ステアリングラックの装置、種類、動作原理
ステアリングラックは車両のステアリングの基礎であり、ドライバーはこれを使用して車の車輪を希望の方向に向けます。 自分で車を修理するつもりがない場合でも、ステアリングラックの仕組みとこのメカニズムの仕組みを理解しておくと、その長所と短所を知っているので、乗用車やジープをより慎重に運転して延長することができます。修理までの耐用年数。
エンジンは車の心臓部ですが、それがどこに行くかを決定するのはステアリングシステムです。 したがって、すべてのドライバーは、少なくとも一般的に、自分の車のステアリングラックがどのように配置され、その目的が何であるかを理解する必要があります。
パドルからラックへ-ステアリングの進化
古代、人が陸と水を探検し始めたばかりで、車輪がまだ彼の機動性の基礎になっていないとき、いかだとボートは長距離（XNUMX日の旅を超える）で商品を動かす主な手段になりました。 これらの車両は水上にとどまり、さまざまな力で移動し、それらを制御するために、最初の操舵装置を使用しました。これは、いかだまたはボートの後ろにある水中に下げられたオールです。 このようなメカニズムの有効性はゼロよりわずかに高く、航空機を正しい方向に向けるためには、かなりの物理的強度と耐久性が必要でした。
船のサイズと変位が大きくなるにつれて、ステアリングオールでの作業にはますます物理的な強度が必要になったため、プーリーのシステムを介してラダーブレードを回転させるステアリングホイールに置き換えられました。これは、歴史。 車輪の発明と普及は陸上輸送の発展につながりましたが、その主な原動力は動物（馬または雄牛）であったため、制御メカニズムの代わりに訓練が使用されました。ドライバーの行動。
蒸気プラントと内燃機関の発明により、ドラフト動物を駆除し、陸上車両を実際に機械化することが可能になりました。その後、彼らはすぐに別の原理で動作するステアリングシステムを発明する必要がありました。 当初は最もシンプルな装置を使用していたため、最初の車の制御には膨大な体力が必要でしたが、徐々にさまざまなギアボックスに切り替えて、車輪の回転力を高めましたが、ハンドルをさらに回転させました。集中的に。
克服しなければならなかったステアリングメカニズムのもうXNUMXつの問題は、ホイールをさまざまな角度で回転させる必要があることです。 側面の回転に対して、内側にあるホイールの軌道は、より小さな半径に沿って通過します。つまり、外側のホイールよりも強く回転する必要があります。 最初の車ではそうではありませんでした。そのため、前輪は後輪よりもはるかに速く摩耗しました。 そして、つま先の角度が理解され、さらに、車輪同士の初期偏差の原理を利用して、つま先の角度を提供することができました。 直線走行中はゴムへの影響はほとんどなく、コーナリング時の安定性と操縦性を向上させ、タイヤのトレッド摩耗を低減します。
全体レイアウト
ステアリングラックのレイアウトの基礎となる主な詳細は次のとおりです。
- ドライブギア;
- レール;
- 強調（クランプ機構）;
- 住宅。
- シール、ブッシング、葯。
セクションのステアリングラック
このスキームは、どの車のレールにも固有のものです。 したがって、「ステアリングラックはどのように機能するか」という質問に対する答えは、ユニットの一般的な構造を示しているため、常にこのリストから始まります。 また、ブロックの外観と内部の両方を示す写真やビデオがインターネット上に多数掲載されており、これらはリストに含まれています。
ピニオンギヤ
この部分は、斜めまたは真っ直ぐな歯がカットされたシャフトで、両端にベアリングが付いています。 この構成は、ステアリングホイールの任意の位置で本体とラックに対して一定の位置を提供します。 斜めの歯を持つシャフトはレールに対して斜めになっているため、レールのまっすぐな歯とはっきりと噛み合っています。まっすぐな歯を持つシャフトは、前世紀の80年代と90年代の機械に取り付けられていました。製造は簡単ですが、その継続時間サービスははるかに少ないです。 平歯車とはすば歯車の動作原理は同じですが、後者の方が信頼性が高く、詰まりが発生しにくいため、ステアリング機構の主なものになっています。
前世紀の最後のXNUMX年以降に製造されたすべての車には、らせん状のシャフトのみが取り付けられています。これにより、接触面への負荷が軽減され、メカニズム全体の寿命が延びます。これは、装備されていないラックにとって特に重要です。油圧（パワーステアリング）または電気（EUR）ブースター。 平歯車はソ連とロシア連邦で人気があり、前輪駆動車のステアリングギアの最初のバージョンに搭載されましたが、時間の経過とともに、この選択はヘリカルギアを支持して放棄されました。ギアボックスはより信頼性が高く、ホイールを回すのに必要な労力が少なくて済みます。
ドライブギアは、安全要素であるカルダンを備えた複合シャフトによってステアリングコラムに接続されています。その目的は、衝突時にドライバーが胸部のステアリングホイールに当たらないように保護することです。 衝撃の際、そのようなシャフトは折りたたまれ、車室内に力を伝達しません。これは、前世紀の前半の自動車で深刻な問題でした。 したがって、右利き用と左利き用の機械では、ラックが中央にあり、ギアがステアリングホイールの側面、つまりユニットの端にあるため、このギアの位置が異なります。
レイカ
ラック自体は焼入れ鋼の丸棒であり、その一端にはドライブギアに対応する歯があります。 平均してギア部分の長さは15cmで、前輪を右端から左端に、またはその逆に回すのに十分です。 レールの端または中央には、ステアリングロッドを取り付けるためのネジ穴が開けられています。 ドライバーがハンドルを切ると、ドライブギアがラックを適切な方向に動かします。ギア比がかなり大きいため、ドライバーは車両の方向を数分のXNUMX度以内に修正できます。
ステアリングラック
このような機構を有効に活用するために、レールはスリーブとクランプ機構で固定されており、左右に動くことはできますが、ドライブギアから離れることはありません。
クランプ機構
起伏のある地形で運転する場合、ステアリングギアボックス（ラック/ピニオンペア）には、両方の要素間の距離が変化する傾向のある負荷がかかります。 ラックをしっかりと固定すると、ラックがくさびになり、ステアリングホイールを回せなくなり、操作ができなくなる可能性があります。 したがって、ドライブギアから離れたユニット本体の片側でのみ固定が可能ですが、反対側では固定がなく、ラックはドライブギアに対して少し移動して「遊ぶ」ことができます。 この設計は、メカニズムがくさびになるのを防ぐ小さなバックラッシュを提供するだけでなく、より強力なフィードバックを作成し、ドライバーの手が道路をより良く感じることを可能にします。
クランプ機構の動作原理は次のとおりです。一定の力がかかるばねがラックをギアに押し付け、歯の緊密な噛み合いを保証します。 ラックをギアに押し付けるホイールから伝達される力は、焼入れ鋼でできているため、両方の部品で簡単に伝達されます。 ただし、反対方向に向けられた力、つまり両方の要素を互いに引き離す力は、ばねの剛性によって補償されるため、ラックはギアからわずかに離れますが、これは両方の部品の噛み合いには影響しません。
Корпус
本体はアルミ合金製で、補強材も装備されているため、強度や剛性を損なうことなく可能な限り軽量化することができました。 体の強度は、起伏のある地形でも運転中に発生する負荷が体を傷つけないようにするのに十分です。 同時に、ボディの内部空間のスキームは、ステアリングメカニズム全体の効率的な操作を保証します。 また、ボディには車体に固定するための穴が開いており、すべてのステアリングエレメントをまとめて調整することができます。
シール、ブッシング、葯
本体とレールの間に取り付けられたブッシングは耐摩耗性が高く、本体内部のバーの動きも容易です。 オイルシールは、メカニズムの潤滑領域、つまりドライブギアの周りのスペースを保護し、潤滑剤の損失を防ぎ、ほこりや汚れからそれを隔離します。 葯は、タイロッドが通過する体の露出した領域を保護します。 機械のモデルによっては、レールの端または中央に取り付けられます。いずれの場合も、ボディの開口部をほこりや汚れから保護するのは葯です。
変更とタイプ
外観の黎明期には、レーキが最高のステアリングメカニズムであったという事実にもかかわらず、技術の開発により、メーカーはこのデバイスをさらに変更するようになりました。 ユニットの登場以来の主要なメカニズム、およびその動作の設計とスキームは変更されていないため、メーカーはさまざまな増幅装置を設置することによって効率を高めるための努力を指示しています。
XNUMXつ目は油圧ブースターでした。その主な利点は、パワーステアリング付きのステアリングラックが高いエンジン速度で最大角度に回転することを許容しなかったため、適切な操作のための非常に厳密な設計の単純さでした。 パワーステアリングの主な欠点は、インジェクションポンプが接続されているため、モーターに依存していることでした。 この装置の動作原理は、ステアリングホイールが回されると、油圧ディストリビューターがXNUMXつのチャンバーのXNUMXつに流体を供給し、ホイールが対応する回転に達すると、流体の供給が停止することです。 このスキームのおかげで、フィードバックを失うことなく、車輪を回すのに必要な力が軽減されます。つまり、ドライバーは効果的に操縦し、道路を感じます。
次のステップは電動ステアリングラック（EUR）の開発でしたが、これらのデバイスの最初のモデルは、誤ったアラームが頻繁に発生し、運転中に車が自発的に回転したため、多くの批判を引き起こしました。 結局のところ、ディストリビューターの役割はポテンショメーターによって果たされましたが、さまざまな理由から、常に正しい情報を提供するとは限りませんでした。 時間の経過とともに、この欠陥はほぼ完全に解消されました。そのため、EURの制御の信頼性は、パワーステアリングに決して劣ることはありません。 一部の自動車メーカーはすでに電動パワーステアリングを使用しています。これは、電気装置と油圧装置の長所を組み合わせたものであり、短所もありません。
したがって、今日、ステアリングラックのタイプへの次の分割が採用されています。
- シンプル（機械的）-効率が低く、ホイールを所定の位置に回すために多大な労力を費やす必要があるため、ほとんど使用されません。
- 油圧ブースター付き（油圧式）-シンプルなデザインと高い保守性のために最も人気のあるもののXNUMXつですが、エンジンがオフのときはブースターは機能しません。
- 電動ブースター（電動）付き-ランダム操作の問題はまだ完全には解消されていませんが、エンジンが停止しているときでも機能するため、ユニットは徐々にパワーステアリングに置き換えられ、最も人気のあるもののXNUMXつです。
- 以前の両方のタイプの利点を組み合わせた電気油圧ブースターを使用します。つまり、エンジンがオフの場合でも機能し、ランダムなトリップでドライバーを「喜ばせ」ません。
EUR付きステアリングラック
この分類原理により、乗用車の所有者または潜在的な購入者は、特定のモデルのステアリングのすべての長所と短所をすぐに評価できます。
互換性
自動車メーカーは、アフトワズを除いてラックアンドピニオンステアリング機構を製造することはほとんどありませんが、それでもこの作業はパートナーに移管されたため、このユニットに重大な欠陥がある場合、修理が不採算の場合は、モデルだけでなく、このメカニズムのメーカー。 この市場のリーダーの10つは、オートマチックトランスミッションからステアリングメカニズムまで、あらゆる種類のユニットの生産を専門とするZFです。 ZFレールの代わりに、回路と寸法が同じであるため、安価な中国のアナログを使用できますが、元のデバイスとは異なり、長持ちしません。 多くの場合、XNUMX年を超えた車には他社のレールが装備されており、インターネットに掲載されたマーキングの写真で確認できます。
多くの場合、ガレージ職人は、外国車、たとえばさまざまなトヨタモデルのステアリングラックを国産車に取り付けます。 このような交換には、エンジンコンパートメントの後壁の部分的な変更が必要ですが、車はすべての点でAvtoVAZ製品を超えるはるかに信頼性の高いユニットを受け取ります。 同じ「トヨタ」のレールにも電動ブースターや油圧ブースターが付いていると、昔の「ナイン」でも、快適さの点で、同じ時期の外国車に急接近します。
主な不具合
ステアリングラックの装置は、このメカニズムが車の中で最も信頼できるもののXNUMXつであり、誤動作のほとんどは、消耗品の摩耗（損傷）、または交通事故、つまり事故または事故に関連しています。 ほとんどの場合、修理工は葯やシール、摩耗したラックやドライブギアを交換する必要があり、その走行距離は数十万キロメートルを超えます。 また、ステアリング機構の仕組みにより、定期的にクランプ機構を締める必要がありますが、部品交換は不要です。 事故によりひびが入ったこのユニットの本体は、交換が必要になることはほとんどありません。その場合、使用可能なレール、ギア、およびクランプ機構がドナー本体に移されます。
このノードを修復する一般的な理由は次のとおりです。
- ステアリングプレイ;
- 運転中または方向転換中のノッキング;
- 過度に軽いまたはきついステアリング。
これらの欠陥は、ステアリングラックを構成する主要コンポーネントの摩耗に関連しているため、消耗品に起因する可能性もあります。
どこにありますか？
ステアリングラックの位置と外観を理解するには、車をリフトまたは高架に置き、ボンネットを開いて、停止するまでホイールを任意の方向に回します。 次に、ステアリングロッドがつながる場所をたどります。これは、ステアリングシャフトからのカルダンシャフトがはまるリブ付きアルミニウムチューブと同様に、このメカニズムが配置されている場所です。 自動車修理の経験がなく、このノードがどこにあるかわからない場合は、作成者が車内のレールの位置と、それにアクセスするための最も便利な方法を示している写真とビデオを見てください。これは、怪我につながる数を含む多くの間違いからあなたを救うでしょう。
モデルや製造年に関係なく、このメカニズムは常にエンジンルームの後壁に配置されているため、逆さまのホイールの側面から見ることができます。 修理や交換の場合は、ボンネットを開けて上から、またはエンジン保護を外して下からアクセスする方が便利です。アクセスポイントの選択は、車のモデルと構成によって異なります。
まとめ
ステアリングラックは車両のステアリングの基礎であり、ドライバーはこれを使用して車の車輪を希望の方向に向けます。 自分で車を修理するつもりがない場合でも、ステアリングラックの仕組みとこのメカニズムの仕組みを理解しておくと、その長所と短所を知っているので、乗用車やジープをより慎重に運転して延長することができます。修理までの耐用年数。
