W przypadku sterowania zębatkowego, obrót zębnika powoduje ruch liniowy zębatki, który obraca koła pojazdu w lewo lub w prawo.Systemy zębatek i zębników są częstym elementem kolei.
Zębatkowy układ kierowniczy składa się z zębnika (koła zębatego) z zębatką (przekładnia liniowa).System działa poprzez zamianę ruchu obrotowego na ruch liniowy.Większość samochodów, małych ciężarówek i SUV-ów jest wyposażona w system zębatkowy, a nie w kulowy układ kierowniczy, który można znaleźć w większych ciężarówkach, większych SUV-ach i innych ciężkich pojazdach.
Zębatka i zębnik
W przypadku sterowania zębatkowego, obrót zębnika powoduje ruch liniowy zębatki, który obraca koła pojazdu w lewo lub w prawo.Systemy zębatek i zębników są częstym elementem kolei.Pomiędzy szynami pociągu znajdują się stojaki, które współdziałają z kołami zębatymi przymocowanymi do lokomotyw i wagonów kolejowych, aby pomóc pociągom w poruszaniu się po stromych pochyłościach.
Chociaż system zębatkowy może wydawać się skomplikowany, według Advance Autoparts, jest to po prostu przekładnia przymocowana do listwy zębatej.Drążek mocowany jest do kompletu ściągów.Zębatka generująca to zarys zębatki używany w projektowaniu narzędzia generującego, takiego jak płyta grzewcza lub frez do kształtowania kół zębatych, w celu wskazania szczegółów i wymiarów zębów.Proste siłowniki liniowe często składają się z jakiejś kombinacji zębatki i zębnika.Obrót wału zębnika jest napędzany ręcznie lub przez silnik, aby wytworzyć ruch liniowy.
Chociaż zębatkowy układ kierowniczy jest używany przez amerykańskich producentów samochodów od mniej niż 50 lat, w innych krajach koncepcja ta ma prawie sto lat.Hemmings Motor News donosi, że w latach 30. XX wieku BMW wyprodukowało pierwszą skrzynię biegów z zębatką.Pierwszym amerykańskim producentem samochodów, który zastosował w produkcji zębatkowy układ kierowniczy, był Ford, który zastosował go w 1974 Mustangu II i 1974 Pinto.Podczas gdy AMC zastosowała ten system wkrótce potem w Pacerze z 1975 roku, GM i Chrysler nie produkowały samochodów z zębatkowym układem kierowniczym aż do lat 80. XX wieku.
Chociaż zajęło to trochę czasu amerykańskim producentom rozpoczęcie produkcji zębatkowych układów kierowniczych, szybko zdali sobie sprawę z tego, co europejskie i azjatyckie firmy motoryzacyjne wiedziały od dziesięcioleci.Sterowanie zębatką i zębnikiem jest prostszą konstrukcją w porównaniu z wcześniejszym systemem sterowania z recyrkulacją kuli.Ta prostsza konstrukcja sprawia, że systemy sterowania zębatkowego są bardziej opłacalne w budowie.
Hemmings zauważa również, że zębatkowy układ kierowniczy waży mniej niż przekładnia z kulkami recyrkulacyjnymi, co pomaga poprawić przebieg gazu.Systemy zębatek i zębników są lżejsze, ponieważ nie wymagają ramion napinających, ramion Pitman, łączników środkowych i tulei drążków kierowniczych, które można znaleźć w konwencjonalnych układach kierowniczych.Rozmiar i waga systemu zębatki i zębatki sprawiają, że lepiej nadaje się do zastosowań z napędem na przednie koła, ponieważ producenci mogą go zainstalować tuż obok poprzecznego układu napędowego. .Producentom łatwiej jest dostosować przekładnie zębatkowe do określonych rozstawów osi i pakietów manipulacyjnych.
Zębatka i zębnik: aplikacje
Podczas gdy większość konsumentów jest zaznajomiona z systemami zębatkowymi do samochodów sterujących i małych ciężarówek, kombinacje zębatkowe mają kilka innych zastosowań.Systemy zębatek i zębatek są wykorzystywane nie tylko do pomocy pociągom w pokonywaniu stromych wzniesień, ale także zapewniają lepszą kontrolę hamulców, szczególnie w warunkach śnieżnych i oblodzonych.Stairlift.com stwierdza, że Systemy zębatkowe i zębatkowe są standardowymi komponentami w większości wind schodowych.Mechanizm zębatkowy często działa przy użyciu energii hydraulicznej lub elektrycznej.
W latach 70. Arthur Ernest Bishop wynalazł regał zmienny.W połączeniu ze standardowym zębnikiem, jego zmienna zębatka została wykorzystana do poprawy prowadzenia pojazdu.
Jak działa sterowanie zębatką i zębnikiem?
Zgodnie z artykułem Moog Parts, mechanizm zębatkowy działa poprzez wykorzystanie systemu przekładni do przekształcania ruchu kołowego kierownicy na ruch liniowy potrzebny do skręcania kół. .Metalowa rurka mieści przekładnię.Rurka ma otwory na każdym końcu, aby umożliwić przymocowanie stelaża do pręta osiowego.Koło zębate łączy się z wałem kierownicy, dzięki czemu koło zębate obraca się i przesuwa zębatkę, gdy kierownica się obraca.Pręty osiowe łączą się z końcem drążka kierowniczego, który jest przymocowany do wrzeciona.
Zestaw zębatek i zębników spełnia dwie główne funkcje:
- Konwersja ruchu obrotowego kierownicy na ruch liniowy potrzebny do skrętu kół pojazdu
- Redukcja biegów, dzięki której kierownica łatwiej skręca kołami
Przełożenie przekładni zębatej i zębnika
Moog Parts definiuje „współczynnik kierowania” jako stosunek tego, jak daleko obraca się kierownica, do tego, jak bardzo obracają się koła.Na przykład, jeśli obrót kierownicy o 360 stopni powoduje obrót kół samochodu o 20 stopni, to przełożenie układu kierowniczego tego samochodu wynosi 18:1 (360 podzielone przez 20).Wyższe przełożenie wymaga większej liczby obrotów kierownicy, aby skręcić kołami.Niższe przełożenie układu kierowniczego jest pożądane, ponieważ oznacza bardziej responsywne kierowanie.
Lekkie samochody sportowe mają zwykle niższe przełożenie kierownicy w porównaniu z dużymi samochodami i ciężarówkami.Dzięki wspomaganiu kierownicy wszystkie pojazdy użytkowe mają ulepszone przełożenie układu kierowniczego.