Perangkat, jenis, dan prinsip pengoperasian rak kemudi

kadar

Dari dayung ke rak - evolusi kemudi
Tata letak umum
Di mana letak
Kesimpulan

Rak kemudi adalah dasar kemudi kendaraan, yang dengannya pengemudi mengarahkan roda mobil ke arah yang diinginkan. Bahkan jika Anda tidak akan memperbaiki mobil Anda sendiri, maka memahami cara kerja rak kemudi dan cara kerja mekanisme ini akan berguna, karena dengan mengetahui kekuatan dan kelemahannya, Anda akan dapat mengendarai mobil penumpang atau jip dengan lebih hati-hati, memperluas masa pakainya hingga perbaikan.

Mesin adalah jantung dari mobil, tetapi sistem kemudilah yang menentukan ke mana ia pergi. Oleh karena itu, setiap pengemudi setidaknya harus secara umum memahami bagaimana rak kemudi mobilnya diatur dan apa tujuannya.

Dari dayung ke rak - evolusi kemudi

Pada zaman dahulu, ketika manusia baru memulai penjelajahan darat dan air, namun roda belum menjadi basis mobilitasnya, rakit dan perahu menjadi alat utama untuk memindahkan barang dalam jarak jauh (melebihi perjalanan sehari). Kendaraan-kendaraan ini tetap berada di atas air, bergerak karena berbagai kekuatan, dan untuk mengendalikannya mereka menggunakan perangkat kemudi pertama - dayung yang diturunkan ke dalam air, yang terletak di bagian belakang rakit atau perahu. Efektivitas mekanisme semacam itu sedikit lebih tinggi dari nol, dan kekuatan fisik serta daya tahan yang signifikan diperlukan untuk mengarahkan pesawat ke arah yang benar.

Dengan bertambahnya ukuran dan perpindahan kapal, bekerja dengan dayung kemudi membutuhkan lebih banyak kekuatan fisik, sehingga digantikan oleh roda kemudi yang memutar bilah kemudi melalui sistem katrol, yaitu mekanisme kemudi pertama di dunia. sejarah. Penemuan dan penyebaran roda mengarah pada pengembangan transportasi darat, tetapi kekuatan pendorong utamanya adalah hewan (kuda atau sapi jantan), jadi alih-alih mekanisme kontrol, pelatihan digunakan, yaitu, hewan berbelok ke arah yang benar untuk beberapa tindakan pengemudi.

Penemuan pembangkit listrik tenaga uap dan mesin pembakaran internal memungkinkan untuk menyingkirkan hewan penarik dan benar-benar mekanisasi kendaraan darat, setelah itu mereka harus segera menemukan sistem kemudi untuk mereka yang bekerja dengan prinsip yang berbeda. Awalnya, mereka menggunakan perangkat paling sederhana, itulah sebabnya kontrol mobil pertama membutuhkan kekuatan fisik yang sangat besar, kemudian mereka secara bertahap beralih ke berbagai gearbox, yang meningkatkan kekuatan gaya putar pada roda, tetapi memaksa roda kemudi untuk berputar lebih banyak. secara intensif.

Masalah lain dengan mekanisme kemudi yang harus diatasi adalah kebutuhan untuk memutar roda pada sudut yang berbeda. Lintasan roda yang terletak di bagian dalam, sehubungan dengan belokan samping, melewati radius yang lebih kecil, yang berarti harus diputar lebih kuat daripada roda di luar. Pada mobil pertama, ini tidak terjadi, itulah sebabnya roda depan lebih cepat aus daripada roda belakang. Kemudian ada pemahaman tentang sudut kaki, apalagi dimungkinkan untuk memberikannya menggunakan prinsip penyimpangan awal roda satu sama lain. Saat mengemudi di garis lurus, ini hampir tidak berpengaruh pada karet, dan saat menikung, ini meningkatkan stabilitas dan kemampuan kontrol mobil, dan juga mengurangi keausan tapak ban.

Elemen kontrol penuh pertama adalah kolom kemudi (kemudian istilah ini diterapkan bukan pada gearbox, tetapi pada mekanisme yang menahan bagian atas poros kemudi komposit), tetapi keberadaan hanya satu bipod memerlukan sistem yang kompleks untuk mentransmisikan gaya putar ke kedua roda. Puncak evolusi mekanisme semacam itu adalah jenis unit baru, yang disebut "rak kemudi", ia juga bekerja berdasarkan prinsip gearbox, yaitu meningkatkan torsi, tetapi, tidak seperti kolom, ia mentransmisikan gaya ke keduanya. roda depan sekaligus.

Tata letak umum

Berikut adalah detail utama yang menjadi dasar dari tata letak rak kemudi:

gigi penggerak;
rel;
penekanan (mekanisme penjepit);
perumahan;
segel, bushing dan kepala sari.

Perangkat, jenis, dan prinsip pengoperasian rak kemudi

Rak kemudi di bagian

Skema ini melekat pada rel mobil apa pun. Oleh karena itu, jawaban atas pertanyaan "bagaimana cara kerja rak kemudi" selalu dimulai dengan daftar ini, karena ini menunjukkan struktur umum unit. Selain itu, banyak foto dan video telah diposting di Internet yang menunjukkan penampilan blok dan bagian dalamnya, yang termasuk dalam daftar.

gigi pinion

Bagian ini berupa poros dengan potongan gigi miring atau lurus, dilengkapi bantalan pada kedua ujungnya. Konfigurasi ini memberikan posisi konstan relatif terhadap bodi dan rak di setiap posisi roda kemudi. Poros dengan gigi miring berada pada sudut ke rel, karena itu mereka dengan jelas terlibat dengan gigi lurus di rel, poros dengan gigi lurus dipasang pada mesin tahun 80-an dan 90-an abad terakhir, bagian seperti itu adalah lebih mudah untuk diproduksi, tetapi layanan durasinya jauh lebih sedikit. Terlepas dari kenyataan bahwa prinsip pengoperasian roda gigi taji dan heliks adalah sama, yang terakhir lebih dapat diandalkan dan tidak rentan terhadap kemacetan, itulah sebabnya ia menjadi yang utama dalam mekanisme kemudi.

Pada semua mobil yang telah diproduksi sejak dekade terakhir abad terakhir, hanya poros heliks yang dipasang, ini mengurangi beban pada permukaan yang bersentuhan dan memperpanjang umur seluruh mekanisme, yang sangat penting untuk rak yang tidak dilengkapi dengan booster hidrolik (power steering) atau listrik (EUR). Roda gigi penggerak sangat populer di Uni Soviet dan Federasi Rusia, itu diletakkan pada versi pertama roda kemudi kendaraan penggerak roda depan, namun, seiring waktu, pilihan ini ditinggalkan demi roda gigi heliks, karena gearbox lebih andal dan membutuhkan lebih sedikit usaha untuk memutar roda.

Diameter poros dan jumlah gigi dipilih sehingga diperlukan 2,5–4 putaran roda kemudi untuk memutar roda sepenuhnya dari posisi paling kanan ke paling kiri dan sebaliknya. Rasio roda gigi seperti itu memberikan kekuatan yang cukup pada roda, dan juga menciptakan umpan balik, memungkinkan pengemudi untuk "merasakan mobil", yaitu, semakin sulit kondisi mengemudi, semakin banyak upaya yang harus dia lakukan untuk memutar roda ke yang diperlukan. sudut. Pemilik kendaraan dengan rak kemudi dan yang lebih suka memperbaiki mobil mereka sendiri sering memposting laporan perbaikan di Internet, memberi mereka foto terperinci, termasuk roda gigi penggerak.

Roda gigi penggerak dihubungkan ke kolom kemudi oleh poros majemuk dengan cardan, yang merupakan elemen keselamatan, tujuannya untuk melindungi pengemudi saat tabrakan agar tidak mengenai roda kemudi di bagian dada. Selama tumbukan, poros seperti itu terlipat dan tidak mengirimkan gaya ke kompartemen penumpang, yang merupakan masalah serius pada mobil pada paruh pertama abad terakhir. Oleh karena itu, pada mesin tangan kanan dan tangan kiri, roda gigi ini terletak berbeda, karena rak berada di tengah, dan roda gigi berada di sisi setir, yaitu di bagian paling ujung unit.

Rake

Rak itu sendiri adalah batang bundar dari baja yang dikeraskan, di salah satu ujungnya terdapat gigi yang sesuai dengan roda gigi penggerak. Rata-rata, panjang bagian roda gigi adalah 15 cm, yang cukup untuk memutar roda depan dari posisi paling kanan ke paling kiri dan sebaliknya. Di ujung atau di tengah rel, lubang berulir dibor untuk memasang batang kemudi. Saat pengemudi memutar roda kemudi, roda gigi penggerak menggerakkan rak ke arah yang sesuai, dan, berkat rasio roda gigi yang cukup besar, pengemudi dapat memperbaiki arah kendaraan hingga beberapa derajat.

Rak kemudi

Untuk pengoperasian mekanisme yang efektif, rel dipasang dengan selongsong dan mekanisme penjepit, yang memungkinkannya bergerak ke kiri dan ke kanan, tetapi mencegahnya menjauh dari roda gigi penggerak.

Mekanisme penjepit

Saat berkendara di medan yang tidak rata, steering gearbox (rack/pinion pair) mengalami beban yang cenderung mengubah jarak antara kedua elemen. Fiksasi rak yang kaku dapat menyebabkan terjepitnya dan ketidakmampuan untuk memutar setir, dan karenanya, melakukan manuver. Oleh karena itu, fiksasi kaku hanya diperbolehkan di satu sisi badan unit, jauh dari roda gigi penggerak, tetapi tidak ada fiksasi kaku di sisi lain, dan rak dapat "bermain" sedikit, bergerak relatif terhadap roda gigi penggerak. Desain ini tidak hanya memberikan serangan balik kecil yang mencegah mekanisme terjepit, tetapi juga menciptakan umpan balik yang lebih kuat, memungkinkan tangan pengemudi merasakan jalan dengan lebih baik.

Prinsip pengoperasian mekanisme penjepitan adalah sebagai berikut - pegas dengan kekuatan tertentu menekan rak ke roda gigi, memastikan penyambungan gigi yang rapat. Gaya yang ditransmisikan dari roda, yang menekan rak ke roda gigi, mudah ditransfer oleh kedua bagian, karena terbuat dari baja yang dikeraskan. Tetapi gaya yang diarahkan ke arah lain, yaitu, menggerakkan kedua elemen menjauh satu sama lain, dikompensasi oleh kekakuan pegas, sehingga rak bergerak sedikit menjauh dari roda gigi, tetapi ini tidak mempengaruhi pengikatan kedua bagian.

Seiring waktu, pegas mekanisme ini kehilangan kekakuannya, dan sisipan yang terbuat dari logam lunak atau plastik tahan lama digerinda pada rel, yang mengarah pada penurunan efisiensi penekanan pasangan rak-gigi. Jika bagian-bagiannya dalam kondisi baik, maka situasinya diperbaiki dengan mengencangkan, menekan pegas pada batang yang dapat digerakkan dengan mur dan mengembalikan kekuatan penjepit yang benar. Spesialis perbaikan mobil sering memposting foto dari kedua bagian yang rusak dari mekanisme ini dan kawat gigi dalam laporan mereka, yang kemudian diposting di berbagai portal otomotif. Jika keausan suku cadang telah mencapai nilai berbahaya, maka diganti dengan yang baru, memulihkan operasi normal seluruh mekanisme.

Perumahan

Tubuh unit terbuat dari paduan aluminium, dan juga dilengkapi dengan pengaku, berkat itu dimungkinkan untuk mengurangi berat sebanyak mungkin tanpa kehilangan kekuatan dan kekakuan. Kekuatan bodi cukup untuk memastikan bahwa beban yang terjadi saat berkendara, bahkan di medan yang tidak rata, tidak merusaknya. Pada saat yang sama, skema ruang internal bodi memastikan pengoperasian yang efisien dari seluruh mekanisme kemudi. Selain itu, bodi memiliki lubang untuk dipasang ke bodi mobil, berkat itu ia mengumpulkan semua elemen kemudi, memastikan kerja terkoordinasi mereka.

Segel, ring dan kepala sari

Busing yang dipasang di antara bodi dan rel memiliki ketahanan aus yang tinggi dan juga memudahkan pergerakan batang di dalam bodi. Segel oli melindungi area mekanisme yang dilumasi, yaitu ruang di sekitar roda gigi penggerak, mencegah hilangnya pelumas, dan juga mengisolasinya dari debu dan kotoran. Kepala sari melindungi area tubuh yang terbuka yang dilalui batang pengikat. Tergantung pada model mesin, mereka melekat pada ujung atau tengah rel, dalam hal apa pun, kepala sarilah yang melindungi area terbuka tubuh dari debu dan kotoran.

Modifikasi dan jenis

Terlepas dari kenyataan bahwa pada awal kemunculannya, penggaruk adalah jenis mekanisme kemudi terbaik, perkembangan teknologi mendorong produsen untuk memodifikasi perangkat ini lebih lanjut. Karena mekanisme utama sejak kemunculan unit, serta desain dan skema operasinya tidak berubah, pabrikan telah mengarahkan upaya mereka untuk meningkatkan efisiensi dengan memasang berbagai perangkat penguat.

Yang pertama adalah booster hidrolik, keuntungan utamanya adalah kesederhanaan desain dengan tuntutan ekstrem untuk pengoperasian yang benar, karena rak kemudi dengan power steering tidak mentolerir putaran ke sudut maksimum pada kecepatan engine tinggi. Kerugian utama dari power steering adalah ketergantungan pada motor, karena ke sanalah pompa injeksi terhubung. Prinsip pengoperasian perangkat ini adalah ketika roda kemudi diputar, distributor hidrolik memasok cairan ke salah satu dari dua ruang, ketika roda mencapai putaran yang sesuai, pasokan cairan berhenti. Berkat skema ini, gaya yang dibutuhkan untuk memutar roda berkurang tanpa kehilangan umpan balik, yaitu, pengemudi secara efektif mengarahkan dan merasakan jalan.

Langkah selanjutnya adalah pengembangan rak kemudi listrik (EUR), namun model pertama perangkat ini menimbulkan banyak kritik, karena sering terjadi alarm palsu, yang menyebabkan mobil berputar secara spontan saat mengemudi. Bagaimanapun, peran distributor dimainkan oleh potensiometer, yang, karena berbagai alasan, tidak selalu memberikan informasi yang benar. Seiring waktu, cacat ini hampir sepenuhnya dihilangkan, karena keandalan kontrol EUR sama sekali tidak kalah dengan power steering. Beberapa pembuat mobil sudah menggunakan power steering listrik, yang menggabungkan keunggulan perangkat listrik dan hidrolik, serta tanpa kekurangannya.

Oleh karena itu, hari ini pembagian berikut ke dalam jenis rak kemudi telah diadopsi:

sederhana (mekanis) - hampir tidak pernah digunakan karena efisiensi rendah dan kebutuhan untuk mengerahkan upaya besar untuk memutar roda di tempatnya;
dengan booster hidrolik (hidraulik) - adalah salah satu yang paling populer karena desainnya yang sederhana dan perawatan yang tinggi, tetapi booster tidak berfungsi saat mesin mati;
dengan booster listrik (listrik) - mereka juga salah satu yang paling populer, secara bertahap mengganti unit dengan power steering, karena mereka bekerja bahkan ketika mesin mati, meskipun masalah operasi acak belum sepenuhnya dihilangkan;
dengan booster hidrolik elektrik, yang menggabungkan keunggulan kedua tipe sebelumnya, yaitu bekerja bahkan ketika mesin dimatikan dan tidak "menyenangkan" pengemudi dengan perjalanan acak.

rak kemudi dengan EUR

Prinsip klasifikasi ini memungkinkan pemilik atau calon pembeli mobil penumpang untuk segera mengevaluasi semua kelebihan dan kekurangan kemudi model tertentu.

Dapat dipertukarkan

Pabrikan mobil hampir tidak pernah memproduksi mekanisme kemudi rak dan pinion, kecuali AvtoVAZ, tetapi bahkan di sana pekerjaan ini ditransfer ke mitra, oleh karena itu, jika terjadi kerusakan parah pada unit ini, ketika perbaikan tidak menguntungkan, perlu untuk memilih tidak hanya model, tetapi juga produsen mekanisme ini. Salah satu pemimpin di pasar ini adalah ZF, yang mengkhususkan diri dalam produksi semua jenis unit, mulai dari transmisi otomatis hingga mekanisme kemudi. Alih-alih rel ZF, Anda dapat mengambil analog Cina yang murah, karena sirkuit dan dimensinya sama, tetapi tidak akan bertahan lama, tidak seperti perangkat aslinya. Seringkali, mobil yang usianya telah melebihi 10 tahun dilengkapi dengan rel dari pabrikan lain, yang dikonfirmasi oleh foto-foto tanda mereka yang diposting di Internet.

Seringkali, pengrajin garasi memasang rak kemudi dari mobil asing, misalnya, berbagai model Toyota, di mobil domestik. Penggantian semacam itu memerlukan perubahan sebagian dinding belakang kompartemen mesin, tetapi mobil menerima unit yang jauh lebih andal yang melampaui produk AvtoVAZ dalam segala hal. Jika rel dari "Toyota" yang sama juga dilengkapi dengan booster listrik atau hidrolik, maka bahkan "Sembilan" yang lama tiba-tiba, dalam hal kenyamanan, dengan tajam mendekati mobil asing pada periode yang sama.

Kerusakan besar

Perangkat rak kemudi sedemikian rupa sehingga mekanisme ini adalah salah satu yang paling dapat diandalkan di dalam mobil, dan sebagian besar malfungsi terkait baik dengan keausan (kerusakan) bahan habis pakai, atau dengan kecelakaan lalu lintas, yaitu kecelakaan atau kecelakaan. Paling sering, tukang reparasi harus mengganti kepala sari dan segel, serta rak dan roda gigi yang aus, yang jarak tempuhnya melebihi ratusan ribu kilometer. Anda juga harus mengencangkan mekanisme penjepit secara berkala, yang disebabkan oleh skema mekanisme kemudi, tetapi tindakan ini tidak memerlukan penggantian suku cadang. Lebih jarang, bodi unit ini, yang retak karena kecelakaan, memerlukan penggantian, dalam hal ini rel, roda gigi, dan mekanisme penjepit yang dapat diservis dipindahkan ke bodi donor.

Alasan umum untuk memperbaiki simpul ini adalah:

permainan kemudi;
mengetuk saat mengemudi atau berbelok;
kemudi yang terlalu ringan atau kencang.

Cacat ini terkait dengan keausan komponen utama yang membentuk rak kemudi, sehingga dapat juga dikaitkan dengan bahan habis pakai.

Di mana letak

Untuk memahami di mana letak rak kemudi dan seperti apa tampilannya, letakkan mobil di atas lift atau jalan layang, lalu buka kap mesin dan putar roda ke segala arah hingga berhenti. Kemudian ikuti ke mana batang kemudi mengarah, di sinilah mekanisme ini berada, mirip dengan tabung aluminium bergaris, yang cocok dengan poros cardan dari poros kemudi. Jika Anda tidak memiliki pengalaman perbaikan otomatis dan Anda tidak tahu di mana simpul ini berada, maka lihat foto dan video di mana penulis menunjukkan lokasi rel di mobil mereka, serta cara paling nyaman untuk mengaksesnya: ini akan menyelamatkan Anda dari banyak kesalahan, termasuk nomor yang menyebabkan cedera.

Lihat juga: Peredam rak kemudi - tujuan dan aturan pemasangan

Terlepas dari model dan tahun pembuatannya, mekanisme ini selalu terletak di dinding belakang kompartemen mesin, sehingga bisa dilihat dari sisi roda terbalik. Untuk perbaikan atau penggantian, lebih mudah untuk mendapatkannya dari atas, dengan membuka kap, atau dari bawah, dengan melepas pelindung mesin, dan pilihan titik akses tergantung pada model dan konfigurasi mobil.