Sistem de Directie Asistat Electric
Tema: Sistem de direcție asistat electric
REZUMAT
În proiectul de diploma s-a realizat o caracterizare a tuturor sistemelor de direcție, și mai ales sistemul de direcție asistat electric.
În prima parte a proiectului s-a realizat descrierea unghiurilor de direcție respectiv sistemelor de direcție , clasificarea acestora și despre sistemul de direcție asistat electric .
O parte a proiectului o constituie mecanismul de comanda a direcție cu pinion și cremaliera asistat electric ,modul de funcționare și întreținere precum și diagnosticarea sistemului de direcție.
Un accent deosebit s-a pus pe realizarea calculului dinamic al autovehiculului èchipat cu motor cu aprindere prin comprimare în 4 timpi și cu 4 cilindrii în linie avand puterea de 103 kW la 4100 rot/min, echipat cu o cutie de viteze cu 5 trepte , cu 5 viteze de mers înainte și una de mers înapoi. Aceste calcule ne arată atât caracteristicile fizice și dinamice cât și performanțele autovehiculului.
O altă parte importantă în acest proiect o constituie calculul Sistemului de direcție.Această parte a proiectului ne arată atât momentele, rezistențele, solicitările și lucrul mecanic ce apar atunci când acționam acest mecanism , cât și forțele rezistente, chiar si forța cu care trebuie sa rotim volanul.
SUMMARY
In this diploma project a characterization of all steering systems, especially power assisted steering has been made.
The first part of the project, focused on the steering angles and the steering systems, their classification and on the electrically assisted power steering.
Another part of the project centered on the control mechanism of the pinion rack power steering system , operation and maintenance and diagnosis of steering system.
A special emphasis was placed on making the vehicle dynamic calculations with 103 kW at 4100 rotation/min, equipped with a 5-speed gearbox with five forward gears and one reverse with a four-stroke engine 4-cylinder in line. These calculations show us both the physical and dynamic and performance vehicle.
The steering system calculation fill another important part of this project.This part shows the required momentum, the resistances, and the mechanical torques that occur when operating the mechanism, the resisting forces, even the applyed force that must rotate the wheel.
Cuprins
INTRODUCERE
Scurt istoric al automobilului
CAPITOLUL 1. SISTEMUL DE DIRECȚIE
1.1. Descriere. Funcționare. Părți componente. Generalități
1.2. Virajul automobilului
1.2.1. Unghiul de înclinare longitudinală a pivotului β (sau unghiul de fugă)
1.2.2. Unghiul de înclinare transversală (laterală) a pivotului
1.2.3. Unghiul de cădere sau de carosaj
1.2.4. Unghiul de convergență sau de închidere a roților din față
1.3. Clasificarea sistemelor de direcție
1.4. Materiale utilizate la construcția sistemului de direcție
1.5. Tipuri constructive de sisteme de direcție
1.5.1. Sistemul de direcție cu melc globoidal și rolă
1.5.2. Sistemul de direcție cu pinion și cremalieră
1.5.3. Servo-direcția
1.5.4. Servodirecție electrică
1.5.5. Direcția cu cremalieră și servomecanism
1.6. Volanul si transmisia volanului
1.7. Bare și articulații
CAPITOLUL 2. MECANISMUL DE COMANDĂ A DIRECȚIEI CU PINION ȘI CREMALIERĂ ASISTATĂ ELECTRIC
2.1. Servodirecția electro-mecanică
2.2. Mecanismul de direcție
2.3. Principii de operare
2.4. Senzorul de viteză al rotorului
2.5. Senzorul de turație al motorului G28
2.6. Unitatea de control al servo mecanismului J500
2.7. Service
CAPITOLUL 3. DIAGNOSTICAREA SISTEMULUI DE DIRECȚIE
3.1. Aspecte generale
3.2. Diagnosticarea după jocul unghiular și efortul la volan
3.3. Verificarea geometriei roților de direcție
3.3.1. Aparatura folosită la verificarea geometriei roților de direcție
3.3.2. Modul de lucru
CAPITOLUL 4. PROIECTAREA UNUI AUTOTURISM ECHIPAT CU MOTOR CU APRINDERE PRIN COMPRIMARE CU PUTERE MAXIMĂ DE 103 KW/4100 ROT/MIN
4.1. Calculul dinamic al automobilului
4.1.1. Parametrii geometrici ai autovehiculului
4.1.2. Repartizarea greutății pe punți
4.1.3. Distribuția greutății pe punți
4.1.4. Coeficientul de utilizare al greutății:
4.1.5. Alegerea pneurilor și determinarea razei de rulare
4.1.6. Calculul caracteristicii externe a motorului
4.1.7. Stabilirea vitezei maxime a autovehiculului
4.1.8. Determinarea raportului de transmitere al transmisiei
4.1.9. Determinarea rapoartelor de transmitere din cutia de viteze
4.2. Calculul variației forței de tracțiune factorului dinamic, accelerației și inversul accelerației în funcție de viteză pentru toate treptele din cutia de viteze
4.3. DEMARAJUL AUTOMOBILULUI
4.3.1. Calculul timpului și spațiului de demaraj în funcție de viteză
4.4. CALCULUL BILANȚULUI DE PUTERE
4.5. CALCULUL FRÂNĂRII AUTOMOBILULUI
4.6. CALCULUL STABILITĂȚII AUTOMOBILULUI
4.6.1 Stabilitatea transversala
CAPITOLUL 5. CALCULUL SISTEMULUI DE DIRECȚIE
5.1. Calculul angrenajului melcat
5.1.1. Determinarea parametrilor geometrici ai angrenajului melcat
5.1.2. Alegerea materialelor roților în contact (metal/plastic)
5.1.3. Forțele în angrenajul melcat
5.2. Momentul rezistent la roata directoare al automobilului
5.3. Calculul rulmenților
5.4. Calculul arborelui cardanic
5.4.1. Calculul rulmenților articulației cardanice
5.5. Calculul casetei de direcție cu pinion – cremalieră
5.6. Calculul transmisiei direcției
CAPITOLUL 6. BIBLIOGRAFIE
INTRODUCERE
Scurt istoric al automobilului
Automobilul este un vehicul rutier, carosat și suspendat elastic pe cel puțin 3 roți – care se poate deplasa prin mijloace de propulsie propie în diferite condiții de teren – destinat transportului direct sau prin tractarea a unor încărcături ce pot fi bunuri, persoane etc.
Primele automobile au apărut pe la mijlocul secolului trecut și erau echipate cu motoare cu abur urmând apoi să fie înlocuite cu motoare cu ardere internă. Primele automobile au fost utilizate în special pentru transportul persoanelor. După al doilea razboi mondial se produce un salt calitativ important în perfecționarea motoarelor și implicit a automobilelor . Se introduc transmisiile hidraulice și electrice, servomecanismele, se acordă o atenție deosebită problemelor economicității si siguranței circulației, se reduce considerabil masa propie.
În istoria automobilelor românesti, se remarcă încercarile de a se realiza automobile originale ce contribuiau la dezvoltarea și perfecționarea automobilului modern. Deși realizările nu au fost prea multe, în faza de portotip ele demonstrează capacitatea tehnicienilor români, care prin realizările lor, s-au situat cel puțin la nivelul tehnicii existente în epoca respectivă. Condițiile tehnice de exploatoare stau la baza exploatării raționale a automobilului și permit alegerea celui mai indicat tip, în raport cu condițiile specifice de utilizare. Principalele calități tehnice de exploatoare ale autoturismului sunt:
-performanțele de tracțiune;
-performanțele de frânare;
-viteza medie tehnică;
-economicitatea, meniabilitatea, stabilitate, confort;
-capacitate de tractare;
-durubilitatea;
-fiabilitatea și adaptarea la întreținerea tehnică și reparații.
Construcția este în general asemănătoare cuprizând ansamblele și subansamblele comune. Din punct de vedere funcțional ansamblele unui autoturism sunt:
-motorul; -transmisia;
-cadrul (șasiul); -caroseria;
-suspensia,direcția; -frâna și echipamentul electric.
CAPITOLUL 1. SISTEMUL DE DIRECȚIE
1.1. Descriere. Funcționare. Părți componente. Generalități
Sistemul de direcție asigură maniabilitatea automobilului, adică capaciatea acestuia de a se deplasa în direcția comandată de către conducător, respectiv de a executa virajele dorite și de a menține mersul rectiliniu, atunci când virajele nu sunt necesare. Schimbarea direcției de mers se obține prin schimbarea planului (bracarea) roților de direcție în raport cu planul longitudinal al autovehiculului. Sistemul de direcție trebuie sǎ asigure automobilului o bunǎ manevrabilitate și stabilitate. Obținerea unor direcții stabile presupune cǎ în afara aprecierii transmisiei direcției este necesar sǎ se ținǎ seama de autovehicul în ansamblu și în special de poziția roților de direcție. Un sistem de direcție este considerat stabil dacǎ la deplasarea în curbǎ apar momente de redresare (stabilizare) care tind sǎ readucǎ roțile de direcție la poziția de mers în linie dreaptǎ.
Valoarea momentelor de redresare sunt în dependențǎ directǎ cu valoarea unghiurilor de așezare ale roților directoare. Principalele condiții impuse sistemului de direcție sunt:
– să permită stabilizarea mișcării rectilinii (roțile directoare, după ce virajul s-a efectuat, să aibă tendința de a reveni la poziția mersului în linie dreaptă);
– efortul necesar pentru manevrarea direcției să fie cât mai redus;
– randamentul să fie cât mai ridicat;
– șocurile provenite din neregularitățile căii de rulare să nu fie transmise spre volan conducătorului auto;
– să permită reglarea și întreținerea ușoară;
– să aibă o construcție simplă și să prezinte o durabilitate cât mai mare.
1.2. Virajul automobilului
Este corect, atunci când roțile rulează fără alunecare, adică atunci când toate descriu cercuri concentrice în centru de viraj 0. Aceste centre trebuie să se găsească la intersecția dintre prelungirea axei roților din spate și a axelor fuzetelor celor două roți directoare. Aceasta înseamnă că în viraj roțile de direcție nu mai sunt paralele ci înclinate (bracate) cu unghiuri diferite. Astfel ungiul de bracare ﻻi al roții interioare este mai mare decât unghiul de bracare ﻻe al roții exterioare.
Fig.1.1. Schema virajului automobilului
Dintre măsurile constructive care dau naștere la momente de stabilizare, unghiurile de așezare a roților și pivoților au rolul cel mai important. În acest scop, roțile de direcție și pivoții roților fuzetelor de direcție prezintă anumite unghiuri în raport cu planul longitudinal și transversal al automobilului .
La pivoții fuzetelor se deosebește două unghiuri: unghiul de înclinare longitudinală β și unghiul de înclinare transversală .
Roțile de direcție cu pivoți, prezintă două unghiuri: unghiul de cădere sau carosaj α și unghiul de convergență þ.
Fig.1.2. Unghiurile de așezare ale roților și pivoților
1.2.1. Unghiul de înclinare longitudinală a pivotului β (sau unghiul de fugă)
Reprezintă înclinarea longitudinală o pivotului și se obține prin înclinarea pivotului în așa fel încât prelungirea axei lui să întâlnească calea de rulare într-un punct A, situat înaintea punctului B de contact al roții. Unghiul β face ca după bracare, roțile de direcție să aibă tendința de revenire la poziția de mers în linie dreaptă. În timpul virajului automobilului forța centrifugă Fc , aplicată în centrul de masă, provoacă apariția între roți și calea de rulare a reacțiunilor Y1 si Y2, care se consideră că acționează în centrul suprafeței de contact a pneului.
Prezența unghiului β face ca manevrarea automobilului să fie mai grea, deoarece la bracarea roților, trebuie să se învingă momentul stabilizator. Momentul stabilizator crește cu cât pneurile sunt mai elastice, deoarece reacțiunea laterală se deplasează mai mult, în spate, față de centrul suprafeței de contact.
Fig.1.3. Schema virajului unui automobil și forțele care
dau naștere momentelor stabilizatoare ale roților
datorită unghiului de înclinare longitudinală a pivotului
1.2.2. Unghiul de înclinare transversală (laterală) a pivotulută stabilizarea mișcării rectilinii (roțile directoare, după ce virajul s-a efectuat, să aibă tendința de a reveni la poziția mersului în linie dreaptă);
– efortul necesar pentru manevrarea direcției să fie cât mai redus;
– randamentul să fie cât mai ridicat;
– șocurile provenite din neregularitățile căii de rulare să nu fie transmise spre volan conducătorului auto;
– să permită reglarea și întreținerea ușoară;
– să aibă o construcție simplă și să prezinte o durabilitate cât mai mare.
1.2. Virajul automobilului
Este corect, atunci când roțile rulează fără alunecare, adică atunci când toate descriu cercuri concentrice în centru de viraj 0. Aceste centre trebuie să se găsească la intersecția dintre prelungirea axei roților din spate și a axelor fuzetelor celor două roți directoare. Aceasta înseamnă că în viraj roțile de direcție nu mai sunt paralele ci înclinate (bracate) cu unghiuri diferite. Astfel ungiul de bracare ﻻi al roții interioare este mai mare decât unghiul de bracare ﻻe al roții exterioare.
Fig.1.1. Schema virajului automobilului
Dintre măsurile constructive care dau naștere la momente de stabilizare, unghiurile de așezare a roților și pivoților au rolul cel mai important. În acest scop, roțile de direcție și pivoții roților fuzetelor de direcție prezintă anumite unghiuri în raport cu planul longitudinal și transversal al automobilului .
La pivoții fuzetelor se deosebește două unghiuri: unghiul de înclinare longitudinală β și unghiul de înclinare transversală .
Roțile de direcție cu pivoți, prezintă două unghiuri: unghiul de cădere sau carosaj α și unghiul de convergență þ.
Fig.1.2. Unghiurile de așezare ale roților și pivoților
1.2.1. Unghiul de înclinare longitudinală a pivotului β (sau unghiul de fugă)
Reprezintă înclinarea longitudinală o pivotului și se obține prin înclinarea pivotului în așa fel încât prelungirea axei lui să întâlnească calea de rulare într-un punct A, situat înaintea punctului B de contact al roții. Unghiul β face ca după bracare, roțile de direcție să aibă tendința de revenire la poziția de mers în linie dreaptă. În timpul virajului automobilului forța centrifugă Fc , aplicată în centrul de masă, provoacă apariția între roți și calea de rulare a reacțiunilor Y1 si Y2, care se consideră că acționează în centrul suprafeței de contact a pneului.
Prezența unghiului β face ca manevrarea automobilului să fie mai grea, deoarece la bracarea roților, trebuie să se învingă momentul stabilizator. Momentul stabilizator crește cu cât pneurile sunt mai elastice, deoarece reacțiunea laterală se deplasează mai mult, în spate, față de centrul suprafeței de contact.
Fig.1.3. Schema virajului unui automobil și forțele care
dau naștere momentelor stabilizatoare ale roților
datorită unghiului de înclinare longitudinală a pivotului
1.2.2. Unghiul de înclinare transversală (laterală) a pivotului
Dă naștere la un moment stabilizator ce acționează asupra roților bracate. Bracarea roților de direcție necesită un lucru mecanic egal cu produsul dintre greutatea ce revine roților de direcție și mărimea ridicării punții din față .
Rezultă, deci, că la bracarea roților de direcție trebuie învins momentul de stabilizare ce apare datorită unghiului , necesitând pentru aceasta o creștere a efortului la volan , și respectiv, o înrăutățire a manevrabilității automobilului.
Momentul de stabilizare depinde de greutatea care revine roților de direcție și de aceea se întâlnește și sub denumirea de moment de stabilizare a greutății.
Unghiul de înclinare transversală a pivotului conduce la micșorarea direcției c între punctul de contact al roții cu solul și punctul de intersecție a axei pivotului cu suprafața de rulare ( distanța denumită deport) . Aceasta conduce la reducerea efortului necesar manevrării volanului, deoarece momentul rezistenței la rulare R față de axa pivotului, se reduce în raportul b/a ( fig.1.4). Valorile uzuale ale deportului sunt cuprinse între 40-60 mm, existând însă și multe cazuri când se întâlnesc valori mai mici sau mai mari. Trebuie însă menționat că, la o reducere exagerată a deportului, se reduc momentul stabilizator al roților de direcție și stabilitatea automobilului. La automobilele actuale, unghiul de înclinare transversală a pivotului are valori de 4- 10° .
Fig.1.4. Schema bracării roților la care pivotul
fuzetei are unghiul de înclinare transversală
1.2.3. Unghiul de cădere sau de carosaj
Reprezintă înclinarea roții față de planul vertical. Acest unghi contribuie la stabilizarea direcției împiedicând tendința roților de a oscila datorită jocului rulmenților.
Prin înclinarea roțiii cu unghiul , greutatea ce revine asupra ei G, va da o componentă G´ și o componentă orizontală H, care va împinge tot timpul rulmenții către centru, făcând să dispară jocul lor și reducând solicitările piuliței fuzetei.
Unghiul va micșora totodată și el deportul c al roții , ceea ce face ca momentul necesar bracării roților să fie mai mic, deci o manevrare mai ușoară a volanului.
La automobilele cu punți rigide, unghiul de cădere variază la trecerea roților peste denivelările căii de rulare, iar la unele automobile cu punți 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 și valori negative.
În timpul exploatării automobilului, bucșele fuzetei se uzează, iar unghiul de cădere se micșorează, putând ajunge, uneori, la valori negative, chiar dacă inițial el a avut o valoare pozitivă. Unghiul de cădere conduce la o uzare mai pronunțată a pneurilor.
1.2.4. Unghiul de convergență sau de închidere a roților din față
Este unghiul de înclinare în plan orizontal a roții față de planul longitudinal al automobilului.
Unghiul de convergență este cuprins între 0º10´ și 0º30´. În practică convergența roților este exprimată prin diferența C = A – B în care A și B reprezintă distanțele dintre anvelopele sau jantele celor două roți , măsurate în față sau în spatele roților, la nivelul fuzetelor sau la cel indicat în cartea tehnică.
Convergența roților este necesară pentru a compensa tendința de rulare divergentă a lor, cauzată de unghiul de cădere. Convergența se alege asfel încât, în condițiile normale de deplasare, roțile să aibe tendința să ruleze paralel. Dacă convergența nu este corespunzătoare, se produce o uzare excesivă a pneurilor și, în același timp, cresc rezistențele la înaintarea automobilelor, făcând să crească și consumul de combustibil.
Tendința de rulare divergentă, cauzată de unghiul de căderere, se explică prin deformarea pneurilor în contact cu calea. În acest caz, ele au tendința de a rula la fel ca două trunchiuri de con cu vârfurile O1 si O2. Prin închiderea roților spre față , vârfurilor trunchiurilor de con imaginare se deplasează în punctele O´1 și O´2, anulând tendința de rulare divergentă a roților. Convergența este de 0 – 5 mm la autoturisme, ajungând la autocamioane și autobuze până la 8-10 mm.
Fig.1.5. Convergența roților de direcție
și tendința de rulare divergentă a lor
La automobilele cu puntea motoare în spate mai există o tendință de rulare divergentă a roților, datorită faptului că pivoții nu sunt așezați în planul roții, ci sunt deplasați înspre interior cu distanța l.
În timpul deplasării automobilului , fuzetele sunt împinse cu forțele F1 care vor acționa în punctele P de articulație cu osia, iar rezistențele la înaintare vor acționa în punctele C, care se găsesc în planul median al roților (s-a neglijat unghiul de cădere ). Din această dispunere rezultă la fiecare roată un moment M = R . l, care va căuta să imprime roților o rulare divergentă.
La autoturismele care au puntea motoare în față, tendința se petrece tocmai invers, adică roțile caută să se închidă în față. Din această cauză la unele din aceste automobile, convergența este negativă. De asemenea, convergența roților elimină tendința lor de a oscila la viteze mari.
1.3. Clasificarea sistemelor de direcție
Există mai multe criterii de clasificare a sistemelor de direcție din care enumerăm:
a). După locul de dispunere a mecanismului de acționare a direcției:
– sisteme de direcție pe dreapta;
– sisteme de direcție pe stânga.
b). După tipul mecanismului de acționare:
– raportul de transmitere constant;
– raportul de transmitere variabil.
c). Dupa tipul mecanismului de direcție:
– mecanismele cu melc;
– mecanismele cu șurub;
– mecanismele cu manivelă;
– mecanismele cu roți dințate.
d). După modul de acționare al direcției:
– mecanică;
– mecanică cu servomecanism (hidraulic, electric, activ).
e). După particularitățile transmisiei direcției:
– poziția trapezului de direcție în raport cu puntea din față anterior;
-poziția trapezului de direcție în raport cu puntea din față: posterior;
– construcția trapezului de direcție cu bară transversală de direcție dintr-o bucată;
– construcția trapezului de direcție cu bară transversală de direcție din mai multe părți.
f). După locul unde este plasat sistemul de direcție :
– direcție la puntea din față;
– direcție la puntea din spate;
– la ambele punți.
1.4. Materiale utilizate la construcția sistemului de direcție
Arborele levierului de comandă a direcției, precum și levierul de comandă se execută din oțeluri aliate cu Cr și Ni sau OLC. Levierele și barele mecanismului de direcție sunt executate din OLC.
Melcul globoidal este executat din oțel special aliat cu Cr și Ni, care se cianurează sau se cementează.
Rola se execută tot din oțel aliat cu Cr și Ni și se cementează, iar arborele volanului din OLC 45.
Pinionul se execută din oțeluri aliate cu Cr și Ni. Cremaliera se execută din aceleași oțeluri ca și roțile dințate.
1.5. Tipuri constructive de sisteme de direcție
Sistemul de direcție al unui autoturism cuprinde o serie de mecanisme cu ajutorul cărora șoferul poate schimba direcția de mișcare a acestuia.
Sistemul de direcție trebuie să asigure o rostogolire fără alunecare a roților în viraj, să nu influențeze poziția roților, să funcționze corect chiar sub influența roților suspensiei, să nu transmită la volan șocurile primite de roți și să asigure schimbarea direcției de mers cu un efort minim din partea soferului. Orice sistem de direcție cuprinde:
– un mecanism de comandă prin care se acționează întregul sistem cuprizând: volanul cu arborele de transmisie și caseta de direcție;
– un mecanism de transmitere a mișcarii de la levierul de direcție al casetei la fuzetele pentru virarea roților, cuprizând: bara de direcție; bara transversală de direcție dintr-o bucată, când puntea din fața este rigidă și din mai multe bare articulate elastic în cazul roților de direcție cu suspensie independentă; levierul de direcție; levierele de direcție articulate cu bară transversală pentru a se transmite mișcarea de bracare de la fuzeta conducatoare la fuzeta condusă.
Sistemului de direcție i se atribuie în mod curent denumiri după tipul constructiv al casetei de direcție, respectiv după tipul angrenajului acesteia. Sistemele de direcție cu pondere, folosite la autoturisme sunt:
– sistemul de direcție cu melc globoidal și rolă, simplu sau acționat cu servomechanism;
– sistem de direcție cu circuit de bile sau cu servomecanism;
– sistem de direcție cu pinion și cremalieră.
Sunt de asemenea folosite într-o măsură mai mică și:
– sistemul de direcție cu șurub și deget;
– sistemul de direcție cu șurub și piuliță;
– sistemul de direcție cu șurub și sector dințat.
1.5.1. Sistemul de direcție cu melc globoidal și rolă
Sistemul de direcție cu melc globoidal și rolă are o largă răspândire și se folosește la autoturismele cu roți directoare cu suspensie independentă. Sistemul cuprinde:
– mecanismul de comandă, format din volan, arbore de transmisie și caseta de direcție;
– mecanismul de transmitere al mișcării de la caseta de direcție la roți format din: levierul de direcție montat pe axul rolei casetei, bara de direcție, pârghia de comandă , barele de conexiune cu capetele articulate și levierele de fuzetă .
De la volanul acționat de șofer, mișcarea se transmite prin arbore la caseta de direcție, care prin levierul de direcție și elementele amintite mai sus rotește fuzetele, efectuând virarea autoturismului. Arborele de direcție în capătul căruia se fixează volanul, se sprijină în suporții consolei fixate de caroserie. Este prevăzut cu 1-2 articulații cardanice, fiind în alt plan decât arborele conducător al casetei. La unele autoturisme, arborele volanului prezintă un foarte mare grad de siguranță la o eventuală coliziune frontală, țevile din care este format intră una în alta.
Mecanismul cu melc globoidal și rolă este cel mai răspândit, deoarece acoperă toată gama de automobile (de la autoturisme de clasă mică până la autocamioane). Diferențele constructive sunt:
-tipul rolei, simplă, dublă sau triplă în funcție de momentul transmis;
-modul de sprijin al arborelui levierului de comandă pe care se montează rola cu axul sau: arbore cu un singur lagăr de alunecare de lungime mare pentru mărirea rigidității și rola lucrând în consolă,arbore cu două lagăre (cel din capac cu rulment) și rola lucrând între reazeme.
Fig.1.6. Mecanism de actiunare cu melc globoidal și rolă dublă: 1-arborele levierului de comandă cu un singur lagăr de alunecare; 2 și 4-dispozitivul de reglaj al jocului din angrenare; 3-capacul mare; 5-melcul globoidal; 6-dispozitivul de reglaj pentru strângerea rulmenților melcului; 7-rolă dublă; 8-axul rolei
Caseta de direcție servește la amplificarea efortului dezvoltat de șofer asupra volanului și la transmiterea acestuia mecanismul de direcție. De fapt, caseta de direcție este un amplificator de cuplu și de multiplicator al unghiurilor de rotație ale volanului. Angrenajul casetei cuprinde: un melc globoidal și o rolă simplă sau dublă. Melcul globoidal este montat de la capătul arborelui de transmisie al volanului ce se sprijină în carcasa casetei pe doi rulmenți. Rola este montată între brațele furcii printr-o bucată cu axul, pe care se fixează levierul de direcție. Rola este montată excentric față de melc, se reduc frecările și uzura. La unele casete melcul globoidal este prelucrat cu pas variabil pentru a se realiza de multiplicări mai mari la viraje mici. Aceste casete se numesc cu raport cu transmisie variabil.
1.5.2. Sistemul de direcție cu pinion și cremalieră
Sistemul de direcție cu pinion și cremalieră oferă multiplicări bune la randamente mari și fiind extreme de simple, se folosește pe scară largă la autoturisme ușoare și rapide, cu roțile directoare cu suspensie independentă. Se compune din arborele volanului, pinionul de acționare a cremalierei, cremalieră, bară de conexiune (3 bucați) levierele de fuzete .
Fig.1.7. Mecanism pinion-cremalieră 1-pinion; 2-rulment cu role cilindrice; 3-cremalieră;4-articulația sferică și bieleta; 5 și 6-sistemul de etanșare dinspre bieletă; 14-arc de compensare; 15-plunger; 16-piuliță de reglare; 18-inel limitator; 19-inel de etanșare; 20-rulment radial axial cu bile; 21-pinion; 23-rulment radial cu role cilindrice; 31-inel de etanșare; 43-piuliță; 45-capac de protecție; s ≤ 0,12 mm cursa plungerului.
Când volanul este rotit în sensul acelor de ceasornic (la stânga) cremaliera este deplasată către dreapta, iar fuzetele efectuează o mișcare de rotație în jurul pivoților în sens contrar acelor de ceasornic, provocând virarea roților la stânga.
Mecanism pinion-cremalieră cu bielete lungi articulate. Construcția mecanismului pinion-cremalieră cu bielete lungi, articulate în partea centrală a cremalierei este prezentată în figura 1.8.
Fig.1.8. Mecanism pinion-cremalieră cu bielete lungi articulate central pe cremalieră : 3,4,5-asamblarea reglabilă dintre bieleta și capul de bară; 6-articulațiile bieletelor cu cremalieră; 20-rulment radial axial cu bile; 21-arborele pinionului; 23-rulment radial cu role cilindrice.
Caseta de direcție de tipul pinion-cremalieră are următoarele avantaje și dezavantaje:
Avantaje:
-construcție simplă;
-proces de fabricare ușor și economic;
-ușor de manevrat datorită înaltului grad de eficiență;
-contactul dintre pinion și cremalieră se face fără joc prin intermediul unui sistem împingător ;
-capetele de bară sunt în prelungirea cremalierei;
-elasticitate minimă a direcției;
-construcție compactă;
-cursa cremalierei poate fi variată ușor, prin aceasta variindu-se și unghiul de bracare.
Dezavantaje:
-o sensibilitate mare la impact;
-un șoc mai mare în cazul forțelor unghiulare ale capătului de bară;
-se simte mai ușor orice perturbare a volanului;
-uneori lungimea capătului de bară este prea scurtă când este montat la capătul cremalierei ;
-dimensiunea unghiului de virare este dependent de distanța parcursă de cremalieră;
-nu poate fi folosit pe punți rigide;
-uneori asta necesită brațe scurte pentru direcție rezultând forțe mai mari în întregul sistem de direcție.
Scăderea raportului de virare peste (sau față de) unghiul de direcție ascociat cu manevrarea greoaie a direcției în timpul parcării în cazul în care autovehiculul nu e echipat cu sistem de servodirecție.
1.5.3. Servo-direcția
Servo-direcția sau direcția asistată este o direcție obișnuită prevazută cu un mecanism care produce o forță suplimentară ce se aplică mecanismului de comandă pentru reducerea forței exercitate de către șofer pentru rotirea volanului. Aceste mecanisme sunt acționate hidraulic, folosind din energia furnizată de motor.
Fig.1.9.Schemele servomecanismului hidraulic cu legatură închisă între elemente: a)schema constructivă: V-volan; MC-mecanism de acționare; DS-distribuitor hidraulic; PDC-pompă hidrostatică cu debit constant; RZ-rezervor de ulei hidrostatic; VM-supapă de suprapresiune; LR-legatură de reacție; MH-motor hidrostatic; RD-roată de direcție; b)schemă structurală.
Direcția cu servomecanism în afară de reducerea efortului mai prezintă și avantajul că șocurile produse de denivelarea terenului nu se mai transmit la volan. Se deosebesc servo-direcții ale căror servomecanisme sunt construite separat de caseta de direcție. Dintre acestea menționate au și varianta cu servomecanism cu urmatoarele instalații: cu melc globoidal și rolă; cu circuit de bile și instalație cu pinion și cremalieră.
Servodirecția cu servomecanism separat de casete de direcție se compune din direcție propriu-zisă și din servo-mecanism, care cuprinde: sertarul de comandă acționat de caseta de direcție, servocilindrul hidraulic și circuitul de presiune cu: rezervorul de ulei pompa de presiune, supapa de siguranță și filtrul. Sertarul de comandă este legat de servocilindrul hidraulic prin conducte.
Pompa de presiune cu palete sau pinioane este montată pe un suport lângă pompa de apă, putând fi antrenate amândouă de aceeași curea trapezoidală. Pompa de presiune aspiră lichidul din rezervor prin conductă și îl împinge în servocilindrul hidraulic prin traseul: supapa de siguranță, filtrul pentru curațirea de impurități, conducta, sertarul de comandă și servocilindrul. Întoarcerea lichidului de la rezervor se face tot prin conducte. Când nu se acționează volanul, pompa de presiune funcționeaza la sarcina redusă.
Supapa de siguranță de tipul cu disc și arc nu permite depășirea presiunii de lucru a instalației. Filtrul montat după supapa de siguranță, are un element din sită de sârmă cu ochiuri de 0.06 mm.
La deplasarea în linie dreaptă când volanul se află în poziția "la centru" sertarul de comandă se află în poziția neutral, iar pistonul servocilindrului hidraulic se află la jumătatea cursei astfel încat servomecanismul nu acționează. Lichidul sub presiune refulat de pompa de presiune efectuează numitul traseu "de golire" trecând prin supapa de siguranță, filtrul, conducta, canalul, sertarul de comandă, conducta și rezervorul. La executarea virajului la dreapta sertarul este deplasat spre dreapta. Lichidul aspirat de pompa de presiune din rezervor prin conductă este refulat, pe traseul amintit, prin canalul sertarului de comandă de unde iese printr-o conductă și ajunge în spatele pistonului servo-cilindrului, pe care-l deplasează spre stânga. Tija pistonului acționeaza mecanismul de direcție care brachează roțile spre dreapta. Lichidul aflat în fața pistonului este refulat de acesta în rezervor prin conductele instalației. La executarea virajului la stânga volanul deplasează sertarul de comandă spre stânga. Lichidul debitat de pompa ajunge în canale și iese prin conducta și intră în servocilindru în fața pistonului pe care îl împinge spre dreapta. Lichidul din spatele pistonului este refulat de acesta spre rezervor prin conducte. Tija pistonului acționează mecanismul de direcție, care brachează roțile spre stânga. Pentru o etanșare corespunzătoare sertarul de comandă este prevăzut cu o garnitură iar corpul servocilindrului este opturat cu capacul.
Când presiunea lichidului refulat de pompa depașește presiunea de lucru a instalației, supapa de siguranță se deschide și o parte din lichid se întoarce la rezervor prin conductă . La defectarea servomecanismului autoturismul poate fi condus folosindu-se direcția obișnuită, bineînțeles cu un efort mai mare din partea șoferului.
1.5.4. Servodirecție electrică
Se folosește pe autoturisme, fiind grefată pe mecanisme de acționare pinion-cremalieră și are urmatoarele avantaje:
-putere consumată foarte mică
-efectul servo este asigurat și când MAI nu funcționează;
-nu are variații de moment și funcționează cu zgomot redus;
-stabilește momentul de asistare în funcție de unghiul de bracare;
-elimină fenomenul de supraasistare;
-montarea sistemului nu implică modificări ale MAI;
-frecări interne reduse, domeniu larg de turație și de temperatură;
-construcție simplă, ieftină, durată de viață ridicată;
-insensibil la murdărie.
Fig.1.10. Puterea consumată de o servodirecție hidraulică și una electrică la un autoturism.
Schema de montare a servodirecției electrice pe cremalieră și schema constructivă a motorului electric sunt prezentate in figura 1.11. Blocul electronic de comandă (calculatorul) este montat pe motorul electric.
Fig.1.11. Montarea servodirecției electrice pe cremalieră și construcția motorului electric asincron.
1.5.5. Direcția cu cremalieră și servomecanism
Cuprinde direcția cu cremalieră prezentată anterior și servomecanismul încorporat acesteia. Acesta este comandat hidraulic și se compune din mecanismul de bracaj și mecanismul de blocare a direcției în poziția stabilită de șofer.
Mecanismul de bracaj cuprinde:
– sertarul de comandă al servocilindrului prin distribuirea uleiului sub presiune;
– servocilindrul, în care pistonul articulat rigid cu cremalieră formează două camere: camera din fața pistonului și camera din spatele pistonului, ambele în legatură cu sertarul de comandă.
Mecanismul de blocare a direcției în poziția stabilită de șofer (în bracaj sau în linie dreaptă) cuprinde:
– cilindrul hidraulic care blochează cama cu profil special prin intermediul pistonului și guletului ;
– cama care blochează arborele volanului prin intermediul pinionului angrenat permanent cu pinionul fixat pe arbore;
– regulatorul centrifugal care mărește presiunea asupra pistonului în vederea unui mai bun blocaj arborelui volanului; el se compune din arborele, contra greutățile și sertarul; turația arborelui regulatorului este în funcție de viteza autoturismului.
În afară de aceste mecanisme instalația este prevazută cu un rezervor de ulei și o pompă acționată de motor pentru menținearea uleiului în rezervor sub presiune.
O foarte mică mișcare de rotație între arborele volanului și pinionul cremalierei antrenează sertarul într-o mișcare în translație care pune camera în legatură fie cu conducta de intrare a uleiului sub presiune fie conducta de evacuare a uleiului în rezervor, corespunzator sensului de rotație al volanului care se traduce printr-o variație a volanului de ulei în cameră. La deplasarea în linie dreaptă, respectiv poziția neutră a servodirecției, pistonul stă nemișcat fiind supus la două forțe opuse și egale create în camere, de către sertar (închide ieșirea uleiului din cameră și deschide intrarea uleiului sub presiune în cealalta cameră ). La creșterea vitezei autoturismului contragreutațile regulatorului se desfac, sertarul se deplasează spre stânga creând o sporire a presiunii pe piston și respectiv pe camă și asigurând blocarea (respectiv blocarea arborelui volanului).
1.6. Volanul si transmisia volanului
Volanul reprezintă elementul de comandă al direcției. Volanul este construit din ebonită cu miez de oțel, arborele volanului din oțel, iar coloana din oțel sau din material plastic; sunt prevăzute și arcuri sau tampoane de cauciuc pentru preluarea șocurilor.
Colana volanului trebuie să aibă o rigiditate torsională pentru a păstra o elasticitate mică a volanului, dar trebuie să se poată flexa într-o direcție logitudinală bine definită în cazul producerii unor accidente penru a evita rănirea conducătorului.
Funcții îndeplinite:
– transmite commandă virării de la organul de comandă (volanul) la mecanismul de acționare;
– permite reglarea poziției volanului;
– are rol esențial în siguranța pasivă prin: dispunerea airbagului șofer în butucul volanului, deformarea unor elemente constructive pentru a evita impactul cu corpul șoferului.
– asigură blocarea manevrării volanului în timpul staționării automobilului;
– contribuie la estetica și ergonomia postului de conducere.
Traseul transmisiei volanului depinde de poziția și constructia mecanismului de acționare.
În figura 1.12. se prezintă construcția unei transmisii a volanului cu două articulații cardanice și arborele primar al volanului telescopic pentru a permite reglarea axială a acestuia și a asigură siguranța pasivă.
Fig.1.12. Construcția transmisiei volanului : 5-element de blocare; 6-arbore intermediar; 7 și 8-articulații cardanice; 9 și 10-lagăre de sprijin ale arborelui primar pe suportul său; 11-burduf de protecție.
În cazul unei ciocniri frontale, când mecanismul de acționare se deplasează pe suportul său, influența deplasării nu se transmite arborelui primar al volanului, deoarece arborele secundar se deformează. În plus volanul se basculează față de arborele său primar, planul său devine vertical și protejează astfel șoferul. Această soluție constructivă este prezentată în figura 1.13.
Fig.1.13. Transmisie a volanului cu arbore secundar deformabil și volan basculabil
O soluție de transmisie a volanului care imbină arborele primar telescopic cu arborele secundar deformabil este prezentat în figura 1.14.Articulația cardanică este excutată din aliaj pe bază de Al.
Fig.1.14. Transmisie a volanului cu arbore telescopic și arbore deformabil
1.7. Bare și articulații
Barele transmisiei direcției pot fi cu lungime fixă sau cu lungime variabilă pentru efectuarea reglajelor. Articulațiile sunt sferice cu fixare pe con. Ele pot fi cu centrul fix sau cu centrul deplasabil (articulații elastice).În figura 1.15. se prezintă construcția unei bare cu lungime variabilă și a articulației sale cu centrul fix.
Fig.1.15.Construcția barei cu lungime variabilă (a) și a articulației cu centrul fix (b): 1-corpul articulației; 2-nucă metalică; 3-pastile nemetalice (cuzineți); 4-placă de închidere; 5-burduf de protecție; 6 și7-siguranțe elastice.
CAPITOLUL 2. MECANISMUL DE COMANDĂ A DIRECȚIEI CU PINION ȘI CREMALIERĂ ASISTATĂ ELECTRIC
2.1. Servodirecția electro-mecanică
Are multe avantaje față de sistemul de direcție hidraulic. Acesta susține șoferul și, prin urmare, prevede scutirea de conducere fizică și mentală. Acest lucru se realizează prin funcția de răspuns de intrare, ceea ce înseamnă că este singura direcție asistată când dorește șoferul. Servodirecția depinde de viteza de deplasare, cantitatea de forță de direcție aplicată și unghiul de virare. Cum funcționează servodirecția electro-mecanică în detaliu este descrisă în acest program de studiu individual.
Ansamblu asupra servodirecției electro-mecanică cu pinion și cremalieră. Componentele sistemului de direcție sunt:
– volan;
– comutator coloana de direcție cu unghi de bracare expeditor G85;
– coloana de direcție ;
– senzor de moment în volan ;
– angrenaj de direcție ;
– motor V187 pentru direcție electromecanică;
– servo unitate J500.
Fig 2.1. Componentele sistemului de direcție
La servodirecția electro-mecanică, nu există nici o cerință pentru asistență hidraulică a direcției. Lipsa de ulei din sistemul de direcție este o contribuție importantă pentru protecția mediului.
Sistemul de servodirecție electro-mecanică este de tipul dublu pinion. Acesta este caracterizat prin două pinioane (de direcție și de conducere), care permit forței de virare sa fie transmisă cremalierei. Pentru a asista direcția, un motor electric este activat în funcție de mișcarea volanului.
Sistemul oferă conducătorului auto asistență în funcție de condițiile de conducere (servotronic). Servodirecția electro-mecanică susține revenirea volanului înapoi în poziția centrală, prin intermediul funcției "întoarcere activă". Acest lucru duce la un simt proeminent si foarte precis în linie dreaptă, în orice situație de condus. Cu funcția de stabilitate în linie dreaptă, o forță este generată și aplicată pentru a face mai ușor pentru conducătorul auto să vireze vehiculul într-o linie dreaptă atunci când vehiculul este afectat în mod constant de vânturi laterale sau condus în sus sau în jos în rampă.
Avantajele servodirecție electro-mecanică
Un avantaj al servodirecției electro-mecanică, în comparație cu sistemele de direcție asistate hidraulic, este că nu există nici o cerință pentru un sistem hidraulic. Acest lucru conduce la avantaje suplimentare, cum ar fi:
– nu există componente hidraulice, de exemplu, pompa de ulei a servodirecției, furtunuri, rezervor de ulei, filtru;
– nici un fluid hydraulic;
– economie de spațiu în locația de montaj;
– reducerea zgomotului;
– economie de energie;
– lipsa sistemelor de furtune și sisteme de cablare aferente.
Componentele care asigură asistența direcției sunt localizate și operează direct asupra angrenajului de direcție. Acest lucru duce la o economie sporită de energie. Spre deosebire de direcția asistată hidraulic, care necesită un circuit cu o curgere permanentă, servodirecția electro-mecanică atrage energie doar atunci când forța de direcție este, de fapt aplicată. Acest tip de răspuns duce la o reducere a consumului de carburant.
Șoferul are un sentiment de conducere optimală în orice situație datorită:
-stabilitații excelente în mersul în linie dreaptă (reîntoarcerea volanului în poziția centrală este ajutată de sistemul de servodirecție electro-mecanic);
– acțiune directă dar nu bruscă conform mișcării volanului;
– nicio reacție deranjantă când se virează pe suprafețe neuniforme.
Fig 2.2. Servodirecția electro-mecanică și părțile sale individuale
Fig.2.3. Prezentarea generală a servodirecției electrice
Asistența de direcție este controlată printr-o diagramă, care este memorată permanent în memoria de program a unității de comandă.
O diagramă este formată din cinci caracteristici pentru diferite viteze. (de exemplu 0 kilometri pe oră, la 15 kilometri pe oră, 50 kilometri pe oră, 100 kilometri pe oră și 250 kilometri pe oră). O caracteristică determină, pentru viteza automobilului, forța de asistență necesară.
Fig.2.4. Forța de asistență
Fig.2.5. Funcționalitatea direcției
1. Asistența servodirecției începe când șoferul aplică forța de rotire asupra volanului.
2. Forța aplicată volanului cauzează rotirea unei bare de torsiune. Senzorul de rotație G269 detectează și trimite forța calculată către unitatea de control J500.
3. Senzorul unghiului de virare transmite unghiul curent de virare , iar viteza rotorului transmite viteza curentă de virare.
4. În funție de forța de virare, viteza de deplasare, turația motorului , unghiul de virare, și a diagramei stocate, unitatea de control calculează forța necesară asistenței și acționează motorul electric.
5. Asistența la virare vine de la un pinion secundar, forța acestuia fiind în paralel cu cea a angrenajului de direcție. Acest pinion este acționat de un motor electric. Motorul intervine în angrenajul de direcție printr-un angrenaj cu melc și printr-un pinion astfel trimițând forța necesară asistenței la virare.
6. Suma forței de virare asupra volanului și a forței de asistență reprezintă forța efectivă aplicată pe mecanismul de direcție.
2.2. Mecanismul de direcție
Fig.2.6. Caseta de direcție
Angrenajul de direcție este format dintr-un generator de moment de direcție, o bară de torsiune, un pinion de direcție, un pinion de antrenare, un angrenaj cu melc și un motor electric, cu unitate de control. Nucleul servodirecției electro-mecanică este arborele volanului, cu doi dinți implicați în angrenajul de direcție.
La servodirecția electro-mecanică cu dublu pinion, forța necesară virării este transferată prin intermediul pinionului de direcție și pinionului de antrenare de pe arborele de direcție. Pinionul de direcție transferă forța de direcție aplicată de către conducătorul auto și pinionul de antrenare transferă forța de asistare de la motorul servodirecției electro-mecanică prin intermediul unui angrenaj cu melc.
Motorul electric cu unitatea de control și senzorii de asistență de direcție sunt localizati pe al doilea pinion. Rezultă că există o conexiune-mecaninică între volan și arbore al volanului. În acest fel, vehiculul poate fi manevrat mecanic, în caz de defecțiune a motorului servo.
Fig.2.7. Sistemul de direcție electro-mecanic
Senzorul unghiului de virare G85 e localizat în spatele arcului de rapel, cu inelul de alunecare al airbagului. Acesta este situat pe coloana de direcție între comutatorul coloanei de direcție și volan. Acesta trimite semnalul de analiză al unghiului de virare la modulul de control electronic al coloanei de direcție J527 prin magistrala de date CAN.
Sistemul electronic de analiză a semnalelor este situat în modulul de control electronic al coloanei de direcție.
Defectare –simptome
Senzorul unghiului de virare
În cazul unui semnal neplauzibil, un program de funcționare de urgență este pornit. Semnalul lipsă se înlocuiește cu o valoare substituită. Asistența servodirecție rămâne intacta. Avertizarea K161 va aprinde martorul în bord pentru a indica eroarea.
Fig.2.8. Componentele de bază ale unghiului de direcție expeditor
2.3. Principii de operare
Componentele de bază ale senzorului unghiului de direcție sunt:
– placă de cod (cu două coduri);
– perechi de fascicule fotoelectrice, fiecare cu o sursă de lumină și un senzor optic.
Placa de cod este formată din două inele, un inel exterior absolut și un inel interior increment.
Fig.2.9. Placă de cod
Inelul de creștere este separat în 5 segmente, fiecare de 72 ° , și este citit de către o pereche de fascicule fotoelectrice. În cadrul fiecărui segment inelul este împărțit. Spațiul de divizat este egal în cadrul segmentelor dar diferit între segmente. Aceasta prevede codul pentru segmente. Inelul absolut determină unghiul. Acesta este citit de 6 perechi de fascicule fotoelectrice.
Senzorul unghiului de virare poate detecta un unghi de bracare de până la 1044 °. Acumulează gradele după fiecare rotire a volanului. În acest fel, se poate detecta daca un cerc complet de direcție este efectuat atunci când semnul de 360 ° este depășit.
Designul angrenajului de direcție permite 2.76 rotații ale volanului.
Fig.2.10. Inel de creștere
Măsurarea unghiului se face prin intermediul principiului fascicului fotoelectric.
Dacă, pentru simplificare, inelul increment este folosit ca exemplu, sursa de lumină este pe o parte a inelului segment și senzorul optic este pe cealaltă parte.
Fig.2.11. Fascicul fotoelectric
Când lumina ajunge printr-un spațiu deschis pe un senzor, se generează un semnal de tensiune. Când sursa de lumină este acoperită, tensiunea este întreruptă din nou.
Dacă se modifică pozitia inelului increment, se generează o secvență a semnalului de tensiune.
Aceasta este exact modul în care secvența tensiunii de semnal apare pe fiecare pereche de fascicul fotoelectric a inelului absolut.
Toate secvențele semnalului de tensiune sunt prelucrate de către unitatea de control electronică a coloanei de direcție.
Prin compararea semnalelor, sistemul poate calcula cât de departe au fost mutate inele.
În acest fel, se determină punctul de plecare al mișcării segmentului absolut.
Fig.2.12. Senzorul de moment al direcției
Forța de direcție, sau momentul forței, se calculează direct la pinionul de direcție prin intermediul senzorului de moment al direcției, G269. Senzorul funcționează pe principiul rezistenței magnetice. Este tip de construcție redundantă (twin) pentru a asigura cel mai înalt nivel de siguranță.
Coloana de direcție și mecanismul de direcție sunt unite la senzorul de cuplu prin intermediul unei bare de torsiune. Piesa de conectare la coloana de direcție prezintă un rotor magnetic, care se roteste în aproximativ 24 de zone de polaritate magnetică diferită. Pentru evaluarea curentă, se folosesc două terminale.
Contrapiesa este un element de senzor magnetic de rezistență, care este atașat la piesa de legatură a echipamentului de direcție.
În cazul în care volanul este rotit, ambele piese de conectare au sensuri contrare, în funcție de mărimea forței aplicate.
Rotorul magnetic se deplasează, de asemenea, spre senzor în această perioadă, ceea ce înseamnă că forța de direcție poate fi, prin urmare, măsurată și trimisă la unitatea de control ca un semnal.
Fig.2.13.Principiul de funcționare
Defectiuni și Erori
În cazul defectării senzorului de moment de direcție, mecanismul de direcție trebuie să fie reînnoit. Dacă este detectată o eroare, asistarea servodirecției este oprită. Aceasta este un proces lent și progresiv, nu brusc. Pentru a realiza o închidere lentă și progresivă, se calculează un semnal al forței de direcție substitută în unitatea de control al direcție și unghiul rotorului motorului electric. Defecțiunile sunt indicate de către martorul bord K161.
2.4. Senzorul de viteză al rotorului
Senzorul de viteză al rotorului este parte a sistemului de direcție servo-asistată electro-mecanic V187. Acesta nu poate fi accesat din exterior.
Transmiterea Semnalului
Senzorul de viteză al rotorului funcționează pe principiul de rezistență magnetică și este similar ca design cu senzorul de momentul de direcție G269. Acesta înregistrează viteza rotorului de servo direcție V187 cu motor electro-mecanic, care este necesară pentru acționarea precisă a motorului.
Viteza de deplasare
Semnalul vitezei de deplasare este furnizat de către unitate de control ABS.
Defecțiuni:
În cazul unui semnal neplauzibil al vitezei de deplasare, un program de funcționare de urgență este pornit. Conducătorul auto are asistență completă a servodirecției, dar nu există nici o funcție Servotronic. Defecțiunea este afișată de lampa de avertizare K161 care se aprinde galben.
În cazul defectării senzorului, unghiul vitezei de direcție este folosit ca un substitut.
Asistența servodirecției este oprită în condiții de siguranță. Astfel se evită pierderea bruscă a asistenței servodirecției, cauzate de defectarea senzorului. Defectele sunt indicate de martorul de bord K161 iluminat roșu.
2.5. Senzorul de turație al motorului G28
Senzorul de turație al motorului este de tip Hall. Acesta este montat pe carcasa de etanșare a arborelui cotit.
Fig.2.14. Senzor de turație
Transmiterea semnalului:
Din semnalul senzorului de turație al motorului, viteza motorului și poziția exactă a arborelui cotit este înregistrată de către unitatea electronică de comandă a motorului.
Defecțiuni:
În cazul defectării senzorului de turație al motorului, direcția este acționată prin terminalul 15. Defecțiunea nu este indicată de lampa de avertizare K161.
Fig.2.15. Motorul sistemului de direcție electro-mecanic V187
Motorul electric V187 este un motor asincron fără perii. Dezvoltă un cuplu maxim de 4,1 Nm pentru asistarea direcției. Motoarele asincrone nu au un câmp magnetic caracteristic sau excitație electrică. Motoarele asincrone își au denumirea din diferența dintre frecvența voltajului aplicat și frecvența turației motorului. Ambele turații sunt diferite de unde și termenul asincron.
Motoarele asincrone au simplitate constructivă (nu au perii) și din cauza aceasta au un nivel ridicat de eficiență operațional.
Defecțiuni
Un avantaj al motorului asincron este acela că motorul poate fi rotit de echipamentul de direcție chiar în cazul în care nu este aplicată nici-o tensiune.
Motoarele prezintă un timp de răspuns minim și în felul ăsta sunt potrivite pentru miscări rapide ale volanului .
Motorul electric este montat într-o carcasă de aluminiu. Angrenează cremaliera de direcție prin intermediul uni angrenaj melcat și a unui pinion de atac, și în felul ăsta transmite forța necesară asistării direcției .
La capătul de control al arborelui se află un magnet care este folosit de către unitatea de control pentru a detecta viteza rotorului. Semnalul servește unității electronice ca mijloc în vederea determinării vitezei de direcție.
Aceasta înseamnă că în cazul defecțiunii motorului și în felul ăsta pierderea asistării, direcția poate fi încă operată prin aplicarea unei forțe ușor crescute. Chiar în cazul unui scurtcircuit motorul nu se va bloca. Defecțiunile sunt indicate de martorul K161 care este iluminat roșu.
2.6. Unitatea de control al servo mecanismului J500
Unitatea de control al servo mecanismului J500 este atașată direct la motorul electric ceea ce înseamnă că nu e nevoie de cablaje complexe ale componentelor mecanismului de servo direcție.
Se bazează pe semnale de intrare precum :
-semnalul unghiului de direcție primit de la senzorul unghiului de direcție G85;
-viteza motorului primit de la senzorul de turație al motorului G28;
-momentul de direcție, viteza rotorului;
-semnalul vitezei de deplasare;
-semnalul care identifică corectitudinea poziției contactului din unitatea de control al instrumentelor J285.
Unitatea de control calculează nivelul de forță necesară pentru asistarea direcției. Puterea curentului de excitație este calculat și în felul ăsta se acționează motorul V187.
Defecțiuni
Integrat în unitatea de control ca un senzor de temperatură folosit în măsurarea temperaturii sistemului de direcție.
Dacă temperatura depășește 100 grade celsius, asistarea servo direcției este redusă treptat.
Dacă nivelul asistării servo mecanismului se află sub 60 % martorul de bord al electro-mecanismului de direcție se va aprinde galben și va fi generată o eroare.
În cazul defectării unitații de control J500, piesa poate fi înlocuită ca o unitate completă.
Fig.2.16. Martorul de bord K161
Martorul de bord se află în unitatea de display din cadranul de bord. Servește ca mijloc de afișare al defecțiunilor și perturbărilor sistemului de asistare electro-mecanic al direcției.
Când contactul este cuplat martorul de avertizare se va aprinde roșu ca o parte a procedurii de testare automată efectuată de sistemul de servo direcție electro-mecanic.
Martorul de avertizare se aprinde în două culori dacă sunt detectate defecte de funcționare. Dacă se aprinde galben avertizarea are o prioritate scăzută, daca se aprinde roșu defecțiunea ar trebui remediată la service. Dacă martorul se aprinde roșu va fi însoțit în același timp de un semnal de avertizare acustic (trei repetări).
Odată ce unitatea de control, al sistemului de servo direcție primește un semnal care indică că toate sistemele funcționează corect, martorul de avertizare se va stinge.
Autotestarea durează aproximativ două secunde, când motorul pornește, martorul de avertizare se va stinge imediat.
Caracteristici speciale
Remorcare
Sub urmatoarele condiții :
-viteză mai mare de 7km/oră;
-contactul cuplat .
Asistarea servo direcției este disponibilă în timpul remorcării vehiculului.
Baterii descărcate
Sistemul de direcție poate detecta și reacționa situațiile unei tensiuni scăzute. Dacă voltajul bateriei scade sub 9V asistarea servo direcției va fi redusă până la oprire și martorul de avertizare se va aprinde roșu.
În cazul unei scăderi scurte a tensiunii sub 9V martorul de avertizare se va aprinde galben.
Fig.2.17. Diagrama de funcționare
2.7. Service
Diagnoză
Sisteme componente ale mecanismului de servo direcție sunt capabile de auto-diagnosticare .
Adaptarea direcției și opririlor
Pentru a evita opririle bruște finale mecanice ale direcției, software-ul realizează o limitare a unghiului de direcție.
Faza finală, realizată de software, adică mișcarea de amortizare, se activează la cca. 5 ° față de unghiul de direcție înainte de opritorul final mecanic.
Forța de asistare este în felul acesta reduse în funcție de unghiul de direcție și forța de direcție. Folosind un sistem de diagnosticare și testare VAS5051, unghiurile opririlor finale ar trebui șterse prin intermediul funcției "setarea de bază". Adaptarea se face fără tester. Pentru a face acest lucru, utilizați informațiile detaliate în cel mai recent manual de instrucțiuni.
CAPITOLUL 3. DIAGNOSTICAREA SISTEMULUI DE DIRECȚIE
3.1. Aspecte generale
Starea tehnică a sistemului de direcție este de o deosebită importanță pentru securitatea circulației. Ea contribuie decisiv la asigurarea performanțelor de maniabilitate și stabilitate ale automobilului și influențează intensitatea uzurii anvelopelor.
Modificarea stării tehnice a sistemului de direcție constă în:
– procese de uzare: în mecanismul casetei de direcție, în articulațiile pârghiilor, în lagărele de ghidare ale axului volanului și în cuplajele dintre acesta și caseta de direcție;
– gripaje în caseta de direcție și în articulațiile pârghiilor;
– slăbirea sau deteriorarea prinderii casetei de direcție pe șasiu;
– deformarea pârghiilor mecanismului de direcție;
– deformări ale componentelor punților ce determină geometria roților de direcție.
Parametrii de diagnosticare sunt: jocul liber al volanului, forța de acționare a volanului, existența jocurilor în articulațiile mecanismului de direcție și ale brațelor punților, forța laterală în suprafața de contact a pneurilor cu solul și unghiurile ce definesc geometria roților de direcție.
O mare parte din defectele caracteristice sistemului de direcție pot fi depistate pe baza modului lor de manifestare.
3.2. Diagnosticarea după jocul unghiular și efortul la volan
Jocul liber al volanului constituie un parametru de apreciere globală a gradului de uzură și strângere a componentelor mecanismului de direcție. Măsurarea sa se face cu un dispozitiv mecanic simplu (fig. 3.1) compus, în principal, din săgeata indicatoare 1 și raportorul 2. Săgeata se prinde de circumferința volanului, iar raportorul pe cămașa fixă a coloanei de direcție, cu ajutorul pârghiilor 3 care sunt strânse de arcul 4.
Fig.3.1. Dispozitiv mecanic
Volanul se rotește alternativ în ambele sensuri, până când un observator aflat în fața automobilului constată începutul mișcării roților de direcție. Sursele care conduc la apariția unui joc mărit sunt: uzura articulațiilor, slăbirea fixării casetei de direcție și uzura pivotului fuzetei și a bucșelor sale. Pentru localizarea jocurilor se suspendă cu ajutorul cricului, pe rând, fiecare roată de direcție. Prinzând roata cu ambele mâini de anvelopă, se oscilează energic în plan vertical, examinând în acest timp evoluția articulațiilor.
Fig.3.2.
Pentru verificarea articulațiilor sferice, acestea trebuie descărcate de forța elastică a arcului suspensiei care ar putea duce la mascarea jocului prin apăsarea sferei de carcasă. Dacă arcul se sprijină pe brațul inferior al punții,cricul se va amplasa sub acest braț (fig.3.2), descărcând astfel articulația inferioară. În cazul în care arcul se sprijină pe brațul superior, se va utiliza un dispozitiv (eventual o bucată de lemn de dimensiuni potrivite) pentru a împinge în sus brațul superior (fig.3.3.), în timp ce cricul va fi amplasat sub caroserie. De data aceasta va fi descărcată articulația superioară.
Fig.3.3.
3.3. Verificarea geometriei roților de direcție
Deteriorarea stării tehnice a sistemului de direcție și a suspensiei în timpul exploatării automobilului conduce la modificarea unghiurilor ce definesc geometria roților directoare, însoțită de simptomele specifice prezentate în tabelul 3.1.
Tabelul 3.1. Principalele simptome ale modificării unghiurilor geometriei roților directoare
3.3.1. Aparatura folosită la verificarea geometriei roților de direcție
Din punct de vedere constructiv, aparatele utilizate la verificarea geometriei roților de direcție sunt de trei categorii: mecanice, cu bulă de nivel și optice.
Cel mai simplu dispozitiv mecanic utilizat numai pentru verificarea convergenței este tija telescopică (fig.3.4.).
Aparatele cu bule de nivel permit măsurarea unghiului de cădere și a unghiurilor de înclinare longitudinală și transversală ale pivotului.
Un astfel de aparat (fig.3.5.) are pe fața inferioară două bule de nivel necesare așezării inițiale a aparatului în poziție orizontală, iar pe fața superioară alte două bule de nivel și trei scale: scala 1 pentru unghiul de cădere, scala 2 pentru unghiul de înclinare transversală a pivotului și scala 3 pentru unghiul de înclinare longitudinală a pivotului. Aparatul se fixează pe fuzetă cu ajutorul pieselor 8 și 9, ultima fiind mobilă pe brațul 10 pe care se poate fixa cu ajutorul șurubului 11. Piesa 5 este articulată pe șurubul 7, poziția sa putând fi modificată cu șurubul 6. Corpul aparatului se fixează pe brațul 5 printr-o articulație sferică, poziția corpului cu scale se poate astfel modifica, iar fixarea în poziția aleasă se face cu șurubul 4. Aparatul este prevăzut cu doua platouri rotitoare, doua platouri fixe, o tijă telescopică pentru măsurarea convergenței, precum și cu două dispozitive pentru măsurarea unghiurilor de bracaj.
Cele mai utilizate aparate pentru verificarea geometriei roților de direcție sunt aparatele optice, caracterizate prin precizia ridicată a măsurării și printr-o fiabilitate corespunzătoare în condițiile utilizării în atelierele de întreținere auto.
Fig.3.4. Fig.3.5
O instalație de acest tip se compune din două proiectoare 7, două platouri pivotante 5, două sau patru ecrane cu scale unghiulare 2 și 3, două rigle telescopice cu scale liniare 4 și două riglete 7, dispuse conform figurii 3.6.
Fig.3.6.
Proiectoarele (fig.3.7.) se montează pe jante cu ajutorul bolțurilor consolei fixe 8 și al bolțului consolei mobile 6 ce culisează pe tijele 5. Platoul 4 poate, de asemenea, glisa pe tijele 5 asigurând poziționarea proiectorului în prelungirea axei roții, fixarea în poziția respectivă realizându-se cu mecanismul 7. Proiectorul 1 este montat pe platoul 2 prin intermediul unei cuple ce îi permite un singur grad de libertate – rotația în jurul axei roții. Platoul 2 este fixat pe platoul 4 prin intermediul a trei șuruburi de reglare 3, cu ajutorul cărora se poate modifica poziția relativă a planurilor celor două platouri. Acest lucru permite anularea fulajului platoului pe care este pus proiectorul, în condițiile în care platoul fixat pe jantă oscilează datorită fulajului jantei. Proiectoarele pot fi montate pe platoul 2 în două poziții prin intermediul axelor 9 și 10, în funcție de unghiul pivotului ce urmează a fi măsurat. Există variante de proiectoare la care poziția lor nu poate fi schimbată, modificarea direcției spotului luminos cu 90° realizându-se, în acest caz, cu ajutorul unei oglinzi dispuse înclinat la 45° în fața obiectivului proiectorului.
Fig.3.7.
Pentru a asigura o citire precisă, spotul luminos emis de proiector conține o umbră unghiulară care servește drept semn indicator. Platourile pe care se așează roțile directoare ale automobilului sunt de formă dreptunghiulară, având posibilitatea de a se deplasa lateral și conțin în interiorul lor alt platou de formă circulară, care se poate roti față de primul. Valoarea unghiului de rotire poate fi măsurată cu ajutorul unui raportor aferent platoului.
Ecranele cu scale unghiulare se așează în fața și în lateralul roților directoare atunci când se dispune de patru ecrane sau, pe rând, în fața și apoi în lateral când trusa de măsură are doar două ecrane. Acestea se poziționează vertical (lucru realizat constructiv cu ajutorul unor nivele cu bule de aer sau prin utilizarea unui dispozitiv de suspendare în echilibru stabil). Înălțimea de așezare a panourilor trebuie reglată astfel, încât axele lor să se situeze la nivelul centrelor roților automobilului.
Riglele telescopice cu scale liniare pot culisa telescopic, în vederea adaptării lungimii lor la ecartamentul automobilului verificat.
Ele se dispun în fața și în spatele axei punții de direcție la o distanță bine definită, a cărei determinare va fi prezentată în cele ce urmează.
Rigletele se dispun în poziție orizontală la nivelul centrului jantelor roților nedirectoare, fixarea realizându-se cu un suport magnetic sau cu ajutorul unei tije suport.
3.3.2. Modul de lucru
3.3.2.1. Operații pregătitoare
Indiferent de tipul automobilului, verificarea parametrilor gemetrici ai roților directoare presupune efectuarea în prealabil a operațiunilor prezentate în cele ce urmează:
– Verificarea și reglarea presiunii nominale în pneuri. Se admit următoarele abateri de la valorile prescrise de fabricant: pentru presiuni nominale mai mici de 3bar, ±0,1 bar, iar pentru presiuni nominale mai mari de 3bar, ± 0,2 bar.
Pneurile trebuie să fie de dimensiunile recomandate de constructor, iar cele de pe aceeași punte să aibă același profil și uzuri sensibil apropiate.
– Verificarea jocurilor în articulațiile suspensiei, bieletelor și barelor de conexiune, în cazul existenței unor jocuri prea mari, verificarea geometriei direcției se va amâna până după înlăturarea acestor jocuri, în caz contrar rezultatele obținute fiind eronate.
– Se deplasează automobilul pe standul de diagnosticare al cărui teren trebuie să fie plan și orizontal, cu o abatere de la orizontalitate de max. l%.
– Automobilul se încarcă conform prescripțiilor constructorului.
Încărcarea automobilului poate fi simulată cu ajutorul unor dispozitive care realizează comprimarea suspensiei la anumite cote, în raport cu care constructorul indică valorile corecte ale geometriei roților. În practică, în lipsa unor astfel de dispozitive, se procedează la încărcarea automobilelor cu pasageri sau cu greutăți (de exemplu, două persoane pentru autoturism semiîncărcat).
– Se balansează automobilul prin apăsare de câteva ori pentru a se relaxa suspensia.
– Se acționează frâna de staționare (de mână).
– Se aduc roțile directoare în poziție de mers rectiliniu. Atunci când nu se dispune de aparatura optică iar sistemul de direcție nu a fost prevăzut de constructor cu un reper pentru determinarea poziției respective, se procedează astfel: se virează roțile directoare dintr-o extremă în cealaltă și se reține numărul total de rotații efectuate de volan; se rotește apoi volanul, pornind de la una din extremitățile cursei sale, cu jumătate din numărul total de rotații.
3.3.2.2. Măsurarea convergenței cu tija telescopică
După reglarea lungimii tijei telescopice la o valoare cu 50-100 mm mai mare decât distanța dintre suprafețele interioare ale roților, se comprimă arcul tijei și se fixează tija cu vârfurile apăsate de arc pe marginile jantelor situate în fața punții și la nivelul axului roților. Se citește indicația de pe rigleta tijei, după care automobilul este împins înainte până când tija ajunge în poziția diametral opusă pe jantă, în spatele punții. Pentru controlul corectitudinii poziției finale se utilizează lănțișoarele 3 (fig.3.5) care permit aprecierea distanței până la sol. Se efectuează citirea în această poziție, diferența dintre cele două citiri dând valoarea convergenței.
Pentru o mai bună precizie a determinării, se poate repeta operațiunea de două-trei ori.
3.3.2.3. Măsurarea cu aparatul cu bule de nivel
Verificarea unghiului de cădere se face după fixarea aparatului pe piulița fuzetei uneia din roți, cu cele două bule de nivel pentru poziționare în sus. Se slăbește șurubul 4 (fig.3.6.) și cu ajutorul bulelor de nivel de poziționare se amplasează aparatul orizontal, după care se strânge la loc șurubul 4.
Se deplasează automobilul cu o jumătate de tură a roții, astfel încât scalele de măsură 1, 2 și 3 să fie aduse în partea superioară, iar bula de nivel a scalei 3 să ajungă în dreptul reperului zero. În această poziție, pe scala 1 se citește valoarea unghiului de cădere.
Verificarea unghiurilor de înclinare a pivotului fuzetei se face cu roțile de direcție ale automobilului plasate pe două platouri pivotante și poziționate corespunzător mersului rectiliniu. Se acționează frâna de serviciu, după care se acționează volanul bracând roata dinspre interiorul virajului cu 20°.
Prin modificarea poziției aparatului, cu ajutorul șurubului 4, se aduc bulele de nivel ale scalelor 2 și 5 la zero și apoi, menținând automobilul frânat, se virează în sens invers până când cealaltă roată, aflată la interiorul noului viraj , parcurge un unghi de bracaj tot de 20°. În această situație se citesc pe scalele 2 și 3 ale aparatului unghiurile de înclinare transversală și, respectiv, longitudinală ale pivotului fuzetei.
Operațiunile descrise se repetă la cealaltă roată de direcție pentru determinarea parametrilor săi geometrici.
3.3.2.4 Verificarea cu aparatele optice
După efectuarea operațiunilor pregătitoare prezentate la punctul 3.3.2.1. se montează dispozitivele cu proiectoare pe jantele celor două roți de direcție. Pentru aceasta, se slăbește culisa 6 (fig.3.7), se așează bolțurile suportului fix 8 în bordura jantei, lovind ușor cu pumnul în dreptul bolțurilor, se împinge culisa 6 până la așezarea bolțului ei în bordura jantei și se blochează culisa, și odată cu ea întregul sistem de prindere, prin rotirea pârghiei culisei. Se slăbește prinderea platoului 4 pe tijele 5 prin rotirea manetei 7 și se aduce proiectorul cu axa în dreptul axei roților, după care se blochează acționând în sens invers maneta 7. Se dispun riglele telescopice în fața și în spatele punții motoare la distanța l (fig.3.6).
O operație de o deosebită importanță pentru corectitudinea măsurătorii o constituie anularea fulajului planului în care se rotește proiectorul. Din procesul de fabricare, precum și datorită solicitărilor din timpul exploatării, janta poate prezenta un anumit fulaj față de planul său mediu. Din acest motiv, cele trei puncte în care sistemul proiectorului este prins pe jantă pot descrie un plan care să nu fie paralel cu planul mediu al roții, ceea ce va genera un fulaj al planului în care se rotește proiectorului.
Dacă acest fulaj la nivelul proiectorului nu este compensat, atunci valorile măsurate vor fi eronate. Operația respectivă se realizează prin intermediul șuruburilor de reglaj 3 (fig.3.7) în modul următor:
– se suspendă roata;
– se orientează spotul luminos al proiectorului montat pe roată spre scala liniară a riglei telescopice;
– se rotește janta încet, cu o mână, în timp ce cu cealaltă se ține proiectorul orientat cu spotul luminos spre tija telescopică; aceasta se va deplasa pe scala riglei telescopice între două valori extreme;
– se memorează mărimea intervalului de deplasare și se oprește roata atunci când spotul se află într-unui din punctele extreme;
– se acționează unul din șuruburile 3 aflat în planul cel mai apropiat de planul orizontal ce trece prin centrul roții în sensul anulării a aproximativ jumătate din intervalul de deplasare;
– se învârte apoi roata, repetându-se operațiunile descrise mai sus până când
intervalul de deplasare a spotului luminos ajunge sub o limită considerată acceptabilă (de obicei se acceptă o deplasare maximă de o diviziune);
– se coboară roata pe platoul pivotant, repetându-se operațiunile la cealaltă roată.
Poziționarea roților pentru mersul rectiliniu se realizează, în cazul trusei optice, prin dispunerea rigletelor 7 (fig.3.6) în contact cu centrele jantelor roților din spate și orientarea spoturilor luminoase ale celor două proiectoare spre acestea. Se acționează volanul până când indicațiile de pe cele două riglete devin identice. Nu se recomandă poziționarea rigletelor în raport cu marginile jantelor roților din spate, deoarece deformările acestora pot duce la un reglaj incorect al mersului rectiliniu.
Verificarea unghiului de cădere
Având roțile de direcție în poziția de mers rectiliniu, se orientează proiectoarele spre ecranele amplasate în fața automobilului, perpendicular pe axa longitudinală a acestuia. Se suprapune spotul luminos peste vârful axei verticale y (fig.3.8) prin rotirea proiectorului în plan vertical și deplasarea ecranului în plan orizontal, reglându-se totodată claritatea spotului. Se rotește corpul proiector, coborând spotul până când intersectează scala unghiulară și se citește pe aceasta valoarea unghiului de cădere.
Fig. 3.8
Verificarea unghiului de înclinare transversală a pivotului
Fig.3.9.
Cu roțile directoare în poziție de mers rectiliniu, se orientează proiectoarele spre ecranele aflate în fața automobilului, după care se execută operațiunile prezentate în continuare pentru fiecare roată, pe rând.
Se suprapune spotul luminos cu punctul de intersecție a celor două axe din centrul panoului 0 (fig.3.9), prin rotirea proiectorului în plan vertical și deplasarea ecranului în plan orizontal. După deblocarea prealabilă a platourilor rotitoare pe care sunt așezate roțile de direcție, se realizează suprapunerea spotului luminos peste vârful axei orizontale x, prin rotirea proiectorului în plan vertical și bracarea roților prin acționarea volanului (traseul 0-1-2 din figura 3.9), reglându-se totodată claritatea spotului. Se brachează roțile în sens invers până când spotul intersectează scala unghiulară și se citește valoarea unghiului.
Observație: Deplasarea spotului luminos în timpul măsurării se efectuează după o curbă și nu după o dreaptă. Acest lucru se datorează faptului că unghiul de înclinare transversală a pivotului produce ridicarea automobilului, pe măsură ce roțile brachează. Dacă bracarea are loc în ambele sensuri cu unghiuri egale față de mersul rectiliniu, valoarea măsurată nu mai este influențată de acest fenomen, deoarece distanța cu care se ridică puntea automobilului este egală în ambele poziții de bracare și, implicit, în ambele poziții ale spotului luminos – de pe reperul x și de pe raportor.
Verificarea unghiului de înclinare longitudinală a pivotului
Se amplasează două ecrane lateral față de automobil, paralel cu axa sa longitudinală și cu centrele în dreptul axelor roților, la o distanță de circa 1200 mm de roți. Având roțile de direcție în poziție de mers rectiliniu se montează proiectoarele pe tijele suport astfel încât spoturile să lumineze ecranele.
Fig. 3.10.
Pentru fiecare roată pe rând se procedează după cum urmează. Se suprapune spotul cu axa verticală deplasând ecranul în plan orizontal în lungul axei automobilului (fig.3.11). Se realizează apoi suprapunerea spotului luminos cu vârful axei orizontale x, prin bracarea roților și culisarea corpului proiectorului pe tijele 5 (fig.3.7) sau/și deplasarea ecranului pe verticală (pentru a fi posibilă ridicare corpuluirului este necesar ca, în prealabil, la operațiile pregătitoare să se fi dispus roțile directoare pe platouri astfel încât tijele proiectoarelor să fie în poziție verticală) – traseul 0-1-2 din figura 3.10.
Se brachează roțile în sens invers până când spotul intersectează scala unghiulară și se citește valoarea unghiului.
Manevra de dublă bracare, în ambele sensuri, are, ca și în cazul precedent, menirea de a compensa deplasarea verticală a axului roții și, implicit, a proiectorului.
Fig.3.11. Fig.3.12.
Verificarea convergenței
Având roțile directoare în poziție de mers rectiliniu se rotesc poiectoarele pe suporturile lor astfel încât să lumineze riglele telescopice. Acestea au lungimea egală, corelată cu ecartamentul automobilului, astfel încât atunci când un spot luminos cade pe reperul fix, celălalt spot să lumineze scala liniară. Riglele telescopice sunt dispuse una în fața, cealaltă în spatele punții de direcție, la distanța / de axa acesteia și paralel cu ea, având reperele fixe de aceeași parte a automobilului.
Distanța l la care se dispun riglele telescopice se determină din condiția de a asigura o citire directă a convergenței pe cele două scale ale riglelor telescopice. Cu alte cuvinte, la o diferență a citirilor respective de o diviziune, să corespundă o convergență de l mm.
În continuare, pentru determinarea convergenței roților de direcție se procedează după cum urmează. Se orientează un proiector spre reperul fix al tijei dispuse în fața automobilului, realizându-se prin deplasarea laterală a tijei suprapunerea reperului cu spotul luminos. Se orientează apoi același proiector spre reperul fix al celeilalte tije efectuându-se aceeași operație.
Cu celălalt proiector se citesc pe rând indicațiile spotului luminos pe scala liniară a riglei din față și din spate. Diferența valorilor astfel determinate constituie tocmai convergența.
Verificarea unghiurilor de bracare
Având roțile directoare în poziție de mers rectiliniu așezate pe platourile rotitoare, se rotește volanul spre stânga până când scala platoului din dreapta indică o bracare cu 20°. Se citește indicația platoului din stânga, si se repetă operațiile, bracându-se roțile spre dreapta până când platoul din stânga indică 20°, citindu-se indicațiile platoului din dreapta. Se compară valorile citite la platourile din interioarele celor două viraje; diferența nu trebuie să fie mai mare de 1°. Valorile unghiului din interiorul virajului rezultă din condiția de virare corectă și depind de ampatamentul și ecartamentul automobilului.
3.3.2.5 Standul computerizat cu reflexie in infrarosu
Dezvoltarea computerelor a condus si la aparitia si evolutia standurilor computerizate de diagnosticare a geometriei rotilor. Standul computerizat cu reflexie in infrarosu (fig.3,13) este dintr-o nouă generație de standuri, cu modalitatea de măsurare modificată. Transmițătorii infrarosu și senzorii goniometrici nu se mai montează pe roți, ci extern, în punct fix. Pe roată se montează niște sisteme de oglinzi speciale care preiau fluxul de infraroșu și îl reflectă spre senzori.
Acest tip de stand asigură următoarele avantaje:
– cele patru camere asigură măsurări continue, astfel că reglajele se fac pe loc;
– nu mai sunt necesare calibrarea, cablurile sau bateriile;
Fig.3.13. Stand computerizat cu reflexie în infraroșu
– rapiditate a verificării – se urcă autovehicolul pe rampă , se mișcă înainte și înapoi cu ¼ de rotație completă, pentru compensarea fulajului și se citesc valorile pe monitor;
– asigură condiții mai ușoare de lucru operatorului;
3.3.2.6 Stand total automatizat pentru diagnosticarea geometriei
Ultima generație de standuri pentru verificarea geometriei roților este verificată de un robot complet automatizat de măsurare (fig.3.14 )
Fig. 3.14. Stand total automatizat pentru diagnosticarea geometriei
Dispozitivul este alcătuit dintr-o unitate centrală, o rampă cu talere care se pot deplasa longitudinal pentru acoperirea mai mari de ampatamente și doua brațe mobile.
Modul de lucru al standului:
-se selectează modelul autovehiculului, ampatamentul fiind reglat automat;
-se urcă autovehiculul pe rampă cu roțile pe talere;
-brațul robotizat se deplasează la fiecare roată, se autocentrează pe roată și efectuează măsurătorile unghiurilor;
Avantajele prezentate de această variantă de stand sunt capacitatea sa și timpul său extrem de redus ( 2- 4 minute) în care se realizează întreaga operațiune.
CAPITOLUL 4. PROIECTAREA UNUI AUTOTURISM ECHIPAT CU MOTOR CU APRINDERE PRIN COMPRIMARE CU PUTERE MAXIMĂ DE 103 KW/4100 ROT/MIN
Tabelul 4.1.
4.1. Calculul dinamic al automobilului
4.1.1. Parametrii geometrici ai autovehiculului
Tabelul 4.2
Tabelul 4.3
4.1.2. Repartizarea greutății pe punți
Tabelul 4.4
4.1.3. Distribuția greutății pe punți
Tabelul 4.5
(4.1)
(4.2)
b/L=0,5 (4.3)
a/L=0,5 (4.4)
4.1.4. Coeficientul de utilizare al greutății:
Tabelul 4.6
4.1.5. Alegerea pneurilor și determinarea razei de rulare
Tabelul 4.7
4.1.6. Calculul caracteristicii externe a motorului
Tabelul 4.8
(4.7)
=57,36 (4.16)
Rezultatele sunt prezentate în tabelul 4.12
Viteza maximă
Tabelul 4.12.
4.1.8. Determinarea raportului de transmitere al transmisiei
Valoarea raportului de transmitere al transmisiei principale ale autovehiculului (i₀) se determină din condiția realizării vitezei maxime în priza directă a cutiei de viteze, pe drum orizontal de calitate foarte bună.
Raportul de transmitere al transmisiei principale :
Coeficientul rezistenței totale:
(4.17)
4.1.9. Determinarea rapoartelor de transmitere din cutia de viteze
(3.19)
Coeficientul de aderență: φ = 0,8
Coeficientul schimbării dinamice a reacțiunilor la puntea motoare: m = 1,2
Raportul de transmitere pentru treapta I ik1= 4,4
Determinarea celorlalte rapoarte din cutia de viteze
Cunoscând rapoartele de transmitere din prima treaptă icvI și la penultima treaptă în priza directă icvVI se trece la determinarea rapoartelor de transmitere intermediare. Pentru aceasta se consideră că motorul lucrează tot timpul pe caracteristica externă, adică la admisie totală.
Numărul de trepte din cutia de viteze : i= 5
Tabelul 4.14
Turația minimă de schimbare a treptelor:
2830,874964 (4.27)
Tabelul 4.15
4.2. Calculul variației forței de tracțiune factorului dinamic, accelerației și inversul accelerației în funcție de viteză pentru toate treptele din cutia de viteze
(4.28)
(4.29)
(4.30)
(4.31)
Im 0,5 kgm2
ΣIR 25 kgm2
2,255864904 (4.35)
(4.36)
Tabelul 4.16
4.3. DEMARAJUL AUTOMOBILULUI
4.3.1. Calculul timpului și spațiului de demaraj în funcție de viteză
Tabelul 4.17
4.4. CALCULUL BILANȚULUI DE PUTERE
(4.37)
(4.38)
Tabelul 4.18
Tabelul 4.19
4.5. CALCULUL FRÂNĂRII AUTOMOBILULUI
Tabelul 4.20
Tabelul 4.21
Tabelul 4.22
Tabelul 4.23
Tabelul 4.24
4.6. CALCULUL STABILITĂȚII AUTOMOBILULUI
Stabilitatea automobilului proprietatea acesteia de a se opune alunecării, patinării și răsturnării.
4.6.1 Stabilitatea transversala
– stabilitatea de derapare:
Viteza limită de deplasare (pentru viraj cu raza constantă și viteză constantă), fără apariția derapării este:
(4.39)
Unde: β – unghiul de înclinare transversală al virajului
Φy – coeficientul stabilității transversale a autocamionului
Condiția producerii derapării înaintea răsturnării este: Vd<Vr
– stabilitatea de răsturnare
Viteza critică de răsturnare apare în momentul în care roțile de pe aceeași parte a automobilului începe să piardă contactul cu calea de rulare
(4.40)
R -raza de curbură
g – accelerația gravitațională 9.81 m/s^2
Fi – coeficient de aderență 0.8
Beta – unghiul de înclinare transversal al drumului
hg – înălțimea centrului de greutate 0.8 m
B – ecartamentul 1.5 m
(4.41)
vcd=sqrt(gR(Fi+tgBeta)/(1-FitgBeta)) (4.42)
vcr=sqrt(gR(B/2hg+tgBeta)/(1-BtgBeta/2hg)) (4.43)
𝑣_𝑎𝑟=√((𝑔∙𝐵∙𝑅)/(2∙ℎ_𝑔 )) (4.44)
𝑣_𝑎𝑑=√(𝜑∙𝑔∙𝑅) (4.45)
Tabelul 4.25
CAPITOLUL 5. CALCULUL SISTEMULUI DE DIRECȚIE
Un sistem de direcție este stabil dacă în timpul virajului apar momente în lungul axei Oz care caută să aducă roțile directoare la mersul în linie dreaptă chiar în cazul în care volanul nu este acționat. Mecanismul din care este format sistemul de direcție trebuie să fie suficient de ireversibil astfel încât șocurile primite de roțile directoare la deplasarea lor pe drum să ajungă mult atenuate la volan, dar în același timp să poată fi îndeplinită și condiția de manevrare ușoară și rapidă a direcției.
Soluția constructivă adoptată pentru sistemul de direcție trebuie să asigure eliminarea oscilațiilor unghiulare ale roților directoare în jurul axei Oz, fenomen cunoscut sub denumirea de fulaj sau shimmy și care produce uzura articulațiilor și pneurilor precum și instabilitatea direcției.
Sistemul de direcție trebuie să aibă un randament ridicat, adică pierderile prin frecare în casetă și articulații să fie cât mai mici, deci energia consumată pentru virarea roților să fie redusă.
În sfârșit, sistemul de direcție trebuie să aibă o bună fiabilitate obținută prin eliminarea cauzelor de defectare bruscă în exploatare, uzură redusă în timp și operații de întreținere puține.
5.1. Calculul angrenajului melcat
Fig.5.1. Secțiune prin angrenajul melcat cilindric
Definirea parametrilor de intrare:
Tensiune de alimentare motor electric:
Curentul maxim absorbit de la baterie:
Puterea motorului electric: (5.1)
Turația motorului:
Momentul maxim al motorului: (5.2)
5.1.1. Determinarea parametrilor geometrici ai angrenajului melcat
Elementele melcului de referință în secțiune axială
Unghiul de presiune de divizare:
Coeficientul capului de referință al dintelui:
Coeficientul jocului de referință la piciorul dintelui:
Numărul de începuturi ale melcului: dinți
Numărul de dinți ai roții melcate: dinți
Raportul de angrenare: (5.3)
Coeficientul diametral al melcului:
Tabelul 5.1
Unghiul elicei spirei melcului: (5.4)
Distanța între axe se determină cu relația lui Niemann: (5.5)
Se adoptă din STAS 6055
Tabelul 5.2
Modulul axial: se adoptă din STAS 822
(5.6)
Tabelul 5.3
Coeficientul deplasării de profil al roții melcate: (5.7)
Fig.5.2.
Modulul normal:
(5.8)
Modulul frontal: (5.9)
Pasul axial: (5.10)
Pasul normal: (5.11)
Pasul frontal: (5.12)
Fig.5.3.
Fig.5.4.
Fig.5.5.
Diametrul de referință al melcului: (5.13)
Diametrele cercurilor de divizare:
(5.14)
Diametrele cercurilor de cap:
(5.15)
(5.16)
Diametrele cercurilor de picior:
(5.17)
(5.18)
Diametrul exterior al roții melcate: (5.19)
Raza de curbură la capul dintelui roții melcate:
Raza de curbură la piciorul dintelui roții melcate:
Lațimea roți melcate: (5.20)
Lungimea melcului: ,
Gradul de acoperire al angrenajului:
(5.21)
Viteza periferică a melcului:
Viteza relativă de alunecare:
Fig.5.6.
Alegerea coeficientului de frecare în funcție de viteza de alunecare
Tabelul 5.4
Coeficientul de frecare:
Unghiul de presiune normal de divizare:
Randamentul angrenajului melcat: (5.22)
5.1.2. Alegerea materialelor roților în contact (metal/plastic)
Este varianta cea mai avantajoasă, deoarece căldura rezultată din freacare se poate disipa usor.
Pentru melc se utilizează oțel de cementare: 17CrNi16
Roata melcată se execută din teflon, politetrafluoretilen (PTFE)
Teflonul este un material performant și are o serie de proprietăți fizico – mecanice avantajoase și din această cauză se utilizează la diverse tipuri de angrenaje:
– rezistentă la oboseală și la șocuri mecanice;
– capacitate bună de amortizare ce duce la reducerea semnificativă a zgomotelor din angrenaj;
– proprietați bune de alunecare și antifricțiune;
– coeficient de frecare redus;
– rezistență bună la uzură;
– prelucrabilitate bună prin așchiere (strunjire, frezare, mortezare, filetare);
– funcționare lină și silențioasă;
– greutate redusă;
– suportă temperaturi de lucru continue de până la 260 C0.
Comportarea la uzură a teflonului
Tabelul 5.5
La angrenajele melcate, relațiile de calcul sunt complexe, pentru că în acest caz apar alunecări mari între melc și dinții roții melcate, chiar dacă sarcina și viteza periferică nu sunt mari. Pentru a preveni tensiunile ce apar la baza dinților se recomandă executarea unei raze de racordare de cel puțin 0.2 x modulul. În caz contrar pot apărea fisuri în zonele respective, care se propagă apoi în întreaga masă a materialului.
5.1.3. Forțele în angrenajul melcat
Fig.5.7.
Fig.5.8.
Forța tangențială care acționează asupra melcului:
(5.23)
Momentul la volan pe loc fară asistare:
(5.24)
Forța tangențială care acționează asupra roții melcate:
(5.25)
Unghiul redus de frecare:
Forța radială care acționează asupra melcului:
Turația volanului: (5.26)
Diametrul volanului:
Raza volanului: (5.27)
Forța la volan fără asistare: (5.28)
5.2. Momentul rezistent la roata directoare al automobilului
Forțele ce iau naștere în pata de contact a pneului cu calea de rulare generează momente care acționează asupra roților directoare.
Efectul forțelor din pata de contact se manifestă prin apariția a trei momemte, după cum urmează:
– forța normală – moment de aliniere;
– forța tangențială – moment rezistent la rulare;
– forța laterală – moment ce crează devierea laterală de la traiectorie;
În cazul punții față directoare și motoare apare și un moment suplimentar de tracțiune.
Efectul însumat al momentelor ce iau naștere la roțile directoare, preluat de sistemul de direcție modifică poziția unghiulară a roților și constituie MOMENTUL DE FEEDBACK perceput de conducător la volan. Momentul rezistent depinde de mai multe factori:
– de greutatea repartizată pe puntea directoare;
– de calitatea drumului;
– de crestăturile anvelopei și de presiunea din pneuri;
– de unghiurile direcției;
– de viteza automobilului;
Fig.5.9.
Coeficientul de aderență pentru asfalt uscat:
Sarcina pe o roată pe puntea directoare:
Normala la roată: forța verticală
Coeficientul de rezistență la rulare:
Reacțiunea tangențială:
Reacțiunea transversală:
Deportul:
Raza dinamică a roții:
Unghiul mediu de bracare:
Unghiul de cădere:
Unghiul de înclinare transversală a pivotului:
Unghiul de înclinare longitudinală a pivotului (fugă):
Unghiul spațial al pivotului:
Momentul în jurul axei Ox:
Momentul în jurul axei Oy:
Momentul în jurul axei Oz:
Momentul rezistent:
Momentul la volan în timpul asistării:
(5.29)
Efortul la volan în cazul virajului staționar: (5.30)
Momentul motor în timpul asistării: (5.31)
5.3. Calculul rulmenților
Din STAS 3041 se alege rulment 6200 radial cu bile pe un rând pentru arborele melcului.
Rulmenții radiali cu bile pe un rând preiau sarcini radiale medii și sarcini axiale mici în ambele sensuri.
Fig.5.10.
Tabelul 5.6
Stabilirea forțelor axiale suplimentare
Fig.5.11.
Corelația dintre forța radială (Fr) care încarcă rulmentul și forța axială (Fa) preluată de rulment, pentru sarcina dinamică echivalentă constantă (P = const.)
Zona I se caracterizează prin forțe axiale mici, comparativ cu cele radiale, corespunzător expresiei:
Sarcina dinamică echivalentă se calculează, prin neglijarea efectului forței axiale, cu relația:
Zona II se caracterizează prin forțe axiale mari, comparativ cu cele radiale, corespunzător expresiei:
Sarcina dinamică echivalentă se calculează, ținând seama de efectul forței axiale, cu relația:
Lagărul A
Fig.5.12.
Stabilirea factorului: e
Tabelul 5.7
Stabilirea zonei în care se găsește încărcarea rulmentului:
Sarcina dinamică echivalentă:
Durata de funcționare impusă:
Durabilitatea rulmentului: (5.32)
Capacitatea de încărcare necesară:
(5.33)
Durabilitatea asigurată de rulment: ,
Durata de funcționare asigurată: (5.34)
Pentru coloana volanului
Din STAS 3041 se alege rulment 6205 radial cu bile pe un rând
Tabelul 5.8
Stabilirea forțelor axiale suplimentare:
,
Lagărul C
Fig.5.13.
Stabilirea factorului: e
(5.35)
Tabelul 5.9
Stabilirea zonei în care se găsește încărcarea rulmentului:
(5.36)
Sarcina dinamică echivalentă:
Durabilitatea rulmentului: (5.37)
Capacitatea de încărcare necesară:
Durabilitatea asigurată de rulment: (5.38)
Durata de funcționare asigurată: (5.39)
Lagărul D
Fig.5.14.
Fig.5.15.
Tabelul 5.10
5.4. Calculul arborelui cardanic
Fig.5.16. Cardan telescopic
Arborele cardanic se calculează la torsiune și se verifică deformația la torsiune.
Calculul arborelui la torsiune
Momentul de calcul: (5.40)
Diametrul interior al arborelui:
Diametrul exterior al arborelui:
Modulul de rezistență polar pentru arbore tubular: (5.41)
Efortul unitar de torsiune se determină pentru arborele cu secțiune tubulară:
(5.42)
Verificarea deformației la răsucire
Modulul de elasticitate transversal:
Momentul de inerție polar al arborelui pentru secțiune tubulară:
Unghiul de răsucire, exprimat în grade al arborelui cardanic se calculează cu relația:
(5.3)
5.4.1. Calculul rulmenților articulației cardanice
Fig.5.17.
Rulmenții utilizați la articulațiile cardanice se caracterizează printr-o mișcare oscilatorie.
coeficient care ține seama de caracterul rotației (în cazul rotației oscilatorie)
coeficient ce ține seama de condițiile de încărcare și funcționare (în cazul sarcinii variabile)
sarcina specifică
diametrul căii de rulare
lungimea acului rulmentului
suprafața echivalentă de sprijin
Determinarea capacității portante dinamice: (5.44)
Bucșă cu ace
Fig.5.18.
Tabelul 5.11
5.5. Calculul casetei de direcție cu pinion – cremalieră
Fig.5.19.
Casetele de direcție cu mișcare de translație se utilizează în măsură crescând, nu numai la
autoturisme mici și la mijlocii, ci și la vehiculele grele și rapide, autoutilitare.
Motivele acestei alegeri sunt următoarele:
Avantaje: 1 – construcție simplă
2 – economicitatea fabricației
3 – manipulare ușoară din cauza randamentului bun
4 – eliminare automată a jocului între cremalieră și pinion, autoamortizare uniformă
5 – posibilitatea prinderii barelor de direcție direct pe cremalieră
6 – elasticitate redusa a sistemului de directie
7 – spațiul necesar redus
Dezavantaje: 1 – sensibilitate sporită față de șocuri, din cauza frecărilor reduse
2 – solicitare sporită la apariția forțelor înclinate în barele de direcții
3 – sesizare mai puternică a instabilității sistemului de direcție
4 – lungimi limitate ale barelor de direcție (la prinderea laterală)
5 – unghiuri de direcție dependente de cursa cremalierei
Calculul casetei de direcție începe cu stabilirea momentului transmis de coloana volanului, folosind metodele utilizate în calculul angrenajelor, funcție de particularitățile constructive.
Se adoptă coeficienții:
– coeficientul de corecție al sarcinii
– coeficientul de formă al danturii
– numărul de dinți ai roții din care previne sectorul dințat
– coeficientul de lățime al danturii
– tensiunea admisibilă la încovoiere
Fig.5.20.
Modulul pinionlui se determină cu relația: din STAS 822 se adoptă: (5.45)
Diametrul de divizare pinion:
Dantura se calculează la încovoiere sau la presiune de contact sub acțiunea forței tangențiale:
Diametrul volanului:
Raportul de transmitere realizat în caseta de direcție: (5.46)
Fig.5.21.
Condiții tehnice, materiale
Cremaliera se face prin broșare, pinionul prin frezare sau rulare.
Suprafața ambelor piese trebuie să aibă cel puțin 55 HRC. În general se renunță la rectificarea danturilor din cauza eliminării automate a jocului. Pentru cremalieră se utilizează oțeluri de îmbunătățire călibile prin inducție: Cf53, 42Cr 4, iar pentru pinion oțeluri de cementare: 20MnCr5, 20MoCr4
Fig.5.22. Secțiune prin pinion, lagăre și ghidajul cremalierei
1. – cremalieră;
2.- arc spiral (este pretensionat cu o forță de 0.6 – 1 kN, forța care este necesară pentru asigurarea contactului între cremalieră și pinion, compensând eventualele imprecizii de prelucrare);
3. – piesa de presiune care apasă cremaliera spre pinion;
4. – dop filetat;
5. – rulment;
6. – pinion;
7. – rulment cu ace;
8. – garnitură;
9. – dop filetat;
10. – capac din cauciuc;
Raportul de transmitere al transmisiei direcției:
Raportul de transmitere unghiular:
5.6. Calculul transmisiei direcției
Transmisia direcției este constituită din bare și pârghii legate între ele prin articulații sferice, care mai au și rolul de a elimina jocurile datorate uzurii și de a amortiza șocurile. Intensitatea șocurilor ce se transmit mecanismului de acționare a direcșiei și volanului depinde de tipul constructiv al acestor articulații sferice.
În ultima vreme, pentru simplificarea intreținerii în exploatare, se folosesc pe scară tot mai largă articulații sferice capsulate.
Fig.5.23.
1 – levier fuzetă
2 – bara de direcție
3 – cremalieră, levier central
Articulațiile barelor de direcție: mărimi și dimensiuni
Fig.5.24.
1 – bolț cu cap sferic;
2 – inel de strângere;
3 – bucșă;
4 – burduf de cauciuc;
5 – inel;
6 – arc;
7 – pastilă;
8 – capul de bară;
Fig.5.25.
Articulațiile barelor de direcție sunt lubrificate pe durată de timp îndelungat. Aceasta se obține printr-un burduf de ungere umplut cu unsoare specială. Aceasta din urmă cuprinde unilateral cepul care se rotește și este prins pe de altă parte cu un inel de prindere și într-un canal al carcasei articulației. Prin aceasta se asigură etanșeitatea în timp. Împerecherea de material oțel/masă plastică (poliuteran sau poliacetat) asigură o uzură minimală și funcționarea ușoară. Marimea articulației depinde de diametrul sferei și acesta la rândul său de forțele barei de direcție care acționează perpendicular față de cep, precum și de unghiurile de deviere necesari.
Dimensiunile articulației sferice:
Fig.5.26.
Tabelul 5.12
Bara de direcție cu lungime reglabilă
Fig.5.27.
Fig.5.28.
1 – articulație sferică capsulată;
2 – tija forjată din material plin la care s-a refulat capul sferic 4;
3 – corp articulație;
5 – zonă pentru cheie;
6 – colier de strângere;
7 – tijă tubulară;
8 – capul articulației;
Materiale, tensiuni, forțe
Partea cea mai solicitată a articulației este capul sferei.
Material utilizat: 41Cr4V oțel de îmbunătățire: ,,
În cazul punților articulate, elementele transmisiei direcției se calculează astfel:
– cremaliera și levierele fuzetelor la încovoiere, iar barele de direcție la întinder sau compresiune.
a. în cazul deplasării în linie dreaptă
b. în cazul deplasării în viraj
Fig.5.29.
Schema de calcul pentru transmisia direcției cu pinion – cremalieră
Raza de divizare a pinionului: (5.47)
Raza volanului:
Efortul la volan în cazul direcțiilor servoasistate se situează între 20 – 37 N în cazul virajului în mers :
Forța în cremalieră în cazul deplasării în linie dreaptă : (5.48)
Forțele din barele mecanismului:
lungime levier fuzetă:
deportul:
Forțele ce iau naștere în bare:
(5.49)
(5.50)
(5.51)
(5.52)
Tensiunile ce iau naștere în bare:
– levierele fuzetelor
– lungime levier fuzetă:
– diametru levier fuzetă:
– modulul de rezistență axial al secțiunii tranverasale pentru secțiune circulară: (5.53)
– momentul încovoietor: (5.54)
– rezistența la încovoiere: (5.55)
– bare de direcție
– diametrul barei de direcție:
(5.56)
În cazul deplasării în viraj (figura b.), calculul se face pornind de la forțele tangențiale Rrc și Rri, care acționează asupra roților în viraj.
(5.57)
Forțele din barele mecanismului se vor determina cu relațiile:
(5.58)
(5.59)
Forța în cremalieră în cazul deplasării în viraj:
(5.60)
Tensiunile ce iau naștere în bare:
– levierele fuzetelor
– lungime levier fuzetă:
– diametru levier fuzetă:
(5.61)
(5.62)
(5.63)
– bare de direcție
– diametrul barei de direcție:
(5.64)
BIBLIOGRAFIE
1. Prof. Dr. Ing. Gh. Fratila, Automobile-Cunoaștere,Întretinere și Reparare, prof. Dr. Ing. Mariana Fratila Ed.Didactica si Pedagogică 2005;
2. Untaru, M. s.a., Construcția și calculul automobilelor. Editura Tehnică, București, 1972.
3. Untaru, M. s.a., Dinamica automobilelor. 1989.
4. www.volkspage.net;
5. www.google.ro;
6. www.wikipedia.ro
7.The Automotive Chassis: Engineering Principles, Jornsen Reimpell , Helmut Stoll.Editura SAE International
BIBLIOGRAFIE
1. Prof. Dr. Ing. Gh. Fratila, Automobile-Cunoaștere,Întretinere și Reparare, prof. Dr. Ing. Mariana Fratila Ed.Didactica si Pedagogică 2005;
2. Untaru, M. s.a., Construcția și calculul automobilelor. Editura Tehnică, București, 1972.
3. Untaru, M. s.a., Dinamica automobilelor. 1989.
4. www.volkspage.net;
5. www.google.ro;
6. www.wikipedia.ro
7.The Automotive Chassis: Engineering Principles, Jornsen Reimpell , Helmut Stoll.Editura SAE International
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Sistem de Directie Asistat Electric (ID: 150467)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.