Pompa wspomagania kierownicy - budowa, rodzaje, zasada działania

Wspomaganie kierownicy nadal mocno zajmuje swoje miejsce w wielu kategoriach pojazdów i poszczególnych modelach samochodów osobowych. Ich kluczowym węzłem jest pompa, która zamienia moc silnika na ciśnienie wykonawcze płynu roboczego. Projekt jest ugruntowany i sprawdzony, co pozwala nam szczegółowo rozważyć go w ogólnym przypadku.

Wykonywane zadania i aplikacja

Ze swojej natury pompa hydrauliczna dostarcza energię do siłownika w postaci cyrkulacji płynu roboczego układu - specjalnego oleju pod wysokim ciśnieniem. Wykonana praca zależy od wielkości tego ciśnienia i prędkości przepływu. Dlatego wirnik pompy musi obracać się wystarczająco szybko, jednocześnie przemieszczając znaczne objętości w jednostce czasu.

Awaria pompy nie powinna prowadzić do zaprzestania kierowania, kołami nadal można skręcać, ale siła na kierownicy gwałtownie wzrośnie, co może być zaskoczeniem dla kierowcy. Stąd wysokie wymagania dotyczące niezawodności i trwałości, które spełnia sprawdzona konstrukcja, wybrana metoda wtrysku oraz dobre właściwości smarne płynu roboczego.

Opcje wykonania

Nie ma zbyt wielu odmian pomp hydraulicznych, w wyniku ewolucji pozostały tylko typy płytowe i zębate. Przeważnie używany jest ten pierwszy. Rzadko zapewnia się regulację ciśnienia, nie ma na to szczególnej potrzeby, wystarczająca jest obecność ograniczającego zaworu redukcyjnego.

W klasycznym wspomaganiu kierownicy zastosowano napęd mechaniczny wirnika pompy z koła pasowego wału korbowego silnika za pomocą napędu pasowego. Tylko bardziej zaawansowane układy elektrohydrauliczne wykorzystują napęd z silnikiem elektrycznym, co daje przewagę w dokładności sterowania, ale pozbawia główną zaletę hydrauliki - duże wzmocnienie mocy.

Konstrukcja najpopularniejszej pompy

Mechanizm łopatkowy działa poprzez przemieszczanie cieczy w małych objętościach z ich zmniejszeniem w procesie obracania wirnika i wyciskania oleju na rurę wylotową. Pompa składa się z następujących części:

• koło napędowe na wale wirnika;
• wirnik z lamelkami w rowkach na obwodzie;
• łożyska i uszczelnienia dławnicy wału w obudowie;
• stojan z eliptycznymi wnękami w objętości obudowy;
• regulujący zawór ograniczający;
• obudowa z mocowaniami silnika.

Zazwyczaj rotor obsługuje dwie wnęki robocze, co daje wzrost wydajności przy zachowaniu zwartej konstrukcji. Oba są absolutnie identyczne i znajdują się diametralnie przeciwnie do osi obrotu.

Kolejność pracy i wzajemne oddziaływanie składników

Pasek klinowy lub wieloklinowy napędza koło pasowe wału wirnika. Usadowiony na nim rotor wyposażony jest w szczeliny, w których swobodnie poruszają się metalowe płytki. Pod wpływem sił odśrodkowych są one stale dociskane do eliptycznej powierzchni wewnętrznej wnęki stojana.

Ciecz dostaje się do wnęk między płytami, po czym przemieszcza się w kierunku wylotu, gdzie jest przemieszczana ze względu na zmienną objętość wnęk. Biegnąc po zakrzywionych ściankach stojana, łopatki są zagłębiane w wirnik, po czym są ponownie wysuwane, zabierając kolejne porcje cieczy.

Ze względu na dużą prędkość obrotową pompa ma wystarczającą wydajność, wytwarzając ciśnienie około 100 bar podczas pracy „do postoju”.

Tryb martwego ciśnienia istniałby przy wysokich prędkościach obrotowych silnika, a koła obracały się do końca, gdy tłok siłownika nie mógł już dalej się poruszać. Jednak w takich przypadkach aktywowany jest sprężynowy zawór ograniczający, który otwiera się i rozpoczyna przepływ wsteczny płynu, zapobiegając nadmiernemu wzrostowi ciśnienia.

Tryby pompy są zaprojektowane w taki sposób, aby mogły dostarczać swoje maksymalne ciśnienie przy minimalnej prędkości obrotowej. Jest to konieczne przy manewrowaniu na prawie biegu jałowym, ale przy jak najlżejszym sterowaniu. Mimo dużego oporu w przypadku skręcania kół kierowanych na miejscu. Każdy wie, jak ciężka jest w tym przypadku kierownica bez napędu. Okazuje się, że pompa może być w pełni obciążona przy minimalnej prędkości wirnika, a po wzroście prędkości po prostu zrzuca część cieczy w przeciwnym kierunku przez zawór sterujący.

Pomimo tego, że takie tryby pracy z nadmierną wydajnością są regularne i zapewnione, działanie wspomagania kierownicy z kołami całkowicie skręconymi z bliskiej odległości jest bardzo niepożądane. Powodem tego jest przegrzanie płynu roboczego, przez co traci on swoje właściwości. Istnieje niebezpieczeństwo zwiększonego zużycia, a nawet awarii pompy.

Niezawodność, awarie i naprawy

Pompy wspomagania kierownicy są wysoce niezawodne i nie należą do materiałów eksploatacyjnych. Ale one też nie są wieczne. Usterki pojawiają się w postaci zwiększonego wysiłku na kierownicy, szczególnie podczas szybkich obrotów, kiedy pompa wyraźnie nie daje wymaganych osiągów. Pojawiają się wibracje i głośny szum, który znika po zdjęciu paska napędowego.

Naprawa pompy jest teoretycznie możliwa, ale zwykle jest to po prostu wymiana na oryginalną lub część zamienną z rynku wtórnego. Istnieje również rynek na jednostki regenerowane w fabryce, są one znacznie tańsze, ale mają prawie taką samą niezawodność.