Verschiedene Arten von Lenkradstrukturen und -merkmalen

1 Mechanische Lenkung

Das mechanische Lenkung ist eine rein mechanische Struktur, die während des Lenkvorgangs nur durch menschliche Kraft angetrieben wird, ohne äußere Kraft. Die am weitesten verbreiteten sind Zahnstangenlenkung, Schneckengetriebe-Lenkung, und Schneckengetriebe-Kurbel-Finger-Pin-Lenkung Lenkung.

1) Zahnstangenlenkung

a. Was ist eine Zahnstangenlenkung?

Das Zahnstangengetriebe ist die einfachste Struktur und am einfachsten herzustellen. Das Zahnstangengetriebe besteht hauptsächlich aus Zahnrädern, einer Zahnstange, einer Einstellschraube, einem Lenkgehäuse und einem Zahnstangenführungsblock. Zwischen der Einstellschraube und der Zahnstange befindet sich eine Feder, die gedreht wird, um der Zahnstange eine Kraft in Richtung des Zahnrads zu verleihen, wodurch die beiden eng zusammengefügt werden, und die Zahnstangenführung bezieht sich auf die Bewegung der Zahnstange. Das Lenkgetriebe befindet sich am unteren Ende der Lenkwelle und greift in die Zahnstange im Lenkgehäuse ein. Wenn der Fahrer das Lenkrad betätigt, wird das Zahnrad von der Lenkwelle gedreht, und das Ineinandergreifen von Zahnstange und Ritzel treibt die Bewegung der Zahnstange im Lenkgetriebe in horizontaler Richtung an, während das Ende der Lenkgetriebezahnstange mit dem Ende der Spurstange verbunden ist und so die Kraft auf den Achsschenkelarm überträgt und die Radeinschlagung zum Lenken antreibt.

b. Vor- und Nachteile von Zahnstangenlenkungen

• Vorteile: kompakte und einfache Struktur, niedrige Herstellungskosten, seine Übertragungseffizienz kann 90% erreichen, und wenn aufgrund von Verschleiß ein Spiel zwischen Zahnrad und Zahnstange besteht, können die Einstellschraube und die Feder, die im Lenkgehäuse installiert sind und sich hinter der Zahnstange befinden, um Druck auszuüben, das Spiel zwischen den Zähnen beseitigen, und da keine Lenkwippe und gerade Spurstange vorhanden sind, kann der Lenkrad-Drehwinkel erhöht werden.
• Nachteil: die Rückspiel-Effizienz ist zu hoch, bis zu 60%-70% bei unebener Fahrbahn, die meisten Stöße zwischen Lenkrad und Straße können auf das Lenkrad zurückübertragen werden, dieses Phänomen wird als Rückspiel bezeichnet, das Rückspiel-Phänomen erschwert es dem Fahrer, die Fahrrichtung des Autos genau zu kontrollieren, und verursacht Verletzungen des Fahrers durch das "Hand"-Phänomen. Dieses Phänomen wird als Rückspiel bezeichnet.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass große Autos fast keine reine mechanische Zahnstangenlenkung verwenden, sondern eher mit der Servolenkung, während kleine Autos eher Zahnstangenlenkungen verwenden, wie z. B. zivile Autos, Strandautos usw.

2) Schneckengetriebe-Lenkung

a. Was ist ein umlaufendes Kugel-Lenkgetriebe?

Die Hauptkomponenten des umlaufenden Kugel-Lenkgetriebes bestehen aus der Mutter, der Spindel, dem Lenkgehäuse und vielen kleinen Stahlkugeln. Die umlaufende Kugel in der umlaufenden Kugel-Lenkung bezieht sich auf diese kleinen Stahlkugeln. Die kleinen Stahlkugeln befinden sich in dem geschlossenen Rohr zwischen der Mutter und der Spindel. Die Lenksäule ist mit der Spindel verbunden. Wenn sich die Spindel dreht, kann die Spindel die Mutter nach oben und unten bewegen, und dann treibt die Mutter das Lenkgetriebe an, indem sie das Zahnrad drückt, um den Lenkzweck zu erreichen. Wenn sich die Spindel dreht, kann die Spindel die Mutter nach oben und unten bewegen, und dann kann die Mutter das Zahnrad drücken, um die Hin- und Herbewegung des Kurbelarms anzutreiben, um den Lenkzweck zu erreichen. In dieser Hinsicht hat die umlaufende Kugel-Lenkung zwei Übertragungsstufen: die Lenkspindel und die Lenkmutter bilden die erste Übertragungsstufe, und die Lenkspindel ist mit der Lenkwelle verbunden; die Zahnstange und das Zahnrad bilden die andere Übertragungsstufe, und die Zahnstange ist auf der unteren Ebene der Lenkmutter bearbeitet, und das Zahnrad ist mit der Zahnradwellenwelle integriert. Daher ist die Lenkmutter nicht nur das Folgeglied der ersten Stufe, sondern auch das aktive Glied der zweiten Stufe. Da die Lenkspindel und die Lenkmutter relativ zueinander gleiten, werden die Gewinde der beiden zu einer Laufbahn gemacht, um die Reibung und den Verschleiß zwischen ihnen zu reduzieren, und die Mitte der Laufbahn ist mit vielen Stahlkugeln ausgestattet, wodurch die Gleitreibung in Rollreibung umgewandelt wird. Die Lenkmutter ist mit zwei Stahlkugelkanälen ausgestattet, die mit Stahlkugeln gefüllt sind und mit der Laufbahn verbunden sind, wodurch zwei unabhängige geschlossene Kanäle für die umlaufenden und rollenden Stahlkugeln gebildet werden. Bei diesem Lenkvorgang rollen die kleinen Stahlkugeln ständig zyklisch in der geschlossenen Rohrleitung, daher wird diese Art von Lenkgetriebe als zyklisches Kugel-Lenkgetriebe bezeichnet.

b. Vor- und Nachteile von umlaufenden Kugel-Lenkgetrieben

• Vorteile: Im Vergleich zur Zahnstangenlenkung beruht die umlaufende Kugel-Lenkung stärker auf Rollreibung, daher ist die Übertragungseffizienz höher, der Rückstelleffekt ist besser, die Bedienung ist leichter und komfortabler, und der Verschleiß aller mechanischen Teile ist geringer, so dass die Lebensdauer relativ lang ist.
• Nachteile: Aufgrund der relativ komplexen Struktur ist es nicht einfach, die Servolenkung zu installieren, und aufgrund der zweistufigen Übertragung ist sie bei Verwendung der umlaufenden Kugel-Lenkung nicht stark. Der Herstellungsprozess ist relativ kompliziert. Die Rückübertragungseffizienz ist hoch, und die Straßenstöße werden leicht auf das Lenkrad zurückgeführt, was zu einer "Schlag"-Situation führt, und das Phänomen des Lenkradschüttelns und der Oszillation tritt leicht auf.

Wie oben erwähnt, wird das umlaufende Kugel-Lenkgetriebe meist in mittleren und großen Nutzfahrzeugen eingesetzt, und mit der allmählichen Aktualisierung und Verbesserung des Servolenkungssystems nimmt seine Verwendung in kleinen Autos allmählich ab.

3) Schneckengetriebe-Kurbel-Finger-Pin-Lenkung

a. Was ist eine Schneckengetriebe-Kurbel-Finger-Pin-Lenkung?

Das Schneckengetriebe-Kurbel-Finger-Pin-Lenkgetriebe besteht hauptsächlich aus einer Lenkschnecke, einer Lenkkurbel, einem Fingerstift, einer Seitenabdeckung und einem Lenkgetriebegehäuse usw. Das Lenkgetriebegehäuse ist am Lenkgetriebeträger des Fahrzeugrahmens befestigt, und die Übertragungseinheit ist im Gehäuse installiert. Die Lenkschnecke ist das aktive Teil und hat trapezförmige Gewinde, die an den beiden Kugellagern an beiden Enden des Lenkgetriebegehäuses gelagert sind, und der Fingerstift, der am Ende der Kurbel installiert ist, ist das Folgeglied. Wenn das Auto gelenkt wird, treibt der Fahrer die Lenkschnecke über das Lenkrad an, wodurch der Fingerstift mit ihr in Eingriff kommt, um sich selbst zu drehen und eine Kreisbewegung um die Achse der Kurbelwelle in der Gewindefurche der Schnecke mit der Kurbel als Radius auszuführen, um so die Kurbel anzutreiben und dann die Schwingung des Lenkhebels zu erreichen, um das Lenken des Autos zu erreichen.

b.  Vor- und Nachteile der Schneckengetriebe-Kurbel-Finger-Pin-Lenkung

• Vorteile: Die Fingerstift-Lenkung arbeitet unter vollständiger Rollreibung, daher hat sie eine hohe Übertragungseffizienz und leichte Handhabung, und es ist einfach, das gesamte Fahrzeug anzuordnen und zu warten und die Fahrsicherheit aufgrund der segmentierten Lenkwelle zu verbessern. Die Rückübertragungseffizienz ist niedrig, die Straßenstoßkraft auf das Lenkrad ist gering, gute Stabilität, einfache Herstellung, einfache Wartung
• Nachteile: das Volumen ist groß, ungünstige Anordnung.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Schneckengetriebe-Kurbel-Finger-Pin-Lenkgetriebe meist für große Fahrzeuge verwendet wird, die eine große Lenkkraft erfordern.

2 Servolenkung (Servolenkungssystem)

Eine Servolenkung ist tatsächlich eine Kombination aus mechanischem Lenkgetriebe und Lenkkraftaggregat. Derzeit sind die am weitesten verbreiteten hydraulischen Servolenkungssysteme (mechanisches hydraulisches Lenkgetriebe und elektrisch-hydraulische Servolenkung) und elektrische Servolenkungssysteme.

1) Hydraulisches Servolenkungssystem

a. Was ist das hydraulische Servolenkungssystem?

Die Hauptkomponenten des mechanischen hydraulischen Servolenkungssystems sind die Hydraulikpumpe, das Ölrohr, der V-Riemen, das Druckfluid-Steuerventil und der Öltank. Der Motor ist die Energiequelle des hydraulischen Servolenkungssystems, und die Lenkölpumpe wird vom Motor angetrieben. Das Lenksteuerventil liefert Lenkkraft, indem es die Richtung des Ölflusses und die Größe des Öldrucks steuert, wodurch die Kraft des Fahrers auf das Lenkrad reduziert und der Servolenkungseffekt erzielt wird. Über dem mechanischen hydraulischen Servolenkungssystem gibt es auch ein elektrohydraulisches Servolenkungssystem, dessen Struktur die hydraulische Reaktionsvorrichtung und das Fluidflussverteilungsventil sowie das zusätzliche elektronische Steuersystem umfasst, das einen Geschwindigkeitssensor, eine Servolenkungs-ECU, ein Magnetventil usw. enthält. Ein elektronisch gesteuertes hydraulisches Servolenkungssystem verwendet eine elektronische Steuereinheit, um die Rolle zu regulieren und die Leistung am Lenkrad entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit anzupassen, während die Größe der Hilfskraft des hydraulischen Systems durch Steuerung des Öffnungsgrads des Lenksteuerventils verändert wird, um unterschiedliche Geschwindigkeiten zur Anpassung der Leistungsmerkmale unterschiedlicher Hilfslenkkräfte zu erreichen.

b. Vor- und Nachteile des hydraulischen Servolenkungssystems

Für das mechanische hydraulische Servolenkungssystem hat es zwar gute Leistung und Fahrstabilität bei niedrigen und mittleren Geschwindigkeiten, aber die feste Leistungsabgabe macht das Lenkrad bei hohen Geschwindigkeiten zu empfindlich und verschlechtert das Fahrgefühl des Fahrers, und da der Motor die Ölpumpe während der Fahrt immer antreibt, führt dies zu einer Verschwendung von Motorleistung. Für das elektrohydraulische Servolenkungssystem ist die Größe der Leistung bei hoher und niedriger Geschwindigkeit unterschiedlich, und bei niedrigen Geschwindigkeiten ist die Systemleistung groß, und der Fahrer wird leichter und flexibler; bei hohen Geschwindigkeiten wird die Leistung geschwächt, so dass die Bedienungskraft des Fahrers zunimmt, im Vergleich zum hydraulischen System wird ein klares Fahrgefühl vermittelt, das nicht nur die Flexibilität der Lenkmanöver gewährleistet, sondern auch die Stabilität der Lenkung bei hohen Geschwindigkeiten und ein Gefühl der Sicherheit verbessert. Das elektrohydraulische System ist jedoch kompliziert und teuer, und die Nachteile des hydraulischen Servolenkungssystems wie geringe Effizienz und hoher Energieverbrauch sind noch nicht überwunden.

2) Was ist das elektrische Servolenkungssystem?

Das elektrische Servolenkungssystem besteht hauptsächlich aus der elektronischen Steuereinheit (ECU), dem Drehmoment und dem gleichen. Die erwarteten Daten zur Ausfallrate elektronischer Komponenten wie Halbleiter-Diskretelemente, Optokoppler, mikroelektronische Komponenten, Relais, elektrische Steckverbinder, Leistungsfilter, Kristalle, Stromrichter, Leiterplatten und Lötstellen im hydraulischen Manipulator-Controller können aus den relevanten Daten von GJB299C erhalten werden, und die spezifischen erwarteten Daten sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 zeigt die erwarteten Daten

Da die Lebensdauer elektronischer Produkte einer Exponentialverteilung gehorcht, R(t) = e-λt , ist es möglich, die Aufgabenzuverlässigkeit des hydraulischen Manipulator-Aufgabenprofils innerhalb von 15 Minuten zu berechnen als

4 Schlussfolgerung

Diese Arbeit veranschaulicht die Anwendung der Zuverlässigkeitsvorhersagemethode für den hydraulischen Unterwasser-Manipulator-Controller, indem die Zuverlässigkeits-Stress-Analyse-Methode auf einen bestimmten Typ von hydraulischem Unterwasser-Manipulator-Controller als Beispiel angewendet wird. Nach mehreren Tests dieses Typs von Unterwasserfahrzeugen ist sein hydraulischer Unterwasser-Manipulator-Controller noch nie ausgefallen, was beweist, dass die eingeführte Zuverlässigkeitsvorhersagemethode wirksam ist und die Zuverlässigkeit und Sicherheit von Unterwasseroperationen stark gewährleistet.