รถยนต์สมัยใหม่ขับเคลื่อนอย่างไร?

คนส่วนใหญ่ที่เคยอยู่ในรถจะคุ้นเคยกับพวงมาลัยและใช้งานอย่างไร คนส่วนใหญ่ที่ลงจากรถจะคุ้นเคยกับล้อหน้าเป็นอย่างดีและสามารถเลี้ยวซ้ายหรือขวาได้ มีคนเพียงไม่กี่คนที่รู้ว่าพวงมาลัยและล้อหน้าเชื่อมต่อกันอย่างไร และแม้แต่น้อยคนนักที่จะทราบถึงวิศวกรรมที่แม่นยำซึ่งจำเป็นสำหรับการจัดการรถสมัยใหม่นั้นสามารถคาดเดาได้และสม่ำเสมอ อะไรทำให้ทุกอย่างทำงานได้?

บนลงล่าง

รถยนต์สมัยใหม่ใช้ระบบบังคับเลี้ยวที่เรียกว่าพวงมาลัยแบบแร็คแอนด์พีเนียน

• พวงมาลัยอยู่ด้านหน้าที่นั่งคนขับและมีหน้าที่ให้ความคิดเห็นแก่คนขับว่าล้อกำลังทำอะไร และยังช่วยให้คนขับควบคุมทิศทางที่ล้อชี้ได้ด้วยการหมุนพวงมาลัย มีหลายรูปทรงและขนาด บางรุ่นมีถุงลมนิรภัยและส่วนควบคุมสำหรับระบบอื่นๆ ของยานพาหนะ

• เพลา ซึ่งมีชื่อเรียกอย่างถูกต้องว่าเพลาบังคับเลี้ยว จะวิ่งจากพวงมาลัยผ่านไฟร์วอลล์ของรถ รถยนต์ใหม่หลายคันมีแกนบังคับเลี้ยวที่หักในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุ เพื่อป้องกันการบาดเจ็บสาหัสของผู้ขับขี่

• ณ จุดนี้ ในรถยนต์ที่มีพวงมาลัยเพาเวอร์แบบไฮดรอลิก เพลาพวงมาลัยจะเข้าสู่วาล์วโรตารี่โดยตรง วาล์วโรตารี่จะเปิดและปิดขณะหมุนเพื่อให้น้ำมันไฮดรอลิกอัดแรงดันช่วยแกนพวงมาลัยในการหมุนเฟืองเกียร์ สิ่งนี้อำนวยความสะดวกในการจัดการอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความเร็วต่ำและเมื่อหยุด

  • พวงมาลัยเพาเวอร์ไฮดรอลิกใช้ปั๊มไฮดรอลิกที่ขับเคลื่อนด้วยสายพานที่เชื่อมต่อกับเครื่องยนต์ของรถ ปั๊มเพิ่มแรงดันน้ำมันไฮดรอลิกและสายไฮดรอลิกวิ่งจากปั๊มไปยังวาล์วหมุนที่ฐานของเพลาบังคับเลี้ยว ผู้ขับขี่หลายคนชอบพวงมาลัยเพาเวอร์ประเภทนี้ ทั้งในด้านการใช้งานจริงและข้อเสนอแนะที่ได้รับจากผู้ขับขี่ ด้วยเหตุนี้ รถสปอร์ตส่วนใหญ่จึงใช้พวงมาลัยเพาเวอร์แบบไฮดรอลิกหรือไม่ใช้เลยมานานหลายทศวรรษ อย่างไรก็ตาม ความก้าวหน้าล่าสุดของพวงมาลัยเพาเวอร์ไฟฟ้าได้นำไปสู่ยุคใหม่ของรถสปอร์ตพวงมาลัยเพาเวอร์ไฟฟ้า

• หากรถยนต์มีมอเตอร์ไฟฟ้าติดตั้งอยู่ที่แกนพวงมาลัยแทน แสดงว่ารถยนต์นั้นติดตั้งพวงมาลัยเพาเวอร์ไฟฟ้า ระบบนี้ให้ความยืดหยุ่นอย่างมากในการเลือกตำแหน่งที่จะติดตั้งมอเตอร์ไฟฟ้า ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการติดตั้งเพิ่มเติมในรถยนต์รุ่นเก่า ระบบนี้ยังไม่ต้องใช้ปั๊มไฮโดรลิกอีกด้วย

  • พวงมาลัยพาวเวอร์ไฟฟ้าใช้มอเตอร์ไฟฟ้าช่วยหมุนเพลาพวงมาลัยหรือเฟืองตรง เซ็นเซอร์ที่อยู่บนแกนบังคับเลี้ยวจะกำหนดว่าคนขับหมุนพวงมาลัยหนักแค่ไหน และบางครั้งยังกำหนดแรงที่ใช้เพื่อหมุนพวงมาลัยด้วย (เรียกว่าความไวต่อความเร็ว) จากนั้นคอมพิวเตอร์ของรถจะประมวลผลข้อมูลนี้และใช้แรงที่เหมาะสมกับมอเตอร์ไฟฟ้าเพื่อช่วยให้คนขับควบคุมรถได้ในพริบตา แม้ว่าระบบนี้จะสะอาดกว่าและต้องการการบำรุงรักษาน้อยกว่าระบบไฮดรอลิก แต่ผู้ขับขี่หลายคนบอกว่าพวงมาลัยเพาเวอร์แบบไฟฟ้ารู้สึกว่าไม่เข้าท่าเกินไป และสามารถช่วยได้มากเกินไปในหลายกรณี อย่างไรก็ตาม ระบบพวงมาลัยพาวเวอร์ไฟฟ้าจะพัฒนาไปตามรุ่นปี ดังนั้นชื่อเสียงจึงเปลี่ยนไป

• หากไม่มีสิ่งใดที่ปลายเพลาพวงมาลัยนอกเหนือจากเฟืองขับ แสดงว่ารถไม่มีพวงมาลัยเพาเวอร์ เกียร์อยู่เหนือแร็คพวงมาลัย

  • แร็คพวงมาลัยเป็นแถบโลหะยาวที่ขนานกับเพลาหน้า ฟันที่เรียงตัวเป็นเส้นตรงตามด้านบนของชั้นวาง เรียงตัวพอดีกับฟันเฟืองขับ เกียร์จะหมุนและเลื่อนแร็คพวงมาลัยในแนวนอนไปทางซ้ายและขวาระหว่างล้อหน้า ชุดประกอบนี้มีหน้าที่แปลงพลังงานการหมุนของพวงมาลัยเป็นการเคลื่อนที่ไปทางซ้ายและขวา ซึ่งมีประโยชน์ในการเคลื่อนล้อทั้งสองขนานกัน ขนาดของเฟืองที่สัมพันธ์กับแร็คพวงมาลัยจะเป็นตัวกำหนดว่าต้องใช้การหมุนพวงมาลัยกี่รอบจึงจะหมุนรถได้ในระดับหนึ่ง เกียร์ที่เล็กกว่าหมายถึงการหมุนของล้อที่เบากว่า แต่รอบที่มากขึ้นเพื่อให้ล้อหมุนไปตลอดทาง

• คันเบ็ดอยู่ที่ปลายทั้งสองข้างของแร็คพวงมาลัย

  • เน็คไทเป็นชิ้นส่วนเชื่อมต่อที่บางและยาวซึ่งจำเป็นต้องแข็งแรงมากเมื่อกดหรือดึงเท่านั้น แรงที่มุมต่างกันอาจทำให้คันหักงอได้ง่าย

• คันบังคับเลี้ยวจะเชื่อมต่อกับสนับมือบังคับเลี้ยวทั้งสองด้าน และสนับมือบังคับเลี้ยวจะควบคุมล้อให้เลี้ยวซ้ายและขวาควบคู่กัน

สิ่งที่ควรคำนึงถึงเกี่ยวกับระบบบังคับเลี้ยวก็คือ ไม่ใช่ระบบเดียวในรถยนต์ที่ต้องขับเคลื่อนด้วยความเร็วอย่างแม่นยำ ระบบกันสะเทือนยังเคลื่อนไหวค่อนข้างมาก ซึ่งหมายความว่าการเลี้ยวรถที่วิ่งผ่านพื้นผิวที่เป็นหลุมเป็นบ่อจะดีกว่าหากสามารถเคลื่อนล้อหน้าไปด้านข้างและขึ้นและลงได้ในเวลาเดียวกัน นี่คือที่มาของข้อต่อลูก ข้อต่อนี้ดูเหมือนข้อต่อลูกบนโครงกระดูกมนุษย์ ส่วนประกอบนี้ให้การเคลื่อนไหวอย่างอิสระ ทำให้ระบบบังคับเลี้ยวและระบบกันสะเทือนแบบไดนามิกทำงานควบคู่กันไป

การบำรุงรักษาและข้อกังวลอื่น ๆ

ด้วยการเคลื่อนไหวมากมายที่ต้องควบคุมภายใต้แรงที่มาก ระบบบังคับเลี้ยวจึงสามารถโจมตีได้อย่างแท้จริง ชิ้นส่วนได้รับการออกแบบเพื่อรองรับน้ำหนักของรถที่เลี้ยวอย่างรวดเร็วด้วยความเร็วสูงสุด เมื่อบางอย่างล้มเหลวและผิดพลาด มักเกิดจากการสึกหรอเป็นเวลานาน การกระแทกหรือการชนที่รุนแรงอาจทำให้ส่วนประกอบแตกหักได้ชัดเจนยิ่งขึ้น ก้านผูกที่หักอาจทำให้ล้อข้างหนึ่งหมุนและอีกล้อหนึ่งอยู่ตรง ซึ่งเป็นสถานการณ์ที่แย่มาก ลูกหมากที่สึกหรอสามารถส่งเสียงเอี๊ยดอ๊าดและทำให้บังคับเลี้ยวลำบากเล็กน้อย เมื่อใดก็ตามที่เกิดปัญหา อย่าลืมตรวจสอบทันทีเพื่อความปลอดภัยและความสามารถในการขับขี่ของรถ