Načelo delovanja krmilne letve s hidravličnim ojačevalnikom

Načelo delovanja letve servo volana temelji na kratkotrajnem učinku pritiska, ki ga ustvarja črpalka na valj, ki premakne letvico v pravo smer in vozniku pomaga pri krmiljenju avtomobila. Zato so avtomobili s servo volanom veliko bolj udobni, zlasti pri manevriranju pri nizki hitrosti ali vožnji v težkih razmerah, saj takšna tirnica prevzame večino obremenitve, potrebne za obračanje kolesa, voznik pa ji daje le ukaze, ne da bi izgubil povratne informacije. s ceste..

Krmilna letva v panogi potniškega prometa je zaradi svojih tehničnih lastnosti že dolgo izpodrinila druge vrste podobnih naprav, o katerih smo govorili tukaj (Kako deluje volanska letva). Toda kljub preprostosti zasnove je načelo delovanja krmilne letve s hidravličnim ojačevalnikom, torej hidravličnim ojačevalnikom, večini lastnikov avtomobilov še vedno nerazumljivo.

Razvoj krmiljenja - kratek pregled

Od nastanka prvih avtomobilov je osnova krmiljenja postal prestavni reduktor z velikim prestavnim razmerjem, ki na različne načine obrača sprednja kolesa vozila. Sprva je šlo za steber z dvonožjem, pritrjenim na dno, zato je bilo treba uporabiti kompleksno strukturo (trapez) za prenos sile nagiba na volanske členke, na katere so bila privita sprednja kolesa. Nato so izumili letvico, tudi menjalnik, ki je brez dodatnih konstrukcij prenašal obračalno silo na prednje vzmetenje, kmalu pa je tovrstni volanski mehanizem povsod zamenjal steber.

Toda glavne pomanjkljivosti, ki izhajajo iz načela delovanja te naprave, ni bilo mogoče premagati. Povečanje prestavnega razmerja je omogočilo, da se volan, imenovan tudi volan ali volan, vrti brez napora, vendar je prisililo več zavojev, da se je volanski členek premaknil iz skrajno desnega v skrajno levi položaj ali obratno. Z zmanjšanjem prestavnega razmerja je bilo krmiljenje ostrejše, saj se je avtomobil močneje odzval tudi na rahel pomik volana, a vožnja takšnega avtomobila je zahtevala veliko fizično moč in vzdržljivost.

Poskusi reševanja tega problema so bili narejeni že od začetka dvajsetega stoletja, nekateri pa so bili povezani s hidravliko. Sam izraz "hidravlika" izvira iz latinske besede hydro (hydro), kar je pomenilo vodo ali nekakšno tekočo snov, ki je po svoji pretočnosti primerljiva z vodo. Vendar je bilo vse do začetka 50-ih let prejšnjega stoletja omejeno na eksperimentalne vzorce, ki jih ni bilo mogoče dati v množično proizvodnjo. Preboj je prišel leta 1951, ko je Chrysler predstavil prvi serijsko proizveden servo volan (GUR), ki je deloval v povezavi z volanskim drogom. Od takrat je splošno načelo delovanja hidravlične krmilne letve ali stebra ostalo nespremenjeno.

Prvi servo volan je imel resne pomanjkljivosti, to je:

• močno obremenjen motor;
• okrepil volan le pri srednjih ali visokih hitrostih;
• pri visokih vrtljajih motorja je ustvaril nadtlak (tlak) in voznik je izgubil stik s cesto.

Zato se je normalno delujoč hidravlični ojačevalnik pojavil šele na prelomu XXI, ko so grablje že postale glavni krmilni mehanizem.

Kako deluje hidravlični ojačevalnik

Da bi razumeli načelo delovanja hidravlične krmilne letve, je treba upoštevati elemente, ki so vanj vključeni, in funkcije, ki jih opravljajo:

• črpalka
• ventil za zmanjšanje tlaka;
• ekspanzijski rezervoar in filter;
• cilinder (hidravlični cilinder);
• distributer.

Vsak element je del hidravličnega ojačevalnika, zato je pravilno delovanje servo volana možno le, če vse komponente jasno opravljajo svojo nalogo. Ta videoposnetek prikazuje splošno načelo delovanja takšnega sistema.

Kako deluje servo volan?

Črpalka

Naloga tega mehanizma je nenehno kroženje tekočine (hidravlično olje, ATP ali ATF) skozi sistem servo krmiljenja z ustvarjanjem določenega tlaka, ki zadostuje za obračanje koles. Črpalka servo volana je s jermenom povezana z jermenico ročične gredi, če pa je avtomobil opremljen z električnim hidravličnim ojačevalnikom, potem njegovo delovanje zagotavlja ločen elektromotor. Zmogljivost črpalke je izbrana tako, da tudi v prostem teku zagotavlja vrtenje stroja, presežek tlaka, ki nastane ob povečanju hitrosti, pa kompenzira reducirni ventil.

Črpalka servo volana je izdelana iz dveh vrst:

• lamelni;
• orodja.

črpalka servo volana

Ne glede na vrsto črpalka servo volana deluje po principu starodavne pogonske enote parnega kolesa. Lamelarnega je težje izdelati, vendar z njegovo pomočjo lahko spremenite zmogljivost in tlak, ki ga ustvari ta enota zaradi različnega raztezanja propelerskih plošč, kar je pomembno pri strojih, opremljenih s kompleksnim elektronskim krmilnim sistemom servo volana. Po drugi strani je zobniška črpalka običajna oljna črpalka, pri kateri zobni zobniki premikajo hidravlično tekočino proti izstopu, zmogljivost in ustvarjeni tlak pa sta odvisna samo od vrtilne frekvence motorja.

Pri osebnih avtomobilih s hidravličnim vzmetenjem ena črpalka zagotavlja delovanje obeh sistemov - servo volana in vzmetenja, vendar deluje po istem principu. Od običajnega se razlikuje le po povečani moči.

Ventil za zmanjšanje tlaka

Ta del hidravličnega ojačevalnika deluje na principu obvodnega ventila, sestavljenega iz zaporne krogle in vzmeti. Med delovanjem črpalka servo volana ustvarja kroženje tekočine z določenim tlakom, ker je njena zmogljivost višja od prepustnosti cevi in ​​drugih elementov. Ko se število vrtljajev motorja poveča, se tlak v sistemu servo krmiljenja poveča, ki deluje skozi kroglo na vzmet. Trdnost vzmeti je izbrana tako, da se ventil odpre pri določenem tlaku, premer kanalov pa omejuje njegovo prepustnost, tako da delovanje ne vodi do močnega padca tlaka. Ko se ventil odpre, del olja obide sistem, ki stabilizira tlak na zahtevani ravni.

Ventil za redukcijo tlaka servo volana

Kljub temu, da je reducirni ventil nameščen znotraj črpalke, je pomemben element hidravličnega ojačevalnika, zato je enakovreden drugim mehanizmi. Njegovo okvara ali nepravilno delovanje ogroža ne le servo volan, temveč tudi prometno varnost na cesti, če napajalni vod poči zaradi prevelikega hidravličnega tlaka ali se pojavi puščanje, se bo reakcija avtomobila na vrtenje volana spremenila in neizkušen oseba za volanom tvega, da se ne bo ukvarjala z vodstvom. Zato naprava krmilne letve s hidravličnim ojačevalnikom pomeni največjo zanesljivost tako celotne konstrukcije kot celote kot vsakega posameznega elementa.

Ekspanzijski rezervoar in filter

Med delovanjem servo volana je hidravlična tekočina prisiljena krožiti skozi sistem servo volana in nanjo vpliva pritisk, ki ga ustvari črpalka, kar vodi do segrevanja in ekspanzije olja. Ekspanzijska posoda zaužije več tega materiala, tako da je njegova prostornina v sistemu vedno enaka, kar odpravlja pritiske zaradi toplotnega raztezanja. Segrevanje ATP in obraba drgnih elementov vodi do pojava kovinskega prahu in drugih onesnaževal v olju. Ko pridejo v tuljavo, ki je tudi razdelilnik, ta naplavin zamaši luknje in moti delovanje servo volana, kar negativno vpliva na vodljivost vozila. Da bi se izognili takšnemu razvoju dogodkov, je v servo volan vgrajen filter, ki odstranjuje različne smeti iz krožeče hidravlične tekočine.

Cilinder

Ta del hidravličnega ojačevalnika je cev, znotraj katere je del tirnice z nameščenim hidravličnim batom. Oljna tesnila so nameščena vzdolž robov cevi, da preprečijo, da bi ATP ušel, ko se tlak dvigne. Ko olje skozi cevi vstopi v ustrezen del cilindra, se bat premakne v nasprotni smeri, potiska letvico in skozi njo deluje na krmilne drogove in krmilne členke.

cilinder servo volana

Zahvaljujoč tej zasnovi servo volana se krmilni členki začnejo premikati, še preden pogonska prestava premakne letvico.

Distributer

Načelo delovanja servo volanske letve je, da ob obračanju volana za kratek čas dovaja hidravlično tekočino, zaradi česar se bo letvica začela premikati, še preden se voznik resno potrudi. Tako kratkotrajno oskrbo, kot tudi odvajanje odvečne tekočine iz hidravličnega cilindra, zagotavlja razdelilnik, ki ga pogosto imenujemo tuljava.

Da bi razumeli načelo delovanja te hidravlične naprave, ga je treba ne le obravnavati v razdelku, temveč tudi podrobneje analizirati njegovo interakcijo z ostalimi elementi servo volana. Dokler se položaj volana in volanskih členkov ujemata, razdelilnik, znan tudi kot tuljava, blokira pretok tekočine v valj z obeh strani, tako da je tlak v obeh votlinah enak in se ne vpliva na smer vrtenja platišč. Ko voznik obrne volan, mu majhno razmerje reduktorja krmilne letve ne omogoča hitrega obračanja koles brez znatnega napora.

Razdelilnik servo volana

Naloga razdelilnika servo volana je, da dovaja ATP v hidravlični cilinder samo takrat, ko položaj volana ne ustreza položaju koles, torej ko voznik obrne volan, razdelilnik najprej sproži in sili. cilinder, da deluje na členke vzmetenja. Takšen vpliv naj bo kratkotrajen in odvisen od tega, koliko je voznik vrtel volan. To pomeni, da mora najprej hidravlični cilinder obrniti kolesa, nato pa voznik, to zaporedje vam omogoča minimalen napor za zavijanje, a hkrati "čutite cesto".

Ko avtomobil zadene nekakšno neravnino, njegovo sprednje kolo vsaj malo spremeni smer vrtenja, kar vodi do udarca v tirnico. Če je takšen udar dovolj močan, da premaga togost torzijske droge, pride do neusklajenosti, kar pomeni, da del ATF vstopi na nasprotno stran hidravličnega cilindra, kar v veliki meri kompenzira takšen sunek, volan pa ne. leteti iz voznikovih rok. Hkrati začuti gibanje skozi volan in razume, da je avto prešel neenakomerno območje, kar mu omogoča hitro odzivanje na spremembe v prometni situaciji.

Princip delovanja

Potreba po takšnem delovanju distributerja je bila ena od težav, ki je preprečila množično proizvodnjo hidravličnih ojačevalnikov, saj sta običajno v avtomobilu volan in volanski mehanizem povezana s togo gredjo, ki ne prenaša samo sile na volanske členke, ampak pilotu avtomobila zagotavlja tudi povratne informacije s ceste. Za rešitev težave sem moral popolnoma spremeniti razporeditev gredi, ki povezuje volan in volanski mehanizem. Med njimi je bil nameščen razdelilnik, katerega osnova je princip torzije, to je elastična palica, ki se lahko zvija.

Ko voznik obrne volan, se torzijski drog sprva rahlo zasuka, kar povzroči neusklajenost položaja volana in sprednjih koles. V trenutku takšne neusklajenosti se razdelilnik odpre in hidravlično olje vstopi v cilinder, kar premakne krmilno letvico v pravo smer in s tem odpravi neusklajenost. Toda prepustnost razdelilne tuljave je nizka, zato hidravlika ne nadomešča v celoti prizadevanj voznika, kar pomeni, da hitreje ko se morate obrniti, bolj bo moral voznik zavrteti volan, ki zagotavlja povratne informacije in omogoča občutek avtomobila na cesti

Naprava

Za izvedbo takega dela, to je doziranega ATP v hidravlični cilinder in zaustavitev dobave po odpravi neusklajenosti, je bilo treba ustvariti precej zapleten hidravlični mehanizem, ki deluje po novem principu in je sestavljen iz:

• torzijska palica, povezana s pogonsko prestavo, ki zagotavlja neusklajenost pri obračanju volana;
• notranjost tuljave;
• zunanji del tuljave.

Notranji in zunanji deli tuljave se tako tesno prilegajo drug drugemu, da med njimi ne pronica niti kapljica tekočine, poleg tega so v njih izvrtane luknje za dovod in vračanje ATP. Načelo delovanja te zasnove je natančno doziranje hidravlične tekočine, ki se dovaja v cilinder. Ko je položaj krmila in regala usklajen, se dovodna in povratna odprtina zamakneta druga glede na drugo in tekočina skozi njiju ne vstopa ali izteka iz jeklenk, zato se slednji nenehno polnijo in ni nevarnosti prezračevanja. . Ko pilot avtomobila obrne volan, se torzijska droga najprej zasuka, zunanji in notranji deli tuljave se premaknejo drug glede na drugega, zaradi česar se združijo dovodne luknje na eni strani in odtočne luknje na drugi strani. .

Glej tudi: Blažilnik krmilne letve - namen in pravila namestitve

Pri vstopu v hidravlični cilinder olje pritisne na bat, ga premakne na rob, ta se premakne na tirnico in se začne premikati, še preden nanj deluje pogonski zobnik. Ko se letva premika, neusklajenost med zunanjim in notranjim delom tuljave izgine, zaradi česar se dovod olja postopoma ustavi, in ko položaj koles doseže ravnotežje s položajem volana, se dovod in izhod ATP je popolnoma blokiran. V tem stanju ima cilinder, katerega oba dela sta napolnjena z oljem in tvorita dva zaprta sistema, stabilizacijsko vlogo, zato pri udarcu v udarec občutno manjši impulz doseže volan in volan se ne izvleče iz voznikove roke.

To pomeni, da delovanje hidravlične krmilne letve temelji na principih tuljave in torzijske palice - ko voznik obrne volan, najprej nekoliko zasuka torzijsko drogo, zaradi česar se tuljava odpre, nato pa torzija palica poravna in zapre tuljavo. To pomeni, da hidravlična tekočina po zaslugi razdelilnika vstopi v hidravlični cilinder šele, ko krmilni kot preseže ustrezen zamik krmilne letve, tako da voznik ne pretirano napreza, a hkrati ne izgubi stika s cesto.

Zaključek

Načelo delovanja letve servo volana temelji na kratkotrajnem učinku pritiska, ki ga ustvarja črpalka na valj, ki premakne letvico v pravo smer in vozniku pomaga pri krmiljenju avtomobila. Zato so avtomobili s servo volanom veliko bolj udobni, zlasti pri manevriranju pri nizki hitrosti ali vožnji v težkih razmerah, saj takšna tirnica prevzame večino obremenitve, potrebne za obračanje kolesa, voznik pa ji daje le ukaze, ne da bi izgubil povratne informacije. s ceste..

Servo volan - naprava in princip delovanja servo volana na modelu Lego!