Napd i sterowanie hydrauliczne i pneumatyczne Hydraulika wykład 12 Ma za zadanie umoliwienie oraz ułatwienie bezporedniego poruszenie, jednoczenie zmniejszajc nakład siły potrzebnej do poruszenia. Zastosowanie: w pojazdach cikich (umoliwienie manewrowania) w samochodach osobowych (ułatwienie manewrowania) Istnieje moliwo regulacji siły wspomagania w zalenoci od prdkoci pojazdu (gdy siły w układzie kierowniczym potrzebne do poruszenia kolami malej, zmniejszane jest cinienie w układzie = spadek siły roboczej na cylindrze) Budowa przekładni kierowniczej Przekładnia kierownicza ze wspomaganiem hydraulicznym stanowi zwarty zespół, składajcy si z : rozdzielacza hydraulicznego, siłownika mechanicznej przekładni kierowniczej: rubowokulkowej zbatej Potrzebny do wspomagania olej pod cinieniem dostarcza pompa olejowa wysokiego cinienia (zbata lub łopatkowa) napdzana przez silnik. 1
Zbiornik oleju jest zabudowany na pompie lub moe by zamontowany oddzielnie. Obudowa przekładni kierowniczej A spełnia rol cylindra dla tłoka B, którego zadanie polega na zamianie ruchu obrotowego wałka wejciowego C na ruch poosiowy i przeniesienia go na wał główny D. Wał główny ma korygowane uzbienie tak, aby w połoeniu rodkowym był wyczuwalny wzrost momentu oporowego (niedopuszczalne jest wystpowanie luzu midzyzbnego w połoeniu rodkowym). Działanie przekładni kierowniczej Podczas przenoszenia momentu obrotowego z wałka wejciowego na rub, lub na odwrót, ulega odkształceniu wałek skrtny S w jego obszarze sprystym, przy czym nastpuje tu skrcenie pomidzy wałkiem wejciowym a rub. Poniewa tłoczki zaworu w głowie ruby podaj za ruchem wałka wejciowego, podczas przenoszenia momentu obrotowego s przestawiane z połoenia rodkowego (połoenia obojtnego). Po uwolnieniu koła kierowniczego wałek skrtny powoduje powrót tłoczków zaworu w połoenie obojtne. Zawór regulacyjny H wbudowany w pomp reguluje wydatek oleju dla przekładni kierowniczej do okrelonej wartoci, zapewniajc działanie wspomagania przy skrcie kołem kierowniczym z dostateczn prdkoci (dla danego pojazdu) i niezalenie od liczby obrotów silnika. Obrót kołem kierowniczym w prawo Obracajc kołem kierowniczym w kierunku ruchu wskazówek zegara, nastpi przesunicie w lewo. Poniewa ruch tłoka ma by wspomagany przez olej pod cinieniem, olej musi by skierowany na praw stron cylindra. Nastpuje przesunicie górnego tłoczka zaworu J w praw stron oraz dalsze otwieranie szczeliny wlotowej L na dopływie oleju, natomiast dolny tłoczek zaworu cofa si w lewo i nastpuje przerwanie dopływu oleju przez zamknicie szczeliny wlotowej M. 2
Obrót kołem kierowniczym w lewo Obracajc kołem w przeciwnym kierunku, tłok porusza si w prawo i powinien by wspierany cinieniem oleju lewego cylindra. Dolny tłoczek zaworu zostaje przesunity w prawo i umoliwia przepływ oleju do prawego rowka promieniowego O w głowie ruby, skd istnieje połczenie z lewym cylindrem. Jednoczenie olej dopływa do szczeliny obiegu powrotnego P górnego tłoczka zaworu, która jest jednak zamknita i uniemoliwia przepływ oleju do rodka tłoczka zaworu. http://jesiolowski.pl/przekladnie/budowa Przekładnia zbatkowa (pot. maglownica) Dziki wspomaganiu mona zastosowa bardziej bezporednie przełoenie (ten sam obrót kierownicy w układzie wspomaganym powoduje wikszy skrt koła). Aby wykona manewr, krci si nie tylko lej, ale i mniej, dziki czemu kierowca ma lepsz kontrol nad autem. Łatwiej jest te opanowa kierownic po wpadniciu w dziur lub kolein czy po uderzeniu w krawnik. 3
Dane charakterystyczne Przekładnia kierownicza Liczba obrotów koła kierownicy Skok zbatki Minimalny promie skrtu Kt skrtu koła wewntrznego Kt skrtu koła zewntrznego Siła obrotu koła kierownicy na biegu jałowym silnika Siła obrotu koła kierownicy przy prdkoci obrotowej silnika bez obcienia Cinienie tłoczenia przy kołach ustawionych na wprost Cinienie tłoczenia przy kołach maksymalnie skrconych Ilo oleju w układzie Ilo smaru w przekładni Układ bez wspomagania mechaniczna zbatkowa o zmiennym przełoeniu 3,5 142 mm +/ 0,8 mm 5,2 m 37 20` +/ 30` 31 +/ 30` 0,08 kg Układ ze wspomaganiem zbatkowa o zmiennym przełoeniu ze wspomaganiem 3 142 mm +/ 1,5 mm 5,2 m 38 15` +/ 30` 31 30` +/ 30` 6 N 7,5 N 0,35 MPa 8,5 MPa 0,8 l / 1,2 l Fiat Bravo / Brava Proste układy o stałej sile wspomagania mog by niebezpieczne podczas szybkiej jazdy. Wystarczy lekki ruch kierownic i samochód gwałtownie zmienia kierunek. Jazda na wprost bez zygzaków i cigłego korygowania toru jazdy wymaga nieco wprawy. Dlatego w pojazdach klasy wyszej standardem stały si układy o zmiennej sile wspomagania, uzalenionej od aktualnej prdkoci. Układu kierowniczego ze wspomaganiem elektrohydraulicznym 1 czujnik obrotu kierownicy, 2 zawór sterujcy urzdzenia wspomagajcego, 3 cylinder, 4 tłok połczony z listw zbat, 5 przewód powrotny, 6 przewód hydrauliczny, 7 lampka kontrolna, 8 zbiornik cieczy roboczej, 9 zawór zabezpieczajcy, 10 pompa zbata, 11 sterownik układu kierowniczego, 12 silnik elektryczny, 13 sygnał z prdkociomierza, 14 prd z zacisku "+30", 15 prd z zacisku "+15", 16 połczenie z "mas", 17 ruba przelotowa z zaworem zwrotnym Układ bez Dane charakterystyczne wspomagania mechaniczna Przekładnia kierownicza zbatkowa Liczba obrotów koła 3,2 kierownicy rednica koła kierownicy 380 mm Układ ze wspomaganiem zbatkowa ze wspomaganiem 2,9 370 mm Ilo oleju w układzie 0,8 l Ilo smaru w przekładni 0,012 kg Skoda Fabia 4
Przekrój przekładni kierowniczej z elektrohydraulicznym wspomaganiem i przekrój zaworu sterujcego 1 czujnik kta obrotu wału kierownicy, 2 odpływ cieczy hydraulicznej, 3 dopływ cieczy hydraulicznej, 4 zawór zabezpieczajcy, 5 wkładka obrotowa, 6 odpływ cieczy, 7 wylot do cylindra "w lewo" (b), 8 wylot do cylindra "w prawo" (a), 9 wałek skrtny, 10 rozdzielacz. Skoda Fabia Układy hydrauliczne miały kilka wad: układ działał tylko wówczas, gdy pracował silnik, stale pobierał moc potrzebn do napdu pompy, składał si z wielu elementów, zajmował miejsce w komorze silnikowej był drogi. Układ hydrauliczny nie nadawał si do współpracy z silnikami o małej mocy, w których kady kilowat obcienia jest wany. AMBRA Hydrodex 3 Olej do hydraulicznych układów wspomagania, Wysoka stabilno współczynnika tarcia. Doskonała płynno nawet w bardzo niskich temperaturach. Podwyszona zdolno uwalniania powietrza gromadzcego si w oleju podczas pracy przekładni. Dobre właciwoci antypienne w celu zagwarantowania maksymalnej cigłoci smarowania. Optymalne właciwoci antyutleniajce zapewniajce najwysz jako przez długi czas. Bardzo dobry wskanik lepkoci pozwalajcy na optymalizacj pracy układów wspomagajcych w kadych warunkach pracy. Doskonałe właciwoci przeciw zuyciu zapewniajce ochron układu. SPECYFIKACJA SAE 10W 5
OLEJ "ELF" ELFMATIC G3 Zalecany jest do układów wspomagania przekładni kierowniczych oraz innych układów hydraulicznych w samochodach osobowych, ciarowych, dostawczych, itp. Właciwoci ELFMATIC G3 posiada wiele parametrów fizykochemicznych wymaganych przez przekładnie automatyczne najnowszej generacji: * specjalnie zmodyfikowany współczynnik tarcia sprawia, e zmiany biegów dokonuje si cicho i bez polizgów lub drga,. dobra płynno w niskich temperaturach zapobiega przecieniom układów w czasie rozruchu zim i zapewnia natychmiastowe smarowanie wszystkich wzłów, * bardzo dobra odporno na utlenianie i stabilno termiczna pozwalaj na znacznie dłusze okresy pomidzy wymianami oleju przy jednoczesnym zlikwidowaniu moliwoci odkładania si osadów, laków i szlamów, * wysoki wskanik lepkoci, * niska temperatura płynicia, * bardzo dobre dodatki antyzuyciowe zapobiegaj zuywaniu si kół zbatych, łoysk i elementów pomp, * doskonałe własnoci antykorozyjne i antypienne, * całkowit neutralno w stosunku do uszczelek i metali kolorowych. Inne układy wspomagania kierownicy Elektryczne wspomaganie. Silnik elektryczny połczony jest w sposób mechaniczny z wałem kierownicy wspomaga jego obrót. Opel Układ kierowniczy ze wspomaganiem elektrycznym DUAL DRIVE zastosowany w nowym Punto. 1. Lampka sygnalizacji wybranego trybu wspomagania 2. Przycisk wyboru trybu wspomagania 3. Silnik wspomagania elektryczny 4. Elektroniczna centralka sterujca zarzdzanie wspomaganiem Gdy przycisk znajduje si w pozycji normalnej wspomaganie jest minimalne. Kiedy przycisk znajduje si w pozycji city wspomaganie układu jest silniejsze, a wic wymaga mniejszego wysiłku przy ruchu kierownic. Zarówno przy jedzie w trybie city jak i w trybie normalnym kierownica staje si stopniowo coraz sztywniejsza wraz ze wzrostem prdkoci, aby zapewni zawsze maksymaln kontrol nad pojazdem. Do tych zalet zwizanych z łatwoci manewrowania samochodem i komfortem prowadzenia dochodzi take wiele innych: zredukowanie zuycia paliwa: w stosunku do wspomagania hydraulicznego redukcja jest szacowana na około 3% na trasie mieszanej. wyciszenie: zostały wyeliminowane zespoły hydrauliczne aspekt ekologiczny: nowy system zwiksza procent materiałów do recyklingu. zredukowanie masy: system pozwala na redukcj masy o 3kg. 6
Inne układy wspomagania kierownicy Najnowszym osigniciem w dziedzinie układów kierowniczych jest przekładnia wprowadzona w nowym BMW 5: urzdzenie dopasowuje nie tylko sił wspomagania, ale i przełoenie układu do prdkoci i warunków jazdy. Zapewne wkrótce czeka nas kolejna rewolucja, na razie wstrzymywana przez europejskie przepisy homologacyjne: wiele firm pracuje nad systemami SteerbyWire, w których koła kierowane nie majadnego mechanicznego połczenia z kierownic. Konwencjonalny mechanizm kierowniczy jest zastpiony przez inteligentny system mechatroniczny, charakteryzujcy si wieloma zaletami, m.in: podwyszon niezawodnoci i dokładnoci działania, zmniejszon mas i objtoci, a take podwyszonymi wskanikami ekonomii zuycie paliwa 7