Čerpadlo posilovače řízení - konstrukce, typy, princip činnosti

Posilovač řízení i nadále pevně zaujímá své místo v řadě kategorií vozidel a jednotlivých modelů osobních automobilů. Jejich klíčovým uzlem je čerpadlo, které přeměňuje výkon motoru na výkonný tlak pracovní tekutiny. Návrh je osvědčený a osvědčený, což nám umožňuje podrobně ho zvážit v obecném případě.

Provedené úkoly a aplikace

Hydraulické čerpadlo ze své podstaty poskytuje pohonu energii ve formě cirkulace pracovní kapaliny systému - speciálního oleje, pod vysokým tlakem. Vykonaná práce je dána velikostí tohoto tlaku a průtokem. Rotor čerpadla se proto musí otáčet dostatečně rychle a přitom pohybovat značnými objemy za jednotku času.

Selhání čerpadla by nemělo vést k zastavení řízení, kola lze stále otáčet, ale síla na volant se dramaticky zvýší, což může být pro řidiče překvapením. Odtud vysoké požadavky na spolehlivost a životnost, které jsou splněny díky osvědčené konstrukci, zvolenému způsobu vstřikování a dobrým mazacím vlastnostem pracovní kapaliny.

Možnosti provedení

Není tolik druhů hydraulických čerpadel, v důsledku evoluce zůstaly pouze typy talířových a ozubených kol. Převážně se používá první z nich. Regulace tlaku je k dispozici jen zřídka, není to zvláštní potřeba, přítomnost omezovacího redukčního ventilu je zcela dostačující.

Klasický posilovač řízení využívá mechanického pohonu rotoru čerpadla od řemenice klikového hřídele motoru pomocí řemenového pohonu. Pouze pokročilejší elektrohydraulické systémy využívají pohon elektromotorem, který dává výhody v přesnosti řízení, ale zbavuje hlavní přednost hydrauliky - velké zesílení výkonu.

Konstrukce nejběžnějšího čerpadla

Mechanismus lopatkového typu funguje tak, že se kapalina pohybuje v malých objemech s jejich poklesem v procesu otáčení rotoru a vytlačování oleje na výstupní potrubí. Čerpadlo se skládá z následujících částí:

• hnací řemenice na hřídeli rotoru;
• rotor s lamelovými lopatkami v drážkách po obvodu;
• ložiska a těsnění ucpávky hřídele ve skříni;
• stator s eliptickými dutinami v objemu pouzdra;
• regulační omezovací ventil;
• skříň s držáky motoru.

Rotor obvykle obsluhuje dvě pracovní dutiny, což zvyšuje produktivitu při zachování kompaktní konstrukce. Oba jsou naprosto totožné a jsou umístěny diametrálně protilehle k ose otáčení.

Pořadí práce a interakce komponent

Klínový řemen nebo vícežebrový hnací řemen otáčí řemenicí hřídele rotoru. Rotor na něm umístěný je vybaven štěrbinami, ve kterých se kovové desky volně pohybují. Působením odstředivých sil jsou neustále přitlačovány na eliptickou vnitřní plochu dutiny statoru.

Kapalina vstupuje do dutin mezi deskami, načež se pohybuje směrem k výstupu, kde je vytlačována v důsledku proměnlivého objemu dutin. Lopatky běžící na zakřivených stěnách statoru jsou zapuštěny do rotoru, načež jsou opět posunuty dopředu a odebírají další části kapaliny.

Díky vysoké rychlosti otáčení má čerpadlo dostatečný výkon, přičemž při práci "do klidu" vyvine tlak cca 100 bar.

Tlakový režim ve slepé uličce by existoval při vysokých otáčkách motoru a otáčení kol až na doraz, kdy by se píst pomocného válce již nemohl dále pohybovat. Ale v těchto případech se aktivuje pružinový omezovací ventil, který se otevře a spustí zpětný tok tekutiny, čímž zabrání nadměrnému nárůstu tlaku.

Režimy čerpadla jsou navrženy tak, aby mohly dodávat svůj maximální tlak při minimální rychlosti otáčení. To je nutné při manévrování s téměř volnoběžnými otáčkami, ale s nejlehčím řízením. I přes velký odpor v případě otáčení řízených kol na místě. Každý ví, jak těžký je v tomto případě volant bez posilovače. Ukazuje se, že čerpadlo lze plně zatížit při minimálních otáčkách rotoru a po zvýšení otáček jednoduše vypustí část kapaliny v opačném směru přes regulační ventil.

Navzdory skutečnosti, že takové režimy provozu s nadměrným výkonem jsou standardní a poskytované, je provoz posilovače řízení s koly zcela otočenými na blízko velmi nežádoucí. Důvodem je přehřátí pracovní tekutiny, kvůli které ztrácí své vlastnosti. Hrozí zvýšené opotřebení a dokonce i poruchy čerpadla.

Spolehlivost, poruchy a opravy

Čerpadla posilovače řízení jsou vysoce spolehlivá a nepatří do spotřebního materiálu. Ale ani oni nejsou věční. Poruchy se projevují v podobě zvýšené síly na volant, zejména při rychlé rotaci, kdy čerpadlo zjevně nepodává požadovaný výkon. Ozývají se vibrace a hlasité hučení, které po odstranění hnacího řemene zmizí.

Oprava čerpadla je teoreticky možná, ale většinou se jednoduše vymění za originální nebo náhradní díl z aftermarketu. V továrně je také trh s repasovanými jednotkami, jsou mnohem levnější, ale mají téměř stejnou spolehlivost.