Princip činnosti hřebenu posilovače řízení
Obsah
Princip činnosti hřebenu posilovače řízení je založen na krátkodobém působení tlaku generovaného čerpadlem na válec, který posouvá hřeben správným směrem a pomáhá řidiči řídit vůz. Vozy s posilovačem řízení jsou proto mnohem pohodlnější, zejména při manévrování nízkou rychlostí nebo jízdě v obtížných podmínkách, protože taková kolejnice přebírá většinu zatížení potřebného k otáčení kola a řidič jí pouze dává povely, aniž by ztratil zpětnou vazbu. z cesty..
Hřeben řízení v odvětví osobní dopravy již dlouho vytlačil jiné typy podobných zařízení kvůli svým technickým vlastnostem, o kterých jsme hovořili zde (Jak funguje hřeben řízení). Ale i přes jednoduchost konstrukce je princip fungování hřebenu řízení s hydraulickým posilovačem, tj. hydraulickým posilovačem, pro většinu majitelů automobilů stále nepochopitelný.
Vývoj řízení - stručný přehled
Od nástupu prvních vozů se základem řízení stal převodový reduktor s velkým převodovým poměrem, který různě natáčí přední kola vozidla. Zpočátku se jednalo o sloupek s dvojnožkou připevněnou ke dnu, takže bylo nutné použít složitou konstrukci (lichoběžník) pro přenos předepínací síly na čepy řízení, ke kterým byla přišroubována přední kola. Pak vynalezli hřeben, také převodovku, která přenášela točivou sílu na přední zavěšení bez dalších konstrukcí a brzy tento typ mechanismu řízení nahradil sloupek všude.
Ale hlavní nevýhodu vyplývající z principu činnosti tohoto zařízení se nepodařilo překonat. Zvýšení převodového poměru umožnilo bez námahy otáčet volantem, nazývaným také volantem nebo volantem, ale vynutilo si více zatáček, aby se otočný čep posunul z krajní pravé do krajní levé polohy nebo naopak. Snížením převodového poměru bylo řízení ostřejší, protože auto silněji reagovalo i na mírné posunutí volantu, ale řízení takového auta vyžadovalo velkou fyzickou sílu a výdrž.
Pokusy o vyřešení tohoto problému byly činěny již od počátku 50. století a některé z nich souvisely s hydraulikou. Samotný termín „hydraulika“ pochází z latinského slova hydro (hydro), které znamenalo vodu nebo nějaký druh kapalné látky srovnatelné svou tekutostí s vodou. Až do začátku 1951. let minulého století se však vše omezovalo na experimentální vzorky, které nebylo možné uvést do sériové výroby. Průlom nastal v roce XNUMX, kdy Chrysler představil první sériově vyráběný posilovač řízení (GUR), který fungoval ve spojení se sloupkem řízení. Od té doby zůstal obecný princip fungování hydraulického hřebenu nebo sloupku řízení nezměněn.
První posilovač řízení měl vážné nedostatky:
- silně zatížený motor;
- posílil volant pouze při středních nebo vysokých rychlostech;
- při vysokých otáčkách motoru vytvářel přetlak (tlak) a řidič ztratil kontakt s vozovkou.
Normálně fungující hydraulický posilovač se proto objevil až na přelomu XXI, kdy se hrábě již staly hlavním mechanismem řízení.
Jak funguje hydraulický posilovač
Abychom pochopili princip fungování hydraulického hřebenu řízení, je nutné zvážit prvky, které jsou v něm obsaženy, a funkce, které vykonávají:
- čerpadlo;
- redukční ventil;
- expanzní nádrž a filtr;
- válec (hydraulický válec);
- distributor.
Každý prvek je součástí hydraulického posilovače, takže správná činnost posilovače řízení je možná pouze tehdy, když všechny komponenty jasně plní svůj úkol. Toto video ukazuje obecný princip fungování takového systému.
Čerpadlo
Úkolem tohoto mechanismu je neustálá cirkulace kapaliny (hydraulický olej, ATP nebo ATF) systémem posilovače řízení s vytvořením určitého tlaku dostatečného k otáčení kol. Čerpadlo posilovače řízení je spojeno řemenem s řemenicí klikového hřídele, ale pokud je vůz vybaven elektrickým hydraulickým posilovačem, pak jeho chod zajišťuje samostatný elektromotor. Výkon čerpadla je volen tak, že i při volnoběhu zajišťuje rotaci stroje a přetlak vznikající při zvyšování otáček je kompenzován redukčním ventilem.
Čerpadlo posilovače řízení je vyrobeno ze dvou typů:
- lamelární;
- Ozubené kolo.
Čerpadlo posilovače řízení
U vozů s hydraulickým odpružením zajišťuje jedno čerpadlo činnost obou systémů - posilovače řízení i odpružení, ale funguje na stejném principu. Od běžného se liší pouze zvýšeným výkonem.
Tlakový redukční ventil
Tato část hydraulického posilovače funguje na principu obtokového ventilu, skládajícího se z aretační kuličky a pružiny. Během provozu čerpadlo posilovače řízení vytváří cirkulaci kapaliny s určitým tlakem, protože jeho výkon je vyšší než průchodnost hadic a dalších prvků. S rostoucími otáčkami motoru se zvyšuje tlak v systému posilovače řízení, který působí přes kuličku na pružinu. Tuhost pružiny je zvolena tak, že se ventil otevírá při určitém tlaku a průměr kanálů omezuje jeho průchodnost, takže provoz nevede k prudkému poklesu tlaku. Při otevření ventilu část oleje obtéká systém, čímž se tlak stabilizuje na požadované úrovni.
Redukční ventil posilovače řízení
Navzdory skutečnosti, že redukční ventil je instalován uvnitř čerpadla, je důležitým prvkem hydraulického posilovače, proto je na stejné úrovni jako ostatní mechanismy. Jeho nefunkčnost nebo nesprávná obsluha ohrožuje nejen posilovač řízení, ale i bezpečnost provozu na silnici, pokud vlivem nadměrného hydraulického tlaku praskne přívodní potrubí, nebo se objeví netěsnost, změní se reakce vozu na otočení volantu a nezkušený osoba za volantem riskuje, že se nebude zabývat managementem. Proto zařízení hřebenu řízení s hydraulickým posilovačem znamená maximální spolehlivost jak celé konstrukce jako celku, tak každého jednotlivého prvku.
Expanzní nádoba a filtr
Během provozu posilovače řízení je hydraulická kapalina nucena cirkulovat systémem posilovače řízení a je ovlivněna tlakem vytvářeným čerpadlem, což vede k zahřívání a expanzi oleje. Expanzní nádoba nabere nadbytek tohoto materiálu, takže její objem v systému je vždy stejný, což eliminuje tlakové rázy způsobené tepelnou roztažností. Zahřívání ATP a opotřebení třecích prvků vede k výskytu kovového prachu a dalších nečistot v oleji. Tyto nečistoty, které se dostanou do cívky, která je také rozdělovačem, ucpávají otvory a narušují činnost posilovače řízení, což negativně ovlivňuje ovladatelnost vozidla. Aby se zabránilo takovému vývoji událostí, je v posilovači řízení zabudován filtr, který odstraňuje různé nečistoty z cirkulující hydraulické kapaliny.
Válec
Tato část hydraulického posilovače je trubka, uvnitř které je část kolejnice s nainstalovaným hydraulickým pístem. Podél okrajů potrubí jsou instalována olejová těsnění, aby se zabránilo úniku ATP při zvýšení tlaku. Když olej vstoupí potrubím do odpovídající části válce, píst se pohybuje v opačném směru, tlačí hřeben a skrze něj působí na řídicí tyče a čepy řízení.
válec posilovače řízení
Díky této konstrukci posilovače řízení se čepy řízení začnou pohybovat ještě dříve, než hnací kolo pohne hřebenem.
Distributor
Principem činnosti hřebenu posilovače řízení je krátké dodání hydraulické kapaliny v okamžiku otočení volantu, díky čemuž se hřeben začne pohybovat ještě předtím, než řidič vynaloží vážné úsilí. Takovou krátkodobou dodávku, stejně jako odvod přebytečné kapaliny z hydraulického válce, zajišťuje rozdělovač, kterému se často říká cívka.
Abychom pochopili princip fungování tohoto hydraulického zařízení, je nutné jej nejen zvážit v části, ale také podrobněji analyzovat jeho interakci se zbytkem prvků posilovače řízení. Dokud si poloha volantu a kloubů řízení vzájemně odpovídají, rozdělovač, známý také jako cívka, blokuje tok kapaliny do válce z obou stran, takže tlak uvnitř obou dutin je stejný a neovlivňuje směr otáčení ráfků. Když řidič otáčí volantem, malý poměr redukce hřebenu řízení mu neumožňuje rychle otáčet koly bez vynaložení značného úsilí.
Distributor posilovače řízení
Úkolem rozdělovače posilovače řízení je dodávat ATP do hydraulického válce pouze tehdy, když poloha volantu neodpovídá poloze kol, to znamená, že když řidič otočí volantem, rozdělovač nejprve vystřelí a vynutí válec, aby působil na klouby zavěšení. Takový náraz by měl být krátkodobý a záviset na tom, jak moc řidič točil volantem. To znamená, že nejprve musí hydraulický válec otočit kola a poté řidič, tato sekvence vám umožňuje vynaložit minimální úsilí na zatáčení, ale zároveň „cítit cestu“.
Princip činnosti
Potřeba takového provozu rozdělovače byla jedním z problémů, které bránily masové výrobě hydraulických posilovačů, protože obvykle u automobilu jsou volant a převodka řízení spojeny tuhou hřídelí, která nejen přenáší sílu na čepy řízení, ale také poskytuje pilotovi vozu zpětnou vazbu ze silnice. Abych problém vyřešil, musel jsem úplně změnit uspořádání hřídele spojující volant a převodku řízení. Mezi ně byl instalován rozdělovač, jehož základem je princip kroucení, tedy pružná tyč schopná kroucení.
Když řidič otočí volantem, torzní tyč se zpočátku mírně kroutí, což způsobuje nesoulad mezi polohou volantu a předními koly. V okamžiku takového nesouladu se otevře cívka rozdělovače a do válce se dostane hydraulický olej, který posune hřeben řízení správným směrem, a tím nesoulad odstraní. Propustnost cívky rozdělovače je však nízká, takže hydraulika zcela nenahradí úsilí řidiče, což znamená, že čím rychleji potřebujete zatočit, tím více bude muset řidič otáčet volantem, což poskytuje zpětnou vazbu a umožňuje cítit auto na silnici
Zařízení
K provedení takové práce, tedy dávkování ATP do hydraulického válce a zastavení dodávky po odstranění nesouladu, bylo nutné vytvořit poměrně složitý hydraulický mechanismus, který pracuje na novém principu a skládá se z:
- torzní tyč spojenou s hnacím kolem, která zajišťuje nesoulad při otáčení volantem;
- vnitřek cívky;
- vnější část cívky.
Vnitřní a vnější část cívky k sobě přiléhají tak těsně, že mezi nimi neprosákne ani kapka kapaliny, navíc jsou v nich vyvrtány otvory pro přívod a zpětný tok ATP. Principem činnosti této konstrukce je přesné dávkování hydraulické kapaliny přiváděné do válce. Když je poloha kormidla a hřebenu sladěna, přívodní a vratné otvory jsou vůči sobě posunuty a kapalina skrz ně nevniká ani nevytéká z válců, takže jsou neustále plněny a nehrozí žádné větrání . Když pilot vozu otočí volantem, torzní tyč se nejprve otočí, vnější a vnitřní část cívky se vzájemně posunou, čímž se spojí přívodní otvory na jedné straně a vypouštěcí otvory na druhé .
Při vstupu do hydraulického válce olej tlačí na píst, posouvá jej k okraji, ten se posune na kolejnici a začne se pohybovat ještě dříve, než na něj působí hnací kolo. Posouváním hřebene mizí nesoulad mezi vnější a vnitřní částí cívky, díky čemuž se postupně zastaví přívod oleje, a když se poloha kol dostane do rovnováhy s polohou volantu, přívod a výkon ATP jsou zcela blokovány. V tomto stavu plní válec, jehož obě části jsou naplněny olejem a tvoří dva uzavřené systémy, stabilizační roli, proto při nárazu do nerovnosti dorazí do volantu znatelně menší impuls a volant se nevytáhne ruce řidiče.
Závěr
Princip činnosti hřebenu posilovače řízení je založen na krátkodobém působení tlaku generovaného čerpadlem na válec, který posouvá hřeben správným směrem a pomáhá řidiči řídit vůz. Vozy s posilovačem řízení jsou proto mnohem pohodlnější, zejména při manévrování nízkou rychlostí nebo jízdě v obtížných podmínkách, protože taková kolejnice přebírá většinu zatížení potřebného k otáčení kola a řidič jí pouze dává povely, aniž by ztratil zpětnou vazbu. z cesty..
