Uvod

Obstoječi krmilni sistem iz vozila P406 je potrebno modificirati tako, da bo položaj volana oziroma celotnega krmilnega mehanizma ustrezal ergonomskim zahtevam voznika v nastajajočem vozilu Student Roadster. Položaj obstoječega volanskega sklopa v prostoru je točno definiran s merskimi skicami, prav tako pa so poznane mere, ki izpolnjujejo prej omenjene zahteve po ergonomiji v novem vozilu.

Ker bodo za krmiljenje projektnega vozila uporabljeni nekateri tovarniško izdelani sestavni deli in sklopi, je potrebno le-te prilagoditi našim zahtevam. To prilagoditev bomo izvedli s predelavo obstoječega krmilnega mehanizma. Pri takšni predelavi pa se mnogokrat pojavi nemalo problemov, največji pa je seveda ta, da ne poznamo vseh lastnosti delov (npr. materiala), ki jih imamo pred sabo. Zato se bomo naloge lotili tako, da bo obstoječa konstrukcija ostala v čimvečji meri nespremenjena, dodali pa ji bomo elemente, s katerimi bomo zadovoljili naše konstrukcijske zahteve. Dodane elemente bomo oblikovali tako, da bo funkcionalnost tovarniško izdelanih delov ostala nespremenjena.

Najprej pa si poglejmo sliko, ki nam prikazuje celotni krmilni sistem običajnega cestnega vozila. Avtomobil P 406 ima povsem podobno zasnovan krmilni mehanizem.

Slika 1: Volanski drog s pripadajočim krmilnim mehanizmom

Krmilni mehanizem, prikazan na zgornji sliki, je originalna konstrukcija, vzeta iz prej omenjenega vozila in bo kot taka tudi vgrajena v novo nastajajoče vozilo. Deluje na široko uporabljanem mehanizmu, ki temelji na delovnem principu zobate letve in zobniškega gonila. V grobem si delovanje omenjenega mehanizma lahko ogledamo tukaj .

Konstrukcija krmilnega mehanizma je odvisna od vrste obes. V osebnem avtomobilu so obese navadno med seboj neodvisne. Jarmov drog v tem primeru ne more biti iz enega samega dela, ampak je razdeljen na dva ali pa tri dele, ki so med seboj povezani s posebnimi zgibi. Na ta način ostane geometrija krmilja nesprmenjena, če npr. eno kolo naleti na oviro na cesti. Zobata letev tako predstavlja srednji člen trodelnega jarmovega droga.

Upravljalno gonilo je "srce" celotnega krmilnega mehanizma, saj zagotavlja vozniku, da z majhnim naporom ustvarja zadostno silo, ki je potrebna za premikanje koles pri mirovanju, predvsem pa med med vožnjo. Z definiranjem oziroma spreminjanjem prestavnega razmerja v gonilu lahko enostavno nastavimo krmilni sistem tako, da voznik z majhnim naporom upravlja vozilo in pri tem občuti, kako kolesa "prijemljejo" ob cestišče, istočasno pa lahko z ustrezno prestavo v gonilu povsem eliminiramo sunke, ki se med vožnjo prenašajo na prvo premo.

Princip deovanja je v grobem sledeč: vrtilni moment, ki ga voznik prenaša na volan avtomobila, se prenaša preko celotnega volanskega droga na tako imenovano upravljalno gonilo, ki ni nič drugega kot poseben reduktor, ki rotacijsko gibanje volanskega droga spreminja v premočrtno. Na zgornji sliki je upravljalno gonilo v prerezu prikazano v levem krogu. Najbolj pogost delovni princip omenjenega reduktorja je uporaba pastorka in zobate letve. Zobata letev je istočasno izvedena kot vzvod, ki je na svojih koncih preko krogelnih zgibov pritrjen na upravljalne točke preme. Krogelni zgibi omogočajo simultano vodenje prednjih koes ter njihovo nihanje, ki je posledica neravnosti vozišča. Z vrtenjem pastorka se premika zobata letev, le-ta pa pomika jarmov drog in s tem kolesa vozila.

Kaj in kako?

Kot je bilo omenjeno že uvodoma je naša naloga raziskati možnosti za podaljšanje volanskega droga. Na vsak način bo treba uporabiti nekakšno "spojko", s katero bomo spojili obstoječe dele krmilnega sistema in jih prilagodili novim razmeram.

Volanski drog kot tak lahko uvrstimo v posebno področje strojnih elementov, to so seveda osi in gredi, saj je običajno okroglega preseka in ima dolžinsko dimenzijo v smeri vrtilne osi močno poudarjeno. Ker pa prenaša vrtilni moment iz voznikovih rok na upravljalno gonilo krmilnega sistema, ga seveda lahko natančneje definiramo kot gred, in sicer za posebne posebne namene. Posebne pa zato, ker so "navadne" gredi običajno uležajene, kar pa naš drog seveda ni. Če obravnavamo samo srednji del droga je še kako res, da ta trditev o ne-uležajenju droga ne drži. Namreč, oba konca obravnavanega elementa sta s kardanskima zgloboma spojena z drugima deloma volanske gredi, ki pa sta seveda uležajena.

Kot prvo si bomo pogledali, kam in kako bomo volanski drog sploh podaljsali oziroma na katero mesto bomo vgradili ustrezno gredno vez. Pod ta naslov spada diskusija o tem, kako oziroma kam sploh vgraditi element, ki nam bo omogočil podaljšati volanski drog. Več bomo izvedeli s klikom na mesto vgraditve .

V nadaljevanju si bomo pogledali nekatere značilne strojniške konstrukcije povezave dveh gredi med seboj, pri čemer lahko taka zveza prenaša vrtilni moment oziroma ima v torzijski smeri neko odpornost. Več o tem na strani z konstrukcijskimi izvedbami .

Sledi ovrednotenje posameznih konstrukcijskih izvedb in izbira nam najbolj ustrezne konstrukcije. To lahko preberemo na strani z vrednotenjem .

Končna izbira gredne vezi, ki je po mojih kriterijih najbolj primerna za uporabo pri podaljšanju volanskega droga pa je komentirana na strani izbira primerne gredne vezi .