Cum funcționează sistemul de servodirecție? – Cea mai bună explicație

Introducere

Dinamica vehiculului este o parte integrantă a unui autovehicul care este la fel de importantă ca și grupul motopropulsor al unui vehicul, deoarece, dacă avem nevoie de un grup motopropulsor pentru a face să funcționeze un vehicul, avem nevoie și de sisteme de dinamică a vehiculului pentru a menține vehiculul în stare de funcționare stabilă, după cum știm, sistemul de suspensie este o parte a dinamicii vehiculului care asigură contactul cu suprafața, împreună cu stabilitatea în viraj a vehiculului, dar să ne gândim că schimbarea direcției de deplasare a vehiculului în timp ce se deplasează solicită o mulțime de forțe care perturbă stabilitatea vehiculului, ceea ce dă naștere la multe întrebări, cum ar fi: Cum se face acest lucru?. Care sunt cerințele pentru a direcționa vehiculul în direcția dorită? Pentru a găsi aceste răspunsuri, să studiem în continuare.

Sistemul de direcție al unui automobil este o parte integrantă a dinamicii unui vehicul în care o serie de componente mecanice care au anumite unghiuri importante se unesc pentru a direcționa roțile din față ale vehiculului în funcție de datele furnizate de pasager prin intermediul volanului.

Și sistemul de servodirecție este sistemul de direcție avansat în care efortul necesar pentru a direcționa roțile din față ale autovehiculului de la o parte la alta este redus prin utilizarea unor dispozitive electrice sau hidraulice intermediare care multiplică forța aplicată de șofer prin intermediul volanului pentru a obține o schimbare de direcție lină și rapidă a autovehiculului.

Astăzi toate cele 80% din mașinile de pe șosele sunt echipate cu sistemul de servodirecție care a devenit o necesitate de bază a automobilului de astăzi.

După introducerea servodirecției în 1903, se constată că numărul accidentelor de pe șosea a scăzut la o limită apreciabilă, ceea ce, la rândul său, face ca aceasta să devină o necesitate într-o mașină cu tracțiune pe 4 roți.

De ce avem nevoie de servodirecție?

Așa cum am discutat deja mai sus, o servodirecție scade eforturile de direcționare, ceea ce reprezintă necesitatea unui autovehicul cu 4 roți, așa că avem nevoie de o servodirecție din următoarele motive

• Răspuns rapid- Deoarece numărul autovehiculelor de pe șosea crește de la o zi la alta și astăzi aproape 60% dintre familiile din lume au un autovehicul cu 4 roți în casele lor, odată cu această creștere a numărului de vehicule crește și pericolul de accidente pe șosea, astfel încât, pentru a evita acest pericol și pentru a lua virajele rapide cerute de condițiile de drum, este necesar un sistem de direcție cu răspuns rapid la un vehicul cu 4 roți.
• Eforturi de direcție – Dacă conducem mașini vechi, cum ar fi Maruti Suzuki 800 , se constată că volanul mașinii se simte foarte greu de rotit atunci când vehiculul merge sub 40 km/oră (peste această valoare, direcția se simte mai puțin greu), ceea ce se constată că provoacă oboseală șoferului atunci când merge pe o cursă lungă. Prin urmare, un vehicul ar trebui să fie echipat cu un sistem de servodirecție, astfel încât efortul necesar pentru a direcționa roțile din față să fie redus.
• Bumps steer- După cum știm, denivelările de pe șosea sunt reduse de sistemul de suspensie, dar cum sistemul de direcție este atașat direct la butucul roții, o anumită cantitate de forță a denivelărilor este, de asemenea, transferată la sistemul de direcție care, la rândul său, încearcă să direcționeze vehiculul împotriva voinței șoferului, din cauza căreia un vehicul își poate pierde stabilitatea, Cu toate că direcția cu denivelări poate fi controlată mecanic prin asigurarea unei raze de frecare optime (unghiul dintre linia mediană a roții și înclinarea pivotului articulației), servodirecția o controlează într-un mod mai eficient.
• Capacitatea de revenire- după efectuarea unui viraj se constată că direcția revine automat în poziția inițială, ceea ce, la rândul său, redresează automat vehiculul în mișcare. Un vehicul echipat cu un sistem de servodirecție asigură o mai bună capacitate de revenire a sistemului de direcție.

Citește și:

Cum funcționează motorul cu piston liber?

Tipuri de cutii de viteze – Explicație completă

Cum funcționează sistemul de frânare antiblocare (ABS)?

Tipuri de sisteme de servodirecție

Pe baza metodei folosite pentru a multiplica forța de direcție există 3 tipuri de sisteme de servodirecție care sunt-

1. Sistemul de servodirecție hidraulică- Este tipul de sistem de servodirecție în care sistemul hidraulic care are o pompă hidraulică acționată de motor și cilindri hidraulici, este utilizat pentru a multiplica forța de intrare a volanului de direcție care, la rândul său, reduce eforturile necesare pentru a direcționa roțile din față ale vehiculului.

• În interiorul cilindrului hidraulic se utilizează un fluid hidraulic foarte comprimat care aplică presiune asupra angrenajului de direcție.

2. Sistem de servodirecție electro – hidraulică- Este versiunea modificată a sistemului hidraulic în care pompa hidraulică rotativă care este acționată de motor în sistemul de servodirecție hidraulică este înlocuită cu pompa hidraulică care este acționată de motorul electric.

• Se mai numește și sistem de servodirecție hibrid datorită utilizării atât a componentelor hidraulice cât și a celor electrice.

3. Sistemul de servodirecție electronică- Este cel mai recent tip de sistem de servodirecție în care sistemul hidraulic de la servodirecția hidraulică este complet înlocuit cu motoare electrice și senzori electrici, în loc să se folosească forța hidraulică ,motorul acționat de bateria vehiculului este folosit pentru a aplica forța asupra mecanismului de direcție iar cuplul furnizat de motor este controlat de senzorii care detectează poziția coloanei de direcție.

• Răspunsul direcției acestui sistem este rapid și foarte eficient de aceea este folosit în aproape toate mașinile noi de astăzi.

Componente importante

Părțile importante ale unui sistem de servodirecție sunt-

1. Mecanismul de direcție- De obicei, mecanismul de direcție cu cremalieră și pinion este utilizat în servodirecția în care mișcarea de rotație a volanului de direcție este transformată în mișcare transversală a roților printr-un set de roți dințate fără sfârșit cu angrenaj constant numite cremalieră care asigură mișcarea transversală și un pinion care asigură mișcarea de rotație.

2. Legături – Acestea sunt constrângeri mecanice care asigură mișcarea relativă între 2 componente, tipul de legături utilizate în servodirecție este reprezentat de tiranți care conectează cremaliera la articulația roții pentru a transfera mișcarea transversală a cremalierei la roți.

3. Dispozitiv de putere – După cum am discutat deja mai sus, un dispozitiv de multiplicare a forței (fie hidraulic, fie hibrid sau electric) este utilizat pentru a multiplica forța volanului de direcție pentru a reduce eforturile de direcție. Acest dispozitiv este atașat cu pinionul mecanismului cu cremalieră și pinion.

4. Volanul de direcție- Un volan rotund este utilizat în interiorul unui cockpit (acționat de către șofer) care furnizează impulsul de direcție rotațional către celelalte dispozitive de direcție pentru a direcționa vehiculul.

Funcționarea sistemului de servodirecție

Funcționarea sistemului de servodirecție diferă în funcție de diferența dintre dispozitivele de multiplicare a forței utilizate. astfel încât, pentru a înțelege funcționarea servodirecției, toate cele 3 metode trebuie să fie discutate separat.

1. Sistemul de servodirecție hidraulică

Sursa imaginii

În acest tip de sistem de servodirecție, așa cum am discutat mai sus, forța hidraulică este utilizată pentru a multiplica forța de intrare a direcției pentru a netezi direcția roților din față, această forță hidraulică este generată de o serie de componente care include cilindrul hidraulic, pompa hidraulică rotativă, conductele hidraulice, fluidul hidraulic foarte comprimat și un mecanism de cuplare care poate cupla acest sistem hidraulic cu cremaliera sistemului de direcție.

• Când șoferul dă un impuls prin rotirea volanului, pompa hidraulică acționată de motor începe să pompeze fluidul hidraulic puternic comprimat prin conducte.

• Presiunea hidraulică produsă de pompă intră în cilindrul hidraulic care, la rândul său, aplică presiune asupra pistonului cilindrului.

• Pistonul care se află sub presiune ridicată începe să se deplaseze de la un capăt la altul care, la rândul său, împinge mai departe fluidul prin conducte, odată cu această mișcare a pistonului, forța de intrare aplicată de șofer este multiplicată de câteva ori.

• Acest fluid de înaltă presiune trimis de cilindrul hidraulic aplică apoi presiunea asupra pinionului atașat prin mecanismul de cuplare care, la rândul său, aplică o forță mare asupra angrenajului cu cremalieră și are loc acțiunea de direcție în roțile din față.

Citește și:

Ce este CVT – Transmisia continuă variabilă și cum funcționează?

Supraalimentator centrifug – Principiul de funcționare, părți principale, avantaje, dezavantaje cu aplicații

Cum funcționează convertizorul de cuplu?

2. Sistemul de servodirecție hibrid sau semi-hidraulic

În acest tip de sistem de servodirecție, pompa hidraulică acționată de motor din sistemul de servodirecție hidraulică este înlocuită cu o pompă electrică, ceea ce îl face mai fiabil, aceasta este singura modificare făcută în rest, funcționarea acestui sistem este aceeași cu cea a sistemului de servodirecție hidraulică menționat mai sus.

Sursa imaginii

3. Sistemul de servodirecție electrică

Acest sistem este cel mai recent dintre toate sistemele de direcție menționate mai sus, în acest tip de sistem de direcție, așa cum am discutat deja, multiplicarea forței este funcția motorului electric în locul fluidului hidraulic, iar funcționarea acestui sistem este după cum urmează-

Sursa imaginii

• Când șoferul dă un impuls prin intermediul volanului, senzorii electronici fixați pe coloana de direcție citesc impulsul și îl trimit la unitatea de comandă electrică a vehiculului.

• ECU a vehiculului analizează aceste intrări și trimite semnalul de tensiune către motorul electric plasat la capătul coloanei de direcție al cărui angrenaj este în angrenaj constant cu angrenajul pinionului.

• Datorită acestor semnale de tensiune trimise de ECU, motorul care este acționat de bateria vehiculului pornește și furnizează cuplul particular în funcție de valoarea semnalelor de tensiune primite

• După ce motorul pornește, angrenajul care se află în angrenaj constant cu angrenajul pinionului începe să transmită cuplul multiplicat către angrenajul pinionului care, la rândul său, aplică acest cuplu cremalierei prin care este atașat.
• Cu acest cuplu aplicat de pinion asupra cremalierei , cremaliera se mișcă, care la rândul ei dirijează roțile din față (cu ajutorul tijelor atașate) în funcție de necesități.

Pentru o mai bună înțelegere a diferitelor tipuri de sisteme de servodirecție urmăriți videoclipul prezentat mai jos:

.