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How the steering system works (Car Part 3) Rack and pinion - Power steering - Wheels and rolling
How the steering system works (Car Part 3) Rack and pinion - Power steering - Wheels and rolling
जब हम अपनी car का steering wheel घुमाते हैं, तो असल में क्या होता है? आइए, इस video में जानते हैं, जहाँ हम steering system के functions explain करेंगे।
Cars की एक fascinating बात ये है कि जब हम front wheels turn करते हैं, तो पूरा vehicle उसी direction में मुड़ जाता है। लेकिन सवाल ये है कि steering करने के बाद car एक precise curve क्यों follow करती है, सीधी line में क्यों नहीं चलती? इसका answer समझने के लिए हमें wheel की physics को जानना पड़ेगा—जो human history की सबसे बड़ी inventions में से एक है।
एक perfectly rolling wheel की speed उसके contact point पर हमेशा zero होनी चाहिए। इससे guarantee मिलती है कि stationary road और wheel के contact point के बीच कोई slippage नहीं होगा।अब सवाल आता है कि moving wheel की surface पर किसी point की velocity zero कैसे हो सकती है? असल में ऐसा इसलिए होता है क्योंकि wheel के दो तरह के movements होते हैं:एक तो वो car की trajectory के साथ move करता है,और दूसरा, अपने axis पर rotate करता है।
जब हम इन दोनों factors को wheel के bottom पर जोड़ते हैं, तो दिखता है कि ये एक-दूसरे के opposite directions में होते हैं और आपस में cancel हो जाते हैं।यही basic rule steering mechanism को समझने के लिए बहुत essential है।
सोचने वाली बात ये भी है कि wheel turn होने के बाद भी car सीधी दिशा में चलती रहती है। अगर हम wheel के contact point पर translational और rotational velocities को check करें, तो पता चलेगा कि rotational velocity inclined होती है, लेकिन translational velocity सीधी रहती है।यही reason है कि दोनों velocities एक-दूसरे को cancel नहीं कर पातीं, और car skid करने लगती है। Zero velocity condition achieve करने का एक ही तरीका है—ये ensure करना कि translational velocity भी inclined हो।
ये phenomenon तब होता है जब पूरी car एक center point के respect में turn करती है।
ऐसा सिर्फ उसी case में possible है जब पूरा vehicle एक center point के इर्द-गिर्द घूमे।इस view में साफ दिखता है कि ऐसी situation में सभी wheels perfect rolling condition में रहते हैं।
इसके अलावा, एक और fundamental aspect ये है कि इस perfect turn के लिए front wheels से निकली perpendicular lines actual rear wheel axis पर आकर एक common point पर मिलनी चाहिए। इसी condition को steering का principle कहा जाता है।अगर आप ध्यान से analyze करेंगे, तो समझेंगे कि left और right wheels के turning angles एक जैसे नहीं होते।
10 साल से भी ज़्यादा का experience industrial supplies में होने के कारण, JAES आज दुनिया की कई बड़ी automobile manufacturing companies का qualified partner बन चुका है।
यह company production process के दौरान ज़रूरी industrial components की wide range के लिए technical support provide करती है, जो अलग-अलग तरह के vehicles बनाने में काम आते हैं।
तो आखिर steering का mechanism और उसके outcomes क्या हैं?Perfect steering पाने के लिए ज़रूरी है कि left और right wheels अलग-अलग angles पर turn करें। यही काम करने के लिए steering mechanism use किया जाता है आजकल की ज़्यादातर गाड़ियों में जो steering mechanism use होता है, वो है rack and pinion type। चलिए देखते हैं कि ये mechanism vehicle को steer करने में कैसे काम करता है।
Cars की एक fascinating बात ये है कि जब हम front wheels turn करते हैं, तो पूरा vehicle उसी direction में मुड़ जाता है। लेकिन सवाल ये है कि steering करने के बाद car एक precise curve क्यों follow करती है, सीधी line में क्यों नहीं चलती? इसका answer समझने के लिए हमें wheel की physics को जानना पड़ेगा—जो human history की सबसे बड़ी inventions में से एक है।
एक perfectly rolling wheel की speed उसके contact point पर हमेशा zero होनी चाहिए। इससे guarantee मिलती है कि stationary road और wheel के contact point के बीच कोई slippage नहीं होगा।अब सवाल आता है कि moving wheel की surface पर किसी point की velocity zero कैसे हो सकती है? असल में ऐसा इसलिए होता है क्योंकि wheel के दो तरह के movements होते हैं:एक तो वो car की trajectory के साथ move करता है,और दूसरा, अपने axis पर rotate करता है।
जब हम इन दोनों factors को wheel के bottom पर जोड़ते हैं, तो दिखता है कि ये एक-दूसरे के opposite directions में होते हैं और आपस में cancel हो जाते हैं।यही basic rule steering mechanism को समझने के लिए बहुत essential है।
सोचने वाली बात ये भी है कि wheel turn होने के बाद भी car सीधी दिशा में चलती रहती है। अगर हम wheel के contact point पर translational और rotational velocities को check करें, तो पता चलेगा कि rotational velocity inclined होती है, लेकिन translational velocity सीधी रहती है।यही reason है कि दोनों velocities एक-दूसरे को cancel नहीं कर पातीं, और car skid करने लगती है। Zero velocity condition achieve करने का एक ही तरीका है—ये ensure करना कि translational velocity भी inclined हो।
ये phenomenon तब होता है जब पूरी car एक center point के respect में turn करती है।
ऐसा सिर्फ उसी case में possible है जब पूरा vehicle एक center point के इर्द-गिर्द घूमे।इस view में साफ दिखता है कि ऐसी situation में सभी wheels perfect rolling condition में रहते हैं।
इसके अलावा, एक और fundamental aspect ये है कि इस perfect turn के लिए front wheels से निकली perpendicular lines actual rear wheel axis पर आकर एक common point पर मिलनी चाहिए। इसी condition को steering का principle कहा जाता है।अगर आप ध्यान से analyze करेंगे, तो समझेंगे कि left और right wheels के turning angles एक जैसे नहीं होते।
10 साल से भी ज़्यादा का experience industrial supplies में होने के कारण, JAES आज दुनिया की कई बड़ी automobile manufacturing companies का qualified partner बन चुका है।
यह company production process के दौरान ज़रूरी industrial components की wide range के लिए technical support provide करती है, जो अलग-अलग तरह के vehicles बनाने में काम आते हैं।
तो आखिर steering का mechanism और उसके outcomes क्या हैं?Perfect steering पाने के लिए ज़रूरी है कि left और right wheels अलग-अलग angles पर turn करें। यही काम करने के लिए steering mechanism use किया जाता है आजकल की ज़्यादातर गाड़ियों में जो steering mechanism use होता है, वो है rack and pinion type। चलिए देखते हैं कि ये mechanism vehicle को steer करने में कैसे काम करता है।
इस mechanism के बीच में एक rack होता है, जो सिर्फ straight line में move करने के लिए constrained रहता है।Steering pinion इस rack को move कराता है, और फिर movement एक part तक पहुँचता है जिसे steering arm कहते हैं, जो दोनों wheels से जुड़ा होता है।Steering arm का movement limited होता है, इसलिए ये सिर्फ अपने axis के along rotational motion कर सकता है।Steering arm को car frame से एक roller bearing के through जोड़ा जाता है, जिससे ये सिर्फ घूम सकता है।अब tie rod steering arm और rack के बीच की linkage होती है, और ये दोनों तरह की motion कर सकती है—translational भी और rotational भी।
चलिए देखते हैं कि जब rack move करता है, तो wheels के साथ क्या होता है।आप observe कर सकते हैं कि left और right wheels अलग-अलग angles पर turn करते हैं।अगर आप ध्यान से देखेंगे कि left और right wheels की imaginary lines कहाँ मिलती हैं, तो पाएंगे कि ये meeting point हमेशा rear wheel line पर आता है।
तो इस तरह rack and pinion mechanism steering के लिए ज़रूरी सारी conditions को पूरी तरह satisfy करता है।इसी वजह से vehicle बिना slip किए आसानी से turn ले पाता है।
अभी तक जिस steering को हमने analyze किया, वो manual type था।लेकिन आजकल ज़्यादातर cars में electric motor assisted power steering use किया जाता है।Electric power steering का फायदा ये है कि steering action बिना ज़्यादा effort के और ज़्यादा accuracy के साथ होता है।
आगे बढ़ते हुए, हम देखते हैं कि एक brushless DC motor steering column और pinion को drive करती है।ये motor अपनी capability दिखाती है कि वो दोनों directions में rotate कर सकती है—clockwiseऔर counterclockwise।
एक Electronic Control Unit (ECU) decide करती है कि motor को steering column तक कितना power transfer करना चाहिए।ECU इसके लिए कई inputs लेती है, जैसे:driver ने steering wheel पर कितना torque लगाया है,steering angle क्या है,steering wheel की speed कितनी है,और vehicle की speed क्या है।इन सब inputs के आधार पर ECU calculate करती है और फिर सही torque supply करने का फैसला लेती है।
Driver के torque input को measure करने के लिए अक्सर Hall effect based sensor और torsion bar arrangement use किया जाता है।
Motor की power assistance की वजह से steering wheel को घुमाना driver के लिए almost effortless हो जाता है।
यहाँ तक कि अगर tyre puncture भी हो जाए, तब भी power steering system driver को vehicle की trajectory control करने में मदद करता है।लेकिन अगर steering wheel बहुत hard लग रहा है, तो इसका मतलब हो सकता है कि steering gear में कोई issue है, या फिर power steering खराब हो गया है।इसके अलावा, reason ये भी हो सकता है कि front tyres में pressure कम है, या फिर wheel alignment और camber angle को adjust करने की ज़रूरत है।
Next episode में हम braking system और इसके electronic components के बारे में बात करेंगे, जैसे कि Electronic Stability Program (ESP)।
चलिए देखते हैं कि जब rack move करता है, तो wheels के साथ क्या होता है।आप observe कर सकते हैं कि left और right wheels अलग-अलग angles पर turn करते हैं।अगर आप ध्यान से देखेंगे कि left और right wheels की imaginary lines कहाँ मिलती हैं, तो पाएंगे कि ये meeting point हमेशा rear wheel line पर आता है।
तो इस तरह rack and pinion mechanism steering के लिए ज़रूरी सारी conditions को पूरी तरह satisfy करता है।इसी वजह से vehicle बिना slip किए आसानी से turn ले पाता है।
अभी तक जिस steering को हमने analyze किया, वो manual type था।लेकिन आजकल ज़्यादातर cars में electric motor assisted power steering use किया जाता है।Electric power steering का फायदा ये है कि steering action बिना ज़्यादा effort के और ज़्यादा accuracy के साथ होता है।
आगे बढ़ते हुए, हम देखते हैं कि एक brushless DC motor steering column और pinion को drive करती है।ये motor अपनी capability दिखाती है कि वो दोनों directions में rotate कर सकती है—clockwiseऔर counterclockwise।
एक Electronic Control Unit (ECU) decide करती है कि motor को steering column तक कितना power transfer करना चाहिए।ECU इसके लिए कई inputs लेती है, जैसे:driver ने steering wheel पर कितना torque लगाया है,steering angle क्या है,steering wheel की speed कितनी है,और vehicle की speed क्या है।इन सब inputs के आधार पर ECU calculate करती है और फिर सही torque supply करने का फैसला लेती है।
Driver के torque input को measure करने के लिए अक्सर Hall effect based sensor और torsion bar arrangement use किया जाता है।
Motor की power assistance की वजह से steering wheel को घुमाना driver के लिए almost effortless हो जाता है।
यहाँ तक कि अगर tyre puncture भी हो जाए, तब भी power steering system driver को vehicle की trajectory control करने में मदद करता है।लेकिन अगर steering wheel बहुत hard लग रहा है, तो इसका मतलब हो सकता है कि steering gear में कोई issue है, या फिर power steering खराब हो गया है।इसके अलावा, reason ये भी हो सकता है कि front tyres में pressure कम है, या फिर wheel alignment और camber angle को adjust करने की ज़रूरत है।
Next episode में हम braking system और इसके electronic components के बारे में बात करेंगे, जैसे कि Electronic Stability Program (ESP)।