Organizarea generala a autoturismelor


Organizarea generala a autoturismelor este determinata de locul de dispunere a motorului si a puntilor motoare. Dupa schema de organizare generala autoturismele pot fi: cu motorul in fata si puntea motoare in spate, cu motorul in fata si puntea motoare tot in fata, cu motorul in spate si puntea motoare in spate.

Solutia clasica 

Pentru a mari suprafata utila a caroseriei, la constructiile moderne, prevazute cu suspensie cu roti independente, la care puntea rigida propriu-zisa din fata lipseste, motorul este coborat intre roti. Prin aceasta, inaltimea centrului de masa se reduce, marindu-se stabilitatea automobilului. Solutia asigura o distributie mai uniforma a greutatii totale a automobilului pe cele doua punti si prezinta o accesibilitate mai buna la motor si transmisie pentru lucrarile de intretinere tehnica.

Solutia totul in fata 

La aceasta solutie, grupul motor-transmisie este dispus, in mod normal, in sens longitudinal, cu motorul in spatele rotilor din fata, intre roti sau inaintea lor. Ca varianta deosebita a formulei totul in fata sunt autoturismele la care grupul motor-transmisie este dispus transversal, in scopul de a castiga un spatiu cat mai mare la persoane, la aceeasi deschidere intre punti. Solutia totul in fata, prin lipsa arborelui longitudinal, permite coborarea caroseriei (deci si a centrului de masa), prezentand in felul acesta o stabilitate mai mare in comparatie cu solutia clasica. Aceasta solutie, spre deosebire de solutia totul in spate si cea clasica, prezinta o stabilitate marita in viraj. In afara de avantajele prezentate, solutia totul in fata are si unele dezavantaje:
– micsorarea greutatii aderente la urcarea pantelor,

– complicatii constructive pentru puntea din fata, care este, in acelasi timp, o punte motoare si de directie,

– manevrarea mai dificila a volanului etc.

Solutia totul in spate 

Permite, de asemenea, coborarea centrului de masa prin lipsa arborelui longitudinal. Prin dispunerea motorului in spate se reduce mult zgomotul si se elimina scaparile de gaze in interiorul caroseriei. La urcarea unei pante, greutatea aderenta creste, deoarece, in acest caz, rotile din spate, care se incarca suplimentar, sunt si roti motoare. Solutia totul in spate permite o profilare aerodinamica mai buna a autoturismului la partea frontala. Aceasta solutie se intalneste in doua variante: cu agregatul motor-transmisie longitudinal, in consola, in spatele puntii (solutia cea mai raspandita) si cu el dispus transversal. Solutia totul in spate reprezinta, insa si unele dezavantaje, cum sunt:

– consumul unei puteri mai mari pentru instalatia de racire a motorului ( ventilator mai mare),

– necesitatea unor comenzi lungi si complicate,

– uzuri mari la motor, deoarece aspira praful ridicat in timpul mersului etc.

Reclame

Mecanismele de actionare a directiei


Conditiile impuse mecanismelor de actionare a directiei 
– sa fie reversibil pentru a permite revenirea rotilor de directie in pozitia corespunzatoare mersului in linie dreapta dupa incetarea efortului aplicat volanului.
– sa aiba un radament ridicat. Este necesar ca randamentul direct (de la volan spre levierul directiei) sa fie cat mai mare, in timp ce randamentul invers (de la levierul directiei spre volan) sa fie cat mai mic, pentru ca socurile provocate rotatiilor de neregularitati sa fie absorbite in mare masura prin frecarea din mecanism si sa se transmita cat mai atenuate la volan.
– sa aiba un numar redus de puncte de reglare cu posibilitatea obligatorie de reglare a jocului dintre elementul conducator si condus al mecanismului.
– sa asigure caracterul si valorile necesare ale raportului de transmitere.
– constructia sa fie simpla si sa prezinte o durabilitate mare.
– sa fie reversibil pentru a permite revenirea rotilor de directie in pozitia corespunzatoare mersului in linie dreapta.
– sa aiba un radament direct ridicat.
Mecanismele de actionare a directiei cu surub
Miscarea se transmite de la volan la levierul de directie prin intermediul unui surub pe care se gaseste o piulita ce transforma miscarea de rotatie a acestuia in miscare rectilinie.
De la piulita, miscarea este transmisa levierului de directie prin intermediul unei manivele sau altui organ intermediar.
Mecanismele de actionare cu surub se folosesc la autocamioanele grele, unde se cere un raport de transmisie mare la un gabarit redus.
Mecanismul de actionare cu melc si manivela cu doua bolturi
O asemenea constructie asigura un unghi mare de rotire a levierului de directie in comparatie cu solutia cu un singur bolt.
Particularitatea mecanismelor de actionare cu manivela consta in posibilitatea obtinerii variatiei dorite a raportului de transmitere.
In functie de conditiile care se pun la executarea melcului, se poate obtine un mecanism cu raport de transmitere constant, sau cu un raport de transmitere care se mareste sau se micsoreaza odata cu rotatia volanului fata de pozitia mijlocie.
Mecanismele de actionare a directiei cu roti dintate 
Mecanismul de actionare cu pinion si cremaliera asigura rapoarte de transmitere mari (bracari mari ale rotilor la rotiri mici ale volanului) si se utilizeaza destul de des la autoturismele cu suspensie independenta a rotilor si bara transversala de directie.
Astfel numarul articulatiilor trapezului de directie se reduce la patru fata de alte solutii care necesita cel putin sase articulatii.

Stabilizarea rotilor de directie


Prin stabilizarea rotilor de directie se intelege capacitatea acestora de a-si mentine directia la mersul in linie dreapta si de a reveni in aceasta pozitie dupa ce au fost bracate.
In acest scop, rotile de directie si pivotii fuzetelor prezinta anumite unghiuri in raport cu planul longitudinal si transversal ale automobilului.La puntea din fata se deosebesc urmatoarele unghiuri:
– β = unghiul de fuga (unghiul de inclinare longitudinala a pivotului),
– δ = unghiul de inclinare transversala a pivotului,
– α = unghiul de cadere al rotii (inclinare transversala a fuzetei),
– γ = unghiul de convergenta al rotii.Unghiurile α, β, γ si δ se stabilesc pentru rotile nebracate si automobilul dispus pe un plan orizontal.Unghiul de inclinare longitudinala a pivotului β (unghiul de fuga). Reprezinta inclinarea fata de verticala a axei pivotului (masurata in plan longitudinal), in asa fel ca prelungirea axei sale intalneste calea in punctul B, situat inaintea punctului A de contact roata-cale. Daca un automobil se deplaseaza in viraj, forta centrifuga ce actioneaza in centrul sau de greutate, este echilibrata de reactiunile laterale Ys si Yd la puntile automobilului si aplicate in punctele de contact ale rotilor cu calea. Datorita inclinarii longitudinale a pivotului, componentele Ys si Yd ale rotilor din stanga si din dreapta dau nastere la un moment stabilizator Ms, dat de relatia: Ms= (Ys+ Yd) a = Y*r *tg β. Acest moment stabilizator cauta sa readuca rotile in pozitia de mers in linie dreapta.

Efectul stabilizator al unghiului β, determinat de reactiunile laterale ce apar la deplasarea in viraje depinde de viteza de deplasare a automobilului. Acest moment poarta denumirea si de moment stabilizator de viteza. Unghiul de inclinare transversala a pivotului – δ. Este unghiul format de axa pivotului si verticala, masurat in plan transversal. Rolul acestui unghi este ca si al celui de fuga, de readucere a rotilor dupa efectuarea virajului in pozitia corespunzatoare mersului rectiliniu si de a mentine aceasta miscare. Datorita virarii rotii in jurul pivotului inclinat, centrul ei tinde sa se deplaseze in jos. Deoarece roata se sprijina pe cale, aceasta coborare nu este posibila, rezultand o ridicare a pivotului, respectiv a puntii. Cum efectul stabilizator al unghiului de inclinare transversala a pivotului depinde de greutatea automobilului, momentul stabilizator se mai numeste si moment stabilizator de greutate.

Unghiul de cadere sau de carosaj al rotii – α. Reprezinta inclinarea planului rotii din fata de planul longitudinal al automobilului. Efectul sau, stabilizator se manifesta prin impiedicarea tendintei rotilor de a oscila in limita jocului din rulmentii butucului. Datorita unghiului de cadere α, componenta axiala ZR*sin α0 a reactiunii normale ZR tinde sa impinga butucul rotii spre interior, ceea ce face sa dispara jocul de rulmenti, si descarca piulitele din capatul fuzetei. Efectele negative ale acestui unghi sunt uzura pneurilor pe banda exterioara si tendinta de rulare divergenta a rotilor (tendinta de deschidere).

Unghiul de convergenta al rotilor – γ. Este format in plan orizontal de planul rotii cu planul longitudinal al automobilului. Marimea convergentei se exprima, de obicei, prin diferenta distantelor A si B dintre planele jantelor, in plan orizontal, masurate in fata si spatele ale puntii. Convergenta rotilor se prevede in scopul micsorarii tendintei de deschidere al acestora datorita unghiului de cadere. O convergenta prea mare provoaca o uzura accentuata a pneurilor pe flancurile exterioare. Se impune ca in urma deformarii elastice a pneului, torsiunii elementelor din sistemul de directie si anularii jocurilor, in timpul mersului rectiliniu rotile sa aiba tendinta sa ruleze paralel. Daca roata este motoare, in axul ei se dezvolta forta de tractiune, care se transmite mecanismului de ghidare prin pivot. Fata de axa pivotului, forta de tractiune determina un moment, cu tendinta de inchidere a rotii. In cazul rotilor motoare, pentru a compensa tendinta de inchidere a rotii, unghiul de inclinare longitudinala a fuzetei poate lua valori negative (unghi de divergenta).

Compunerea si clasificarea sistemelor de directie


Clasificarea sistemelor de directie 
Dupa locul de dispunere a mecanismului de actionare a directiei :
– sisteme de directie pe dreapta,
– sisteme de directie pe stanga.
Dupa locul unde sunt plasate rotile de directie, sistemele de directie se impart astfel:
– la automobilele cu doua punti, pot fi directoare rotile puntii din fata (solutia clasica), rotile puntii din spate sau rotile ambelor punti (solutie aplicata la unele automobile speciale pentru a mari maniabilitatea),
– la automobile cu trei punti, pot fi directoare rotile puntii din fata, rotile din fata si ale puntii posterioare sau rotile puntii din fata si ale puntii din mijloc,
– la automobilele cu patru punti, pot fi directoare rotile primelor doua punti, rotile primei si a ultimei punti sau rotile tuturor puntilor.
Dupa tipul mecanismului de actionare, sistemele de directie se clasifica in functie de: 
Dupa tipul raportului de trasmitere:
– raport de trasmitere constant,
– raport de trasmitere variabil.
Dupa tipul angrenajului mecanismului:
– mecanisme cu melc,
– cu surub,
– cu manivela,
– cu roti dintate.
Dupa tipul comenzii:
– mecanica,
– mecanica cu servomecanism (hidraulic, pneumatic sau electric),
– hidraulica.
Dupa particularitatile transmisiei directiei, clasificarea se face in functie de: 
Pozitia trapezului de directie in raport cu puntea din fata:
– cu trapez anterior,
– cu trapez posterior.
Constructia trapezului de directie:
– cu bara transversala de directie dintr-o bucata,
– cu bara transversala de directie compusa din mai multe parti.

Fuzete si pivoti


Fuzeta reprezinta osia pe care se sprijina butucul rotii.La puntile nemotoare fuzeta are sectiunea circulara si doua zone cilindrice de diametre diferite pe care se monteaza rulmentii butucului rotii. La capat este prevazuta cu o portiune filetata pentru piulitele de fixare si reglare a jocului din lagarele cu rulmenti.La puntile motoare, fuzeta sectiune tubulara pentru a permite trecerea arborelui planetar la butucul rotii. In celelalte cazuri, fuzeta este de sectiune circulara plina.

Determinarea fortelor ce actioneaza asupra puntii din fata. Schema de incarcare pentru cele patru regimuri caracteristice de rulare este analoaga cu cea a puntii din spate.Calculul de rezistenta al fuzetei se face pentru trei regimuri de deplasare ale automobilului, şi anume: regimul franarii, regimul deraparii si regimul trecerii peste obstacole.

Puntea fata


Rolul, conditiile impuse si clasificarea puntilor din fata 
Puntea din fata are rolul de a prelua si transmite cadrului sau caroseriei fortele si momentele ce apar din interactiunea rotilor cu calea si de a permite schimbarea directiei de deplasare a autovehiculului.Conditiile pe care trebuie sa le indeplineasca puntea din fata sunt:
– sa fie suficient de rezistenta
– sa asigure o buna stabilitate a rotilor de directie,
– sa prezinte o uzura mica a partilor componente,
– sa aiba greutate proprie cat mai mica pentru a reduce cat mai mult greutatea proprie a autovehicului.Clasificarea puntilor din fata se poate face dupa urmatoarele criterii:
Dupa rolul pe care il au:
– punti de directie,
– punti de directie si motoare.
Dupa tipul mecanismului de ghidare:
– rigide, cu oscilatia dependenta a rotilor,
– articulata, cu oscilatia independenta a rotilor.

Constructiv, puntea rigida se obtine prin articularea fuzetelor cu ajutorul pivotilor de grinda rigida, ghidata fata de cadrul sau caroserie de obicei prin intermediul arcurilor in foi ale suspensiei. Puntea din fata rigida nemotoare se compune din grinda, avand la capetele articulate prin pivoti, fuzetele. Pentru coborarea centrului de greutate al automobilului, grinda puntii are partea centrala coborata in jos. Pentru obtinerea unei rigiditati mari la greutati mici, forma sectiunii grinzii este de dublu T (la unele punti se utilizeaza sectiuni tubulare, iar capetele, realizate separate, sunt fixate prin presare sau sudura). Transmiterea momentului motor la roti se face printr-o transmisie homocinetica bimobila, formata din arborele planetar, cuplajul unghiular de tip Weiss si arborele condus. Grinda rigida in cazul puntilor motoare este inlocuita printr-un carter, legat prin articulatiile cilindrice de fuzeta. Pe fuzeta tubulara se monteaza, prin rulmentii conici, butucul rotii, intr-o solutie de arbori planetari total descarcati de momentele incovoietoare.
Puntea din fata articulata nemotoare este compusa din mai multe brate fixate de cadru sau de caroserie formand o suspensie independenta pentru fiecare roata.In functie de planul de oscilatie, exista mai multe variante de punti articulate:
Plan de oscilatie vertical:
– paralel cu pivotii,
– cu bara de oscilatie.
Plan de oscilatie transversal:
– prin paralelogram,
– prin patrulater,
– cu mecanism cu culisa.
Plan de oscilatie longitudinal:
– printr-o bara de oscilatie,
– prin paralelogram.
Plan de oscilaţie diagonal:
– prin bare dispuse inclinat.
Fuzeta este solidara cu cilindrul amortizorului hidraulic telescopic (care reprezinta biela mecanismului). Axa de pivotare (axa pivotului fals) la virarea rotii este determinata de axa comuna a articulatei sferice de legatura dintre biela si bratul inferior (manivela) si a articulatei tijei (culisa) a pistonului amortizorului. Mecanismele transmiterii fluxului de putere al motorului sunt: transmisia principala si diferentialul (dispuse in carterul comun cu al cutiei de viteze) si transmisia universala de tip tripoda dubla formata din cuplajul unghiular-axial si unghiular, legate de arborele planetar. Butucul rotii se monteaza prin caneluri pe arborele, iar prin rulmentii si pe fuzeta.

Carterul puntii spate


Rolul si constructia carterului puntii din spate 

Functional, carterul puntii indeplineste rolul de mecanism de ghidare al rotilor si de organ in care se monteaza o parte din elementele componente ale transmisiei automobilului (transmisia principala, diferentialul si arborii planetari).

Din punct de vedere constructiv, carterul puntii din spate este format din trei parti:
– carcasa (carterul) transmisiei principale,
– partea centrala a carterului (in care este dispus diferentialul),
– trompele (in care se gasesc arborii planetari).

De flansa trompelor se monteaza fuzeta rotii si partea fixa a mecanismului de franare al rotii, iar pe suportul se fixeaza arcurile in foi ale suspensiei, care au si rol de ghidare a puntii. Dupa procedeul tehnologic de obtinere, carterul puntii poate fi: turnat, forjat sau sudat.
Turnarea carterului permite obtinerea de punti rigide si cu forme avantajoase din punct de vedere al solicitarilor. Datorita necesitatii de turnare a unor pereti grosi, creste greutatea.

Din punct de vedere constructiv, carterele pot fi demontabile sau nedemontabile. Carterul demontabil poate avea unul sau doua plane de demontare (separatie).

Calculul carterului puntii din spate se face la incovoiere si torsiune sub actiunea fortelor si momentelor transmise de butucul rotii.
Calculul se face, functie de tipul de montare al arborilor planetari, pentru cele patru regimuri caracteristice de deplasare ale automobilului.

Arbori planetari


Transmiterea fluxului de putere al motorului de la diferential la rotile motoare ale automobilului se face prin arborii planetari. Pentru aceasta, arborii planetari sunt solidarizati la rotatie atat cu rotile planetare ale diferentialului cat si cu butucul rotii motoare.

Tipuri constructive de arbori planetari:
– arborii planetari rigizi se utilizeaza cand pozitia relativa dintre rotile motoare si diferential este invariabila,
– arbori planetari articulati se utilizeaza in cazul unei suspensii cu roţi independente,

Clasificarea arborilor planetari se poate face si dupa solicitarile la care sunt supusi. In afara de momentul motor, care solicita arborii planetari la torsiune, ei pot fi solicitati si la inconvoiere de fortele tangentiale longitudinale si cele transversale care actionează asupra rotilor motoare.

In functie de montajul capatului exterior al arborilor in carterul puntii motoare, arborii planetari pot fi:
– total descarcati,
– semi incarcati,
– total incarcati.

Arborii planetari total descarcati sunt solicitati numai la torsiune de momentul motor pe care il transmite butucului rotii prin flansa. Arborele se sprijina pe doi rulmenti montati intre butucul rotii motoare si carterul puntii. Piulita si contrapiulita servesc la fixarea si reglarea rulmentilor. Impiedicarea patrunderii unsorii la tamburul de frana este asigurata de garnitura de etansare care se afla pe capatul exterior al trompei. Rulmentul interior este fixat pe carcasa diferentialului.

Arborii planetari semi incarcati se monteaza printr-un singur rulment exterior pe piesa, fixata cu suruburi de carterul puntii spate. Rulmentul interior este montat pe carcasa diferentialului. In felul acesta, arborele planetar este solicitat la torsiune de momentul motor si partial la inconvoiere de forta tangentiala transversala ce actioneaza asupra rotii.

Momentele inconvoietoare ale celorlalte forte ce actioneaza asupra rotii (de tractiune, de franare, normala) sunt preluate de carter, daca roata se afla in acelasi plan cu rulmentul exterior. In caz contrar, momentele sunt preluate, partial, si de arborele planetar. Aceasta solutie se utilizeaza la autoturisme si la autocamioane usoare.

Arborii planetari total incarcati se utilizeaza la autoturisme si presupune sprijinirea arborelui planetar printr-un singur rulment exterior, montat intre arbore si trompa puntii motoare. Arborele este solicitat atat la torsiune, de momentul motor, cat si la incovoiere, de fortele tangentiale ce actioneaza asupra rotii motoare. Arborele planetar se compune din partea sa centrala, prevazuta la capete cu articulatii cardanice, prin care face legatura cu partea exterioara (unde se monteaza butucul rotii motoare) si partea interioara din carterul puntii (unde se montează pinionul planetar).

Arborii planetari sunt solicitati la torsiune (de momentul motor transmis de diferential) si incovoiere, functie de modul de montare al butucului rotii. Deoarece fortele care actioneaza asupra rotii motoare sunt dependente de regimul de deplasare al automobilului, calculul arborilor planetari se face pentru patru regimuri caracteristice de miscare: regimul tractiunii, regimul franarii, regimul deraparii si regimul trecerii peste obstacole.
Regimul deraparii (sau regimul deplasarii cu reactiuni laterale maxime). In acest caz, asupra puntii actioneaza din partea cadrului sau caroseriei componenta statica a greutatii automobilului ce revine puntii din spate G2, si componenta fortei laterale Fy, iar din partea caii reactiunile normale ZRs, ZRd si laterale YRs, YRd.
Regimul trecerii peste obstacole este un regim caracteristic deplasarii pe drumuri cu neregularitati, cand asupra puntii actioneaza sarcini dinamice verticale de valori importante. Marimea acestor sarcini dinamice (care depinde de inaltimea obstacolului, viteza de deplasare, calitatile suspensiei).