Zasada działania przekładni kierowniczej ze wspomaganiem
Zawartość
Zasada działania przekładni kierowniczej opiera się na krótkotrwałym działaniu ciśnienia generowanego przez pompę na cylinder, co powoduje przesunięcie zębatki we właściwym kierunku, ułatwiając kierowcy kierowanie samochodem. Dlatego samochody ze wspomaganiem kierownicy są znacznie wygodniejsze, szczególnie podczas manewrowania przy małych prędkościach lub jazdy w trudnych warunkach, ponieważ taki bagażnik przejmuje większość obciążenia potrzebnego do skręcenia koła, a kierowca wydaje mu tylko polecenia, nie tracąc przy tym sprzężenia zwrotnego z drogi. .
Przekładnia kierownicza w przemyśle samochodów osobowych od dawna wypiera inne typy podobnych urządzeń ze względu na swoje właściwości techniczne, o których mówiliśmy tutaj (Jak działa przekładnia kierownicza). Jednak pomimo prostoty konstrukcji zasada działania przekładni kierowniczej ze wzmacniaczem hydraulicznym, czyli wzmacniaczem hydraulicznym, jest nadal niezrozumiała dla większości właścicieli samochodów.
Ewolucja układu kierowniczego – krótki przegląd
Od czasu pojawienia się pierwszych samochodów podstawą układu kierowniczego stał się reduktor biegów o dużym przełożeniu, który na różne sposoby obraca przednie koła pojazdu. Początkowo była to kolumna z dwójnogiem przymocowanym od dołu, więc trzeba było zastosować skomplikowaną konstrukcję (trapez), aby przenieść siłę docisku na zwrotnice, do których przykręcone były przednie koła. Następnie wynaleziono zębatkę, a także skrzynię biegów, która bez dodatkowych konstrukcji przekazywała siłę skrętu na przednie zawieszenie i wkrótce tego typu mechanizm kierowniczy wszędzie zastąpił kolumnę.
Ale głównej wady wynikającej z zasady działania tego urządzenia nie dało się pokonać. Zwiększenie przełożenia umożliwiło obrót kierownicy, zwanej także kierownicą lub kierownicą, bez wysiłku, ale wymusiło więcej obrotów, aby przesunąć zwrotnicę z skrajnie prawego do skrajnego lewego położenia i odwrotnie. Zmniejszenie przełożenia spowodowało ostrzejsze sterowanie, ponieważ samochód reagował mocniej nawet na lekkie przesunięcie kierownicy, ale prowadzenie takiego samochodu wymagało dużej siły fizycznej i wytrzymałości.
Próby rozwiązania tego problemu podejmowano od początku XX wieku, a część z nich dotyczyła hydrauliki. Sam termin „hydraulika” pochodzi od łacińskiego słowa hydro (hydro), które oznaczało wodę lub jakąś płynną substancję porównywalną pod względem płynności do wody. Jednak do początku lat 50. ubiegłego wieku wszystko ograniczało się do próbek eksperymentalnych, których nie można było wprowadzić do masowej produkcji. Przełom nastąpił w 1951 roku, kiedy Chrysler wprowadził na rynek pierwsze masowo produkowane wspomaganie kierownicy (GUR), które współpracowało z kolumną kierownicy. Od tego czasu ogólna zasada działania hydraulicznego drążka kierowniczego lub kolumny pozostała niezmieniona.
Pierwsze wspomaganie kierownicy miało poważne wady:
- mocno obciążony silnik;
- wzmocniłem kierownicę tylko przy średnich i dużych prędkościach;
- przy wysokich obrotach silnika wytwarzało nadciśnienie (ciśnienie) i kierowca tracił kontakt z drogą.
Dlatego normalnie działający hydrauliczny wzmacniacz pojawił się dopiero na przełomie XXI i XXI wieku, kiedy zgrabiarka stała się już głównym mechanizmem kierowniczym.
Jak działa wzmacniacz hydrauliczny
Aby zrozumieć zasadę działania hydraulicznego drążka kierowniczego, należy wziąć pod uwagę zawarte w nim elementy i funkcje, jakie pełnią:
- pompa;
- zawór redukcyjny ciśnienia;
- zbiornik wyrównawczy i filtr;
- cylinder (cylinder hydrauliczny);
- dystrybutor.
Każdy element jest częścią wzmacniacza hydraulicznego, dlatego prawidłowe działanie wspomagania kierownicy jest możliwe tylko wtedy, gdy wszystkie elementy wyraźnie spełniają swoje zadanie. Ten film pokazuje ogólną zasadę działania takiego systemu.
Pompa
Zadaniem tego mechanizmu jest stały obieg płynu (oleju hydraulicznego, ATP lub ATF) przez układ wspomagania kierownicy z wytworzeniem pewnego ciśnienia wystarczającego do skręcenia kół. Pompa wspomagania układu kierowniczego jest połączona paskiem z kołem pasowym wału korbowego, ale jeśli samochód jest wyposażony w elektryczny wzmacniacz hydrauliczny, wówczas jego działanie zapewnia oddzielny silnik elektryczny. Wydajność pompy dobiera się tak, aby nawet na biegu jałowym zapewniała obrót maszyny, a nadciśnienie powstające przy wzroście prędkości obrotowej jest kompensowane przez zawór redukcyjny ciśnienia.
Pompa wspomagania układu kierowniczego składa się z dwóch typów:
- blaszkowate;
- koło zębate.
pompa wspomagania kierownicy
W samochodach osobowych z zawieszeniem hydraulicznym jedna pompa zapewnia działanie obu układów – wspomagania kierownicy i zawieszenia, ale działa na tej samej zasadzie. Różni się od zwykłego jedynie zwiększoną mocą.
zawór redukcyjny
Ta część wzmacniacza hydraulicznego działa na zasadzie zaworu obejściowego, składającego się z kulki blokującej i sprężyny. Podczas pracy pompa wspomagania układu kierowniczego wytwarza obieg płynu o określonym ciśnieniu, ponieważ jej wydajność jest wyższa niż przepustowość węży i innych elementów. Wraz ze wzrostem prędkości obrotowej silnika wzrasta ciśnienie w układzie wspomagania kierownicy, działające poprzez kulkę na sprężynę. Sztywność sprężyny dobiera się tak, aby zawór otwierał się przy określonym ciśnieniu, a średnica kanałów ograniczała jego przepustowość, dzięki czemu praca nie prowadziła do gwałtownego spadku ciśnienia. Po otwarciu zaworu część oleju omija układ, co stabilizuje ciśnienie na wymaganym poziomie.
Zawór redukcyjny ciśnienia układu wspomagania kierownicy
Pomimo tego, że reduktor ciśnienia jest zamontowany wewnątrz pompy, jest to ważny element wspomagania hydraulicznego, dlatego dorównuje innym mechanizmom. Jego nieprawidłowe działanie lub nieprawidłowe działanie zagraża nie tylko wspomaganiu kierownicy, ale także bezpieczeństwu ruchu drogowego, w przypadku pęknięcia przewodu zasilającego na skutek nadmiernego ciśnienia hydraulicznego lub pojawienia się nieszczelności, zmieni się reakcja samochodu na kręcenie kierownicą, a niedoświadczony kierowca osoba za kierownicą ryzykuje, że nie poradzi sobie z zarządzaniem. Dlatego urządzenie drążka kierowniczego ze wzmacniaczem hydraulicznym oznacza maksymalną niezawodność zarówno całej konstrukcji jako całości, jak i każdego pojedynczego elementu.
Zbiornik wyrównawczy i filtr
Podczas działania wspomagania układu kierowniczego płyn hydrauliczny przepływa przez układ wspomagania kierownicy pod wpływem ciśnienia wytwarzanego przez pompę, co prowadzi do nagrzewania się i rozszerzania oleju. Zbiornik wyrównawczy przyjmuje nadmiar tego materiału, dzięki czemu jego objętość w układzie jest zawsze taka sama, co eliminuje skoki ciśnienia spowodowane rozszerzalnością cieplną. Nagrzewanie się ATP i zużycie elementów trących prowadzi do pojawienia się pyłu metalicznego i innych zanieczyszczeń w oleju. Dostając się do szpuli, która jest jednocześnie rozdzielaczem, te zanieczyszczenia zatykają otwory, zakłócając pracę wspomagania kierownicy, co negatywnie wpływa na prowadzenie pojazdu. Aby uniknąć takiego rozwoju zdarzeń, w układzie wspomagania kierownicy wbudowany jest filtr, który usuwa różne zanieczyszczenia z krążącego płynu hydraulicznego.
Cylinder
Tą częścią wzmacniacza hydraulicznego jest rura, wewnątrz której znajduje się część szyny z zamontowanym na niej tłokiem hydraulicznym. Uszczelki olejowe są instalowane wzdłuż krawędzi rury, aby zapobiec ucieczce ATP przy wzroście ciśnienia. Kiedy olej dostaje się do odpowiedniej części cylindra przez rurki, tłok porusza się w przeciwnym kierunku, popychając zębatkę i przez nią działając na drążki kierownicze i zwrotnice.
cylinder wspomagania kierownicy
Dzięki tej konstrukcji wspomagania układu kierowniczego zwrotnice zaczynają się poruszać jeszcze zanim przekładnia napędowa poruszy zębatką.
Dystrybutor
Zasada działania przekładni kierowniczej polega na krótkotrwałym dostarczeniu płynu hydraulicznego w momencie obrotu kierownicą, tak aby zębatka zaczęła się poruszać jeszcze zanim kierowca podejmie poważny wysiłek. Takie krótkotrwałe zasilanie, a także odprowadzanie nadmiaru płynu z cylindra hydraulicznego zapewnia dystrybutor, który często nazywany jest szpulą.
Aby zrozumieć zasadę działania tego urządzenia hydraulicznego, należy nie tylko rozważyć je w przekroju, ale także pełniej przeanalizować jego interakcję z pozostałymi elementami wspomagania kierownicy. Dopóki położenie kierownicy i zwrotnic odpowiadają sobie, rozdzielacz, zwany także szpulą, blokuje przepływ płynu do cylindra z obu stron, dzięki czemu ciśnienie wewnątrz obu wnęk jest takie samo i nie ma wpływu na kierunek obrotu felg. Kiedy kierowca kręci kierownicą, małe przełożenie reduktora przekładni kierowniczej nie pozwala mu szybko skręcić kołami bez większego wysiłku.
Rozdzielacz wspomagania kierownicy
Zadaniem dystrybutora wspomagania kierownicy jest dostarczanie ATP do cylindra hydraulicznego tylko wtedy, gdy położenie kierownicy nie odpowiada położeniu kół, czyli gdy kierowca kręci kierownicą, dystrybutor najpierw odpala i wymusza cylinder oddziałuje na zwrotnice zawieszenia. Oddziaływanie takie powinno być krótkotrwałe i zależeć od tego, jak bardzo kierowca skręcił kierownicę. Oznacza to, że najpierw siłownik hydrauliczny musi obrócić koła, a następnie kierowca, ta sekwencja pozwala na zastosowanie minimalnego wysiłku przy skręcaniu, ale jednocześnie „poczucie drogi”.
Zasada działania
Konieczność takiego działania rozdzielacza była jednym z problemów, który uniemożliwiał masową produkcję wspomagaczy hydraulicznych, ponieważ zazwyczaj w samochodzie kierownica i przekładnia kierownicza są połączone sztywnym wałem, który nie tylko przenosi siłę na zwrotnice, ale zapewnia także pilotowi samochodu informację zwrotną z drogi. Aby rozwiązać problem musiałem całkowicie zmienić ułożenie wału łączącego kierownicę z przekładnią kierowniczą. Pomiędzy nimi zainstalowano dystrybutor, którego podstawą jest zasada skręcania, czyli elastyczny pręt zdolny do skręcania.
Kiedy kierowca kręci kierownicą, drążek skrętny początkowo lekko się skręca, co powoduje niedopasowanie położenia kierownicy do przednich kół. W momencie takiego niedopasowania rozdzielacz otwiera się i olej hydrauliczny dostaje się do cylindra, co powoduje przesunięcie przekładni kierowniczej we właściwym kierunku, a tym samym eliminuje niedopasowanie. Ale przepustowość szpuli dystrybutora jest niska, więc hydraulika nie zastępuje całkowicie wysiłków kierowcy, co oznacza, że im szybciej trzeba skręcić, tym bardziej kierowca będzie musiał obrócić kierownicę, co zapewnia informację zwrotną i pozwala wyczuć samochód na drodze
Urządzenie
Aby wykonać taką pracę, czyli dozować ATP do cylindra hydraulicznego i zatrzymać dopływ po wyeliminowaniu niedopasowania, konieczne było stworzenie dość złożonego mechanizmu hydraulicznego, pracującego według nowej zasady i składającego się z:
- drążek skrętny połączony z przekładnią napędową, który zapewnia niedopasowanie podczas obracania kierownicy;
- wnętrze szpuli;
- zewnętrzna część szpuli.
Wewnętrzna i zewnętrzna część szpuli przylegają do siebie tak ściśle, że nie wycieka między nimi ani kropla cieczy, dodatkowo wiercone są w nich otwory na dopływ i powrót ATP. Zasada działania tej konstrukcji polega na precyzyjnym dozowaniu płynu hydraulicznego dostarczanego do cylindra. Gdy położenie kierownicy i zębatki jest skoordynowane, otwory zasilające i powrotne są przesunięte względem siebie, a ciecz przez nie nie wpływa ani nie wypływa z cylindrów, dzięki czemu ten ostatni jest stale napełniony i nie ma zagrożenia wietrzenia. Kiedy pilot samochodu obraca kierownicę, drążek skrętny najpierw się skręca, zewnętrzna i wewnętrzna część szpuli przesuwają się względem siebie, dzięki czemu otwory zasilające po jednej stronie i otwory spustowe po drugiej są połączone .
Wchodząc do cylindra hydraulicznego, olej naciska na tłok, przesuwając go do krawędzi, ten ostatni przesuwa się do szyny i zaczyna się poruszać, zanim jeszcze zadziała na niego przekładnia napędowa. W miarę przesuwania się zębatki znika niedopasowanie między zewnętrzną i wewnętrzną częścią szpuli, przez co dopływ oleju stopniowo zatrzymuje się, a gdy położenie kół osiągnie równowagę z położeniem kierownicy, zasilanie i wyjście ATP są całkowicie zablokowany. W tym stanie cylinder, którego obie części są wypełnione olejem i tworzą dwa zamknięte układy, pełni funkcję stabilizującą, dlatego przy uderzeniu w nierówności do kierownicy dociera zauważalnie mniejszy impuls i kierownica nie wyciąga się z ręce kierowcy.
wniosek
Zasada działania przekładni kierowniczej opiera się na krótkotrwałym działaniu ciśnienia generowanego przez pompę na cylinder, co powoduje przesunięcie zębatki we właściwym kierunku, ułatwiając kierowcy kierowanie samochodem. Dlatego samochody ze wspomaganiem kierownicy są znacznie wygodniejsze, szczególnie podczas manewrowania przy małych prędkościach lub jazdy w trudnych warunkach, ponieważ taki bagażnik przejmuje większość obciążenia potrzebnego do skręcenia koła, a kierowca wydaje mu tylko polecenia, nie tracąc przy tym sprzężenia zwrotnego z drogi. .
