Tehnika

Sistemi upravljanja vozilom

Sistemi upravljanja vozilom (prvi deo)

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

Slika 1. Deformabilni stub upravljača

U ovom prilogu će biti ukratko opisana najčešća rešenja sistema upravljanja na modernim putničkim vozilima.

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.

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.

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)

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

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.

Slika 6. Šema trapeza upravljanja
Tekst Vanja Dragosavljević
20602
Postavljeno: 11.02.2013

Arhiva: Tehnika

Rubrika: Tehnika
Postavljeno: 05.06.2014

Kondenzatori

Današnja vozila uglavnom se snabdevaju energijom iz fosilnih goriva ili iz baterija i pri umerenom opterećenju su prilično efikasna, međutim, kada je iznenada potrebna velika snaga efikasnost opada, a životni vek postaje kraći


Rubrika: Tehnika
Postavljeno: 16.04.2013

Pneumatici

Kao elementi veze između podloge i vozila, pneumatici su zaduženi za prenos poprečnih, uzdužnih i vertikalnih sila između podloge i vozila.


Rubrika: Tehnika
Postavljeno: 11.02.2013

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


Mehanizmi za vođenje točkova

12.10.2012

Mehanizmi za vođenje točkova

13.09.2012

Sistemi oslanjanja

21.08.2012

Geometrija oslanjanja

05.06.2012

Car-to-x

16.01.2012

Porsche 911 Carrera

23.12.2011

Mazda SKYACTIV

07.09.2011

Nokian WR G2

16.03.2010

20 godina TDI motora

01.03.2010

MultiAir motor

21.01.2010

BMW Vision EfficientDynamics

15.10.2009

Mercedes-Benz hibridi

08.10.2009

Pneumatici

25.06.2009

Mazda

18.11.2008

BMW Efficient Dynamics

28.10.2008

Porsche 911 Carrera 4S

06.10.2008

Aerodinamika u Formuli 1

03.09.2008

Bokser motor

19.09.2007

jubilarni prvi
11.2.2013 21:59
10
0

110 komentara na Daciju 0 na tehniku. Srbi citate li vi sta? Evo bar jedan! Mnogo je dosadna ova tehnika!

Filip
12.2.2013 00:04
7
0

Lepo bi bilo da je pomenut Akermanov sistem, koji je vrlo bitan za skretanje. Ovaj sistem omogucava da spoljni tocak skrene manjim uglom od unutrasnjeg, omogucavajuci tako da svaki tocak prati svoju putanju kroz krivinu, jer unutrasnji pravi manji krug od spoljasnjeg. Bez ovog sistema auto bi teze skretao jer bi oba tocka u krivini skretala pod istim uglom.

Milan Dukic (dumi)
12.2.2013 00:07
7
0

Pohvale za redakciju sto pisu o tehnicu!
Licno sam imao problema sa servo letvom iako sam auto kupio nov. Na 80000km se pojavio luft a ni sam ne znam odakle jel pazim na rupe ivicnjake i te stvari...
Jedno pitanje za redakciju?
Izmendju zupcaste letve i spone se nalazi jedan plastican deo kod vas na slici nije napisano kako se zove imali on neko posenbo ime? Tcnije nalazi se unuter letve okruglog je oblika.

tulipan
12.2.2013 09:02
8
0

@jubilarni prvi..Itekako se citaju ovi clanci i mnogo su zanimljivi..Samo ovo su teme sa egzaktnim podacima bez lufta za neku siru raspravu (mozda da, ali na nekom visem nivou)..Spona je spona,letva volana je letva volana i ona funkcionise tako i nema price :)))...Jedino, jos nekada davno sam zamolio redakciju da uradi clanak na temu razlike turba i kompresora ;))

ali
12.2.2013 18:47
7
0

pohvale redakciji. bilo bi dobro da u drugom delu napisete nesto i o odrzavanju upravljackog sistema kao i o specificnostima pojedinih a vezano za pogonski sklop. npr. prednji pogon automatski podrazumeva i manje uglove zakretanja zbog homokinetickog zgloba. a takodje i ponesto o upravljanju na sva cetiri tocka, posto je to pomalo egzoticno i kao tema.

Dule
27.2.2013 10:50
1
0

60% svih sistema i pomagala u voznji je izmislio Mercedes... abs, esp, pre-safe, tempomat...itd.
To govori, koliko su oni zasluzni u svetu auto-industrije.

Nikolica
12.6.2014 22:00
0
0

Jel ovo sve? jel moze ovo za maturski rad,tema Sistem upravljanja vozilom ? :D

Autor
27.7.2014 10:09
0
0

Sve, sve, ostalo je dodatna oprema. Za maturski ti je dosta i ovo. :)

Pošaljite komentar:

Molimo vas da pre slanja komentara pročitate sledeće uputstvo:
Redakcija zadržava pravo izbora komentara koji će biti objavljeni, kao i pravo skraćivanja komentara.
Anonimni komentari se ne objavljuju.
Komentari koji sadrže vređanje, nepristojan govor, rasnu i nacionalnu mržnju kao i netoleranciju svake vrste neće biti objavljeni. Govor mržnje ne tolerišemo.
Zbog ograničenog prostora, komentare koji predstavljaju komentar drugih (već objavljenih) komentara ne objavljujemo, kao ni polemike između komentatora. Molimo vas da u svrhu diskusije i polemike koristite naš Forum.
Pre pisanja samog komentara, molimo vas da izaberete tačan tekst na koju se odnosi komentar. Komentari koji sadržajem ne korespondiraju sa tekstom sa koje su poslati neće biti objavljeni.
VRELE GUME ne odgovara za sadržaj objavljenih komentara. Mišljenja iznešena u komentarima su privatno mišljenje autora komentara i ne predstavljaju stavove redakcije.

Vaše ime:


Vaš komentar:



Anti-spam-kod:
Kako bi bili sigurni da ste osoba, a ne robot-spamer, molimo Vas da u donje polje unesete kod sa slike: