilelor, făcând să crească şi consumul de combustibil. Tendinţa de rulare divergentă, cauzată de unghiul de cădere, se explică prin deformarea pneurilor în contact cu calea. În acest caz, ele au tendinţa de a rula la fel ca două trunchiuri de con ( fig. 6 b) cu vârfurile O1 si O2 . Prin închiderea roţilor spre faţă, vârfurilor trunchiurilor de con imaginare se deplasează în punctele O´1 şi O´2, anulând tendinţa de rulare divergentă a roţilor . Convergenţa este de 0 – 5 mm la autoturisme, ajungând la autocamioane şi autobuze până la 8-10 mm.
Fig.6. Convergenţa roţilor de direcţie şi tendinţa de rulare divergentă a lor La automobilele cu puntea motoare în spate mai există o tendinţă de rulare divergentă a roţilor, datorită faptului că pivoţii nu sunt aşezaţi în planul roţii, ci sunt deplasaţi înspre interior cu distanţa l ( fig.6 c). În timpul deplasării automobilului , fuzetele sunt împinse cu forţele F 1 care vor acţiona în punctele P de articulaţie cu osia, iar rezistenţele la înaintare vor acţiona în punctele C , care se găsesc în planul median al roţilor (s-a neglijat unghiul de cădere α ). Din această dispunere rezultă la fiecare roată un moment M = R . l, care va căuta să imprime roţilor o rulare divergentă. La autoturismele care au puntea motoare în faţă, tendinţa se petrece tocmai invers, adică roţile caută să se închidă în faţă. Din această cauză la unele din aceste automobile, convergenţa este negativă . De asemenea, convergenţa roţilor elimină tendinţa lor de a oscila la viteze mari. 3. Tipuri constructive de sisteme de directie Părţile componente şi clasificarea sistemelor de direcţie
Pentru a schimba direcţia automobilului, conducătorul acţionează asupra volanului l (fig.A), care transmite mişcarea prin intermediului axului 2, la melcul 3, se angrenează cu sectorul dinţat 4. Pe axul sectorului dinţat se află levierul de direcţie (comandă) 5, care este în legătură cu bara longitudinală de direcţie (comanda) 6 . Prin rotirea sectorului dinţat, deci şi a levierului de direcţie, bara logitudinală de direcţie va a vea o mişcare axială care depinde de sensul de rotaţie a sectorului dinţat.
Fig. A. Părţile componente ale sistemului de direcţie. Prin deplasarea axială a barei longitudinale de direcţie, braţul fuzetei 1 l va roti fuzeta 9 în jurul pivotului 10 şi o dată cu ea şi roata din stânga.Legătura care există între fuzeta 9 şi fuzeta 13, prin intermediul levierelor 8 şi 14 şi bara transversală de direcţie 7, va produce rotirea 13. Patrulaterul format din puntea propriu – zisă 12, levierele fuzetelor 8 şi14 şi bara transversală de direcţie 7 se numeşte trapezul direcţiei.
Volanul de direcţie este realizat, în general, din material plastic cu armătură metalică, având forma circulară cu 1-3 spiţe. Axul volanului este format dintr-o bucată sau din două bucăţi , legate între ele printr-o articulaţie cardanică elastică de cauciuc. Soluţia din două bucăţi se foloseşte atunci când caseta de direcţie nu se află pe direcţia axului volanului . Din motive de securitate, începe să se răspândească la autoturisme soluţia cu coloana volanului deformabilă, sub acţiunea unui şoc piternic. În general s-a răspândit soluţia coloanei telescopice, compusă din două tuburi, care devin telescopice la o anumită forţă axială. Launele automobile poziţia volanului poate fi reglată ( prin deplasarea în durecţie axială şi înclinare cu un anumit unghi). Elementele componente ale sistemului de direcţie se împart în două grupe, în funcţie de destinaţia lor, şi anume : comandă a direcţiei, ce serveşte la transmiterea mecanismul de acţionare sau mişcării de la volan la levierul de direcţie; transmisia direcţiei , cu ajutorul căreia mişcarea este transmisă de la levierul de direcţie la fuzetele roţilor. Sistemele de direcţie se clasifică după mai multe criterii şi anume : locul de dispunere a mecanismului de acţionare, tipul mecanismului de acţionar, particularităţile transmisiei, locul unde sunt plasate roţile de direcţie. După locul de dispunere a mecanismului de acţionare a direcţiei , se deosebesc sisteme de direcţie pe dreapta şi sisteme de direcţie pe stânga. După tipul mecanismului de acţionare, sistemele de direcţie se clasifică în funcţie de : - raportul de transmitere, care poate fi constantin sau variabil ; - tipul angrenajului, întâlnindu-se mecanismele cu melc, cu şurub, cu manivelă şi cu roţi dinţate ; - tipul comenzii, care poate fi : mecanică, mecanică cu servomecanism (hidraulic, pneumatic sau electric) şi hidraulică ; După particularităţile transmisiei direcţiei,clasificarea se face în funcţie de : - poziţia trapezului de poziţie în raport cu puntea din faţă, care poate fi anterior sau posterior ; - construcţia trapezului de direcţie, care poate fi cu bară transversală de direcţie la puntea din faţă, la puntea din spate sau la ambele punţi. Mecanismul de acţionare a direcţiei
Condiţiile impuse sistemului de direcţie sunt satisfăcute în mare măsură de construcţia mecanismului de acţionare, care trebuie să îndeplinească următoarele condiţii: să fie reversibil pentru a permite revenirea roţilor de direcţia în poziţia corespunzătoare mersului în linie dreaptă după încetarea efortului aplicat volanului; să aibă un randament ridicat; pierderile prin frecare în mecanismul de direcţie să fie cât mai mici; Este indicat să aibă un randament mai mare la transmitere a mişcării de la volan la levierul de direcţie şi un randament mai redus de la levier la volan pentru ca şocurile
provocate roţilor de neregularităţile căii să fie absorbite în mare măsură în mecanism şi să se transmită cât mai atenuate la volan ; să asigure caracterul şi valorile necesare ale raportului de transmitere ; să aibe un număr minim de puncte de reglare, cu posibilitatea obligatorie de reglare a jocului dintre elementul conducător şi condus al mecanismului . Mecanismele de acţionare a direcţiei se clasifică în funcţie de tipul elementului conducător şi condus prin care se transmite momentul de la volan la axul levierului de direcţie. Ca element conducător se utilizează melcul cilindric , melcul globoidal, şurubul sau roata dinţată, iar ca element condus poate fi utilizat sectorul dinţat sectorul elicoidal, rola, manivela, piuliţa sau cremaliera. În prezent cele mai răspândite sunt mecanismele de acţionare cu melc globoidal şi rolă şi cu pinion şi cremalieră . Mecanismul de acţionare cu melc globoidal şi rolă se compune dintr-o rolă simplă, dublă sau triplă( în funcţie de efortul ce trebuie transmis) şi un melc globoidal. Datorită faptului că între melc şi rolă există o frecare de rostogolire , mecanismul are un randament ridicat. Melcul globoidal 4 (fig.7) este montat la capătul axului volanului 3 şi se sprijină în caseta 8, prin intermediul a doi rulmenţi 9 şi 12 . Rola 6 este montată pe bolţul 5 între braţele furcii 14, prin intermediul a doi rulmenţi.Furca 14 este executată dintr-o bucată cu axul 7 al levierului de direcţie 23, fixat pe piuliţa 24 .Axul levierului de direcţie este montat în caseta de direcţie având un capăt sprijint pe rulmentul 19. Garnitura de etanşare 22 şi simeringul 15 împiedică intrarea impurităţilor în interiorul casetei.
Fig. 7.
Mecanismul de acţionare a direcţiei utilizat la autoturismul ARO
Capacul 10 fixat cu şuruburi acţionează asupra bucşei 11 ce conţine inelul exterior al rulmentului 9. Garniturile de reglaj 2, de sub capac, servesc la reglarea jocului axial al melcului. În capacul lateral al casetei 20 se găsesc şurubul 18 , care este legat de axul levierului de direcţie.Reglarea jocului angrenajului dintre melcul globoidal şi rolă, care sunt montate excentric, se face prin şurubul de reglare 18 (protejat de piuliţa 17 ), care deplasează axial rola împreună cu axul 7 . Fixarea piuliţei după reglare se face cu ştiftul 16. Buşonul 21 serveşte pentru introducerea lubrefiantului în casetă.Cuplajul elastic din cauciuc 1 face legătura între partea inferioară a axului volanului 3 şi partea centrală (axul volanului este divizat în trei părţi). Garnitura 13 asigură etanşarea axului volanului la intrarea în casetă.
Fig. 8. Sistemul de direcţie de la automobilele Roman Mecanismul de la autocamioanele Roman se compune din caseta de direcţie propriu-zisă 4 ( fig.8), caseta 13 cu angrenajul în unghi şi trompa 14 în interiorul căreia se află axul de transmisie dintre angrenajul de direcţie.Caseta de direcţie propriu – zisă are angrenajul format dintr-un melc globoidal şi o rolă triplă. Melcul globoidal 8 (fig.9.a) este montat în casetă pe doi rulmenţi cu rolele 7 şi 9. Prin capacul 4 trece ţeava 5 pentru menţinerea nivelului uleiului din casetă. Între capac şi casetă se montează garnitura 6 , care serveşte la reglarea jocului axial al melcului globoidal. În angrenare cu melcul globoidal se află rola 13, montată pe bolţul 19, între braţele furcii 20, prin intermediul a doi rulmenţi cu ace. Axul 12 face corp comun cu furca şi este fixat la un capăt în capacul 16 , pe rulmentul cu ace 15, iar la celălalt capăt în casetă pe bucşele 2 şi 3. În zona cu caneluri a axului 12, se montează levierul de direcţie, fixat cu piuliţa 1. Jocul între melc şi rolă se reglează cu ajutorul şurubului de reglaj 14, montat în capacul 16.
În fig. 9.b. este reprezentată o secţiune prin această casetă.
Fig.9. Mecanismul de acţionare cu melc globoidal şi rolă de la autocamioanele Roman Mecanismul de acţionare cu pinion şi cremalieră
Acest tip de mecanism (fig.10) se utilizează destul de des la autoturismele cu suspensie independentă a roţilor şi bară transversală de direcţie. În felul acesta , numărul articulaţiilor transmisiei direcţiei se reduce la patru faţă de alte soluţii care necesită cel puţin şase articulaţii.
Fig.10. Mecanismul de acţionare a direcţiei cu pinion şi cremalieră Pinionul cu dinţi înclinaţi 8 al axului volanului 5 este montat pe doi rulmenţi radiali axiali 7, al căror joc se reglează cu garnituri montate sub capacul inferior al casetei de direcţie . Cremaliera 9 este realizată pe o bară de secţiune circulară, care este introdusă în ţeava de oţel 6 . Angrenarea corectă între pinion şi cremalieră este asigurată de dispozitivul 3. Jocul angrenajului se stabileşte cu ajutorul garniturilor 2. În orificiul din centrul suportului se montează plunjerul de bronz 4, care este apăsat de
arcul 10, pe cremalieră. Efortul produs de plunjer nu trebuie să depăşească o anumită valoare pentru a nu provoca griparea, realizând numai frecarea necesară a mecanismului. Capetele cremalierei se asamblează cu barele oscilante prin articulaţii sferice. Pătrunderea murdăriei la angrenaj este împiedicată de burduful de cauciuc 1. Raportul de transmitere este constant. Acest tip de mecanism se întâlneşte la autoturismul Dacia 1310 şi OLCIT. Mecanismul recirculante)
de acţionare
cu
şurub, piuliţă şi sector
dinţat(cu bile
Axul volanului 5 (fig. 11) este prevăzută la partea inferioară cu o porţiune filetată l, care se sprijină în caseta de direcţie 9, prin intermediul a doi rulmenţi cu role conice 4. Piuliţa 3 şi partea filetată a axului volanului sunt prevăzute cu un filet special cu profil semicircular. Prin suprapunerea canalelor piuliţei şi ale şurubului se formează un canal elicoidal , care, împreună cu tubul de ghidaj 2, se umple cu bile, asigurându-se astfel circulaţia neîntreruptă a acestora. Piuliţa are tăiat la exterior o cremalieră 6 , care angrenează cu sectorul dinţat 7 , solidar cu axul 8 al levierului de direcţie.
Fig.11. Mecanismul de acţionare a direcţiei cu şurub, piuliţă şi sector dinţat Jocul axial al volanului se reglează cu piuliţa 10, iar jocul dintre piuliţă şi sector (montate excentric) prin deplasarea sectorului dinţat 7 (împreună cu axul 8 în raport cu cremaliera piuliţei). Jocul dintre şurub şi piuliţă nu se reglează. Acest mecanism, datorită existenţei frecării cu rosogolire, prin intermediul bilelor, permite obţinerea unui randament ridicat. Greutatea şi dimensiunile de gabarit sunt destul de reduse. Acest mecanism se utilizează la unele autocamioane grele. Transmisia direcţiei
Construcţia transmisiei direcţiei este determinată de tipul constructiv al punţii din faţă şi de locul unde sunt plasate roţile de direcţie.
Transmisia direcţiei în cazul punţii rigide
Caracteristic pentru această soluţie (fig.12.) este faptul că bara transversală de direcţie 3 este executată, de regulă, dintr-o singură bucată. Trapezul de direcţie , este format din bara transversală 3, levierele fuzetelor 4 şi partea centrală a punţii din faţă, este un trapez posterior.
Fig. 12. Transmisia direcţiei în cazul punţii rigide 1. levier de direcţie(comandă); 2- bară longidudinală de direcţie; 3- bară transversală de direcţie; 4- levierele fuzetelor ; 5- fuzete; 6- braţul fuzetei; 7- mecanism de acţionare; Tijele şi pârghiile care formează transmisia direcţiei sunt legate între ele prin articularităţi sferice, care mai au şi rolul de a elimina jocurile datorate uzării de a se amortiza şocurile transmise roţilor de direcţie de la cale. Articularităţile sferice se clasifică în funcţie de forma bilanţului şi de sistemul de reglare a jocului. Bolţul poate avea capul sub formă sferică (fig.13.a.c.)sau semisferică şi tronconică (fig.13.b).
Fig.13. Tipuri constructive de articulaţii sferice 1- bolţ; 2-pastile; 3- arcuri de compensare;
După sistemul de reglare a jocului articulaţiile sferice pot fi: elastice şi tip pană. În cazul articulaţiilor elastice, jocurile datorate uzării sunt compensate automat cu ajutorul unui arc, care poate acţiona axial ( fig.13.b.) sau radial (fig.13.a). Intensitatea şocurilor ce se transmit mecanismului de acţionare a direcţiei şi volanului depinde de tipul constructiv al acestor articulaţii sferice. Articulaţiile sferice trebuie unse periodic, pentru aceasta trebuie prevăzându-se cu gresor . În ultima vreme, pentru simplificarea întreţinerii, se folosesc pe scară tot mai largă articulaţiile sferice capsulate (fig.13.c) . La aceste articulaţii partea sferică a bolţului şi pastilele au aplicate pe ele un strat din material plastic de cca.2,5 mm , impregnat cu bisulfură de molibden pentru reducerea frecării.Articulaţia este umplută la motare cu o unsoare pe bază de calciu şi capsulată. Transmisia direcţiei în cazul punţii articulate
La autoturismele cu suspensie independentă a roţilor din faţă este caracteristic faptul că bara transversală de direcţie este fracţionată în două sau mai multe părţi, pentru a permite separat fiecărei roţi oscilaţii pe verticală. În figura 14.a. este reprezentată transmisia direcţiei, la care mecanismul de acţionare 1 imprimă levierului de direxcţie 2 o mişcare de rotaţie ce se transmite pârghiei unghiulare 3, care este articulată de bara transversală de direcţie, compusă din două părţi 4 şi 5.
Fig. 14. Transmisia direcţiei la automobilele cu suspensie independentă a roţilor La soluţia din fig.14.b. bara transversală de direcţie se compune dintr-o parte centrală 1 şi două părţi laterale 4, legate la braţele fuzetelor 5 . Transmisia direcţiei mai cuprinde levierul de direcţie 2 (elementul conducător ), care primeşte mişcarea de la caseta 3 şi pârghia pendulară 6 . Soluţia este utilizată la automobilele ARO. Bara transversală de direcţie din fig.14.c. este compusă din două părţi 2 şi 5, legate cu capetele interioare de levierul central 3, iar cu cele exterioare de braţele
fuzetelor 1 şi 6. Elementul conducător îl constituie levierul de direcţie 7 , prin care, prin intermediul barei 4, transmite mişcarea pârghiei centrale 3. În fig.14.d. este reprezentată transmisia direcţiei la mecanismul de acţionare cu pinion şi cremalieră, care este o variantă a transmisiei cu levier central. La această soluţie levierul central, având o mişcare de rotaţie, a fost înlocuit cu cremaliera 1 având o mişcare de translaţie. De la cremalieră mişcarea este transmisă barelor laterale 2 ce sunt articulate de braţele fuzetelor. O soluţie asemănătoare este utilizată la DACIA 1310. Servodirecţii utilizate la automobile
La unele autocamioane şi autobuze de mare capacitate şi unele autoturisme de clasă superioară, se utilizează mecanisme de comandă a direcţiei prevăzute cu servomecanisme hidraulice. Servomecanismele de direcţie reduc forţa necesară pentru manevrarea volanului, contribuind astfel la uşurarea conducerii automobilului şi la amortizarea oscilaţiilor mecanismului de direcţie. În funcţie de modul de realizare a servomecanismului, se deosebesc două tipuri de servodirecţii. La primul tip, servomecanismul este realizat separat de mecanismul de acţionare a direcţiei, el acţionând asupra organelor transmisiei direcţiei . Servodirecţia ZF 8065 ( fig.15) utilizată la automobilele ROMAN se compune, în principal, din caseta de direcţie propriu-zisă 10 (în care se găseşte şi servomecanismul hidraulic), pompa de înaltă presiune 3, rezervorul de ulei 13, volanul 1 cu axul 2 şi conductele de legătură 4,5 şi 12.
Fig.15 Asamblul servodirecţiei automobilelor ROMAN 1- volan; 2- ax volan; 3- pompă de înaltă presiune; 4- conductă de legătură dintre pompă şi rezervor; 5- conductă de legătură dintre pompă şi caseta de direcţie; 6- carcasă angrenaj în unghi;
7- supapă de retur; 8- trompă; 9- mecanism supape servodirecţie; 10- casetă de direcţie propriu-zisă; 11- levier de direcţie; 12 -conductă de retur pentru ulei; 13- rezervor de ulei. Caseta de direcţie propriu-zisă (fig.16) este compusă din carcasa, prevăzută în interior cu un cilindru în care se deplasează pistonul 2, ce transformă mişcarea de rotaţie a axului volanului într-o mişcare de translaţie şi o transmite sectorului dinţat 29, pe al cărui act este montat levierul de direcţie.
Fig.16 Caseta de direcţie propriu-zisă şi mecanismul supapelor de la servodirecţia automobilelor ROMAN 1-carcasă casetă; 2-piston; 3-piuliţă de direcţie; 4-canal de recirculare bile; 5-garnitură de etanşare; 6-garnitură pentru îndepărtarea uleiului; 7-şurib conducător; 8- capac interior; 9- cilindru supape sertăraş; 10- supapă; 11- rulment cu ace; 12- inel inetrior al rulmentului 17; 13- inel exterior al rulmentului 17; 14- manşetă de obturare; 15- ax de antrenare; 16- carcasă mecanism supape; 17-rulment cu bile;
18- garnitură de etanşare inelară; 19-bară de torsiune; 20- supapă tip piston; 21- bloc portsupape; 22- garnitură de etanşare; 23- şaibă de protecţie ; 24- rulemnt axial cu ace; 25- garnitură inelară; 26- piuliţă inelară; 27- bile; 28- bolţ de antrenare; 29- sector dinţat; Pentru aceasta, pistonul este prevăzut la partea exterioară cu o dantură prin care angrenează cu sectorul dinţat 29, iar la partea interioară cu un locaş cilindric în care intră şurubul conductor 7 . În interiorul pistonului se găseşte şi piuliţa de direcţie 3, montată cu ajutorul piuliţei inelare 26. Transformarea mişcării de rotaţie a şurubului în mişcare axială a pistonului se face cu ajutorul bilelor 27 şi al piuliţei 3. În carcasa 16, montată pe caseta de direcţie se găseşte mecanismul supapelor servodirecţiei, etanşat prin capacul interior 8 şi garniturile de etanşare 22 şi 25. Acest mecanism este compus din blocul portsupape 21, supapele 20, axul de antrenare 15 şi bara de torsiune 19. Blocul portsupape 21 face corp comun cu şurubul conducător 7 şi conţine în plan transversal ,doi cilindri 9 ( superior şi inferior), corespunzător celor două supape. Supapele 20 sunt de tip piston – sertăraş, cea de sus permiţînd trimiterea uleiului în spaţiul dintre caseta de direcţie şi partea din dreapta pistonului, iar cea de jos trimiterea uleiului în spaţiul dintre caseta de direcţie şi partea din stânga a pistonului 2. Axul de antrenare 15 este prevăzut cu două cepuri ce intră în orificiile radiale de la mijlocul supapelor – sertăraş,în scopul acţionării lor. Bara de torsiune 19 este montată rigid atât pe şurubul conducător 7,cît şi pe axul de antrenare 15. Ea are rolul de a transmite momentul de răsucire de la axul volanului la şurubul conducător, precum şi de a reduce în poziţia neutră supapele – sertăraş 20, atunci cînd conducătorul auto nu mai acţionează asupra volanului. Angrenajul în unghi, montat într-o casetă fixată pe caseta de direcţie prin intermediul unei trompe, este format din două pinioane conice. La deplasarea automobilului în linie dreaptă, supapele – sertăraş 11 şi 12 se găsesc în poziţie neutră,iar centrele găurilor lor radiale de antrenare 7 sunt în linie cu centrul găurii centrale 8 a blocului portsupape. În această situaţie, sunt deschise atât orificiile de debitare 10 şi 13 din dreapta supapelor,cât şi orificiile de refulare 9 şi 6 din stânga supapelor sertăraş. Pompa de înaltă presiune 16 trimite uleiul în spaţiul din jurul blocului supapelor prin conducta 14. De aici,o parte trece prin orificiul de debitare 10,deschis de supapa superioară 11 şi prin canalul 23 intră în caseta de direcţie,în spaţiul din dreapta pistonului 2. O altă parte din ulei trece prin orificiul 13,deshis de supapa inferioară 12 şi, prin canalul 22, intră în caseta de direcţie, în spaţiul din stânga pistonului 2. Datorită faptului că presiunea uleiului din ambele părţi ale pistonului este aceeaşi,acesta rămâne fix,iar angrenarea cu sectorul dinţat 21 se face în poziţia mijlocie
(neutră). După umplerea spaţiilor menţionate, uleiul debitat de pompa 15 se întoarce în rezervorul de ulei direct din canalele de debitare, prin orificiile 6 şi 9, canalul central 8 al blocului supapelor şi conducta de refulare 19.
Fig.17.a.
Fig. 17.b. Funcţionarea servodirecţiei automobileleor ROMAN Poziţia elementelor servodirecţiei la mersul în linie dreaptă; b- poziţia elementelor servodirecţiei la virarea la dreapta: 1- carcasă casetă; 2- piston ; 3- canal de recirculare a apelor a bilelor ; 4-bile; 5- şurub conducător; 6- orificiu de refulare; 7- orificiu radial de intrare a supapei.
La acţionarea volanului pentru virarea la dreapta (fig.17.b.), cepurile arborelui de antrenare 20 deplasează supapa superioară 11 spre dreapta, mărind secţiunea de trecere a orificiilor 10, de debitare şi 9 de refulare; în acelaşi timp deplasează spre stînga supapa inferioară 12, închizând atât orificiul de debitare 13,cît şi orificiul de refulare 6 . În acest caz, uleiul sub presiune este trimis în caseta de direcţie numai în dreapta pistonului 2, prin orificiul 10, şi conducta 23, realizând deplasarea pistonului spre stânga şi rotirea sectorului dinţat şi ,în consecinţă,virarea automobilului la dreapta. În timpul deplasării pistonului, uleiul aflat în partea stângă a acestuia este refulat către rezervorul de ulei 16 prin conducta 22,orificiul de refulare 9 ,canalul central 8 al blocului supapelor şi conducta 19. 4. Determinarea rapoartele de transmitere ale sistemului de directie
Rapoartele de transmitere ale sistemului de directie constituie parametrii principali care servesc la aprecierea calitatilor directiei. La un sistem de directie se deosebesc doua rapoarte de transmitere, si anume: - raportul de transmitere unghiular i -
raportul de transmitere al fortelor i F iω
=
iCD i L iT ⋅
⋅
Unde i este produs al rapoartelor de transmitere ale mecanismelor componente sistemului de directie si anume: - i raportul de transmitere al casestei de directie; - i raportul de transmitere al mecanismului longitudinal sau mecanismul de actionare al directie; - i raportul de transmitere al trapezului de directie, respectiv al mecanismului propriu-zis. Dintre cele trei mecanisme caracterizate cu rapoartele unghiulare de transmitere, ponderea cea mai insemnata corespunde casetei de directie pentru care valorile uzuale sunt in limita 18-24 pentru autoturisme si 20-30 la autovehiculele comerciale grele. Celelalte doua mecanisme sunt caracterizate de rapoartele de transmitere care variaza in jurul unitatii si sunt destinate in principal corectarii raportului de transmitere al sistemului astfel incat in jurul pozitiei neutre, raportul de transmitere sa aiba valori reduse, iar pe masura cresterii unghiului de bracare aceste valori sa fie progresiv crescatoare figura urmatoare: ω
C D
L
T
Raportul de transmitere cinematic se defineste ca raportul dintre: i F
F R
=
F V
unde: - F este forta care se opune bracarii rotilor; - F este forta aplicata de conducator asupra volanului. Daca F este forta cu care conducatorul actioneaza asupra volanului, atunci la rotirea acestuia cu unghiul ϕ , conducatorul va exercita un lucru mecanic la volan: R
V
V
v
Lv
=
F v R v ⋅
⋅
ϕ v
unde Rv este raza volanului. Corespunzator lucrului mecanic aplicat asupra volanului, rotile de directie se vor roti in jurul axei pivotului cu un unghi θ R sub actiunea unui moment aplicat in jurul axei pivotului cu valoarea: M R = F R ⋅ a
unde: - F este rezultanta fortelor care iau nastere la intersectia rotilor cu calea de rulare care se opune bracarii rotii; - a este deportul rotii. Ca urmare a lucrului mecanic necesar bracarii rotilor este: R
L R = F R ⋅ a ⋅ θ R
Intre lucrul mecanic dezvoltat de conducator Lv si lucrul mecanic necesar bracarii rotilor L R exista: L R
=
i F =
In care
ϕ V θ R
η SD
F R F V
⋅
=
LV
ϕ V RV θ R
⋅
a
⋅ η SD
este raportul de transmitere unghiulara
cinematic va fi:
i F
i
= ω ⋅ η SD ⋅
In conditiile normale, raportul
i
, ca urmare raportul de transmitere
RV
RV a
a
apartine 10-14, valoare careia ii corespunde unui
raport de transmitere a fortelor de circa 10 ori mai mare decat raportul de trasnmitere unghiular.
5. Determinarea randamentelor sistemelor de directie
Intrucat sistemul de directie este un sistem reversibil; adica un sistem la care comanda poate fi transmisa de la volan spre roti in cazul virarii si de la roti spre volan la revenirea sistemului dupa virare, pentru sistemul de directie se definesc doua randamente: - randamentul direct cant elementul de comanda este volanul, iar rotile sunt comandate; - randamentul invers cand elementele comandate sunt rotile, iar elementul comandat este volanul. Pentru determinarea randamentului direct sa consideram un sistem de directie redus la elementele 1 conducator al casetei de directie in ambele situatii respectiv al comenzii 1-2 si 2-1 ca in figura urmatoare:
In cazul transmiterii miscari de la volan spre roti avem: η SD
P 1 P 2
P f
=
M 1 P 1
=
=
⋅
P 2 =
P 1
ω 1
P f
−
M f 1 ⋅ ω 1
+
M f 2 ⋅ ω 2
unde: - M = momentul fortelor de frecare din amonte de caseta de directie, redus la elementul conducator al casetei de directie; - M = momentul fortelor din elementele dispuse in aval de caseta de directie, redus la elementul condus al casetei de directie. f 1
f 2
=
η SD ω 1
=
ω 2
M 1 ⋅ ω 1 − M f 1 ⋅ ω 1
M f 2 ⋅ ω 2
M 1 ⋅ ω 1
=
1−
+
M f 2
⋅
ω 2 ω 1
M 1
raportul de transmisie al casetei de directie
iCD
M f 1 +
η SD
−
M f 1
= 1−
M f 2 iCD
M 1
In cazul transmiterii fluxului de putere de la roti spre volan, randamentul invers este: η SI
P 2 P 1
=
=
=
P 1 P 2
M 2
P 2
⋅
ω 2
P f
−
=
→ puterea activa M 2 ⋅ ω 2
−
M f 1 ⋅ ω 1
−
M f 2 ⋅ ω 2
Pentru randamentul invers se obtine relatia: η SI = 1 −
M f 1 ⋅ iCD + M f 2 M 2
Fata de cele doua randamente cerintele sistemului de directie sunt in principal urmatoarele: - η sa fie cat mai mare astfel incat efortul necesar intoarcerii roti sa fie cat mai redus; - η sa fie cat mai redus astfel incat sistemul sa isi mentina reversibilitatea, dar sa asigure si izolarea fata de transmiterea socurilor de la roti la volan. Din relatia randamentului direct si randamentului indirect → cele doua cerinte sunt indeplinite cand momentul fortelor de frecare reduse la axul alementului conducator al casetei de directie este cat mai mic in timp ce momentul fortelor de frecare reduse la axul elementului condus sa fie cat mai mare. Pentru randamentul direct (η SD ); M se imparte la i , deci fara sa determine o scadere insemnata a acestui randament, in timp ce pentru randamentul invers (η SI ) acest moment mare se insumeaza cu produsul dintre M , al partii conducatoare cu i . In mod practic, pentru realizarea celor doua momente de frecare se procedeaza astfel: In partea conducatoare a casetei se utilizeaza lagare cu rostogolire, lagare care in mod obiectiv au frecari mici. In partea condusa, in toate cazurile de casete, elementul condus este rezemat cu lagare cu alunecare, iar forta normala de frecare poate fii amplificata prin sisteme mecanice. Exemplu caseta melc globoidal – rola, forta de frecare suplimentara se realizeaza prin modificarea excentricitatii dintre axul melcului si axul rolei, caz in care creste forta normala de apasare a flancurilor dintilor. La caseta pinion – cremaliera, forta de frecare este controlata prin forta arcului de apasare a patinei pe cremaliera din lagarul situat in zona de angrenare. SD
SI
f 2
C D
f 1
6. Calculul transmisiei directiei
C D
La transmisia directiei se calculeaza levierul de directie, axul levierului, barele de directie si articulatiile sferice. Levierul de directie este solicitat de forta F1 la incovoiere in sectiunile a-a si b-b si la torsiune (fig. 7.62.). Forta F1 de la extremitatea levierului de directie se datoreste fortei F ce actioneaza asupra volanului (se admite F =400 N) si se determina cu relatia: v
v max
F 1 =
In care
Rv
este raza volanului;
F v max ⋅ Rv ⋅ ia l ia
- raportul de transmitere al mecanismului de actionare.
Efortul unitar la incovoiere in sectiunea a-a va fi: F 1 n
=
W ia
F v max Rv ia n ⋅
⋅
σ i
=
⋅
3
⋅
0,1 d 1 l ⋅
⋅
Efortul unitar la incovoiere in sectiunea b-b va fi: σ i =
F 1 ⋅ l ' W ib
=
F v max ⋅ Rv ⋅ ia ⋅ l ' W ib ⋅ l
Levierul de directie este executat din oteluri aliate cu crom si nichel sau din oteluri carbon de calitate. Se admit pentru levier urmatoarele solicitari: σ ai τ at
=
=
350
60
−
−
400 N / mm
75 N / mm
2
2
Axul levierului de directie
este solicitat la torsiune de momentul
rezultand efortul unitar: τ t
unde d este diametrul axului.
=
M t W t
=
F v max ⋅ Rv ⋅ i a 0,2 ⋅ d 3
M i
=
F v max R v i a , ⋅
⋅
Axul levierului de directie este din acelasi material ca si levierul de directie. Se admite pentru efortul unitar valorile τ at 250 350 N / mm . Bara longitudinala de directie 1 (fig. 7.63) este solicitata de forta axiala F1 la compresiune. Compresiunea este insotita se de pericolul de flambare, astfel ca se impune verificarea la flambaj. Efortul unitar la compresiune se determina cu relatia: 2
=
−
σ i
=
F 1 A1
Iar efortul critic la flambaj este: π σ f
2
=
⋅
E I 1 min ⋅
l 12 A1 ⋅
unde: - A1 este suprafata sectiunii transversale (cea mai slabita) a barei longitudinale de directie; - E modulul de elasticitate al materialului; momentul de inertie minim al sectiunii barei; - I l lungimea barei longitudinale de directie. Se recomanda pentru coeficientul de siguranta la flambaj: 1 min
1
c=
σ f
≥5
σ c
Bara transversala de directie 2, posterioara
puntii, este solicitata la fel ca bara longitudinala de directie, la compresiune si flambaj de catre forta F2. Din ecuatia de momente in raport cu punctul O, rezulta relatia pentru forta F2=F1h/h1. Efortul unitar la compresiune se determina cu relatia: F 2
σ i =
A2
Iar efortul critic la flambaj este: π σ f
=
2
E I 2 min
⋅
⋅
l 22 A2 ⋅
Unde: - A2 si l sunt sectiunea transversala si, respectiv, lungimea barei transversale de directie; - I momentul de inertie minim al sectiunii barei transversale. Barele se executa din teava de otel carbon de calitate. Bratul fuzetei 3 si levierelor fuzetelor 4 se calculeaza la incovoiere. Bolturile sferice ale articulatiilor barelor de directie se verifica la strivire cu relatiile: - pentru bara longitudinala: 2
2 min
4 F 1 ⋅
σ s
=
π
⋅
2
d 1
- pentru bara transversala: 4 F 2 ⋅
σ s
=
π
⋅
d 22
Unde d1 si d2 sunt diametrele capetelor sferice ale bolturilor.
Pentru a impiedica o uzura rapida a articulatiilor sferice, efortul unitar de strivire admis nu trebuie sa depaseasca σ as = 25 − 30 N / mm . Elementele transmisiei directiei in cazul puntilor articulate se calculeaza astfel: levierele centrale si manivelele la incovoiere, iar bielele la intindete sau compresiune. 2
7. Materiale utilizate la constructia sistemului de directie
Arborele levierului de comandă a direcţiei precum şi levierul de comandă se execută din oţeluri aliate cu Cr şi Ni sau OLC. Levierele şi barele mecanismului de direcţie sunt executate din OLC. Melcul globoidal este executat din oţel special aliat cu Cr şi Ni, care se cianurează sau se cementează. Rola se execută tot din oţel aliat cu Cr şi Ni şi se cementează, iar arborele volanului din OLC 45. 8. Intretinerea sistemului de directie
Întreţinerea sistemului de direcţie constă în : măsurarea jocului volanului, verificarea jocului din articulaţii, reglarea mecanismului de acţionare, verificarea şi reglarea unghiurilor de poziţie ale roţilor de direcţie şi pivoţilor (geometria direcţiei), strîngerea şuruburilor de fixare a casetei de direcţie, strîngerea articulaţiilor sferice şi ungerea conform schemei de ungere. Verificarea jocului la volan se face în modul următor: - se aduce automobilul pentru poziţia de mers în linie dreaptă; - se roteşte volanul spre dreapta şi apoi spre stînga pînă la poziţiile maxime în care acestea se manevrează uşor fără să rotească roţile. Jocul la volan nu trebuie să depăşească 15 grade, deoarece în această situaţie manevrarea direcţiei devine nesigură. Cauzele jocului mare la volan pot fi uzura articulaţiilor mecanismului de direcţie sau a pieselor mecanismului de comandă. Reglarea mecanismului de acţionare a direcţiei . Modul de reglare al mecanismului de acţionare a direcţiei diferă în funcţie de tipul constructiv al acestuia. În toate cazurile însă operaţia de reglare se va executa numai după înlăturarea jocurilor din articulaţiile mecanismului. Reglarea mecanismelor de acţionare cu melc globoidal şi rolă comportă reglarea jocului axial al volanului (melcului) şi a jocului din angrenaj. Înainte de reglare se decuplează levierul de direcţie de bara de direcţie. Controlul geometriei roţilor de direcţie . Aparatele de măsurat şi control al geometriei roţilor de direcţie pot fi mecanice sau optice . Aparatele mecanice sunt relativ simple şi mai ieftine decât cele optice, având însă o precizie mai redusă.
Fiecare aparat are întocmite instrucţiuni de folosire de către întreprinderea producătoare . Unghiurile de aşezare ale roţilor şi pivoţilor trebuie să se încadreze în limitele prevăzute în cartea tehnică a automobilului respectiv. Ungerea sistemului de direcţie. Piesele mecanismului de direcţie, care necesită ungere sunt: caseta de direcţie , articulaţiile sferice şi pivoţii . Ungerea casetei de direcţie se face, de regulă, cu ulei de transmisie , respectând periodicitatea prescrisă de fabrică. Periodic, se controlează nivelul şi, la nevoie, se completează pierderile cu acelaşi tip de ulei. Dacă pierderile de ulei devin prea mari trebuie depistată şi înlăturată cauza care le generează, pentru a evita avariile. În cazul servodirecţiei hidraulice , o dată cu înlocuirea uleiului se schimbă şi filtrul de ulei. Articulaţiile sferice şi pivoţii se ung cu unsoare consistentă tip U , introdusă sub presiune prin gresoarele cu care sunt prevăzute. Periodicitatea de ungere variază între 1000 - 2000 km parcurşi. 9. Defectele in exploatare ale sistemului de directie
Defecţiunile sistemului de direcţie se pot manifesta sub forma : - manevrarea volanului necesită un efort mare ; - roţile de direcţie oscilează la viteze reduse ; - roţile de direcţie oscilează la viteze mari; - direcţia trage într-o parte ; - direcţia transmite volanului şocurile de la roţi; - zgomote anormale ale direcţiei; Manevrarea volanului necesită un efort mare . Defectul se datoreşte următoarele cauze : frecărilor mari în articulaţii; frecărilor anormale în caseta de direcţie şi la pivoţii fuzetelor, deformării axului volanului precum şi unor defecţiuni ale pneurilor. Frecările mari în articulaţii se produc ca urmare a unui montaj sau reglaj incorect, a gresajului nesatisfăcător sau a pătrunderii prafului între elementele articulaţiei. Defecţiunile se remediază în atelierul de reparaţii , prin demontarea organelor respective, prin curăţarea şi ungerea lor. Frecările anormale în caseta de direcţie se produc datorită gresajului insuficient, uzării sau deteriorării şurubului melc, rulmenţilor uzaţi sau incorect montaţi , jocului insuficient între elementele casetei sau fixării incorecte a casetei de direcţie pe cadrul automobilului. Defecţiunile cu excepţia grasajului insuficient, nu se pot remedia decât la atelier. Frecările anormale la pivoţi fuzetelor se datorează gresajului nesatisfăcător, jocului insuficient între pivoţi şi rulmenţi sau bucşe, gripării pivoţilor. Remedierea constă în curăţarea şi gresarea pivoţilor, organele deteriorate se schimbă la atelier. Defecţiunile pneurilor care îngreunează manevrarea volanului pot fi: presiune insificientă sau inegală , uzura neuniformă de dimensiuni diferite.
Oscilaţia roţilor de direcţie , la viteze mai mici de 60 km/h , se datorează cauzelor : presiunii incorecte în pneuri , pneuri de dimensiuni diferite, roţi neechilibrate, organele sistemului de direcţie sunt uzate, rulmenţii roţilor au şoc mare, osia din faţă deplasată, suspensia defectă ( arcuri desfăcute sau rupte, amortizoare defecte), cadrul deformat, geometria roţilor incorect. Pe parcurs se remediază defecţiunile referitoare la refacerea presiunii în pneuri, strângeri şi motări corecte de piese. Restul defecţiunilor se remediază la atelier. Roţile de direcţie oscilează la viteze mari .Cauzele sunt similare cu cele care produc oscilaţii la circulaţia cu viteze reduse, în plus mai intervin: jocuri insuficiente la frânele din faţă, dezechilibrarea sau deformarea roţilor din spate, suporţilor motorului slăbiţi sau defecţi. La viteze mari oscilaţia roţilor de direcţie este un defect periculos mai ales când aceste oscilaţii intră în rezonanţă cu oscilaţiile cadrului sau cu cele ale altor organe ale sistemului de direcţie sau suspensie . Direcţia trage într-o parte . Cauzele pot fi : pneurile roţilor din faţă nu au aceeaşi presiune sau nu sunt identice ca mărime, frânele sunt reglate incorect, cadrul este deformat, unul din arcurile suspensiei din faţă are ochiul foii principale rupt. Pe parcurs se corectează presiunea pneuri şi se reglează frânele. Restul defecţiunii se remediază la atelier. Şocurile provenite din interacţiunea roţilor cu drumul se transmit volanului. Fenomenul apare în special la deplasarea pe drumuri cu denivelări datorită : presiunii prea mari în pneuri , dezechilibrării roţilor, amortizoarelor defecte , uzării sau reglării incorecte a organelor sistemului de direcţie . Zgomote anormale ale organelor sistemului de direcţie. Cauzele ce conduc la zgomote anormale pot fi : jocuri excesive în articulaţiile transmisiei direcţiei., slăbirea volanului şi a suportului acestuia sau a casetei de direcţie, deteriorarea rulmenţilor sau montarea lor greşită, frecării anormale datorită gresării nesatisfăcătoare. Pe parcurs se remediază numai acele defecţiuni care nu necesită demontarea organelor sistemului de direcţie. În tabelul de mai jos se prezintă sintetic simptomele şi defecţiunile posibile ale sistemului de direcţie prevăzut cu servomecanism ( servodirecţie). -Roţile de direcţie oscilează la viteze reduse.
Simptomele si defectiunile probabile ale servodirectiei
Simptomul Scade repetat nivelul uleiului din rezervorul de ulei al servodirecţiei
Defecţiunile probabile Pierderi de ulei pe la garniturile de etanşare a servodirecţiei. Racordurile ţevilor şi ale furtunurilor din circuitul servodirecţiei sunt slăbite Lipseşte capacul de la rezervorul de ulei , sau nu este bine fixat. Volanul se roteşte foarte S-a defectat supapa de scurtcircuitarea din blocul supapelor greu în una din părţi când motorul este oprit şi puntea din faţă suspendată.
Joc mare la direcţie
Manevrarea volanului necesită un efort mare
Direcţia funcţionaează greu numai la viraj stânga , respectiv dreapta Direcţia nu virează în una din părţi Automobilul se conduce greu în linie dreaptă Direcţai revine poziţia iniţială Volanul vibrează
greu în
Joc în articulaţiile mecanismului de direcţie sau fixarea necorespunzătoare a servodirecţiei pe suport. Levierul de direcţie (comană) este insuficient fixat pe axul său. Jocul provine din interiorul servodirecţiei datorită următoarelor cauze: şurubului conducător al direcţiei şi al - uzura transmisiei de direcţie; - uzura rulmenţilor; - uzura angrenajului; Ulei insuficient în circuitul servodirecţiei Aer în circuitul servodirecţiei Antrenarea pompei de înaltă presiune este necorespunzătoare ( curelele trapezoidale sunt slăbite ) Pompa de ulei de înaltă presiune uzată Filtru îmbâcsit, conducte obturate , furtunuri ştrangulate Supapele de comandă uzate ( direcţia manifestă şi tendinaţ de virare a roţilor nefiiind acţionată ) Etanşările interioare din servodirecţie sunt deteriorate . Inelele de etanşare de pe blocul portsupape sunt defecte Inelele de etanşare interioare sunt deteriorate Supapele de comandă funcţionează defectuos Piuliţa de direcţie se deplasează liber Direcţia nu este împărţită bine Montarea mecanismului de acţionare a servodirecţiei s-a făcut greşit Supapele de delimitare defecte sau reglate necorespunzător Aer în circuitul servodirecţiei Fixarea insuficientă a servodirecţiei pe suport Joc la rulmenţii şurubului conducător al servodirecţiei Articulaţii sferice cu joc Supapele servodirecţiei defecte Articulaţiile mecanismului de acţionare a direcţei şi mexcanismul direcţiei sunt neunse
Roţile de direcţie sunt neechilibrate Geometria direcţiei este dereglată Aer în instalaţia servodirecţiei Servodirecţia funcţionează Ulei insuficient în circuitul servodirecţiei cu zgomot Aer în circuitul servodirecţiei Conductele şi furtunurile circuitului de ulei al servodirecţiei sunt ştrangulate Uleiul din rezervor este Manşeta de etanşare a axului de antrenare a pompei de ulei
aruncat afară în momentul de înaltă presiune este deteriorată sau pompa este uzată. opririi motorului Cuplajul de antrenare a pompei de ulei este uzat. Automobilul trepidează, Bara de torsiune a servodirecţiei ZF este ruptă . conducerea lui devine imposibilă după atingerea vitezei de 35 km/h
10. Repararea sistemului de directie Caseta de direcţie
poate prezenta următoarele defecte care se înlătură după cum
urmează : - fisuri sau rupturi ale flanşei de prindere se elimină prin crăiţuirea fisurilor sau rupturilor pe adâncimea de 4mm, încărcarea cu sudură electrică şi polizarea până la nivelul materialului de bază . - filetul orificiilor de fixare a capacelor deteriorat se remediază prin : încărcarea cu sudură electrică, polizarea suprafeţei frontale până la nivelul materialului de bază al flanşei, după care se găureşte şi se filetează la dimensiunea nominală: majorarea găurilor filetate ; - alezajele pentru rulmenţii axului melcului uzate se recondiţionează prin bucşare, după care urmează : se strunjeşte locaşul la o cotă majorată, se confecţionează o bucşă din OLT 64 sau ţeavă, se presează bucşa în locaş, se alezează bucşa la cota nominală şi se şanfrenează; - alezajul pentru bucşa arborelui levierului uzat se recondiţionează înlocuirea bucşei astfel : se lărgeşte locaşul, se confecţionează prin roluire o bucşă cu diametrul exterior majorat, se presează bucşa în locaş, după care se alezează la cota nominală. - găurile din urechile pentru fixare uzate se recondiţionează prin încărcarea cu sudură electrică, polizarea suprafeţelor frontale până la nivelul materialelor de bază, după care se găureşte la cota nominală. Axul asamblat cu melcul poate prezenta următoarele defecte care se înlătură după cum urmează: suprafeţelor active ale melcului determină - uzura, ştirbirea şi exfolierea înlocuirea melcului cu unul nou; - suprafeţele conice ale melcului pentru rulmenţii uzate se recondiţionează prin: rectificarea conurilor; cromarea dură ( se rectifică conurile pentru uniformizarea suprafeţei, se cromează şi se rectifică la cota nominală). Răsucirea şi înconvoierea axului determină înlocuirea lui. Axul levierului de direcţie asamblat cu rola poate prezenta următoarele defecte care se înlătură după cum urmează: - ştirbirea şi exfolierea suprafeţei active a rolei determină înlocuirea rolei astfel: se taie stratul de sudură de la capetele axului rolei, se scoate rola şi se înlocuieşte: se sudează din nou axul rolei la capete şi se ajustează prin polizare;
