車のステアリングのデバイスと種類
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車がどれほど美しくパワフルであっても、このメカニズムがなければ、安全に移動することは不可能です。 ステアリングにより、車両は角を曲がることができます。
このデバイスがない車両はありません。 原始的な設計の場合もあれば、専門家しか修理できないほど複雑な場合もあります。
車でも、ステアリングシステムにはいくつかの変更があります。 このメカニズムがどのように機能するか、どのような原理で機能するか、そしてステアリングの要件は何かについて考えてみましょう。
カーステアリングとは
ステアリングシステムは、XNUMXつのメカニズムに部品を集めたもので、その目的は、自動車の前輪の位置の角度を変更して、運転中に車両を回転させることです。 このメカニズムにより、ドライバーの希望に応じて車の方向を変えることができます。
システムはステアリングホイールを回すことにより制御されます。 ドライバーの作業を容易にするために、パワーステアリングは常に大型車に取り付けられています。 しかし、最近では、乗用車の大部分にさまざまなアンプの改造が装備されています。
ステアリング装置
標準ステアリングシステムは、次のコンポーネントで構成されています。
- ハンドル。 キャブ内（または車両の内部）にあります。 ドライバーはその位置を変更することにより、左右の車輪の元の軌道からの偏差を変更します。 現代の車では、いくつかの機能ボタンがその上に配置されています（たとえば、マルチメディアシステムを制御したり、ダッシュボード画面に表示されるパラメーターを切り替えたりするため）。
- ステアリングコラム。 これはカルダン伝送の一種です。 このメカニズムでは、いくつかのシャフトがヒンジで接続されています。 この設計のおかげで、メーカーはオプションを使用してスピーカーの角度を変更できます（夫と妻の両方など、複数の人が車を運転する場合に快適さを提供するため）。 ステアリングコラムは、ステアリングホイールからステアリングギアにトルクを伝達します。 複数の関節の存在はまた、正面衝突における安全性を向上させるのに役立ちます。 マルチセクションスピーカーは変形しやすく、ドライバーへのダメージが少ないです。 ステアリングコラムスイッチは、このメカニズムのボディに取り付けられています（メインスイッチはライトモードとウォッシャーモードです）。
- ステアリングギア。 異なる長さのステアリングロッドで構成されており、ステアリングコラムから力を受け取り、さらにホイールに伝達します。 このメカニズムには、ヒントとレバーも含まれます。 また、車種によってデザインが異なる場合があります。
ステアリングの主要な要素に加えて、パワーステアリングおよびダンピング（ダンパー）システムも存在することができます。
ステアリングシステムの設計
今日、車のステアリングシステムには多くの変更が加えられています。 ドライバーの行動を妨害し、車両の操縦を調整することができる開発さえあります。 自動操縦の開発もありますが、本格的な自動操縦はまだ構想段階にあり、法律では公道での自律走行車はまだ許可されていません。
最新のドライバーアシスタンスシステムには、レーンキーピングまたはドライバーの状態の監視があります（たとえば、ドライバーが眠りにつくと、手がステアリングホイールのグリップをスムーズに緩め、センサーがこの力に反応し、システムが車を道路脇に再構築します）。
標準のステアリングには、次のコンポーネントが含まれています。
- ハンドル;
- ステアリングコラム;
- ステアリングドライブ;
- パワーステアリング。
これらのアイテムの機能の一部を次に示します。
ステアリングホイール（ステアリングホイール、ステアリングホイール）
このシンプルなディテールにより、ドライバーは車両の進路を選択できます。 最新のステアリングホイールには、運転者が運転に気を取られることなく、異なるシステムをアクティブ化または切り替えることができるコントロールがあります。
ステアリングホイールのサイズは非常に重要です。 車にパワーステアリングがない場合、小径のステアリングホイールは取り扱いが難しくなります。 この場合、より大きな直径のモデルを取り付けることができます。 しかし一方で、大きなステアリングホイールも運転の快適さに影響を与えます。 同時に、小さなステアリングホイールを備えた車のコントロールは特に鋭いです。
第一に、ステアリングホイールの上部が視界に影響を与えるか、ドライバーが大きい場合は足で休むことになり、これも運転の安全性に悪影響を及ぼします。 第二に、小さすぎるステアリングホイールは、特に高速で操縦する場合、ドライバーの多大な労力を必要とします。 さらに、小さなステアリングホイールがダッシュボードに表示される信号を覆い隠すことも珍しくありません。
自動車部品店では、さまざまな形状のステアリングホイールを見つけることができます（完全に丸いだけではありません）。 乗り心地を向上させるために、編組がステアリングホイールに取り付けられています。 より高価な車のモデルには、加熱されたステアリングホイールがあります。
このビデオでは、ステアリングホイールの適切な使用に関する初心者ドライバー向けのヒントについて説明します。
ステアリングコラム
トルクをステアリングホイールからステアリングギアに伝達するために、すべての車両にはステアリングコラムがあります。 制御要素は、ステアリングホイールの下に取り付けられています-ターン用のスイッチとさまざまな追加機能を備えたワイパー。 スポーツカーでは、ドライバーがギアを変更したり、トランスミッションを適切なモードにすることでこの変更をシミュレートしたりできるパドルシフターが見つかることがあります。
以前のバージョンでは、ステアリングコラムにストレートシャフトが使用されていました。 最新バージョンでは、いくつかのセグメントに分割されており、カルダントランスミッションによって相互接続されています。 これは安全上の理由によるものです。正面衝突が発生した場合、ステアリングコラムは折りたたまれ、ドライバーの胸に沈みません。
この設計のおかげで、最新世代の車両の多くには調整可能な支柱があります。 これにより、さまざまなドライバーの物理データに合わせてステアリングを調整できます。 プレミアムカーでは、この要素には自動調整が装備されており、多くの場合、複数のドライバー用のメモリがあります。
運転中の車輪からの振動をなくすために、ステアリングコラムにダンパーを取り付けています。
ステアリングギアとステアリングギア
ステアリングコラムは、一方の側でステアリングホイールに接続され、もう一方の側でステアリングギアに接続されています。 このユニットは、ホイールに力を伝達するロッドとジョイントのセットで表されます。 ドライバーは回転エネルギーを使用してマシンを回転させ、ステアリングメカニズムで線形エネルギーに変換されます。
このために、伝送ペアが使用されます。 基本的にはラックギアまたはウォームローラーです。 しかし、独自の構造と、ステアリングホイールからホイールに力を伝達する原理を持つ他の変更もあります。 ステアリングラックの装置と動作原理について読む ここで.
ステアリングギアにはXNUMXつの重要な機能があります。
- 前輪の回転を提供します。
- 運転席側からステアリングコラムの力が解放されるとすぐに、ホイールを元の位置に戻します。
ステアリングギア全体がハウジング（ステアリングラック）に収納されています。 ユニットは車の前部に取り付けられます（多くの場合、前部サブフレームに取り付けられ、フレームがない場合は、シャーシ、トランスミッション、さらにはエンジンに取り付けられます）。 このメカニズムが低くインストールされているほど、マシン制御がより効率的に機能することは注目に値します。
クラシックなデザインでは、ステアリングギアが車両の前輪を回転させます。 しかし、近年、最新世代のフォルクスワーゲン・トゥアレグのように、後輪操舵を備えたシステムが再び人気を集めています。 このようなシステムでは、最大40 km / hの速度です。 後輪と前輪は反対方向に回転します。 車両が40km / hを超える速度で走行している場合、後輪と前輪は同じ方向に曲がります。 この変更により、回転半径が大幅に減少し、コーナリング時の車のハンドリングも向上します。
パワーステアリング
車輪を回すための標準的なステアリング機構（特に静止した車）はドライバーの側でいくらかの努力を必要とするので、メーカーは様々な種類のアンプを開発しました。 当初、貨物輸送では油圧改造が使用されていました。 徐々に、そのようなシステムは乗用車にその適用を見出しました。
アンプの必要性は、快適さを向上させるためだけではありませんでした。 事実、高速で運転する場合、特にスポーツカーでは、車のステアリングホイールを曲げて保持することが難しくなります。 パワーステアリングはこのプロセスを容易にします。 システムはまた、より公正なセックスから肯定的な反応を受け取りました。
アンプはさまざまな原理で動作します。 最も一般的なのはパワーステアリングです。 電動アンプもかなりの人気を得ています。 ただし、両方の変更（EGUR）の機能を使用する複合システムもあります。 また、ステアリングラックの種類について 別のレビューで.
ステアリングの目的
ほとんどの場合、ステアリングは前輪を回転させますが、XNUMX軸駆動（主にXNUMXつの車軸があり、そのうちXNUMXつが回転する大型車）と後輪駆動の変更もあります。
世界にはまっすぐな道がないので、ステアリングなしでは車はできません。 条件付きでそのようなルートを想像することができたとしても、回避されなければならない障害物が依然としてそのルートに現れるでしょう。 ステアリングがなければ、車を安全に駐車することも不可能です。
メーカーがこのシステムを車両に搭載しなければ、その制御性は列車の操縦性と変わらないでしょう。 思考の力で制御できるマシンを作成する試みは止まりませんが（上の写真では、GMの開発のXNUMXつです）。
ステアリング原理
ステアリングの原理は非常に簡単です。 ドライバーがステアリングホイールを回すと、力がステアリングコラムに伝達されます。 それから彼らはステアリングギアに行きます。 クラシックなデザインでは、ラックは、ボールエンドのシステムを使用して、ホイールに接続されたステアリングロッドを駆動します。
ホイールの回転の精度は、ステアリングホイールのサイズに直接依存します。 また、ホイールを回転させるために適用する必要がある労力は、このパラメーターに依存します。 多くのモデルには電気または油圧ブースターが装備されており、車内で小さなステアリングホイールを使用することができます。
ステアリングタイプ
すべてのステアリングシステムはXNUMXつのタイプに分けられます：
- ラックアンドピニオン機構。 予算の車で最も頻繁に使用されます。 そのようなコントロールの設計は最も単純です。 歯付きのバーがあります。 ステアリングコラムギアによって駆動されます。 このスキームは非常に効率的です。 このメカニズムの唯一の欠点は、低品質の路面からの衝撃に対する感度です。
- ウォームギア。 この変更により、ホイールのステアリング角度が大きくなります。 衝撃荷重の影響を受けにくいですが、製造が難しいため、以前のものよりも高価です。
- ねじ機構。 これはワームアナログの変更ですが、効率が向上し、車の操縦に必要な労力が増加します。
ドライブのタイプに関係なく、これらのメカニズムの機能は、そのようなデバイスによって強化できます。
- 油圧ブースター。 このリストの中で最もシンプルなデザインです。 システムはコンパクトで、維持費も安く済みます。 最新世代の一部の低価格車モデルでさえ、このような変更が行われています。 システムが適切に機能するためには、作動流体のレベルを常に監視する必要があります。 アンプポンプは、稼働中の内燃エンジンによって駆動されます。
- 電気アンプ。 これは最新の変更のXNUMXつです。 複雑なメンテナンスや微調整は必要ありません。 最大のステアリング応答を提供します。 名前が示すように、メカニズムは電気モーターによって動力を与えられます。
- 電気油圧式アンプ。 この変更は、パワーステアリングの原理に基づいて機能します。 唯一の違いは、最初のケースのように、油圧ポンプは電気で駆動され、モータードライブに接続されていないことです。 最後のXNUMXつの開発では、システムの動作がエンジン駆動に関係しないため、最初のタイプよりも少ない燃料を使用できます。
さまざまなアンプに加えて、車両にはアクティブダイナミックまたはアダプティブコントロールを装備できます。 それらの違いは次のとおりです。
- ホイールスピードに応じてギア比を調整します。 これにより、滑りやすい路面での車両の安定性が最大になります。 このシステムでは、ステアリングホイールを急に回転させることはできないため、オーバーステアやアンダーステアを防ぐことができます。
- 動的システムは同様の原理で動作し、遊星駆動の代わりに電気モーターのみが使用されます。
- これらのステアリングギアでは、ステアリングギアとステアリングギアの間に物理的な接続がないため、革新的な技術と見なされています。 システムは、ホイールスピード、ステアリングフォースなどのセンサーからの多くのデータを分析する電子制御ユニットによって制御されます。
近年、一部のプレミアムカーやスポーツカーには、前輪だけでなく後輪も回転する特殊技術が搭載されています。 これにより、高速でのコーナリング時の車両の安定性が向上します。 車速に応じて後輪が回転します。
車が最大時速40 kmで走行する場合、リアアクスルは前輪とは反対方向に回転します（フロントホイールが右を向いている場合、リアアクスルは左を向いています）。
車速が時速40 kmを超えると、ターンに入ったときに後輪が前輪と同じ方向に回転します。 これにより、スキッド形成のリスクが軽減されます。
車両ステアリング要件
車両のステアリングコントロールは、次の要件を満たしている必要があります。
- あらゆる速度で十分な車両操縦性を確保します。 ドライバーは、車の望ましい方向を簡単に設定する必要があります。
- 疲れた運転者でも安全に休憩場所に行けるように、使いやすいはずです。
- ホイールを回すとき、ステアリングは可能な限りきれいなローリングを提供する必要があります。 曲がったときに、車がその安定性を失わないように、車輪は滑ってはいけません。 このためには、ホイールの傾斜角度と回転を明確に検証する必要があります。
- ドライバーが曲がろうとする努力をやめたら、ホイールを（身体に沿って）直線方向に戻します。
- 平坦でない路面を走行する際の振動の減衰。
- ドライバーのコマンドに非常に敏感です。
- アンプが故障した場合でも、メカニズムはドライバーが車を制御できるようにしなければなりません。
ステアリング要件のカテゴリーに分類されるもうXNUMXつのパラメーターは、ステアリングプレイです。 許容バックラッシュレートの詳細については、 別記事.
右ハンドル車と左ハンドル車の特徴
一部の国の法律が道路の左側通行を規定していることは誰にも秘密ではありません。 この場合、ステアリングホイールは車の右側に取り付けられ、運転手は当然、私たちの地域で通常の場所に座って助手席を見ることができます。
この種のステアリングの違いは、キャビン内のステアリングホイールの位置だけではありません。 メーカーは、ギアボックスへの接続に応じてステアリング機構も調整します。 それでも、左側通行の道路で使用するために設計された車両は、右側通行の条件に適合するように変換できます。 これを行うには、元の車を購入する前に、この車を変換できる対応するステアリングメカニズムが販売されているかどうかを確認する必要があります。
いくつかのタイプの農業機械は、ハンドルをキャブ内のどこにでも設置できる油圧システムを使用しています。 この場合、ステアリングホイールとステアリングギアの間の接続は、定量ポンプによって制御される油圧によって行われます。
このような変更では、ギア、ウォーム、またはスクリュードライブを備えたギアボックスがないため、バックラッシュはありません（工場でさえ）。 もちろん、そのようなシステムは、軽自動車では非常にまれです。 主な用途は大型特殊設備です。
ステアリングの主な故障
ステアリング障害には次のものがあります。
- ステアリングホイールの遊び（それが発生する、読んでください ここで);
- 運転中のノック（ステアリング機構の取り付けボルトの緩みによる）;
- ステアリングロッドジョイントの劣化;
- トランスミッションペア（ギア、ラック、ウォーム、またはローラー）の歯の摩耗。
- ギア機構の調整の違反;
- 油圧ブースターまたは電気ブースターの故障（故障および可能な修理オプションについては、以下をお読みください） 別の記事で).
トラブルシューティングを行うには、すべての取り付けボルトを締め、摩耗した部品を交換し、トランスミッションペアメカニズムを調整する必要があります。 ほとんどの場合、ステアリングが突然失敗することはめったにありません。 タイムリーなメンテナンスのおかげで、主要な要素は十分に長く持続します（多くの場合、メーカーが設定した期間よりも長くなります）。
質問と回答：
ステアリングの種類は何ですか？ ラック、ウォーム、ネジのXNUMX種類のメカニズムが一般的です。 バジェットカーでは、最初のタイプのステアリングメカニズムが使用されます。 それらのいずれかにアンプが含まれている可能性があります。
ステアリングの目的は何ですか？ ドライバーが設定した方向への車の動きを提供します。 この機構は、ハンドルを水平面内で動かします。 故障したステアリングシステムで運転することは禁じられています。
ハンドルの主要部分は何ですか？ これは、横方向リンク、下側アーム、ピボットピン、上側アーム、縦方向リンク、ステアリングギアバイポッド、ステアリングギア、ステアリングシャフト、およびステアリングホイールで構成されています。
