Ispezione dello sterzo e delle sospensioni: mantenere gli angoli in linea con Ackermann

Apr 12, 2023

La maggior parte delle persone ritiene che la comune barra per pneumatici sia a bassa tecnologia. Ma, se si considera come le sospensioni anteriori si sono evolute da assali diritti a design indipendenti, il tirante ha dovuto adattarsi a nuovi angoli e geometrie.

Mantenerlo su strada era semplice con l'asse dritto. Un asse della trave con due mandrini fissati con perni di articolazione disposti ad un angolo chiamato "inclinazione del perno di articolazione". L'angolo mantiene il raggio di sterzata e passa attraverso il centro della zona di contatto del pneumatico. Un collegamento di trascinamento e un tirante collegano i mandrini alla scatola dello sterzo. Le ruote vengono girate a due angoli diversi con la ruota interna girata più di quella esterna per evitare che il pneumatico interno sfreghi e causi l'usura del pneumatico.

Un tizio di nome Ackermann nel 1881 brevettò la geometria che permetteva alle ruote interne ed esterne di girare ad angoli diversi.

Ci sono molti SUV a quattro ruote motrici e camion leggeri e medi che utilizzano ancora un asse anteriore dritto. Tutto è uguale, tranne che l'asse ha un differenziale e giunti universali o omocinetici per consentire alle ruote di girare.

Nel 1934, GM fece il suo primo tentativo con una sospensione indipendente con sospensione "Knee Action" sulla Chevrolet. Cinque anni dopo, GM riprovò con la sospensione anteriore indipendente a doppio braccio oscillante. Ciò ha comportato una nuova serie di sfide nella progettazione del collegamento dello sterzo.

I bracci trasversali delle sospensioni indipendenti, che ora sono chiamati bracci di controllo, si muovono descrivendo un arco dal loro attacco al telaio. I bracci di controllo superiore e inferiore hanno lunghezze diverse per fare in modo che la zona di contatto tra ruota e pneumatico mantenga la stessa posizione mentre la sospensione si muove.

Il termine inclinazione del perno di articolazione è ora chiamato "inclinazione dell'asse dello sterzo" (SAI). Una sospensione a montante fa lo stesso allineandosi al SAI per compensare il braccio di controllo inferiore. Lo sterzo ad asse dritto è stato modificato per le sospensioni indipendenti spostando il settore dello sterzo in posizione verticale e collegando il braccio del pitman e il tirante di trascinamento a un braccio tenditore. Il tirante è stato sostituito con due tiranti e fissato al tirante. Questa modifica divenne quella che viene chiamata una scatola dello sterzo convenzionale.

Bump Steer: che fatica I tiranti della scatola dello sterzo convenzionale si muovono ad arco proprio come i bracci di controllo. Quando una ruota colpisce un dosso, il movimento del tirante farà sì che la ruota venga trascinata fuori. Questo è indicato come bump steer. Lo stesso accade quando il telaio rotola in curva. Questo può essere definito sottosterzo. La lunghezza e la posizione dei tiranti e l'arco in cui si muovono sono progettati per ridurre al minimo le irregolarità e il rollio.

Funzionamento dello sterzo convenzionaleLa scatola dello sterzo può essere a vite senza fine e settore oppure a ricircolo di sfere e settore.

Il settore è una sezione di un ingranaggio che fa girare un albero. Attaccato all'albero del settore c'è un braccio del pitman. Il braccio del pitman è collegato a un giunto fisso situato nel tirante. Il tirante è collegato al braccio tenditore, che ha due giunti fissi. Un giunto fisso ha una sede conica o diritta che fa muovere il braccio tenditore e il braccio del pitman sullo stesso piano. Il collegamento di trascinamento si muove su un piano parallelo al braccio del timone e al braccio tenditore. Le estremità dei tiranti sono giunti sferici collegati al fuso a snodo. Il tirante è fissato al tirante tramite un giunto fisso chiamato tirante centrale. I collegamenti centrali mantengono la posizione del tirante rispetto al collegamento di trascinamento.

Esistono variazioni rispetto alla configurazione convenzionale. I più notevoli sono i mini furgoni Chevrolet Astro e GMC Safari, dove sono presenti due bracci tenditori che supportano il tirante. Il braccio del pitman dello sterzo è montato in posizione verticale e montato su un secondo tirante.

Ispezione dello sterzo convenzionaleIl modo migliore per ispezionare il sistema di sterzo è con il veicolo a terra o sulle piastre girevoli di una cremagliera di allineamento.

Ispezionare nel modo giusto L'ispezione dovrebbe iniziare dal timone e dai bracci tenditori. Dovrebbero rimanere sullo stesso piano mentre le ruote vengono girate da un blocco all'altro. Nel caso del minivan lo stesso vale per il secondo tirante. Alcuni bracci tenditori hanno un gioco finale specifico misurato con un misuratore di tensione della molla.