Principiul de funcționare a cremalierei servodirecției
Conținut
Principiul de funcționare a cremalierei servodirecției se bazează pe efectul pe termen scurt al presiunii generate de pompă asupra cilindrului, care schimbă cremaliera în direcția corectă, ajutând șoferul să conducă mașina. Prin urmare, mașinile cu servodirecție sunt mult mai confortabile, mai ales la manevrele cu viteză redusă sau la conducerea în condiții dificile, deoarece o astfel de șină preia cea mai mare parte a sarcinii necesare pentru rotirea roții, iar șoferul îi dă doar comenzi, fără a pierde feedback. de la drum..
Crema de direcție în industria transportului de pasageri a înlocuit de mult alte tipuri de dispozitive similare datorită caracteristicilor sale tehnice, despre care am vorbit aici (Cum funcționează cremaliera de direcție). Dar, în ciuda simplității designului, principiul de funcționare a cremalierei de direcție cu un rapel hidraulic, adică un rapel hidraulic, este încă de neînțeles pentru majoritatea proprietarilor de mașini.
Evoluția direcției - o scurtă prezentare generală
De la apariția primelor mașini, baza direcției a devenit un reductor de viteză cu un raport de transmisie mare, care întoarce roțile din față ale vehiculului în diferite moduri. Inițial, a fost o coloană cu un bipod atașat la fund, așa că a trebuit să fie folosită o structură complexă (trapez) pentru a transfera forța de forță asupra articulațiilor de direcție la care erau înșurubate roțile din față. Apoi au inventat o cremalieră, de asemenea o cutie de viteze, care transmitea forța de rotire suspensiei din față fără structuri suplimentare, iar în curând acest tip de mecanism de direcție a înlocuit coloana peste tot.
Dar principalul dezavantaj care decurge din principiul de funcționare al acestui dispozitiv nu a putut fi depășit. Creșterea raportului de transmisie a permis ca volanul, numit și volan sau volan, să fie rotit fără efort, dar a forțat mai multe viraje pentru a deplasa articulația de direcție din poziția extremă dreaptă în poziția extremă stângă sau invers. Reducerea raportului de viteză a făcut direcția mai ascuțită, deoarece mașina a reacționat mai puternic chiar și la o mișcare ușoară a volanului, dar conducerea unei astfel de mașini necesita o forță fizică și rezistență deosebită.
Încercările de rezolvare a acestei probleme s-au făcut încă de la începutul secolului XX, iar unele dintre ele erau legate de hidraulică. Termenul „hidraulic” în sine provine din cuvântul latin hidro (hidro), care însemna apă sau un fel de substanță lichidă comparabilă prin fluiditatea sa cu apa. Cu toate acestea, până la începutul anilor 50 ai secolului trecut, totul s-a limitat la mostre experimentale care nu puteau fi puse în producție de masă. Descoperirea a avut loc în 1951, când Chrysler a introdus prima servodirecție (GUR) produsă în serie care a funcționat împreună cu coloana de direcție. De atunci, principiul general de funcționare al cremei sau coloanei hidraulice de direcție a rămas neschimbat.
Prima servodirecție a avut deficiențe serioase, aceasta:
- motorul a fost încărcat puternic;
- a întărit volanul doar la viteze medii sau mari;
- la turații mari ale motorului, a creat exces de presiune (presiune), iar șoferul a pierdut contactul cu drumul.
Prin urmare, un rapel hidraulic care funcționează în mod normal a apărut abia la cotitura XXI, când grebla devenise deja mecanismul principal de direcție.
Cum funcționează un rapel hidraulic
Pentru a înțelege principiul de funcționare a cremalierei hidraulice de direcție, este necesar să se ia în considerare elementele incluse în acesta și funcțiile pe care le îndeplinesc:
- pompă;
- supapă de reducere a presiunii;
- rezervor de expansiune și filtru;
- cilindru (cilindru hidraulic);
- distribuitor.
Fiecare element face parte din amplificatorul hidraulic, prin urmare, funcționarea corectă a servodirecției este posibilă numai atunci când toate componentele își îndeplinesc în mod clar sarcina. Acest videoclip arată principiul general de funcționare a unui astfel de sistem.
pompă
Sarcina acestui mecanism este circulația constantă a fluidului (ulei hidraulic, ATP sau ATF) prin sistemul de servodirecție cu crearea unei anumite presiuni suficiente pentru a întoarce roțile. Pompa servodirecției este conectată printr-o curea la scripetele arborelui cotit, dar dacă mașina este echipată cu un rapel hidraulic electric, atunci funcționarea sa este asigurată de un motor electric separat. Performanța pompei este aleasă astfel încât chiar și la ralanti să asigure rotația mașinii, iar excesul de presiune care apare la creșterea turației este compensat de supapa de reducere a presiunii.
Pompa servodirecției este realizată de două tipuri:
- lamelar;
- Angrenaj.
Pompa servodirectie
La mașinile cu suspensie hidraulică, o singură pompă asigură funcționarea ambelor sisteme - servodirecție și suspensie, dar funcționează pe același principiu. Se deosebește de cel obișnuit doar prin puterea crescută.
Supapă de reducere a presiunii
Această parte a rapelului hidraulic funcționează pe principiul unei supape de bypass, constând dintr-o bilă de blocare și un arc. În timpul funcționării, pompa de servodirecție creează o circulație a fluidului cu o anumită presiune, deoarece performanța sa este mai mare decât debitul de furtunuri și alte elemente. Pe măsură ce turația motorului crește, presiunea din sistemul de servodirecție crește, acționând prin bila asupra arcului. Rigiditatea arcului este aleasă astfel încât supapa să se deschidă la o anumită presiune, iar diametrul canalelor îi limitează debitul, astfel încât funcționarea să nu conducă la o scădere bruscă a presiunii. Când supapa se deschide, o parte din ulei ocolește sistemul, ceea ce stabilizează presiunea la nivelul necesar.
Supapa de reducere a presiunii servodirecției
În ciuda faptului că supapa de reducere a presiunii este instalată în interiorul pompei, este un element important al rapelului hidraulic, prin urmare este la egalitate cu alte mecanisme. Funcționarea defectuoasă a acestuia sau funcționarea incorectă pune în pericol nu numai servodirecția, ci și siguranța traficului pe drum, dacă linia de alimentare sparge din cauza presiunii hidraulice excesive sau apare o scurgere, reacția mașinii la întoarcerea volanului se va modifica, iar un neexperimentat. persoana aflată la volan riscă să nu se ocupe de management. Prin urmare, dispozitivul cremalierei de direcție cu servomotor hidraulic presupune fiabilitatea maximă atât a întregii structuri în ansamblu, cât și a fiecărui element individual.
Rezervor de expansiune și filtru
În timpul funcționării servodirecției, fluidul hidraulic este forțat să circule prin sistemul de servodirecție și este afectat de presiunea creată de pompă, ceea ce duce la încălzirea și expansiunea uleiului. Vasul de expansiune preia în exces acest material, astfel încât volumul acestuia în sistem este întotdeauna același, ceea ce elimină supratensiunile de presiune cauzate de dilatarea termică. Încălzirea ATP și uzura elementelor de frecare duce la apariția prafului metalic și a altor contaminanți în ulei. Intrând în bobină, care este și distribuitor, aceste resturi înfundă găurile, perturbând funcționarea servodirecției, ceea ce afectează negativ manevrabilitatea vehiculului. Pentru a evita o astfel de dezvoltare a evenimentelor, în servodirecția este încorporat un filtru care elimină diverse resturi din fluidul hidraulic circulant.
cilindru
Această parte a rapelului hidraulic este o țeavă, în interiorul căreia se află o parte a șinei cu un piston hidraulic instalat pe ea. Garniturile de ulei sunt instalate de-a lungul marginilor conductei pentru a preveni scăparea ATP-ului atunci când presiunea crește. Când uleiul intră în partea corespunzătoare a cilindrului prin țevi, pistonul se mișcă în sens opus, împingând cremaliera și, prin aceasta, acționând asupra tijelor de direcție și a articulațiilor de direcție.
cilindru servodirectie
Datorită acestui design al servodirecției, articulațiile de direcție încep să se miște chiar înainte ca treapta de transmisie să miște cremaliera.
Distribuitor
Principiul de funcționare a cremalierei servodirecției este de a furniza pentru scurt timp lichid hidraulic în momentul în care volanul este rotit, datorită căruia cremaliera va începe să se miște chiar înainte ca șoferul să facă un efort serios. O astfel de alimentare pe termen scurt, precum și scurgerea excesului de lichid din cilindrul hidraulic, este asigurată de un distribuitor, care este adesea numit bobină.
Pentru a înțelege principiul de funcționare al acestui dispozitiv hidraulic, este necesar nu numai să îl luați în considerare într-o secțiune, ci și să analizați mai pe deplin interacțiunea acestuia cu restul elementelor servodirecției. Atâta timp cât poziția volanului și a articulațiilor de direcție corespund una cu cealaltă, distribuitorul, cunoscut și sub denumirea de bobină, blochează fluxul de fluid în cilindru din ambele părți, astfel încât presiunea din interiorul ambelor cavități este aceeași și nu afectează sensul de rotație al jantelor. Atunci când șoferul întoarce volanul, raportul mic al reductorului de cremalieră de direcție nu îi permite să rotească rapid roțile fără a aplica un efort semnificativ.
Distribuitor servodirecție
Sarcina distribuitorului de servodirecție este de a furniza ATP cilindrului hidraulic numai atunci când poziția volanului nu corespunde cu poziția roților, adică atunci când șoferul întoarce volanul, distribuitorul mai întâi trage și forțează. cilindrul să acționeze asupra articulațiilor suspensiei. Un astfel de impact ar trebui să fie pe termen scurt și să depindă de cât de mult a răsucit șoferul volanul. Adică, mai întâi cilindrul hidraulic trebuie să rotească roțile, iar apoi șoferului, această secvență vă permite să aplicați un efort minim pentru a vira, dar în același timp „să simțiți drumul”.
Principiul de funcționare
Necesitatea unei astfel de operațiuni a distribuitorului a fost una dintre problemele care au împiedicat producerea în masă a propulsoarelor hidraulice, deoarece, de obicei, într-o mașină, volanul și mecanismul de direcție sunt conectate printr-un arbore rigid, care nu numai că transferă forța la articulațiile de direcție, dar oferă, de asemenea, pilotului mașinii feedback de la drum. Pentru a rezolva problema, a trebuit să schimb complet aranjamentul arborelui care leagă volanul și mecanismul de direcție. Între ele a fost instalat un distribuitor, a cărui bază este principiul torsiunei, adică o tijă elastică capabilă să se răsucească.
Atunci când șoferul întoarce volanul, bara de torsiune se răsucește inițial ușor, ceea ce provoacă o nepotrivire între poziția volanului și a roților din față. În momentul unei astfel de nepotriviri, bobina distribuitorului se deschide și uleiul hidraulic intră în cilindru, ceea ce schimbă cremaliera de direcție în direcția corectă și, prin urmare, elimină nepotrivirea. Dar, debitul bobinei distribuitorului este scăzut, astfel încât sistemul hidraulic nu înlocuiește complet eforturile șoferului, ceea ce înseamnă că, cu cât trebuie să virați mai repede, cu atât șoferul va trebui să rotească volanul, ceea ce oferă feedback și vă permite să simțiți mașina pe drum
dispozitiv
Pentru a efectua o astfel de muncă, adică dozați ATP în cilindrul hidraulic și opriți alimentarea după ce nepotrivirea a fost eliminată, a fost necesar să se creeze un mecanism hidraulic destul de complex, care funcționează conform unui nou principiu și constă din:
- o bară de torsiune conectată la angrenajul de antrenare, care asigură nepotrivire la întoarcerea volanului;
- interiorul bobinei;
- partea exterioară a bobinei.
Părțile interioare și exterioare ale bobinei se învecinează atât de strâns încât nici o picătură de lichid nu se scurge între ele, în plus, sunt găurite în ele pentru alimentarea și returnarea ATP. Principiul de funcționare al acestui proiect este dozarea precisă a fluidului hidraulic furnizat cilindrului. Când poziția cârmei și a cremalierei este coordonată, deschiderile de alimentare și de retur sunt deplasate una față de cealaltă, iar lichidul prin ele nu intră sau nu iese din cilindri, astfel încât acesta din urmă este umplut în mod constant și nu există nicio amenințare de aerisire. . Când pilotul mașinii rotește volanul, bara de torsiune se răsucește mai întâi, părțile exterioare și interioare ale bobinei sunt deplasate una față de cealaltă, datorită cărora găurile de alimentare pe o parte și găurile de scurgere pe cealaltă sunt combinate. .
Intrând în cilindrul hidraulic, uleiul apasă pe piston, deplasându-l spre margine, acesta din urmă se deplasează pe șină și începe să se miște chiar înainte ca angrenajul de antrenare să acționeze asupra lui. Pe măsură ce cremalierul se deplasează, dispare nepotrivirea dintre părțile exterioare și interioare ale bobinei, din cauza căreia alimentarea cu ulei se oprește treptat, iar când poziția roților atinge un echilibru cu poziția volanului, alimentarea și ieșirea de ATP sunt complet blocate. În această stare, cilindrul, din care ambele părți sunt umplute cu ulei și formează două sisteme închise, îndeplinește un rol de stabilizare, prin urmare, atunci când lovește o denivelare, un impuls vizibil mai mic ajunge la volan, iar volanul nu iese din mâinile șoferului.
Concluzie
Principiul de funcționare a cremalierei servodirecției se bazează pe efectul pe termen scurt al presiunii generate de pompă asupra cilindrului, care schimbă cremaliera în direcția corectă, ajutând șoferul să conducă mașina. Prin urmare, mașinile cu servodirecție sunt mult mai confortabile, mai ales la manevrele cu viteză redusă sau la conducerea în condiții dificile, deoarece o astfel de șină preia cea mai mare parte a sarcinii necesare pentru rotirea roții, iar șoferul îi dă doar comenzi, fără a pierde feedback. de la drum..
