パワーステアリングラックの動作原理
パワーステアリングラックの動作原理は、ポンプによって生成されたシリンダー上の圧力の短期的な効果に基づいており、これによりラックが正しい方向に移動し、ドライバーの車の操縦を助けます。 したがって、パワーステアリングを備えた車は、特に低速で操縦する場合や困難な状況で運転する場合にはるかに快適です。これは、このようなラックが車輪を回転させるのに必要な荷重のほとんどを引き受け、ドライバーはフィードバックを失うことなくコマンドを与えるだけであるためです。道路から。
乗用車業界のステアリング ラックは、その技術的特性により、長い間、他のタイプの同様の装置に取って代わられてきました。これについては、ここ (ステアリング ラックの仕組み) で説明しました。 しかし、設計の単純さにもかかわらず、油圧ブースター、つまり油圧ブースターを備えたステアリングラックの動作原理は、ほとんどの車の所有者にとって依然として理解できません。
ステアリング開発 - 概要
最初の自動車の出現以来、ステアリングの基礎は大きなギア比を備えたギア減速機となり、車両の前輪をさまざまな方法で回転させます。 当初はコラムの下部にバイポッドが取り付けられていたため、前輪をボルトで固定するステアリングナックルに付勢力を伝達するために複雑な構造（台形）を使用する必要がありました。 その後、追加の構造を必要とせずに回転力をフロントサスペンションに伝達するラックとギアボックスが発明され、すぐにこのタイプのステアリング機構があらゆる場所のコラムに取って代わりました。
しかし、この装置の動作原理から生じる主な欠点は克服できませんでした。 ギア比を増やすと、ハンドルまたはステアリングホイールとも呼ばれるステアリングホイールを楽に回すことができるようになりましたが、ステアリングナックルを右端から左端、またはその逆に移動するには、より多くの回転を必要とします。 ギア比を下げると、わずかなハンドル操作にも車が強く反応してステアリングが鋭くなりますが、その車を運転するにはかなりの体力と持久力が必要です。
この問題を解決する試みは 50 世紀初頭から行われており、そのうちのいくつかは水力学に関連したものでした。 「油圧」という用語自体は、水、またはその流動性が水に匹敵するある種の液体物質を意味するラテン語のハイドロ（水力）に由来しています。 しかし、前世紀の 1951 年代初頭までは、すべてが実験サンプルに限定されており、大量生産することはできませんでした。 XNUMX 年にクライスラーがステアリング コラムと連動する初の量産パワー ステアリング (GUR) を導入したときに、画期的な進歩が起こりました。 それ以来、油圧ステアリング ラックまたはコラムの一般的な動作原理は変わっていません。
最初のパワーステアリングには重大な欠点がありました。
- エンジンに大きな負荷がかかる。
- 中速または高速時にのみステアリングホイールを強化しました。
- エンジン回転数が高い場合、過剰な圧力（圧力）が発生し、ドライバーは路面との接触を失いました。
したがって、正常に動作する油圧ブースターは、レーキがすでに主なステアリング機構になっていたXXIの曲がり角にのみ現れました。
油圧ブースターの仕組み
油圧ステアリングラックの動作原理を理解するには、それに含まれる要素とそれらが実行する機能を考慮する必要があります。
- ポンプ
- 減圧弁;
- 膨張タンクとフィルター。
- シリンダー（油圧シリンダー）;
- 卸売業者。
各要素は油圧ブースターの一部であるため、すべてのコンポーネントがその役割を明確に実行する場合にのみ、パワーステアリングの正しい動作が可能になります。 このビデオは、そのようなシステムの一般的な動作原理を示しています。
ポンプ
この機構の役割は、車輪を回転させるのに十分な一定の圧力を生成して、パワー ステアリング システムを介して流体 (作動油、ATP または ATF) を一定に循環させることです。 パワーステアリングポンプはベルトによってクランクシャフトプーリーに接続されていますが、車に電動油圧ブースターが装備されている場合、その作動は別個の電気モーターによって提供されます。 ポンプの性能は、アイドル状態でも機械の回転が確保されるように選択され、速度が上昇したときに発生する過剰な圧力は減圧弁によって補償されます。
パワステポンプには次の XNUMX つのタイプがあります。
- ラメラ;
- 装備。
パワーステアリングポンプ
油圧サスペンションを備えた乗用車では、XNUMX つのポンプでパワー ステアリングとサスペンションの両方のシステムの動作が保証されますが、同じ原理で動作します。 通常のものと異なるのは、パワーが増加していることだけです。
減圧弁
油圧ブースターのこの部分は、ロッキング ボールとスプリングで構成されるバイパス バルブの原理で動作します。 パワーステアリングポンプは、その性能がホースやその他の要素の処理量よりも高いため、動作中に一定の圧力で流体の循環を作り出します。 エンジン回転数が増加すると、パワー ステアリング システム内の圧力が増加し、スプリング上のボールを通じて作用します。 スプリングの硬さは、バルブが特定の圧力で開くように選択され、チャネルの直径によってスループットが制限されるため、動作によって圧力が急激に低下することはありません。 バルブが開くと、オイルの一部がシステムをバイパスし、圧力が必要なレベルに安定します。
パワーステアリング減圧弁
減圧弁はポンプ内部に設置されていますが、油圧ブースタの重要な要素であるため、他の機構と同等の性能を持っています。 その故障や誤操作はパワーステアリングだけでなく、道路上の交通安全を危険にさらします。過剰な油圧により供給ラインが破裂したり、漏れが発生したりすると、ステアリングホイールを回したときの車の反応が変化し、経験の浅い人は、ハンドルを握る人は経営陣と向き合わないとリスクが生じます。 したがって、油圧ブースターを備えたステアリングラックの装置は、構造全体と個々の要素の両方の最大の信頼性を意味します。
膨張タンクとフィルター
パワーステアリングの作動中、作動油はパワーステアリングシステム内を強制的に循環し、ポンプによって生成される圧力の影響を受け、オイルの加熱と膨張を引き起こします。 膨張タンクはこの材料を過剰に取り込むので、システム内のその体積は常に同じになり、熱膨張によって引き起こされる圧力サージが排除されます。 ATP の加熱と摩擦要素の摩耗により、オイル中に金属粉塵やその他の汚染物質が発生します。 この破片がディストリビューターでもあるスプールに入り込むと穴が詰まり、パワーステアリングの動作が妨げられ、車両のハンドリングに悪影響を及ぼします。 このような事態の進展を回避するために、パワーステアリングにはフィルターが組み込まれており、循環する作動油からさまざまなゴミを除去します。
シリンダー
油圧ブースターのこの部分はパイプであり、その中に油圧ピストンが取り付けられたレールの一部があります。 圧力上昇時にATPが逃げるのを防ぐため、パイプの端にオイルシールが取り付けられています。 オイルがチューブを通ってシリンダーの対応する部分に入ると、ピストンが反対方向に移動してラックを押し、ラックを通じてステアリングロッドとステアリングナックルに作用します。
パワーステアリングシリンダー
このパワーステアリング設計のおかげで、ドライブギアがラックを動かす前にステアリングナックルが動き始めます。
卸売業者
パワーステアリングラックの動作原理は、ステアリングホイールを回した瞬間に作動油が短時間供給され、ドライバーが真剣に努力する前にラックが動き始めることです。 このような短期間の供給は、油圧シリンダからの過剰な流体の排出と同様に、スプールと呼ばれることが多いディストリビュータによって行われます。
この油圧装置の動作原理を理解するには、それをセクションで考えるだけでなく、残りのパワーステアリング要素との相互作用をより完全に分析する必要があります。 ステアリングホイールとステアリングナックルの位置が互いに対応している限り、スプールとも呼ばれるディストリビュータがどちらの側からでもシリンダ内への流体の流れを遮断するため、両方のキャビティ内の圧力は同じになり、リムの回転方向には影響しません。 ドライバーがステアリングホイールを回すとき、ステアリングラック減速機の比率が小さいため、大きな力を加えずに素早くホイールを回すことはできません。
パワーステアリングディストリビューター
パワーステアリングディストリビュータの役割は、ステアリングホイールの位置が車輪の位置に対応していない場合にのみ、油圧シリンダにATPを供給することです。つまり、ドライバーがステアリングホイールを回したときに、ディストリビュータが最初に点火して強制力を与えます。シリンダーがサスペンションナックルに作用します。 このような影響は短期的なものであり、ドライバーがステアリングホイールをどれだけ回したかによって異なります。 つまり、最初に油圧シリンダーが車輪を回転させ、次にドライバーが回転させる必要があります。このシーケンスにより、最小限の努力で方向を変えることができ、同時に「路面を感じる」ことができます。
どのように動作します
このようなディストリビュータ操作の必要性は、油圧ブースターの大量生産を妨げる問題の XNUMX つでした。通常、自動車ではステアリング ホイールとステアリング ギアが剛性シャフトによって接続されており、ステアリング ナックルに力を伝達するだけでなく、また、車のパイロットに道路からのフィードバックも提供します。 この問題を解決するには、ステアリングホイールとステアリングギアを繋ぐシャフトの配置を根本的に変える必要がありました。 それらの間にディストリビュータが設置されました。その基礎はねじりの原理、つまりねじることができる弾性ロッドです。
ドライバーがハンドルを切ると、最初はトーションバーがわずかにねじれ、ハンドルと前輪の位置にズレが生じます。 このような不一致の瞬間に、ディストリビューターのスプールが開き、油圧オイルがシリンダーに入り、ステアリングラックが正しい方向に移動し、不一致が解消されます。 しかし、ディストリビューターのスプールのスループットは低いため、油圧がドライバーの努力を完全に置き換えることはできません。つまり、より速く曲がる必要があるほど、ドライバーはより多くのステアリングホイールを回す必要があり、それによってフィードバックが提供され、道路上の車を感じることができます
デバイス
このような作業、つまり ATP を油圧シリンダーに注入し、不一致が解消された後に供給を停止するという作業を実行するには、新しい原理に従って動作し、以下で構成されるかなり複雑な油圧機構を作成する必要がありました。
- ドライブギアに接続されたトーションバー。ステアリングホイールを回転させたときに不一致が生じます。
- スプールの内側。
- スプールの外側部分。
スプールの内側と外側の部分は、液体が一滴も浸入しないほどしっかりと隣接しており、さらに、ATP の供給と戻しのために穴が開けられています。 この設計の動作原理は、シリンダーに供給される作動油を正確に投与することです。 ステアリングホイールとラックの位置が調整されると、供給開口部と戻り開口部が相対的に移動し、それらを通る液体がシリンダーに出入りすることがないため、シリンダーは常に満たされており、危険はありません。放映の。 車のパイロットがステアリングホイールを回すと、まずトーションバーがねじれ、スプールの外側と内側が相対的に変位し、片側の供給穴ともう一方の排水穴が結合します。 。
油圧シリンダーに入ると、オイルがピストンを押してピストンを端に移動させ、後者はレールに移動して、駆動ギアがピストンに作用する前に動き始めます。 ラックの移動に伴ってスプールのアウターとインナーのミスマッチがなくなり、徐々にオイルの供給が止まり、ホイールの位置とステアリングの位置が釣り合ったところでATPの供給と出力が行われます。完全にブロックされました。 この状態では、両方の部分がオイルで満たされ、XNUMXつの閉じたシステムを形成するシリンダーが安定化の役割を果たします。そのため、段差にぶつかったときに、著しく小さな衝撃がステアリングホイールに到達し、ステアリングホイールが抜け出すことはありません。ドライバーの手。
まとめ
パワーステアリングラックの動作原理は、ポンプによって生成されたシリンダー上の圧力の短期的な効果に基づいており、これによりラックが正しい方向に移動し、ドライバーの車の操縦を助けます。 したがって、パワーステアリングを備えた車は、特に低速で操縦する場合や困難な状況で運転する場合にはるかに快適です。これは、このようなラックが車輪を回転させるのに必要な荷重のほとんどを引き受け、ドライバーはフィードバックを失うことなくコマンドを与えるだけであるためです。道路から。
