स्टीयरिंग सिस्टम का क्या मतलब है l व्हील एलाइनमेंट l कार्य और मूल सिद्धांत l स्टीयरिंग सिद्धांत और घटक l स्टीयरिंग सिस्टम का लाभ l
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सार
आजकल अधिकांश वाहन अपने मुख्य हैंडलिंग सिस्टम के रूप में दो पहिया स्टीयरिंग तंत्र का उपयोग करते हैं। लेकिन दो पहिया स्टीयरिंग वाहन की दक्षता चार पहिया स्टीयरिंग वाहनों की तुलना में कम साबित होती है। कुछ वाहनों में चार पहिया स्टीयरिंग प्रणाली को नियोजित किया जा सकता है ताकि स्टीयरिंग प्रतिक्रिया में सुधार हो सके वाहन स्थिरता में वृद्धि हो, जबकि निश्चित गति से चल रहा हो या कम गति पर मोड़ त्रिज्या कम हो। फोर-व्हील स्टीयरिंग ऑटोमोटिव डिज़ाइन इंजीनियरों की ओर से नियर-न्यूट्रल स्टीयरिंग प्रदान करने के लिए तकनीकी रूप से जबरदस्त प्रयास है।
कम स्पीड कॉर्नरिंग वाहन पार्किंग और तंग जगहों में भारी ट्रैफिक के साथ शहर की परिस्थितियों में ड्राइविंग जैसी स्थितियों में वाहन के बड़े व्हीलबेस और ट्रैक की चौड़ाई के कारण हाई स्पीड लेन बदलना बहुत मुश्किल होगा जो उच्च जड़ता और कर्षण को ध्यान में रखता है। इसलिए एक तंत्र की आवश्यकता है जिसके परिणामस्वरूप कम मोड़ त्रिज्या हो और इसे नियमित दो पहिया स्टीयरिंग के बजाय चार पहिया स्टीयरिंग तंत्र को लागू करके प्राप्त किया जा सकता है।
परिचय
लोगों द्वारा उपयोग किए जाने वाले परिवहन के किसी भी साधन में नियंत्रण के कुछ साधन होने चाहिए। ऑटोमोबाइल दो के लिए प्राथमिक नियंत्रण प्रणाली चालक के निपटान स्टीयरिंग सिस्टम और ब्रेकिंग सिस्टम पर हैं। यह एक अध्याय है जो स्टीयरिंग सिस्टम पर केंद्रित होगा। आज सेवा में अधिकांश वाहनों में फ्रंट-व्हील स्टीयरिंग है, हालांकि कुछ वाहनों को चार-पहिया स्टीयरिंग के साथ विपणन किया गया है। इस प्रकार, इस अध्याय के अधिकांश भाग में निम्नलिखित को शामिल करने के लिए फ्रंट-व्हील स्टीयरिंग सिस्टम पर चर्चा होगी: उपलब्ध स्टीयरिंग तंत्र की चर्चा, जिसमें पावर-असिस्टेड स्टीयरिंग शामिल है; पहिया संरेखण को प्रभावित करने वाले कारक; वाहन मोड़ की गतिशीलता का सरलीकृत विश्लेषण; और स्टीयरिंग प्रतिक्रिया पर फ्रंट-व्हील ड्राइव का प्रभाव। अध्याय चार पहिया स्टीयरिंग और वाहन रोलओवर व्यवहार की एक संक्षिप्त चर्चा के साथ समाप्त होता है।
संचालन प्रणाली के कार्य
स्टीयरिंग सिस्टम का सबसे बुनियादी कार्य चालक को बहुत सुरक्षित और सटीक रूप से वाहन चलाने की अनुमति देना है। स्टीयरिंग सिस्टम से परे स्टीयरिंग वाहन के कार्य को आसान बनाकर चालक के प्रयास को कम करने का एक तरीका भी प्रदान करता है। स्टीयरिंग सिस्टम के घटक ड्राइवर को मिलने से पहले सड़क के कुछ झटके को भी अवशोषित कर लेते हैं। शुरुआती ऑटोमोबाइल के बाद से स्टीयरिंग सिस्टम या कुछ घटकों के संचालन में बहुत कम बदलाव आया है। जो चीजें बदल गई हैं, वे मुख्य रूप से बढ़ी हुई आसानी और संचालन की प्रभावशीलता और लंबे समय तक चलने वाले घटकों के साथ हैं जिन्हें कम रखरखाव की आवश्यकता होती है।
पहिया संरेखण
वाहन को चालू करने की अनुमति देने के अलावा स्टीयरिंग सिस्टम को स्थापित किया जाना चाहिए ताकि वाहन चालक से स्टीयरिंग इनपुट के बिना वाहन को सीधे आगे ट्रैक कर सके। इस प्रकार एक वाहन के लिए एक महत्वपूर्ण डिजाइन कारक पहिया संरेखण है। चार पैरामीटर डिज़ाइनर द्वारा निर्धारित किए जाते हैं और इन्हें नियमित रूप से जांचना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि वे मूल वाहन विनिर्देशों के भीतर हैं।
यहां चर्चा किए गए चार पैरामीटर इस प्रकार हैं:
ऑटोमोटिव इंजीनियरिंग फंडामेंटल
- चैंबर
- स्टीयरिंग अक्ष झुकाव
- Toe
- ढलाईकार
चैंबर
जैसा कि दिखाया गया है, वाहन के सामने से देखे गए ऊर्ध्वाधर के संबंध में केम्बर टायर के पहिये का कोण है। कैम्बर कोण आमतौर पर अतिरंजित में दिखाए गए 1 केम्बर कोणों के क्रम में बहुत छोटे होते हैं। सकारात्मक कैमर को वाहन से दूर झुका हुआ पहिया के शीर्ष के रूप में परिभाषित किया जाता है जबकि नकारात्मक कैमर पहिया के शीर्ष को वाहन की ओर झुकाता है। अधिकांश वाहन उन कारणों के लिए सकारात्मक ऊँट की एक छोटी मात्रा का उपयोग करते हैं जिनकी चर्चा अगले भाग में की जाएगी। हालांकि कुछ ऑफ-रोड वाहनों और रेस कारों में ऊंट शून्य या थोड़ा नकारात्मक होता है।
स्टीयरिंग अक्ष झुकाव
स्टीयरिंग अक्ष झुकाव (एसएआई) ऊपरी और निचले गेंद जोड़ों से गुजरने वाली केंद्र रेखा द्वारा परिभाषित लंबवत से कोण है। आमतौर पर, ऊपरी गेंद का जोड़ निचले की तुलना में वाहन केंद्र रेखा के करीब होता है, जैसा कि चित्र 7.18 में दिखाया गया है। सकारात्मक ऊँट के संयोजन और झुकाव वाले स्टीयरिंग अक्ष के लाभ को भी दर्शाता है। यदि एक ऊर्ध्वाधर स्टीयरिंग अक्ष को किसी भी स्टीयरिंग इनपुट के बाईं ओर शून्य कैम्बर के साथ जोड़ा जाता है, तो पहिया को स्टीयरिंग अक्ष के चारों ओर एक चाप में स्क्रब करने की आवश्यकता होती है। ड्राइवर के बढ़ते प्रयास के अलावा यह टायर के घिसाव में वृद्धि का कारण भी है।
स्टीयरिंग एक्सिस इंक्लाइनेशन (एसएआई) और पॉज़िटिव कैमर का संयोजन स्क्रब रेडियस को कम करता है, इसके दाईं ओर कम गति वाले मोड़ की स्थिति में ड्राइवर के प्रयास को कम करता है और टायर के पहनने को कम करता है। इस प्रणाली का एक अतिरिक्त लाभ यह है कि पहिया चाप अब जमीन के समानांतर नहीं है। पहिए के सीधे आगे की ओर मुड़ने से वह जमीन की ओर झुक जाता है। जमीन चलने योग्य नहीं होने के कारण वाहन का अगला भाग ऊपर उठ जाता है।
Steering Axis Inclination
यह वाहन के लिए न्यूनतम संभावित ऊर्जा स्थिति नहीं है, इसलिए वाहन का वजन पहिया को सीधे आगे की स्थिति में वापस कर देता है। यह अधिकांश वाहनों पर बहुत स्पष्ट है- केवल स्टीयरिंग व्हील को पूर्ण लॉक में बदलना, जबकि वाहन अभी भी खड़ा है, वाहन के आगे के छोर को स्पष्ट रूप से ऊपर उठा देगा हालांकि स्थिर वाहन का वजन पहियों को वापस घुमाने के लिए पर्याप्त नहीं हो सकता है सीधे-आगे की स्थिति में जैसे ही वाहन चलना शुरू करता है, पहिए चालक इनपुट के बिना सीधे-आगे की स्थिति में वापस आ जाएंगे। ढलाईकार कोण भी इस स्व-संरेखित बलाघूर्ण में योगदान देता है और इस पर अनुभाग में चर्चा की जाएगी। चर्चा की सुविधा के लिए पूर्ववर्ती आंकड़ों में नोट आरेखों को सरल बनाया गया है। व्यवहार में पहिया को इस तरह से धोया जाता है कि सचित्र त्रिज्या को और कम कर दिया जाए जैसा कि सचित्र है।
Toe
Toe ली को पहियों के अग्रणी किनारे के बीच की दूरी और ऊपर से देखे जाने पर पहियों के पीछे के किनारे के बीच की दूरी के रूप में परिभाषित किया गया है। टो-इन का मतलब है कि पहिए के सामने का हिस्सा पीछे की तुलना में करीब है टो-आउट का मतलब विपरीत है। दोनों मामलों को दिखाता है। रियर-व्हील-ड्राइव वाहन के लिए आगे के पहियों में सामान्य रूप से Toe की थोड़ी मात्रा होती है। दिखाता है कि यह सच क्यों है। जब वाहन रोलिंग प्रतिरोध को रोल करना शुरू करता है तो टायर संपर्क पैच के माध्यम से रोलिंग अक्ष के लंबवत बल उत्पन्न करता है। स्क्रब त्रिज्या के अस्तित्व के कारण यह बल स्टीयरिंग अक्ष के चारों ओर एक टोक़ उत्पन्न करता है जो पहियों को Toe का कारण बनता है।
थोड़ा सा Toe इसके लिए अनुमति देता है और लुढ़कते समय, पहिए वाहन की धुरी के साथ संरेखित होते हैं। इसके विपरीत, फ्रंट-व्हील-ड्राइव वाहनों को थोड़ा Toe की आवश्यकता होती है। इस मामले में सामने के पहियों का कर्षण बल स्टीयरिंग अक्ष के बारे में एक पल पैदा करता है जो पहियों को अंदर की ओर ले जाता है। इस मामले में उचित Toe इस गति को अवशोषित करता है और पहियों को वाहन की गति की समानांतर दिशा में अनुमति देता है।
ढलाईकार
ढलाईकार ऊर्ध्वाधर से स्टीयरिंग अक्ष का कोण है जैसा कि पक्ष से देखा गया है और सकारात्मक ढलाईकार में दिखाया गया है जिसे वाहन के पीछे की ओर झुकाव वाले स्टीयरिंग अक्ष के रूप में परिभाषित किया गया है। सकारात्मक ढलाईकार के साथ टायर संपर्क पैच स्टीयरिंग अक्ष और जमीन के चौराहे के पीछे है। यह स्थिरता के लिए एक वांछनीय विशेषता है जैसा कि जब पहिया घुमाया जाता है, तो कॉर्नरिंग बल पहिया अक्ष के लंबवत और संपर्क पैच के माध्यम से कार्य करता है।
यह स्टीयरिंग एक्सिस के बारे में एक टॉर्क बनाता है जो व्हील को कैंटर करने का काम करता है। स्पष्ट रूप से नकारात्मक ढलाईकार परिणाम विपरीत प्रभाव डालता है और पहिया स्टीयरिंग अक्ष के बारे में घूमता रहेगा। सकारात्मक ढलाईकार का सबसे आम उदाहरण खरीदारी की टोकरी है। पहिए स्टीयरिंग अक्ष के चारों ओर घूमने के लिए स्वतंत्र हैं और जब गाड़ी को सीधे आगे की ओर धकेला जाता है तो पहिए सीधे-आगे की स्थिति में स्व-संरेखित हो जाते हैं।
कार्य और बुनियादी सिद्धांत
सस्पेंशन सिस्टम के साथ स्टीयरिंग सिस्टम ड्राइवर को ड्राइविंग करते समय वाहन की दिशा को सुरक्षित और आसानी से नियंत्रित करने की अनुमति देता है। इन लक्ष्यों को पूरा करने के लिए स्टीयरिंग सिस्टम पहियों की गति को मोड़ने के लिए निलंबन के घटकों के साथ काम करता है। ड्राइवर को पहियों से जोड़ने के अलावा स्टीयरिंग सिस्टम ड्राइवर को आगे के टायरों से फीडबैक भी देता है। यह फीडबैक है जिसे रोड फील कहा जाता है जिसका उपयोग ड्राइवर द्वारा यह निर्धारित करने के लिए किया जाता है कि वाहन की हैंडलिंग कैसी है।
स्टीयरिंग सिस्टम में ऐसे घटक होते हैं जो चालक को वाहन के सामने के पहियों को चालू करने की अनुमति देते हैं और कुछ वाहनों के लिए पीछे के पहियों द्वारा सीमित मात्रा में स्टीयरिंग प्रदान करता है। ऑटोमोबाइल के शुरुआती दिनों से स्टीयरिंग सिस्टम का समग्र कार्य ज्यादा नहीं बदला है।
स्टीयरिंग कॉलम और शाफ्ट
स्टीयरिंग कॉलम का मूल संचालन और कार्य बहुत अधिक नहीं बदला है, कॉलम ड्राइवर को सामने के पहियों की दिशा को नियंत्रित करने की क्षमता देता है और स्टीयरिंग को थोड़ा आसान बनाने के लिए कुछ लीवरेज प्रदान करता है। शुरुआती स्टीयरिंग कॉलम में स्टीयरिंग शाफ्ट स्टीयरिंग व्हील होता था और अक्सर आसान पहुंच के लिए उन पर चोक और इग्निशन टाइमिंग एडवांस कंट्रोल लगे होते थे।
एक प्रारंभिक मॉडल कार का स्टीयरिंग व्हील और कॉलम आज के कॉलम में दिखाया गया है, अभी भी वही स्टीयरिंग फ़ंक्शन करता है और अभी भी अन्य सिस्टम या घटकों के लिए नियंत्रण है जो ड्राइवर द्वारा आसान पहुंच के लिए उन पर लगाए गए हैं जैसा कि यूनाइटेड में बेचे गए नए वाहनों में दिखाया गया है। राज्यों को एक बंधनेवाला स्टीयरिंग कॉलम की भी आवश्यकता होती है ताकि टक्कर के सामने के छोर की स्थिति में चालक की चोट को रोकने में मदद मिल सके।
संचालन प्रणाली का यांत्रिक लाभ
लीवरेज या यांत्रिक लाभ का उपयोग स्टीयरिंग व्हील और गियरबॉक्स में चालक द्वारा आपूर्ति की गई शक्ति को बढ़ाने के लिए किया जाता है। गियरबॉक्स के अंदर के गियर यांत्रिक लाभ को बढ़ाने वाले लीवर के रूप में कार्य करते हैं और पहियों को मोड़ने के लिए चालक के प्रयास को कम करते हैं। लीवरेज स्टीयरिंग सिस्टम में काफी दिखाई देता है। स्टीयरिंग व्हील को लीवर के रूप में सोचें जैसे कि मोड़ते समय आप पहिया पर जो बल लगाते हैं, वह स्टीयरिंग व्हील की त्रिज्या पर लगाया जाता है जो स्टीयरिंग व्हील को लीवर के रूप में कार्य करने की अनुमति देता है और स्टीयरिंग शाफ्ट पर लागू बल को बढ़ाता है।
स्टीयरिंग शाफ्ट बदले में स्टीयरिंग गियरबॉक्स के इनपुट के रूप में कार्य करने के लिए स्टीयरिंग व्हील द्वारा उस पर लगाए गए बल का उपयोग करता है। यांत्रिक लाभ को और बढ़ाने और चालक के प्रयास को कम करने के लिए गियरबॉक्स दो गियर का उपयोग करता है। गियरबॉक्स स्टीयरिंग व्हील और शाफ्ट की रोटरी गति को एक रैखिक या आगे और पीछे की गति में परिवर्तित करता है जो पहियों को हिलाता है। दिखाता है कि कैसे एक गियरबॉक्स लीवरेज का उपयोग करता है और रोटरी गति को रैखिक गति में बदलता है।
सिस्टम को चलाने में लीवरेज का उपयोग क्यों महत्वपूर्ण है? इस प्रयोग को आजमाएं अपने प्रशिक्षक से आपको एक प्रयोगशाला वाहन प्रदान करने के लिए कहें। इंजन को बंद कर दें लेकिन स्टीयरिंग कॉलम को खुला छोड़ दें और वाहन सामान्य रूप से दुकान के फर्श पर बैठे रहें। इसके बाद आगे के पहियों को अगल-बगल धक्का देने की कोशिश करें। यह करना कितना आसान था? सबसे अधिक संभावना है कि आप पहियों को चलाने में सक्षम नहीं थे और उन्होंने जो थोड़ा सा कदम उठाया, उसके लिए बहुत प्रयास की आवश्यकता थी। पहियों को हिलाने में मेहनत लगती है, यही वजह है कि स्टीयरिंग सिस्टम के लिए लीवरेज महत्वपूर्ण है।
संचालन सिद्धांत और घटक
एकरमैन स्टीयरिंग द मैकेनिज्म
स्टीयरिंग के किसी भी कोण पर परफेक्ट एकरमैन के साथ सभी पहियों के कैंटर पॉइंट के माध्यम से लंबवत रेखा एक सामान्य बिंदु पर मिल जाएगी। लेकिन सरल संबंधों के साथ व्यवहार में व्यवस्था करना मुश्किल हो सकता है। इसलिए आधुनिक कारें आंशिक रूप से शुद्ध एकरमैन स्टीयरिंग का उपयोग नहीं करती हैं क्योंकि यह महत्वपूर्ण गतिशील और आज्ञाकारी प्रभावों को अनदेखा करती है लेकिन सिद्धांत कम गति वाले युद्धाभ्यास के लिए ध्वनि है।
त्रिज्या बदलना
वाहन का टर्निंग रेडियस या टर्निंग सर्कल सबसे छोटे सर्कुलर टर्न यू-टर्न का व्यास है जिसे वाहन बनाने में सक्षम है। टर्निंग सर्कल रेडियस औसत स्टीयर एंगल व्हील सिस्टम को स्टीयरिंग करता है।
अंडरस्टीयर
जब आगे के पहियों का स्लिप एंगल पीछे के पहिये वाले वाहन के स्लिप एंगल से अधिक होता है तो अंडरस्टीयर। इस प्रकार वाहन स्टीयरिंग के घेरे से बाहर चला जाता है। अधिकांश वाहन निर्माता वाहन प्रोफ़ाइल को कुछ अंडरस्टियर के साथ सेट करते हैं।
ओवरसियर
ओवर स्टीयर को तब परिभाषित किया जाता है जब फ्रंट व्हील का स्लिप एंगल रियर व्हील के स्लिप एंगल से कम होता है। इससे वाहन स्टीयर के घेरे के अंदर चला जाता है। यह अंडरस्टेयर की तुलना में कहीं अधिक खतरनाक स्थिति है।
तटस्थ स्टीयर या काउंटरस्टेन
काउंटर-स्टीयरिंग को तब परिभाषित किया जा सकता है जब सामने के पहियों का स्लिप एंगल पिछले व्हील के स्लिप एंगल के बराबर हो। वाहन अत्यंत स्थिरता के साथ लाइन का अनुसरण करता है।
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