The Reasons Steering Wheels are Round

Bilar har rattar, men cyklar har styre. Varför är det så? Och varför hjul? Det finns så mycket variation i bilar, så varför kryddar inte biltillverkarna saker med fyrkantiga eller triangelformade "ratt"?

Varför är rattarna runda? Här är fyra enkla anledningar till att rattar är runda:

1. Symmetri

2. Fysik

3. Komfort

4. Säkerhet

Vi kommer att förklara var och en av dessa mer detaljerat också och också styra dig mot några andra alternativ som har prövats för att vända en bil i den riktning vi vill att den ska ta oss.

Snabbnavigering Rörelsens symmetri Fysiken bakom ratten Kuggstångs- och kugghjulssystemet Styrboxsystemet SäkerhetKomfortAndra typer av rattstyrdämpare Styrstyren Fyrkantiga rattar Bottom Line

Rörelsens symmetri

Enbart rörelsesymmetri är en av de största anledningarna till att rattar är runda. För att inte tala om komforten och hurenkelt det är att styra med en rund ratt.

Men för att göra saker ännu enklare är ratten perfekt balanserad för drift, vilket innebär att det krävs samma mängd kraft för att flytta hjulet från vilken punkt som helst på hjulet, jämfört med någon annan form.

All annan form för en kontrollarm skulle leda till en obalans i viktfördelningen av själva styrreglagen. En kvadrat enheten skulle vara besvärlig att styra och skulle begränsa handplacering på styrreglagen. En triangelform skulle alltid leda till en obekväm körställning.

Med en cirkel kan du placera händerna var du vill och fortfarande ha lite utrymme att röra dig på.

Cirkelformen gör parkeringen enkel och möjligt. Alla andra konfigurationer skulle göra det svårt att parkera och köra bakåt. Föreställ dig att försöka parallellparkera med ett fyrkantigt "hjul". Många av oss skulle aldrig ha klarat ett körprov.

I den här videon kan du se hur föraren enkelt kan vrida på ratten och göra korrigeringar relativt lätt.

Fysiken bakom ratten

Ingenjörer använder cirkeln för att få ut det mesta vridmomentet från en enda rotationspunkt. Vridmomentet från ratten kommer där vinkeln är mellan kraftpunkten och axeln till energilinjen.

Det enda sättet att maximera vridmomentet på alla optimala punkter är att använda en cirkel. Med en cirkel kan ett fordon ha konsekvent vridmoment i alla rörelsevinklar. Amardip Ghodichor, Senior Engineer på Hella India Automotive, förklarar denna teori här.

Det finns två olika typer av styrsystem som gör att ett fordon kan svänga på rätt sätt, inklusive de fina U-svängarna som alla kontrollerar när de köper en ny bil:Kuggstångssystemet och växellådan . Båda systemen använder spakar och vinklar för att vrida hjulen på rätt plats för den avsedda destinationen.

Kuggstångssystemet

Kuggstångssystemet fungerar genom att en rattstång är ansluten till en kardanled. Kardanleden gör att ratten kan sitta kvar på ett ställe utan att behöva flytta den från sida till sida för att styra.

Det finns ett stift längst ner på rattstångsanslutningarna som är anslutna till en kuggstång. När hjulet vrids vrider drevet kuggstången , som trycker eller drar hjulen i den riktning de behöver gå för att göra svängen.

Rattboxsystemet

Rattboxsystemet fungerar genom att placera rattstången inuti en växellåda, som håller en stång med en spiral inskuren i den, och en tapp som vrids med ratten. När du vrider på hjulet roterar mekanismen pinnen, som vrider hjulet.

I början av den här videon kan du se den grundläggande funktionen för hur servostyrningen fungerar.

Säkerhet

Den cirkulära designen av en ratt ger föraren kontroll över hela fordonet och tid att reagera på plötsliga rörelser i vägen. På grund av den cirkulära designen i ratten kan du ta tag i ratten i vilken position som helst, och det krävs lika mycket kraft och samma rotationsavstånd för att svänga fordonet.

Om en förare behöver flytta över ett körfält plötsligt kan de utföra denna uppgift med minimal ansträngning , och rörelsen är densamma varje gång.

I händelse av en krasch finns det inga skarpa vinklar som kan orsaka punktering av operatörens bukområde. Med en kvadrat, triangel eller oktagon finns möjligheten för buksår eller punkteringar vid en krasch.

För att inte tala om att det skulle bli ganska svårt att styra och bibehålla en konstant framåtrörelse med någon annan form.

Komfort

>

Cirkeln gör att rörelse kan uppstå angående människokroppens form i sittande läge. Oavsett vilken storlek eller form på föraren som sätter sig bakom ratten är rörelsen, rörelsen och känsligheten alltid densamma.

Om någons vikt inte har kommit ikapp sin längd ännu, är hjulet fortfarande bekvämt nog att justera för körning.

Handplacering är avgörande när man försöker hitta den perfekta platsen att köra. Oavsett om det är klockan 10 och 2 (eller de för närvarande rekommenderade 9 och 3) eller till och med 8 och 4, är det enda sättet alla dessa kombinationer är möjliga med en rund ratt.

Föreställ dig att du försöker hitta 9 och 3 på ett triangulärt "ratt".

Andra typer av styrning

Runda rattar är inte det enda sättet att vända en bil. Här är några andra sätt som har prövats.

Rotterstyrning

Tidiga bilar använde en styrspak i Tiller-stil som en fraktform för att styra ett roder. Spaken skulle behöva skjutas i motsatt riktning mot avsedd färd . Spaken trycks åt höger, hjulen svänger och fordonet svänger åt vänster.

Med en ratt vrider föraren ratten i den riktning de vill gå.

Vissa tillverkare använde rorkultens styrdesign i början av 1900-talet i England. Rauch and Lang Carriage Company var ett av de sista företagen som övergav rorkultsstyrningen till förmån för att använda ratten.

Stegbilar använder rorkultsstyrning för att styra släpet där stegen är kopplad till släpet. Sme liggande cyklar använder också styrsystemet med en person som sitter nästan liggande inuti cykeln med spaken placerad mellan benen upp till bröstet på föraren.

Den lilla röda vagnen använder även rorkultsstyrning och skotrar.

Trikes och 4-hjulingar använder rorkultsstyrning för att styra fordonet. Andra fordon använder fortfarande rorkulten som en effektiv metod för att styra fartyget. Det är mestadels långsamtgående fordon eller fjärrstyrda fordon.

Styre

Eftersom vi är vana vid styre på cyklar och motorcyklar, varför inte använda dem för bilar?

Motorcyklar och andra lätta fordon använder styre istället för ratt eftersom det inte är mycket involverat i att vända cykeln , som enkelt kan styras med styret.

Med ett stort fyrhjuligt fordon skulle styret bli för svårt att styra bilen i högre hastigheter; därför behöver du hävstång, eller ett kuggstångssystem, som kräver ett hjul.

Dessutom, om en bil hade styre, kunde du bara vrida handtagen så långt som instrumentbrädan tillåter dig. Det finns inget sätt att du någonsin skulle kunna göra en 90 graders sväng med en instrumentbräda i vägen.

Det betyder dock inte att någon inte har försökt bygga en bil med styre. Kolla in den här bilden.

Fyrkantiga rattar

Då och då försöker en tillverkare något annat. Chrysler använde ett fyrkantigt "hjul" i sin Plymouth Fury 1960-1964. Den brittiska biltillverkaren provade något de kallade "quartic" för sina Austin Allegro 1978-1982 modeller. Det gick inte heller. För att se bilder på dessa, och några andra udda varianter, följ den här länken.

Bottom Line

Även om bilar en dag skulle kunna styras av någon annan mekanism, har vi varit så vana vid att kalla dem styrande "hjul" att vi tror att de alltid kommer att kallas det.