ระบบพวงมาลัย

Posted on : 09-11-2012 | By : Author | In : การดูแลรักษารถ

หลักของระบบพวงมาลัย

ก่อนอื่นพิจารณาดูการเลี้ยวของสองล้อหน้าซึ่งหมุนทำมุมเดียวกัน ตามรูปที่ 1 จุดศูนย์กลางการเลี้ยวของทั้งสองล้อจะอยู่ที่ A และ B ดังนั้นล้อทั้งสองจะต้องหมุนไปรอบจุดศูนย์กลาง A และ B ตามแนวเส้นประ และตัดกันที่จุดๆ หนึ่ง แต่ความจริงไม่ได้เป็นเช่นนั้น เนื่องจากล้อทั้งสองต้องติดแน่นกับกลไกการเลี้ยว และเคลื่อนที่ไปตามแนวเส้นเต็ม เหตุนี้ย่อมต้องมีแรงกระทำที่ด้านข้างล้อทั้งสองตามแนวลูกศร  เพื่อให้ล้อสามารถแยกจากเส้นประมาเป็นเส้นเต็มแรงกระทำดังกล่าว จะทำให้ยางสึกกร่อนอย่างรวดเร็ว เพื่อกำจัดข้อเสียดังกล่าว จึงได้มีผู้ออกแบบให้มุมของสองล้อหน้าแตกต่างกัน ขณะเลี้ยว จากรูปที่ 3 จุด A และ B จะแทนคิงพิน (Kingpins) จุด C และ D จะแทนข้อต่อของนัคเคิลอาร์ม (Knuckle arms) ดังนั้นเส้น AB ก็คือ แกนล้อหน้า (Front axle) เส้น AC และ BD คือ นัคเคิลอาร์ม และเส้น CD ก็คือ ไทร็อด (Tierod) ในขณะที่สองล้อหน้าอยู่ในแนวตรง ถ้าลากเส้นต่อ AC และ BD จะต้องมาตัดกันที่จุด E ซึ่งเป็นจุดกึ่งกลางของเพลาท้าย (Rear axle)

รูปที่ 2 แสดงการเลี้ยวของสองล้อหน้าซึ่งทำมุม P เดียวกันกับเส้นตามแนวรถ

อัตราทดเกียร์พวงมาลัยเป็นอัตราส่วนระหว่างมุมที่แขนเกียร์พวงมาลัยหมุนไปต่อมุมที่พวงมาลัยหมุน

อัตราส่วนเกียร์พวงมาลัย

= มุมที่แขนเกียร์พวงมาลัยหมุน – 18° = 1

มุมที่พวงมาลัยหมุน              360° = 20

เช่น เมื่อหมุนพวงมาลัยไป 1 รอบ หรือ 360° นั่นคือ อัตราส่วนทดเกียร์พวงมาลัยจะเท่ากับ 20:1 หากอัตราส่วนนี้ลดลงหมายความว่า จะต้องออกแรงหมุนพวงมาลัยเพิ่มขึ้น แต่ก็สามารถบังคับเลี้ยวได้ฉับพลันโดยไม่ต้องหมุนพวงมาลัยมาก ค่าอัตราทดจะเป็น 14 ถึง 18 สำหรับรถเล็ก 18 ถึง 22 สำหรับรถขนาดกลาง และ 20 ถึง 26 สำหรับรถใหญ่

ยังมีศัพท์อีกคำที่เรียกว่า ความสามารถในการคืนกลับ (Recoverability) หมายถึงความสามารถของพวงมาลัยและล้อที่จะกลับสู่ตำแหน่งตรง หลังจากเลี้ยวโดยปราศจากการหมุนพวงมาลัยคืนของผู้ขับ ระบบพวงมาลัยที่มีความสามารถในการคืนกลับดีเรียกว่า รีเวอร์ซิเบิล (Reversible) และระบบพวงมาลัยที่มีความสามารถในการคืนกลับไม่พอ เรียกว่า นอนรีเวอร์ซิเบิล (Nonreversible) อันแรกจะใช้กับรถที่มีน้ำหนักเบา ส่วนอันหลังใช้กับรถที่ใช้งานหนัก

เฟืองเกียร์ที่ขบกันจะต้องมีระยะห่างเล็กน้อย  เพื่อจะช่วยให้การบังคับเลี้ยวง่ายขึ้น ระยะห่างนี้มีในรถทุกคัน

รูปที่ 3 เป็นระบบพวงมาลัยของแอคเกอร์แมน

สมมติให้รถเลี้ยวขวา ตามรูปที่ 3 จะเห็นว่า จุดศูนย์กลางของการเลี้ยวของสองล้อหน้าจะอยู่ที่จุดเดียวกันคือ จุด E ซึ่งอยู่ในแนวเส้นต่อเพลาท้าย ในขณะนี้จะพบว่าทั้งสองล้อหน้าจะไม่มีแรงกระทำทางด้านข้างเลย  เนื่องจากจุดศูนย์กลางการเลี้ยวของสองล้อหน้าอยู่ที่จุดเดียวกัน สังเกตดูมุมของสองล้อหน้า จะพบว่าล้อขวา(B) จะมีมุมโตกว่าล้อซ้าย ผลต่างของมุมทั้งสองเรียกโท-เอ้าท์ขณะเลี้ยว (Toe-out during tums) ค่าแตกต่างของมุมนี้ จะช่วยทำให้ล้อหน้าที่อยู่วงในสามารถเลี้ยวด้วยรัศมีที่สั้นกว่าล้อหน้าที่อยู่วงนอก (เปรียบเทียบกับรูปที่ 2 ซึ่งรัศมีของทั้งสองล้อเท่ากัน) โดยมีจุดศูนย์กลางร่วมกัน และอยู่บนเส้นตรงที่ลากต่อจากเพลาท้าย (จุด) E

อัตราทดเกียร์พวงมาลัย (Steering gear ratio)

บริเวณตอนปลายล่างสุดของแกนพวงมาลัย (Steering column) จะเป็นกระปุกเกียร์  ซึ่งเป็นตัวรับอาการหมุนของพวงมาลัยไปยังแขนเกียร์พวงมาลัยที่เรียกว่า แขนพิทแมน (Pitman arm หรือ Gear arm) และจะส่งต่อไปยังคันชัก คันส่ง และแกนล้อตามลำดับ เพื่อบังคับให้ล้อหันไปตามทิศทางที่ต้องการ  นอกจากนี้เกียร์พวงมาลัยยังช่วยลดอาการกระแทกจากล้อ ที่ส่งผ่านมายังพวงมาลัย ทั้งยังช่วยให้การออกแรงหมุนพวงมาลัยน้อยในขณะรถวิ่ง หรือจอดกับที่ โดยขึ้นอยู่กับอัตราทดของเกียร์พวงมาลัยมากน้อยเท่านั้น หากมากไปอาจเป็นอันตรายขณะขับในทางโค้งได้ ค่าระยะห่างนี้สามารถสังเกตได้จากเส้นรอบวงของพวงมาลัย

ชนิดของเกียร์พวงมาลัย

      1. แบบเฟืองตัวหนอน และเฟืองรูปเสี้ยว (Worm and sector type) เกียร์พวงมาลัยแบบนี้ จะมีเฟืองรูปเสี้ยว (sectorgear) ต่อติดกับแขนพิทแมนโดยมีเพลาขวาง (Cross shaff หรือ Pitman shaft) เป็นตัวเชื่อมและมีเฟืองตัวหนอนต่อติดกับแกนพวงมาลัยอีกตัวหนึ่ง เฟืองทั้งสองนี้จะขบกันอยู่เมื่อหมุนพวงมาลัย เฟืองตัวหนอนจะหมุนขับเฟืองรูปเสี้ยวและเพลาขวาง ทำให้แขนพิทแมนเคลื่อนที่และส่งอาการไปยังคันชักคันส่งและล้อตามลำดับ  โดยปกติเฟืองรูปเสี้ยวจะสามารถหมุนได้ประมาณ 70 องศา  สังเกตดูเฟืองตัวหนอนมุมของฟันเฟืองที่ตอนกลางและตอนปลายจะไม่เท่ากัน ทำให้การขบของเฟืองตัวหนอนและเฟืองรูปเสี้ยวสัมผัสกันไม่เต็มหน้า  ดังนั้นฟันของเฟืองทั้งสองจะต้องทำให้ไม่มีการขบกินเฟืองหรือมีช่องห่างระหว่างฟันมากเกินไป

      2. แบบเฟืองตัวหนอนและลูกกลิ้ว (Worm and roller type) แบบนี้ใช้ลูกกลิ้ง (roller) เป็นตัวขับเพลาขวางและแขนพิทแมนแทนเฟืองรูปเสี้ยว ลูกกลิ้งนี้อาจมี 1 ถึง 3 ลูก โดยปลายของลูกกลิ้งจะมีลูกปืนรองรับอยู่เพื่อลดความเสียดทาน  การหมุนพวงมาลัยจะทำให้เฟืองตัวหนอนไปหมุนลูกกลิ้วซึ่งติดกับเพลาขวางและแขนพิทแมน  เฟืองตัวหนอนจะทำให้เรียวคอดตรงกลางเพื่อให้การสัมผัสกับลูกกลิ้งสม่ำเสมอทุกตำแหน่ง  ดังนั้นเกียร์พวงมาลัยแบบนี้จึงมีประสิทธิภาพดีกว่าแบบแรก

3. แบบลูกเบี้ยและแขน (Cam and lever type) ในแบบนี้จะมีแขนสลักมีลักษณะเรียวแทนเฟืองรูปเสี้ยวที่ปลายแขนมีสลักซึ่งขบพอดีกับร่องของเฟืองตัวหนอน  ดังนั้นเมื่อเฟืองตัวหนอนหมุนไปจะทำให้สลักเคลื่อนไปตามร่อง และทำให้แขนหมุนพาแขนพิทแมนหมุนไปด้วย  ส่วนเฟืองตัวหนอนจะมีร่องลักษณะเป็นลูกเบี้ยว ปลายทั้งสองหนากว่าตอนกลาง อันจะทำให้อัตราส่วนทดที่ตอนกลางน้อยกว่าตอนปลาย ซึ่งมุมเลี้ยวมากกว่า ดังนั้นระบบพวงมาลัยแบบนี้จะเบาเมื่อมุมเลี้ยวแคบ  หากเลี้ยวด้วยมุมกว้างจะหนักขึ้น ปัจจุบันระบบพวงมาลัยแบบนี้จะมีแขนเป็นแขนคู่ทั้งสิ้น  เพื่อเพิ่มมุมเลี้ยวให้กว้างขึ้น ทั้งยังช่วยลดแรงเสียดทานขณะเลี้ยวที่มุมแคบอีกด้วย

ที่มา:สมชาย  กังวารจิตต์

บทความอื่น ๆ ที่น่าสนใจ:

Share this :

  • Stumble upon
  • twitter

Comments are closed.


Warning: file_get_contents() [function.file-get-contents]: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents(http://urls.api.twitter.com/1/urls/count.json?url=http%3A%2F%2Fwww.auto2drive.com%2F%25e0%25b8%2584%25e0%25b8%25a5%25e0%25b8%25b1%25e0%25b8%2597%25e0%25b8%258a%25e0%25b9%258c%25e0%25b8%25aa%25e0%25b8%259b%25e0%25b8%25a3%25e0%25b8%25b4%25e0%25b8%2587%25e0%25b9%2584%25e0%25b8%2594%25e0%25b8%25ad%25e0%25b8%25b0%25e0%25b9%2581%25e0%25b8%259f%25e0%25b8%25a3%25e0%25b8%25a1%2F) [function.file-get-contents]: failed to open stream: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents() [function.file-get-contents]: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents(http://urls.api.twitter.com/1/urls/count.json?url=http%3A%2F%2Fwww.auto2drive.com%2F%25e0%25b8%258a%25e0%25b8%25b8%25e0%25b8%2594%25e0%25b8%2584%25e0%25b8%25a5%25e0%25b8%25b1%25e0%25b8%2597%25e0%25b8%258a%25e0%25b9%258c%2F) [function.file-get-contents]: failed to open stream: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents() [function.file-get-contents]: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents(http://urls.api.twitter.com/1/urls/count.json?url=http%3A%2F%2Fwww.auto2drive.com%2F%25e0%25b8%2581%25e0%25b8%25b2%25e0%25b8%25a3%25e0%25b8%2596%25e0%25b8%25ad%25e0%25b8%2594-%25e0%25b8%259b%25e0%25b8%25a3%25e0%25b8%25b0%25e0%25b8%2581%25e0%25b8%25ad%25e0%25b8%259a%25e0%25b9%2581%25e0%25b8%259c%25e0%25b9%2588%25e0%25b8%2599%25e0%25b8%2584%25e0%25b8%25a5%25e0%25b8%25b1%25e0%25b8%2597%25e0%25b8%258a%25e0%25b9%258c%2F) [function.file-get-contents]: failed to open stream: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents() [function.file-get-contents]: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents(http://urls.api.twitter.com/1/urls/count.json?url=http%3A%2F%2Fwww.auto2drive.com%2F%25e0%25b8%2584%25e0%25b8%25a5%25e0%25b8%25b1%25e0%25b8%2597%25e0%25b8%258a%25e0%25b9%258c%25e0%25b9%2581%25e0%25b8%259a%25e0%25b8%259a%25e0%25b8%25aa%25e0%25b8%25b2%25e0%25b8%25a2%2F) [function.file-get-contents]: failed to open stream: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents() [function.file-get-contents]: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents(http://urls.api.twitter.com/1/urls/count.json?url=http%3A%2F%2Fwww.auto2drive.com%2F%25e0%25b8%2584%25e0%25b8%25b1%25e0%25b8%2599%25e0%25b9%2580%25e0%25b8%25ab%25e0%25b8%25a2%25e0%25b8%25b5%25e0%25b8%25a2%25e0%25b8%259a%25e0%25b8%2584%25e0%25b8%25a5%25e0%25b8%25b1%25e0%25b8%2597%25e0%25b8%258a%25e0%25b9%258c%2F) [function.file-get-contents]: failed to open stream: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents() [function.file-get-contents]: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179

Warning: file_get_contents(http://urls.api.twitter.com/1/urls/count.json?url=http%3A%2F%2Fwww.auto2drive.com%2F%25e0%25b8%2581%25e0%25b8%25b2%25e0%25b8%25a3%25e0%25b9%2584%25e0%25b8%25a5%25e0%25b9%2588%25e0%25b8%25a5%25e0%25b8%25a1%25e0%25b9%2583%25e0%25b8%2599%25e0%25b8%25a3%25e0%25b8%25b0%25e0%25b8%259a%25e0%25b8%259a%25e0%25b8%2584%25e0%25b8%25a5%25e0%25b8%25b1%25e0%25b8%2597%25e0%25b8%258a%25e0%25b9%258c%2F) [function.file-get-contents]: failed to open stream: php_network_getaddresses: getaddrinfo failed: Name or service not known in /home/napin165/public_html/AUTO2DRIVE.COM/wp-content/plugins/most-shared-posts/msp-fetch.php on line 179