Sistemi upravljanja vozilom

Sistemi upravljanja vozilom

Sistemi upravljanja uz sisteme za kočenje su jedni od najbitnijih sistema na vozilu iz perspektive bezbednosti. Sistemi upravljanja imaju zadatak da precizno održavaju i menjaju pravac kretanja vozila. Prilikom upravljanja se komanda vozača prenosi putem sistema upravljanja na upravljačke točkove vozila.

Savremeni sistemi za upravljanje bi trebalo da ispune sledeće uslove:

– obezbeđivanje stabilnog kretanja vozila prilikom vožnje u pravcu i pri tome volan treba da ima što manji prazan hod
– obezbeđivanje odgovarajuće sile na volanu prilikom zakretanja u vožnji
– odgovarajuća kinematika sistema upravljanja koja u krivini omogućava kotrljanje upravljačkih točkova sa što manje bočnog klizanja
– spontano vraćanje upravljačkih točkova iz položaja za krivolinijsko kretanje u položaj za pravolinijsko kretanje
– što manji prenos udara sa točkova na volan
– održavanje proporcionalnosti između momenata zakretanja volana i momenata zakretanja upravljačkih točkova („osećaj“ na volanu, povratna informacija o kontaktu pneumatika sa podlogom)

Vozač može da menja ugao pod kojim su upravljački točkovi pomoću različitih elemenata koji su povezani i čine sistem upravljanja. U opštem slučaju sistemi upravljanja kod putničkih vozila se sastoje od sledećih celina:
– komandni mehanizam (volan sa pripadajućim, najčešće zglobnim vratilom)
– upravljački prenosnik (zupčasta letva, pužni mehanizam, kombinovani mehanizam…)
– prenosni mehanizam (spone, zglobovi….)
– upravljački točkovi

Sistemi upravljanja vozilom

Slika 1. Deformabilni stub upravljača

Komandni mehanizam
Tehnološkim napretkom su vratila upravljača sa volanom postalajala sve kompleksniji sklopovi. Moderna vratila upravljača u sebi sadrže razne dodatne sisteme, između ostalih i teleskopsko podešavanje dubine kako bi vozač mogao da pronađe što idealniji položaj za volanom, vratila koja se prilikom sudara deformišu kako bi se izbegle ili ublažile posledice sudara po vozača, i brava sa blokadom volana.

Volan se na vratilo montira najčešće pomoću konusne, žlebne i navojne veze i osigurava se navrtkom. Vratilo se nalazi u kućištu (cevi) vratila koja je pričvršćena za karoseriju vozila. Gornja veza kućišta vratila sa karoserijom je na modernim vozilima izvedena tako da se prilikom sudara odvaja od karoserije. Kod nekih rešenja je i donja veza između kućišta vratila i karoserije izvedena tako da se prilikom sudara deformiše na način da se vratilo sa volanom zajedno kreće na dole i prema napred. Donji deo vratila se vezuje za upravljački prenosnik pomoću kardanskog zgloba koji dozvoljava da vratilo upravljača bude pod određenim uglom u odnosu na upravljački prenosnik i smanjuje prenos udara sa podloge.

Postoji više različitih rešenja upravljačkih vratila koja se deformišu prilikom sudara, a u ovom članku će biti opisano jedno od mogućih rešenja. Nezavisno od izvedbe, uloga ovakvih sistema je da smanje opterećenja koja deluju na vozača prilikom sudara. Prilikom sudara vozači najčešće čvrsto zgrabe volan, tako prenoseći najveći deo svoje mase na volan (često se mogu videti iskrivljeni gornji delovi volana na foto i video materijalima sa mesta saobraćajnih udesa). Princip rada deformabilnih upravljačkih stubova je jednostavan: u početnoj fazi sudara se sila sa upravljačkog prenosnika prenosi na vratilo upravljača koje počinje da se pomera ka gore, i tako ne uzrokuje aksijalno pomeranje volana ka vozaču. Kako se usporavanje nastavlja, telo vozača pritiska volan i kućište upravljačkog vratila, čiji gornji nosač popušta i ono se odvaja od karoserije i pomera se na dole, a nakon toga ka napred zahvaljujući deformabilnom donjem nosaču kućišta upravljačkog vratila.

Sistemi upravljanja vozilom

Slika2. Izvedba zupčaste letve sa šemom varijabilnog prenosnog odnosa (gore desno)

Upravljački prenosnici

Kod savremenih vozila u širokoj upotrebi su najčešće dva rešenja upravljačkih prenosnika koji su se pokazali kao najpogodniji sa više aspekata. Prvo rešenje je sa zupčastom letvom, a drugo rešenje je prenosnik sa zavojnim vretenom i kuglicama. Pužni prenosnik se danas ređe koristi na putničkim automobilima.

Zupčasta letva

Danas dominantno rešenje za upravljačke prenosnike je zupčasta letva, najčešće potpomognuta hidrauličnim ili električnim servo uređajem. Vratilo volana je kardanskim zglobom vezano za zupčanik koji pogoni zupčastu letvu. Zupčanik je stalno spregnut sa zupčastom letvom. Kada vozač okreće volan, okreće se i vratilo volana, a zajedno sa njim i zupčanik letve volana koji prenosi kretanje na samu letvu. Obrtanje volana se prevodi u pomeranje zupčaste letve na levu ili desnu stranu. Zupčasta letva je sistemom poluga i spona povezana sa točkovima i njihovim zakretanjem se postiže željeni smer kretanja vozila.

Kako bi se sile koje vozač mora da razvije tokom zakretanja volana smanjile između zupčanika vratila volana i zupčaste letve postoji redukcija prenosa, obično veličine od 18-20:1. Prenosni odnos je kompromis između sile koju vozač mora da razvije na volanu da bi zakrenuo točkove (što je prenosni odnos veći – okretanje volana je lakše) i broja obrtaja volana u odnosu na stepen zakretanja upravljačkih točkova (što je prenosni odnos veći potrebno je više obrtaja volana za isti otklon točkova). Da bi se ovaj problem rešio, kod upravljačkih sistema bez servo asistencije se koriste zupčaste letve sa varijabilnim prenosnim odnosom. Kod sistema sa fiksiranim prenosnim odnosom zakretanje volana postaje sve teže što se upravljački točkovi više zakreću od pozicije za pravolinijsko kretanje. Da bi se korigovala ova pojava koriste se zupčaste letve sa varijabilnim prenosnim odnosom. Da bi se postigao veći prenosni odnos , korak zupčastog para se smanjuje, a time i lakše zakretanje volana, ali je potrebno više obrtaja volana da bi se stiglo do krajnjih pozicija. Rešenje sa zupčastom letvom je danas najčešće korišćeno rešenje kod putničkih vozila.

Sistemi upravljanja vozilom

Slika 3. Prenosnik sa zavojnim vretenom i kuglicama sa šemom varijabilnog prenosnog odnosa (dole)

Prednosti u odnosu na prenosnik sa zavojnim vretenom i kuglicama:
– jednostavna konstrukcija
– jeftina i jednostavna proizvodnja
– jednostavna upotreba i visoka efikasnost
– nema zazora između zupčaste letve i zupčanika
– zupčaste letve i spone se spajaju direktno
– kompaktnost
– jednostavno podešavanje hoda zupčaste letve, a time i maksimalnog ugla zakretanja točkova

Mane:
– osetljivost na udare
– ukoliko su spone pod uglom veća su opterećenja
– ograničena dužina spona
– zavisnost ugla zakretanja točkova od hoda zupčaste letve zbog čega se mora koristiti manja poluga i time se povećavaju sile u sistemu upravljanja
– smanjenjem prenosnog odnosa se povećavaju sile na volanu, što zbog odsustva servo pojačanja može da zasmeta (npr. pri parkiranju)

Sistemi upravljanja vozilom

Slika 4. Prenosni mehanizam sa upravljačkim prenosnikom (zupčasta letva)

Prenosnik sa zavojnim vretenom i kuglicama

Danas ređe rešenje za upravljačke prenosnike ali još uvek prilično zastupljeno na većim putničkim i komercijalnim vozilima, naročito kada nema servo pojačanja, jer su sile na volanu relativno male. Generalno je ovaj tip prenosnika danas često prisutan u komercijalnim vozilima i ređe na SUV i pik-ap vozilima. Viša cena izrade ovog tipa prenosnika u startu podiže cenu vozila, ali je sa druge strane izuzetno robustan i pogodan za teške uslove eksploatacije.

Princip rada je sličan starijem tipu prenosnika sa zavojnicom i navrtkom, ali su u ovom slučaju između zavojnog vretena i navrtke postavljene kuglice zbog povećanja efikasnosti. Umesto navoja na zavojnom vretenu vratila upravljača i navrtki se nalaze ležišta za kuglice spiralnog oblika. Kada se zakreće volan, zakreće se i zavojno vreteno koje pokreće kuglice koje svoje pomeranje prenose na navrtku, koja se pomera aksijalno u odnosu na zavojno vreteno. Navrtka svojim kretanjem izaziva zakretanje upravljačkog segmenta koji dalje svoje kretanje prenosi na prenosni mehanizam i na točkove. I kod ovog sistema postoji izvedba sa varijabilnim prenosnim odnosom.

Prednosti prenosnika sa zavojnim vretenom u odnosu na zupčastu letvu su:
– mogućnost prenosa sila većeg intenziteta
– mogućnost velikog ugla zakretanja točkova
– mogućnost korišćenja dužih spona
– mogućnost odabira različitih dužina spona prenosnog mehanizma, čime se smanjuje opterećenje pri parkiranju

Sistemi upravljanja vozilom

Slika 5. Spone i zglobovi prenosnog mehanizma

Prenosni mehanizam

Prenosni mehanizam se sastoji od različitih spona i zglobova i zadatak mu je da prenese kretanje sa upravljačkog prenosnika na upravljačke točkove. Prenos kretanja mora biti precizan bez obzira na vertikalno kretanje točkova . Kompleksnost prenosnog mehanizma zavisi od tipa upravljačkog prenosnika i još nekih parametara konstrukcije vozila. Upravljački prenosnik sa zupčastom letvom zahteva najmanji broj spona, ali je efikasan u prenošenju kretanja.

Upravljivost se može postići trapezom upravljanja. Upravljački trapezi prema položaju u odnosu na osu upravljačkih točkova mogu biti prednji ili zadnji, a po konstruktivnim parametrima trapeza upravljanja mogu biti sa jednodelnom ili višedelnom poprečnom sponom. Kod zavisnog oslanjanja trapez upravljanja čine spone i poprečna greda, a kod nezavisnog oslanjanja trapez čine spone i zamišljena linija koja spaja rukavce ili nosače glavčina upravljačih točkova.

Šema trapeza upravljanja koji se najčešće primenjuju kod zavisnog oslanjanja upravljačkih točkova su prikazani na SLICI a), b) i c), a trapezi koji se koriste kod nezavisnog sistema oslanjanja su prikazani na slikama d) i e), a rešenje na slici f) se koristi kod prenosnog mehanizma sa zupčastom letvom. Ako su upravljački točkovi sa zavisnim oslanjanjem obično se koristi poprečna spona iz jednog dela, mada ima i rešenja koja su drugačija. Kod nezavisnog oslanjanja poprečna spona se sastoji iz dva ili više delova koji su međusobno zglobno vezani.

Sistemi upravljanja vozilom

Slika 6. Šema trapeza upravljanja

Tekst Vanja Dragosavljević

Preuzeto sa: www.vrelegume.rs


 

 

Be the first to comment on "Sistemi upravljanja vozilom"

Leave a comment

Your email address will not be published.


*