Jak działa układ wspomagania kierownicy? – Best Explanation

Wprowadzenie

Dynamika pojazdu jest integralną częścią pojazdu samochodowego, która jest tak samo ważna jak układ napędowy pojazdu, jak jeśli potrzebujemy układu napędowego do uruchomienia pojazdu potrzebujemy również systemów dynamiki pojazdu, aby utrzymać pojazd działa ze stabilnością, Jak wiemy, system zawieszenia jest częścią dynamiki pojazdu, który zapewnia kontakt powierzchniowy wraz ze stabilnością skrętu do pojazdu, ale pomyślmy, obracając kierunek przez pojazd podczas ruchu zaprasza wiele sił, aby zakłócić stabilność pojazdu, co powoduje wiele pytań, takich jak Jak to się robi?. Jakie są wymagania, aby kierować pojazdem w pożądanym kierunku? Aby znaleźć te odpowiedzi, przestudiujmy dalej.

Układ kierowniczy samochodu jest integralną częścią dynamiki pojazdu, w którym szereg elementów mechanicznych mających pewne ważne kąty łączy się w celu kierowania przednimi kołami pojazdu zgodnie z danymi wejściowymi dostarczonymi przez pasażera za pośrednictwem kierownicy.

A układ kierowniczy ze wspomaganiem jest zaawansowanym układem kierowniczym, w którym wysiłek wymagany do kierowania przednimi kołami pojazdu z boku na bok jest zmniejszony poprzez zastosowanie pośrednich urządzeń elektrycznych lub hydraulicznych, które zwielokrotniają siłę przyłożoną przez kierowcę za pośrednictwem koła kierownicy w celu osiągnięcia płynnej i szybkiej zmiany kierunku jazdy pojazdu.

Dzisiaj wszystkie 80% samochodów na drogach jest wyposażonych w układ wspomagania kierownicy, który stał się podstawową potrzebą dzisiejszego samochodu.

Po wprowadzeniu układu wspomagania kierownicy w 1903 r. stwierdzono, że liczba wypadków na drogach zmniejszyła się do znacznego limitu, co z kolei sprawiło, że stał się on koniecznością w pojazdach z napędem na 4 koła.

Dlaczego potrzebujemy wspomagania kierownicy?

As we have already discussed above a power steering decreases the steering efforts which is the need of a 4 wheel automobile vehicle so we need a power steering due to the following reasons

• Quick response- As the number of the vehicle on the road is increasing day by day and today almost 60% families of the world are having a 4 wheeler in their houses, Wraz z tym wzrostem liczby pojazdów wzrasta również niebezpieczeństwo wypadków na drodze, więc aby uniknąć tego niebezpieczeństwa i podjąć szybkie skręty wymagane przez warunki drogowe, wymagany jest system szybkiej reakcji układu kierowniczego w pojeździe czterokołowym.
• Wysiłki związane z kierowaniem – Jeśli prowadzimy stare samochody, takie jak Maruti Suzuki 800, okazuje się, że kierownica samochodu jest bardzo trudna do obracania, gdy pojazd porusza się z prędkością poniżej 40 km/h (powyżej kierownica jest mniej twarda), co powoduje zmęczenie kierowcy podczas długiej jazdy. Dlatego pojazd powinien być wyposażony w układ wspomagania kierownicy, aby można było zmniejszyć siłę potrzebną do kierowania przednimi kołami.
• Bump Steer- Jak wiemy, nierówności drogi jest zmniejszona przez układ zawieszenia, ale jak układ kierowniczy jest bezpośrednio przymocowany do piasty koła pewna ilość siły nierówności jest również przekazywane do układu kierowniczego, który z kolei próbuje kierować pojazdem wbrew woli kierowcy, z powodu którego pojazd może stracić swoją stabilność, Chociaż kierowanie wybojem może być kontrolowane mechanicznie poprzez zapewnienie optymalnego promienia skrętu (kąt pomiędzy linią środkową koła a pochyleniem sworznia zwrotnicy), to jednak wspomaganie układu kierowniczego kontroluje je w bardziej efektywny sposób.
• Zdolność powrotu – po pokonaniu zakrętu okazuje się, że układ kierowniczy samoczynnie powraca do pozycji wyjściowej, co z kolei powoduje automatyczne wyprostowanie poruszającego się pojazdu. Pojazd wyposażony w układ kierowniczy ze wspomaganiem zapewnia lepszą zdolność powrotu układu kierowniczego.

Czytaj także:

Jak działa silnik z wolnym tłokiem?

Typy skrzyni biegów – kompletne wyjaśnienie

Jak działa układ przeciwblokujący (ABS)?

Rodzaje układów wspomagania kierownicy

Na podstawie metody wykorzystywanej do zwielokrotnienia siły kierowania istnieją 3 rodzaje układów wspomagania kierownicy, którymi są

1. Hydrauliczne wspomaganie układu kierowniczego- Jest to typ układu wspomagania, w którym układ hydrauliczny z pompą hydrauliczną napędzaną przez silnik i siłownikami hydraulicznymi jest wykorzystywany do zwielokrotnienia siły wejściowej na kierownicy, co z kolei zmniejsza wysiłek wymagany do kierowania przednimi kołami pojazdu.

• Wewnątrz siłownika hydraulicznego stosowany jest wysoko sprężony płyn hydrauliczny, który wywiera nacisk na przekładnię kierowniczą.

2. Elektrohydrauliczny układ wspomagania kierownicy- Jest to zmodyfikowana wersja układu hydraulicznego, w której obrotowa pompa hydrauliczna napędzana przez silnik w hydraulicznym układzie wspomagania kierownicy zostaje zastąpiona pompą hydrauliczną napędzaną przez silnik elektryczny.

• Nazywany jest również hybrydowym układem wspomagania kierownicy ze względu na zastosowanie zarówno elementów hydraulicznych, jak i elektrycznych.

3. Elektroniczny układ wspomagania kierownicy- Jest to najnowszy typ układu wspomagania kierownicy, w którym układ hydrauliczny ze wspomaganiem hydraulicznym jest całkowicie zastąpiony silnikami elektrycznymi i czujnikami elektrycznymi, zamiast siły hydraulicznej, silnik napędzany z akumulatora pojazdu jest wykorzystywany do wywierania siły na przekładnię kierowniczą, a moment obrotowy dostarczany przez silnik jest kontrolowany przez czujniki wykrywające położenie kolumny kierownicy.

• Reakcja układu kierowniczego w tym układzie jest szybka i bardzo skuteczna, dlatego jest on obecnie stosowany w prawie wszystkich nowych samochodach.

Ważne elementy

Ważnymi częściami układu kierowniczego ze wspomaganiem są-

1. Mechanizm kierowniczy- W układzie kierowniczym ze wspomaganiem stosuje się zwykle zębatkowy mechanizm kierowniczy, w którym ruch obrotowy koła kierownicy jest przekształcany w ruch poprzeczny kół za pomocą zestawu stale zazębiających się przekładni ślimakowych zwanych zębatkami, które zapewniają ruch poprzeczny, oraz zębnika, który zapewnia ruch obrotowy.

2. Połączenia – Są to mechaniczne ograniczenia, które zapewniają względny ruch pomiędzy 2 komponentami, rodzajem połączeń stosowanych we wspomaganiu kierownicy są łączniki, które łączą zębatkę ze zwrotnicą koła w celu przeniesienia ruchu poprzecznego zębatki na koła.

3. Urządzenie wspomagające – Jak już omówiliśmy powyżej, urządzenie zwielokrotniające siłę (hydrauliczne, hybrydowe lub elektryczne) jest używane do zwielokrotnienia siły działającej na koło kierownicy w celu zmniejszenia wysiłku związanego z kierowaniem. Urządzenie to jest dołączone do zębnika mechanizmu zębatkowego.

4. Kierownica- Okrągłe koło kierownicy jest używane wewnątrz kokpitu (obsługiwane przez kierowcę), które dostarcza obrotowych danych wejściowych do dalszych urządzeń kierowniczych w celu kierowania pojazdem.

Działanie układu wspomagania kierownicy

Działanie układu wspomagania kierownicy różni się w zależności od zastosowanych urządzeń zwielokrotniających siłę. tak więc, aby zrozumieć działanie układu wspomagania kierownicy, wszystkie 3 metody należy omówić oddzielnie.

1. Hydrauliczny układ wspomagania kierownicy

Źródło obrazów

W tym typie układu wspomagania kierownicy, jak omówiliśmy powyżej, siła hydrauliczna jest wykorzystywana do zwielokrotnienia siły wejściowej układu kierowniczego w celu wygładzenia skrętu kół przednich, ta siła hydrauliczna jest generowana przez szereg elementów, które obejmują siłownik hydrauliczny, pompę hydrauliczną rotatora, przewody hydrauliczne, wysoko sprężoną ciecz hydrauliczną i mechanizm sprzęgający, który może połączyć ten układ hydrauliczny z zębatką układu kierowniczego.

• Kiedy kierowca wprowadza dane wejściowe poprzez obrót kierownicy, pompa hydrauliczna napędzana przez silnik zaczyna pompować wysoko sprężoną ciecz hydrauliczną przez przewody.

• Ciśnienie hydrauliczne wytwarzane przez pompę wchodzi do cylindra hydraulicznego, który z kolei wywiera nacisk na tłok cylindra.

• Tłok, który jest pod wysokim ciśnieniem, zaczyna się poruszać od jednego końca do drugiego, co z kolei powoduje przepychanie dalszej cieczy przez przewody, z tym ruchem tłoka siła wejściowa przyłożona przez kierowcę jest zwielokrotniona kilkakrotnie.

• Ten płyn pod wysokim ciśnieniem wysłany przez siłownik hydrauliczny następnie stosuje ciśnienie do załączonego zębnika poprzez mechanizm sprzęgający, który z kolei stosuje dużą siłę do przekładni zębatkowej i akcja kierowania przednimi kołami ma miejsce.

Czytaj także:

Co to jest CVT – Continuously Variable Transmission i jak to działa?

Odśrodkowa sprężarka doładowująca – zasada działania, główne części, zalety, wady i zastosowanie

Jak działa przetwornik momentu obrotowego?

2. Hybrydowy lub półhydrauliczny układ wspomagania kierownicy

W tym typie układu wspomagania kierownicy pompa hydrauliczna napędzana przez silnik z hydraulicznego układu wspomagania kierownicy jest zastąpiona pompą elektryczną, co czyni go bardziej niezawodnym, jest to jedyna modyfikacja dokonana w pozostałej części, praca tego układu jest taka sama jak hydraulicznego układu wspomagania kierownicy wymienionego powyżej.

Źródło obrazów

3. Układ kierowniczy ze wspomaganiem elektrycznym

Układ ten jest najnowszy ze wszystkich układów kierowniczych wymienionych powyżej w tym typie układu kierowniczego, jak już omówiliśmy, zwielokrotnienie siły jest funkcją silnika elektrycznego zamiast płynu hydraulicznego, a działanie tego układu jest następujące-.

Źródło obrazów

• Gdy kierowca wprowadza dane za pomocą kierownicy, czujniki elektroniczne przymocowane do kolumny kierownicy odczytują te dane i przesyłają je do elektrycznej jednostki sterującej pojazdu.

• ECU pojazdu analizuje te dane wejściowe i wysyła sygnał napięciowy do silnika elektrycznego umieszczonego na końcu kolumny kierownicy, którego przekładnia jest w stałym zazębieniu z przekładnią zębatą.

• Dzięki tym sygnałom napięciowym wysyłanym przez ECU silnik, który jest napędzany przez akumulator pojazdu, uruchamia się i dostarcza określony moment obrotowy zgodnie z wartością otrzymanych sygnałów napięciowych

• Po uruchomieniu silnika przekładnia, która jest w stałym zazębieniu z przekładnią zębatą, zaczyna przekazywać zwielokrotniony moment obrotowy do przekładni zębatej, która z kolei przykłada ten moment do zębatki, przez którą jest przymocowana.
• With this torque applied by the pinion over rack , rack moves which in turn steer the front wheels (with the help of the tie rods attached) as per the requirement.

Dla lepszego zrozumienia różnych typów układu wspomagania kierownicy obejrzyj wideo podane poniżej:

.