Come funziona il sistema di servosterzo? – Migliore Spiegazione

Introduzione

La dinamica del veicolo è una parte integrante di un veicolo automobilistico che è importante quanto la trasmissione di un veicolo, come se abbiamo bisogno di un treno di potenza per eseguire un veicolo abbiamo anche bisogno di sistemi di dinamica del veicolo per mantenere il veicolo in esecuzione con stabilità, come sappiamo il sistema di sospensione è la parte della dinamica del veicolo che fornisce il contatto di superficie insieme alla stabilità di svolta al veicolo, ma pensiamo solo, girando la direzione dal veicolo mentre si muove invita un sacco di forze per disturbare la stabilità del veicolo che danno origine a molte domande come Come è fatto?. Quali sono i requisiti per sterzare il veicolo nella direzione desiderata? Per trovare queste risposte, studiamo ulteriormente.

Il sistema di sterzo di un’automobile è una parte integrante della dinamica del veicolo in cui una serie di componenti meccanici con alcuni angoli importanti si riunisce per sterzare le ruote anteriori del veicolo secondo l’input fornito dal passeggero attraverso il volante.

E il sistema di servosterzo è il sistema di sterzo avanzato in cui lo sforzo richiesto per sterzare le ruote anteriori del veicolo da un lato all’altro è ridotto utilizzando dispositivi elettrici o idraulici intermedi che moltiplicano la forza applicata dal conducente attraverso il volante per ottenere un cambio di direzione fluido e veloce del veicolo.

Oggi tutto l’80% delle auto sulla strada sono equipaggiate con il sistema di servosterzo che è diventato il bisogno fondamentale dell’automobile di oggi.

Dopo l’introduzione del servosterzo nel 1903, si è scoperto che il numero di incidenti sulla strada è diminuito al limite apprezzabile che a sua volta lo rende la necessità in un 4 ruote motrici.

Perché abbiamo bisogno del servosterzo?

Come abbiamo già discusso sopra un servosterzo diminuisce gli sforzi di sterzo che è la necessità di un veicolo a 4 ruote automobile così abbiamo bisogno di un servosterzo a causa delle seguenti ragioni

• Risposta rapida- Come il numero del veicolo sulla strada sta aumentando giorno per giorno e oggi quasi il 60% famiglie del mondo stanno avendo un 4 ruote nelle loro case, con questo aumento del numero di veicoli il pericolo di incidenti sulla strada è anche aumentato, quindi per evitare questo pericolo e per prendere giri veloci richiesti dalle condizioni della strada un sistema di sterzo a risposta rapida è richiesto in un veicolo a 4 ruote.
• Sforzi dello sterzo – Se guidiamo vecchie auto come la Maruti Suzuki 800, si scopre che il volante dell’auto si sente molto duro da ruotare quando il veicolo va sotto i 40 km/ora (oltre i quali lo sterzo si sente meno duro), il che causa fatica al guidatore durante un lungo viaggio. Quindi un veicolo dovrebbe essere equipaggiato con un sistema di servosterzo in modo che lo sforzo di sterzata richiesto per guidare le ruote anteriori possa essere ridotto.
• Bump steer- Come sappiamo, i sobbalzi della strada sono ridotti dal sistema di sospensione, ma poiché il sistema di sterzo è direttamente collegato al mozzo della ruota, una certa quantità di forza dei sobbalzi è anche trasferita al sistema di sterzo che a sua volta cerca di sterzare il veicolo contro la volontà del conducente, a causa del quale un veicolo può perdere la sua stabilità, anche se il bump steer può essere controllato meccanicamente fornendo un raggio di scrub ottimale (angolo tra la linea centrale della ruota e l’inclinazione del perno di articolazione) ma il servosterzo lo controlla in modo più efficace.
• Capacità di ritorno – dopo aver preso una curva si scopre che lo sterzo ritorna automaticamente alla sua posizione originale che a sua volta raddrizza automaticamente il veicolo in movimento. Un veicolo dotato di un sistema di servosterzo fornisce una migliore capacità di ritorno al sistema di sterzo.

Leggi anche:

Come funziona il motore a pistoni liberi?

Tipi di cambio – spiegazione completa

Come funziona il sistema antibloccaggio (ABS)?

Tipi di sistema di servosterzo

Sulla base del metodo usato per moltiplicare la forza dello sterzo ci sono 3 tipi di sistema di servosterzo che sono-

1. Sistema di servosterzo idraulico- È il tipo di sistema di servosterzo in cui il sistema idraulico con pompa idraulica azionata dal motore e cilindri idraulici, è usato per moltiplicare la forza di ingresso del volante che a sua volta riduce gli sforzi richiesti per sterzare le ruote anteriori del veicolo.

• Un fluido idraulico altamente compresso è usato all’interno del cilindro idraulico che applica pressione sull’ingranaggio dello sterzo.

2. Sistema di servosterzo elettroidraulico – E’ la versione modificata del sistema idraulico in cui la pompa idraulica rotativa che è azionata dal motore nel sistema di servosterzo idraulico è sostituita dalla pompa idraulica che è azionata dal motore elettrico.

• E’ anche chiamato il sistema di servosterzo ibrido a causa dell’uso di entrambi i componenti idraulici ed elettrici.

3. Sistema di servosterzo elettronico – È l’ultimo tipo di sistema di servosterzo in cui il sistema idraulico del servosterzo idraulico è completamente sostituito da motori elettrici e sensori elettrici, invece di usare la forza idraulica, il motore azionato dalla batteria del veicolo è usato per applicare forza sull’ingranaggio dello sterzo e la coppia fornita dal motore è controllata dai sensori che rilevano la posizione della colonna dello sterzo.

• La risposta dello sterzo di questo sistema è veloce e molto efficace, ecco perché è usato in quasi tutte le nuove auto di oggi.

Componenti importanti

Le parti importanti di un sistema di servosterzo sono-

1. Meccanismo di sterzo – Di solito il meccanismo di sterzo a pignone e cremagliera è usato nel servosterzo in cui il movimento rotatorio del volante è convertito nel movimento trasversale delle ruote da una serie di ingranaggi a vite senza fine costantemente ingranati chiamati cremagliera che forniscono il movimento trasversale e un pignone che fornisce il movimento rotatorio.

2. Collegamenti – Sono i vincoli meccanici che forniscono il movimento relativo tra 2 componenti, il tipo di collegamento usato nel servosterzo è il tirante che collega la cremagliera alla nocca della ruota per trasferire il movimento trasversale della cremagliera alle ruote.

3. Dispositivo di potenza – Come abbiamo già discusso sopra un dispositivo moltiplicatore di forza (idraulico o ibrido o elettrico) è usato per moltiplicare la forza del volante al fine di ridurre gli sforzi di sterzata. Questo dispositivo è attaccato al pignone del meccanismo a cremagliera.

4. Volante- All’interno di un abitacolo viene utilizzato un volante rotondo (azionato dal conducente) che fornisce l’input di sterzata rotazionale agli ulteriori dispositivi di sterzo per governare il veicolo.

Funzionamento del sistema di servosterzo

Il funzionamento del sistema di servosterzo differisce a seconda dei dispositivi di moltiplicazione della forza utilizzati.

1. Sistema di servosterzo idraulico

Fonte immagine

In questo tipo di sistema di servosterzo, come abbiamo discusso sopra, la forza idraulica è usata per moltiplicare la forza di ingresso dello sterzo al fine di ammorbidire la sterzata delle ruote anteriori, questa forza idraulica è generata da una serie di componenti che include cilindro idraulico, pompa idraulica rotatoria, linee idrauliche, fluido idraulico altamente compresso e un meccanismo di accoppiamento che può accoppiare questo sistema idraulico con la cremagliera del sistema di sterzo.

• Quando il guidatore fornisce l’input ruotando il volante, la pompa idraulica azionata dal motore inizia a pompare il fluido idraulico altamente compresso attraverso i tubi.

• La pressione idraulica prodotta dalla pompa entra nel cilindro idraulico che a sua volta applica una pressione sul pistone del cilindro.

• Il pistone che è sotto alta pressione inizia a muoversi da un’estremità all’altra che a sua volta spinge l’ulteriore fluido attraverso le linee, con questo movimento del pistone la forza di ingresso applicata dal conducente viene moltiplicata diverse volte.

• Questo fluido ad alta pressione inviato dal cilindro idraulico applica poi la pressione al pignone collegato attraverso il meccanismo di accoppiamento che a sua volta applica una forza elevata all’ingranaggio della cremagliera e l’azione sterzante nelle ruote anteriori ha luogo.

Leggi anche:

Che cos’è il CVT – Trasmissione Continuamente Variabile e come funziona?

Compressore centrifugo – Principio di funzionamento, parti principali, vantaggi, svantaggi e applicazioni

Come funziona il convertitore di coppia?

2. Sistema di servosterzo ibrido o semi idraulico

In questo tipo di sistema di servosterzo la pompa idraulica azionata dal motore dal sistema di servosterzo idraulico è sostituita con la pompa elettrica che lo rende più affidabile, questa è l’unica modifica fatta resto il funzionamento di questo sistema è lo stesso del sistema di servosterzo idraulico di cui sopra.

Fonte immagine

3. Sistema di servosterzo elettrico

Questo sistema è l’ultimo di tutti i sistemi di sterzo menzionati sopra in questo tipo di sistema di sterzo come abbiamo già discusso la moltiplicazione della forza è la funzione del motore elettrico invece del fluido idraulico e il funzionamento di questo sistema è il seguente

Fonte immagine

• Quando il guidatore dà l’input attraverso il volante i sensori elettronici attaccati alla colonna dello sterzo leggono l’input e lo inviano all’unità di controllo elettrico del veicolo.

• La centralina del veicolo analizza questi input e invia il segnale di tensione al motore elettrico posto all’estremità del piantone dello sterzo il cui ingranaggio è in costante movimento con il pignone.

• A seguito di questi segnali di tensione inviati dalla ECU il motore che è azionato dalla batteria del veicolo si avvia e fornisce la coppia particolare in base al valore dei segnali di tensione ricevuti

• Dopo che il motore si avvia l’ingranaggio che è in maglia costante con il pignone inizia a trasmettere la coppia moltiplicata al pignone che a sua volta applica questa coppia alla cremagliera attraverso la quale è collegato.
• Con questa coppia applicata dal pignone sulla cremagliera, la cremagliera si muove che a sua volta sterza le ruote anteriori (con l’aiuto dei tiranti attaccati) secondo il requisito.

Per una migliore comprensione dei diversi tipi di sistema di sterzo guardare il video qui sotto: