Principen för drift av styrstången med hydraulisk booster
Auto reparation

Principen för drift av styrstången med hydraulisk booster

26.05.2022 /

Funktionsprincipen för en servostyrningsstativ är baserad på den kortsiktiga effekten av trycket som genereras av pumpen på cylindern, vilket flyttar kuggstången i önskad riktning, vilket hjälper föraren att kontrollera bilen. Därför är bilar med servostyrning mycket bekvämare, särskilt när de manövrerar i låga hastigheter eller kör under svåra förhållanden, eftersom ett sådant ställ tar på sig det mesta av den belastning som krävs för att vrida ratten, och föraren ger bara kommandon till det utan att förlora feedback från vägen.

Styrstället i passagerartransportbranschen har länge ersatt andra typer av liknande enheter på grund av dess tekniska egenskaper, som vi pratade om här (Hur styrstället fungerar). Men trots designens enkelhet är principen för driften av ett servostyrningsställ, det vill säga en hydraulisk booster, fortfarande oklart för de flesta bilägare.

Styrutveckling - En kort översikt

Sedan tillkomsten av de första bilarna har grunden för styrningen varit en växelreducerare med ett stort utväxlingsförhållande, som vrider fordonets framhjul på olika sätt. Ursprungligen var det en kolonn med en bipod fäst vid botten, så det var nödvändigt att använda en komplex struktur (trapets) för att överföra förskjutningskraften till styrknogarna, till vilka framhjulen är bultade. Sedan uppfann de en kuggstång, också en växellåda, som överförde vridkraften till den främre upphängningen utan ytterligare strukturer, och snart ersatte den här typen av styrmekanism pelaren överallt.

Men den största nackdelen som härrör från driftprincipen för denna enhet kunde inte övervinnas. Ökning av utväxlingsförhållandet gjorde att ratten, även kallad ratten, kunde vridas utan ansträngning, men det krävdes fler varv för att flytta ratten från det längsta till höger till det längst till vänster eller vice versa. Att minska utväxlingsförhållandet gjorde styrningen skarpare, eftersom bilen reagerade starkare även på en liten förskjutning av ratten, men att köra en sådan bil krävde stor fysisk styrka och uthållighet.

Försök att lösa detta problem har gjorts sedan början av 50-talet, och några av dem var relaterade till hydraulik. Själva termen "hydraulik" kommer från det latinska ordet hydro, som betyder vatten eller något flytande ämne som är jämförbart med vatten. Men fram till början av 1951-talet av förra seklet var allt begränsat till experimentella prover som inte kunde sättas i massproduktion. Genombrottet kom XNUMX, då Chrysler introducerade den första serietillverkade servostyrningen (servostyrning) som fungerade i samband med rattstången. Sedan dess har den allmänna principen för driften av en hydraulisk styrstång eller -pelare förblivit oförändrad.

Den första servostyrningen hade allvarliga brister, den:

  • tungt belastade motorn;
  • ökad styrrotation endast vid medelhöga eller höga hastigheter;
  • vid höga motorvarvtal skapade det övertryck (tryck) och föraren tappade kontakten med vägen.

Därför dök en normalt fungerande hydraulisk booster upp först vid XNUMX-talets början, när kuggstången redan hade blivit den huvudsakliga styrmekanismen.

Hur fungerar hydraulisk booster?

För att förstå principen för driften av en hydraulisk styrstång är det nödvändigt att överväga de element som ingår i den och de funktioner de utför:

  • pump;
  • tryckreduceringsventil;
  • expansionskärl och filter;
  • cylinder (hydraulisk cylinder);
  • distributör.

Varje element är en del av den hydrauliska boostern, så korrekt drift av servostyrningen är endast möjlig när alla komponenter tydligt utför sin uppgift. Den här videon visar den allmänna principen för driften av ett sådant system.

Hur fungerar en bils servostyrning?

pump

Uppgiften med denna mekanism är att ständigt cirkulera vätska (hydraulolja, ATF eller ATF) genom servostyrningssystemet för att skapa ett visst tryck som är tillräckligt för att vrida hjulen. Servostyrningspumpen är ansluten med ett bälte till vevaxelns remskiva, men om bilen är utrustad med en elektrisk hydraulisk booster, säkerställs dess funktion av en separat elmotor. Pumpens prestanda är vald så att den även vid tomgång säkerställer bilens rotation och det övertryck som uppstår när hastigheten ökar kompenseras av tryckreduceringsventilen.

Servostyrningspumpen är gjord av två typer:

På bilar med hydraulisk fjädring säkerställer en pump driften av båda systemen - servostyrning och fjädring, men fungerar på samma princip. Den skiljer sig från den vanliga endast i ökad kraft.

tryckreduceringsventil

Denna del av den hydrauliska boostern fungerar enligt principen om en bypassventil, bestående av en låskula och en fjäder. Under drift skapar servostyrningspumpen vätskecirkulation med ett visst tryck, eftersom dess prestanda är högre än genomströmningen av slangar och andra element. När motorns varvtal ökar ökar trycket i servostyrningssystemet, vilket verkar genom kulan på fjädern. Fjäderns styvhet väljs så att ventilen öppnar vid ett visst tryck, och kanalernas diameter begränsar dess genomströmning, så att driften inte leder till ett kraftigt tryckfall. När ventilen öppnas går en del av oljan förbi systemet, vilket stabiliserar trycket på önskad nivå.

Trots att tryckreduceringsventilen är installerad inuti pumpen är den ett viktigt inslag i den hydrauliska boostern och står därför i nivå med andra mekanismer. Dess funktionsfel eller felaktig funktion äventyrar inte bara servostyrningen utan också trafiksäkerheten på vägen; om, på grund av för högt hydrauliskt tryck, tillförselledningen spricker eller en läcka uppstår, kommer bilens reaktion på att vrida på ratten att förändras, och en oerfaren person som kör riskerar att inte klara av kontrollen. Därför innebär utformningen av ett servostyrningsställ maximal tillförlitlighet för både hela strukturen som helhet och varje enskilt element.

Expansionstank och filter

Under servostyrning tvingas hydraulvätska att cirkulera genom det hydrauliska boostersystemet och påverkas av trycket som skapas av pumpen, vilket leder till uppvärmning och expansion av oljan. Expansionstanken absorberar överskott av detta material, på grund av vilket dess volym i systemet alltid är densamma, vilket eliminerar tryckstötar orsakade av termisk expansion. Uppvärmning av ATP och slitage av gnidningselement leder till uppkomsten av metalldamm och andra föroreningar i oljan. När det kommer in i spolen, även känd som distributören, täpper detta skräp till hålen, vilket stör servostyrningens funktion, vilket negativt påverkar bilens hantering. För att undvika en sådan utveckling av händelser är ett filter inbyggt i servostyrningen som tar bort olika skräp från den cirkulerande hydraulvätskan.

cylinder

Denna del av den hydrauliska boostern är ett rör, inuti vilket det finns en del av stativet med en hydraulisk kolv installerad på den. Tätningar är installerade längs rörets kanter för att förhindra att ATP läcker ut när trycket stiger. När oljan kommer in i motsvarande del av cylindern genom rören, rör sig kolven i motsatt riktning, trycker på kuggstången och, genom den, verkar på styrstängerna och styrknogarna.

Tack vare denna servostyrningsdesign börjar styrknogarna röra sig redan innan drivväxeln flyttar kuggstången.

Distributör

Funktionsprincipen för en servostyrningsstativ är en kortvarig tillförsel av hydraulvätska i det ögonblick ratten vrids, på grund av vilken racket kommer att börja röra sig redan innan föraren utövar allvarlig kraft på den. En sådan kortvarig försörjning, såväl som dränering av överskottsvätska från hydraulcylindern, tillhandahålls av en distributör, som ofta kallas en spole.

För att förstå driftsprincipen för denna hydrauliska enhet är det nödvändigt att inte bara undersöka den i tvärsnitt, utan också att mer fullständigt analysera dess interaktion med resten av servostyrningselementen. Så länge rattens och rattens lägen motsvarar varandra, blockerar fördelaren, även känd som spolen, flödet av vätska in i cylindern från båda sidor, så trycket inuti båda hålrummen är detsamma och det gör det inte på något sätt påverka fälgarnas rotationsriktning. När föraren vrider på ratten tillåter det lilla utväxlingsförhållandet på styrstången honom inte att snabbt vrida hjulen utan att anstränga sig avsevärt.

Servostyrningsdistributörens uppgift är att tillföra ATP till hydraulcylindern endast när rattens position inte motsvarar hjulens position, det vill säga när föraren vrider på ratten, fungerar fördelaren först och tvingar cylindern för att verka på fjädringens styrspinnar. En sådan påverkan bör vara kortvarig och bero på hur långt föraren vrider på ratten. Det vill säga, först måste hydraulcylindern vrida hjulen och sedan föraren; denna sekvens låter dig anstränga dig för att svänga, men samtidigt "känna vägen."

Funktionsprincip

Behovet av sådan drift av distributören var ett av problemen som förhindrade serietillverkning av hydrauliska boosters, eftersom vanligtvis i en bil är ratten och styrväxeln förbundna med en styv axel, som inte bara överför kraft till rattknogarna, men ger också föraren av bilen feedback från vägen. För att lösa problemet var det nödvändigt att helt ändra strukturen på axeln som förbinder ratten och drivmekanismen för styrmekanismen. En distributör installerades mellan dem, vars grund är principen om en torsionsstång, det vill säga en elastisk stång som kan vrida sig.

När föraren vrider på ratten vrids först torsionsstången något, vilket orsakar en obalans mellan rattens och framhjulens läge. I ögonblicket för sådan felinriktning öppnas fördelarspolen och hydraulolja kommer in i cylindern, vilket förskjuter styrstången i önskad riktning och eliminerar därför felinriktningen. Men genomströmningen av fördelarspolen är låg, så hydrauliken ersätter inte helt förarens ansträngningar, vilket innebär att ju snabbare du behöver svänga, desto hårdare måste föraren vrida på ratten, vilket ger feedback och låter dig känna bilen på vägen

anordning

För att utföra sådant arbete, det vill säga att dosera ATP i hydraulcylindern och stoppa tillförseln efter att ha eliminerat obalansen, var det nödvändigt att skapa en ganska komplex hydraulisk mekanism som fungerar enligt en ny princip och består av:

De inre och yttre delarna av spolen passar ihop så tätt att inte en droppe vätska läcker mellan dem, dessutom borras hål i dem för tillförsel och retur av ATP. Funktionsprincipen för denna design är den exakta doseringen av hydraulvätska som tillförs cylindern. När positionen för ratten och kuggstången är koordinerade, förskjuts tillförsel- och returhålen i förhållande till varandra och vätska rinner inte genom dem in i cylindrarna eller rinner ut därifrån, så den senare fylls ständigt och det finns inget hot av vädring. När bilens pilot vrider på ratten vrids först torsionsstången, de yttre och inre delarna av spolen förskjuts i förhållande till varandra, på grund av vilket tillförselhålen på ena sidan och dräneringshålen på andra sidan är inriktade.

Oljan kommer in i hydraulcylindern och sätter tryck på kolven, förskjuter den till kanten, den senare trycker den på kuggstången och den börjar röra sig redan innan drivväxeln verkar på den. När kuggstången rör sig uppstår en obalans mellan de yttre och inre delarna av spolen, på grund av vilket oljetillförseln gradvis stannar, och när hjulens läge når balans med rattens läge, kommer tillförseln och utmatningen av ATF är helt blockerade. I detta tillstånd spelar cylindern, vars båda delar är fyllda med olja och bildar två slutna system, en stabiliserande roll, därför når en impuls med märkbart mindre kraft ratten och ratten sliter inte vid en ojämnhet ur förarens händer.

Slutsats

Funktionsprincipen för en servostyrningsstativ är baserad på den kortsiktiga effekten av trycket som genereras av pumpen på cylindern, vilket flyttar kuggstången i önskad riktning, vilket hjälper föraren att kontrollera bilen. Därför är bilar med servostyrning mycket bekvämare, särskilt när de manövrerar i låga hastigheter eller kör under svåra förhållanden, eftersom ett sådant ställ tar på sig det mesta av den belastning som krävs för att vrida ratten, och föraren ger bara kommandon till det utan att förlora feedback från vägen.

Lägg en kommentar