Hur körs moderna bilar?
De flesta som varit inne i en bil är bekanta med ratten och vad den används till. De flesta som har varit ute ur en bil är bekanta med framhjul och det faktum att de kan svänga till vänster eller höger. Få människor vet faktiskt hur ratten och framhjulen hänger ihop, och ännu färre människor är medvetna om den exakta ingenjörskonsten som krävs för att få en modern bil att hantera så förutsägbart och konsekvent. Så vad får det hela att fungera?
Uppifrån och ner
Moderna fordon använder ett styrsystem som kallas kuggstångsstyrning.
Ratten sitter framför förarsätet och ansvarar för att ge föraren feedback om vad hjulen gör, och låter även föraren styra åt vilket håll hjulen pekar genom att vrida på ratten. De finns i många former och storlekar, och vissa inkluderar krockkuddar och reglage för andra fordonssystem.
En axel, korrekt kallad rattaxeln, går från ratten genom bilens brandvägg. Många nya bilar har styraxlar som går sönder vid en olycka, vilket förhindrar allvarliga skador på föraren.
Vid denna tidpunkt, i ett fordon med hydraulisk servostyrning, går styraxeln direkt in i den roterande ventilen. Den roterande ventilen öppnar och stänger när den roterar för att tillåta trycksatt hydraulvätska att hjälpa styraxeln att vrida kugghjulet. Detta underlättar hanteringen avsevärt, speciellt vid låga hastigheter och vid stopp.
- Hydraulisk servostyrning använder en hydraulpump som drivs av en rem kopplad till fordonets motor. Pumpen trycksätter hydraulvätskan och hydraulledningarna går från pumpen till en roterande ventil vid basen av styraxeln. Många förare föredrar denna typ av servostyrning, både för dess praktiska funktion och för den feedback den ger föraren. Av denna anledning har de flesta sportbilar använt hydraulisk servostyrning eller inte alls på decennier. De senaste framstegen inom elektrisk servostyrning har dock inlett en ny era av elektriska servostyrda sportbilar.
Om fordonet istället har en elmotor installerad längs styraxeln är fordonet utrustat med elektrisk servostyrning. Detta system ger stor flexibilitet i valet av var elmotorn ska installeras, vilket gör den idealisk för eftermontering av äldre fordon. Detta system kräver inte heller en hydraulpump.
- Elektrisk servostyrning använder en elmotor för att hjälpa till att vrida antingen styraxeln eller drevet direkt. En sensor längs rattaxeln bestämmer hur hårt föraren vrider på ratten och bestämmer ibland också hur mycket kraft som applicerades för att vrida ratten (känd som hastighetskänslighet). Bilens dator bearbetar sedan dessa data och applicerar lämplig kraft på elmotorn för att hjälpa föraren att styra bilen på ett ögonblick. Även om detta system är renare och kräver mindre underhåll än ett hydraulsystem, säger många förare att den elektriska servostyrningen känns för ur vägen och kan hjälpa för mycket i många fall. De elektriska servostyrningssystemen förbättras dock för varje årsmodell, så detta rykte förändras.
Om det inte finns något i änden av styraxeln annat än drivväxeln, så har bilen ingen servostyrning. Växeln är placerad ovanför styrstången.
- Styrstången är en lång metallstång som löper parallellt med framaxeln. Tänderna, arrangerade i en rak linje längs toppen av kuggstången, är perfekt i linje med drivhjulens tänder. Växeln roterar och flyttar styrstången horisontellt åt vänster och höger mellan framhjulen. Denna enhet är ansvarig för att omvandla rattens rotationsenergi till vänster och höger rörelse, användbart för att flytta de två hjulen parallellt. Storleken på kuggdrevet i förhållande till rattstången avgör hur många varv på ratten som krävs för att vrida bilen en viss mängd. Mindre växel betyder lättare snurr på hjulet, men fler varv för att få hjulen att svänga hela vägen.
Dragstänger sitter i båda ändarna av styrstången
- Slipsar är långa, tunna kopplingsdelar som bara behöver vara mycket starka när de trycks eller dras. En kraft i en annan vinkel kan lätt böja stången.
Dragstängerna ansluter till styrspindeln på båda sidor, och styrspindeln styr hjulen att svänga åt vänster och höger i tandem.
Det man bör tänka på med styrsystemet är att det inte är det enda systemet i bilen som behöver köras exakt i hastighet. Fjädringssystemet gör också en hel del rörelser, vilket gör att en svängande bil som går över en ojämn yta är bättre att kunna flytta framhjulen sida till sida och upp och ner samtidigt. Det är här kullederna kommer in. Denna led ser ut som en kulled på det mänskliga skelettet. Denna komponent ger fri rörelse, vilket gör att mycket dynamiska styr- och fjädringssystem kan arbeta i tandem.
Underhåll och andra problem
Med så många rörelser att kontrollera under mycket kraft kan styrsystemet verkligen ta en träff. Delarna är designade för att bära vikten av en bil som svänger kraftigt i toppfart. När något så småningom misslyckas och går fel, beror det oftast på lång slitage. Kraftiga stötar eller kollisioner kan också bryta komponenter mer märkbart. En trasig dragstång kan få ett hjul att svänga och det andra att hålla sig rakt, vilket är ett mycket dåligt scenario. En sliten kulled kan gnissla och göra styrningen lite klumpig. Närhelst ett problem uppstår, se till att få det kontrollerat omedelbart för att säkerställa fordonets säkerhet och körbarhet.
