Σύστημα διεύθυνσης με υδραυλική υποβοήθηση

Σύστημα διεύθυνσης με υδραυλική υποβοήθηση

Η οδήγηση των αυτοκινήτων απαιτεί ισχυρή μυϊκή δύναμη εκ μέρους του οδηγού ιδιαίτερα στο παρκάρισμα στις απότομες στροφές, ή  στις χαμηλές ταχύτητες, καθώς και  όταν χρησιμοποιούνται φαρδιά ελαστικά κλπ. Για την αντιμετώπιση του προβλήματος αυτού, οι κατασκευαστές οχημάτων τοποθετούν ειδικούς μηχανισμούς,
γνωστούς σαν σεβρομηχανισμούς, που βοηθούν τον οδηγό να οδηγεί πιο άνετα. Οι σεβρομηχανισμοί αυτοί, παίρνουν κίνηση από τον κινητήρα του αυτοκινήτου και χρησιμοποιώντας την πίεση του λαδιού, υποβοηθούν στο σύστημα διεύθυνσης. Σε περίπτωση που για οποιοδήποτε λόγο δεν λειτουργήσουν το σύστημα διεύθυνσης του οχήματος εξακολουθεί να λειτουργεί μόνο με τη μυϊκή δύναμη του οδηγού και φυσικά απαιτεί μεγαλύτερη προσπάθεια.

Η χρήση αυτών των μηχανισμών προσφέρει τα εξής οφέλη:
ελαφρύ τιμόνι, μικρότερη ακτίνα στροφής από τέρμα σε τέρμα και αμεσότερη αντίδραση σε καταστάσεις πανικού ή σε γρήγορη οδήγηση.
Περιγραφή του συστήματος
Ας δούμε ένα εξελιγμένο σύστημα διεύθυνσης με υδραυλική υποβοήθηση σαν και αυτό που έχουν τα σύγχρονα αυτοκίνητα. Το σύστημα αυτό ανήκει στην κατηγορία των συστημάτων διεύθυνσης τύπου "κρεμαγιέρας" με πηνίον (γρανάζι κίνησης) και οδοντωτό κανόνα. Λαμβάνει υπόψη του την ταχύτητα του οχήματος και τη γωνιακή θέση του τιμονιού μέσω ειδικών αισθητήρων που πληροφορούν αντίστοιχα τη μονάδα ελέγχου (εγκέφαλο). επίσης η μονάδα ελέγχου έχει τη δυνατότητα αυτοδιάγνωσης βλαβών όσον αφορά τα ηλεκτρονικά μέρη (αισθητήρες κτλ) που συνοδεύουν το σύστημα διεύθυνσης. Το σύστημα μπορεί επίσης να μεταβάλλει τη δύναμη υποβοήθησης ανάλογα με την ταχύτητα του οχήματος, τη γωνιακή θέση του τιμονιού (το πόσο το έχουμε στρίψει δεξιά ή αριστερά) και την αντίσταση κύλισης των τροχών στο οδόστρωμα. Για παράδειγμα όταν το αυτοκίνητο είναι σταματημένο ή κινείται με μικρή ταχύτητα αναπτύσσεται μεγαλύτερη δύναμη υποβοήθησης και λιγότερη προσπάθεια απαιτείται από τον οδηγό. Αντιστρόφως όταν η ταχύτητα του οχήματος είναι υψηλή τότε αναπτύσσεται μικρότερη δύναμη υποβοήθησης και χρειάζεται μεγαλύτερη προσπάθεια από τον οδηγό για να στρίψει το τιμόνι. Το ίδιο συμβαίνει και όταν αυξάνει η γωνιακή θέση του τιμονιού ενώ κινούμαστε με μεγάλη ταχύτητα, (το τιμόνι βαραίνει όταν πάμε να στρίψουμε απότομα με μεγάλη ταχύτητα).
Με αυτές τις λειτουργίες και χαρακτηριστικά το σύστημα παρέχει στον οδηγό ένα αίσθημα στιβαρότητας και σταθερότητας μα και ευκολίας στη χρήση φυσικά!. Η απαιτούμενη δύναμη υποβοήθησης προκαθορίζεται ανάλογα με τη πίεση λαδιού στον θάλαμο αντίθλιψης (θάλαμος δυνάμεων αντίδρασης από τη ροή του λαδιού) μέσα στο κέλυφος της κρεμαγιέρας. Η πίεση του λαδιού μέσα στο θάλαμο αυτό ελέγχεται από τα σήματα των αισθητήρων ταχύτητας κια γωνιακής θέσης τιμονιού. Σε αυτό βοηθούν και η μονάδα ελέγχου (εγκέφαλος) , το βηματικό μοτέρ καθώς και από τη βαλβίδα ελέγχου της πίεσης, ανάλογα με την αντίσταση κύλισης των τροχών στο οδόστρωμα.
Ροή του λαδιού στο σύστημα.

Το λάδι προέρχεται από την κύρια αντλία του συστήματος κατευθύνεται προς το κέλυφος της κρεμαγιέρας μέσα από τη βαλβίδα ελέγχου ροής λαδιού. Το λάδι κινεί τις μπάρες διεύθυνσης ενώ κατευθύνεται και προς τη βαλβίδα απόκρισης. Εδώ το λάδι μετακινεί το έμβολο το οποίο ελέγχει την υδραυλική πίεση που αναπτύσσεται εντός του θαλάμου αντίθλιψης. Το λάδι που προέρχεται από την δευτερεύουσα αντλία (υποαντλία) του συστήματος κατευθύνεται προς το θάλαμο αντίθλιψης, τη βαλβίδα απόκρισης και τη βηματική βαλβίδα (η οποία περιστρέφεται από το βηματικό μοτέρ), μειώνοντας την προσπάθεια που απαιτείται από τον οδηγό για να στρίψει το όχημα του.
Οδόντωση της πυξίδας διεύθυνσης και ο θάλαμος αντίθλιψης.
Ο θάλαμος αντίθλιψης έχει σαν σκοπό τη μεταβολή της απαιτούμενης προσπάθειας από τον οδηγό (όσον αφορά στο στρίψιμο του αυτοκινήτου) ανάλογα με τις συνθήκες οδήγησης.
Μέσα σε αυτόν υπάρχουν τέσσερα μικρά έμβολα που πιέζονται πάνω στον άξονα του τιμονιού. Η υδραυλική πίεση του λαδιού, η οποία προέρχεται από την υποαντλία, επενεργεί στα έμβολα. Το όλο σύστημα λειτουργεί ως περιστροφικός σύρτης.
Κατά την οδήγηση του οχήματος με χαμηλή ταχύτητα και όταν η υδραυλική πίεση του λαδιού γίνει χαμηλή, η πίεση των εμβόλων επάνω στον άξονα του τιμονιού  μειώνεται, η ράβδος στρέψης μπορεί εύκολα να στραφεί και επομένως απαιτείται μικρή προσπάθεια από τον οδηγό για τη στροφή.
Κατά την οδήγηση του οχήματος με υψηλή ταχύτητα και όταν η υδραυλική πίεση του λαδιού γίνει υψηλή, τα έμβολα ασκούν πίεση επάνω στον άξονα του τιμονιού , τότε η ράβδος στρέψης στρέφεται δυσκολότερα και κατά συνέπεια "βαραίνει" το τιμόνι, για να στρίψετε και να έχετε αίσθηση του τιμονιού.



Υδραυλική αντλία λαδιού συστήματος υδραυλικής υποβοήθησης.
Ένα βηματικό μοτέρ, και μια βηματική βαλβίδα απόκρισης βρίσκονται στο πάνω μέρος της αντλίας λαδιού του συστήματος υποβοήθησης (αντλία υδραυλικού τιμονιού) . Εσωτερικά υπάρχει μια αντλία (φυγοκεντρική με πτερύγια), μια υποαντλία και μια βαλβίδα ελέγχου ροής λαδιού η οποία ελέγχει το ποσό της κατάθλιψής των δύο αντλιών. Η βηματική βαλβίδα ελέγχει την πίεση του λαδιού της υποαντλίας και κινείται από το ζεύγος των οδοντωτών τροχών του βηματικού μοτέρ. Αυτό ρυθμίζει τη θέση της βηματικής βαλβίδας ανάλογα με τα σήματα που παίρνει από την μονάδα ελέγχου (εγκέφαλος). Η βαλβίδα απόκρισης ελέγχει την πίεση του λαδιού στην δίοδο λαδιού, ανοίγοντας ή κλείνοντας την δίοδο στην οποία κυκλοφορεί το λάδι που έρχεται από την υποαντλία.Βαλβίδα ελέγχου ροής λαδιού.
Οι βαλβίδες ροής για την κύρια αντλία και την υποαντλία διατηρούν μια σταθερή παροχή λαδιού περίπου 5,5 lit/min για την κύρια αντλία και 2,00 lit/min για την υποαντλία έως την βαλβίδα ελέγχου της. Το επιπλέον λάδι οδηγείται πίσω στην πλευρά αναρρόφησις της αντλίας λαδιού.

Λειτουργία της βαλβίδας ελέγχου ροής λαδιού.

    Έλεγχος της ροής του λαδιού στην κύρια αντλία.

α)Κατά την κίνηση με χαμηλή ταχύτητα το λάδι που προέρχεται από την κύρια αντλία ρέει μέσα στο κέλυφος της κρεμαγιέρας από την αριστερή βαλβίδα ελέγχου ροής λαδιού προς τη δεξιά βαλβίδα ροής λαδιού
β)Κατά την κίνηση με μεγάλη ταχύτητα, καθώς οι στροφές της αντλίας αυξάνουν, η πίεση εξόδου της μεγαλώνει μια μία διαφορά υδραυλικής πίεσης αναπτύσσεται με όριο την πίεση της οπής που συνδέεται με τη δεξιά βαλβίδα ελέγχου. Η υδραυλική πίεση του λαδιού πριν τη δίοδο που οδηγεί στην οπή γίνεται υψηλότερη σε σχέση με αυτή που επικρατεί μετά την οπή. Η πίεση του λαδιού πριν τη δίοδο που οδηγεί στην οπή ασκείται στη δεξιά πλευρά της αριστερή βαλβίδας ελέγχου ροής και η πίεση λαδιού που επικρατεί μετά την οπή ασκείται στο αριστερό μέρος της ίδιας βαλβίδας.
Όταν η διαφορά πίεσης πριν και μετά την οπή μεγαλώσει, η αριστερή βαλβίδα ελέγχου αναγκάζεται να κινηθεί προς τα αριστερά πιέζοντας το σχετικό ελατήριο. Με αυτή την ενέργεια το περισσευούμενο λάδι ρέει προς την πλευρά αναρρόφησις της αντλίας. Με αυτόν τον τρόπο αποφεύγεται η ροή της περίσσιας ποσότητας λαδιού προς την δεξιά βαλβίδα ελέγχου του υδραυλικού συστήματος υποβοήθησης.

    Έλεγχος της πίεσης ανακούφισης

α) Βαλβίδα ελέγχου ροής λαδιού της κύριας αντλίας
Εάν το τιμόνι στραφεί τέρμα προς τη μία κατεύθυνση και οι τροχοί σταματήσουν στην ακραία θέση τους, η πίεση του υδραυλικού συστήματος φτάνει σε πάρα πολύ υψηλά επίπεδα. Η πίεση του λαδιού που καταθλίβεται από την αντλία πιέζει συνεχώς την ατσάλινη μπίλια. Όταν η πίεση γίνει μεγαλύτερη από την προκαθορισμένη τάση του ελατηρίου αυτής της σφαιρικής βαλβίδας ανακούφισης τότε αυτή ανοίγει επιτρέποντας τη διέλευση του λαδιού.
β) Βαλβίδα ελέγχου ροής λαδιού της υποαντλίας (δευτερεύουσας αντλίας).
Εάν για κάποιο λόγο βουλώσει η δίοδος λαδιού της υποαντλίας,  η πίεση του λαδιού μέσα σε αυτή τη δίοδο ανεβαίνει. Τότε η υψηλή πίεση του λαδιού θα πιέσει την ατσάλινη μπίλια επιτρέποντας στο λάδι να ρεύσει μέσα στο δοχείο του λαδιού.

    Τιμές πίεσης ανακούφισης:

Για την βαλβίδα ελε΄γχου ροής λαδιού της κύριας αντλίας : 80kg / cm
για την βαλβίδα ελέγχου ροής λαδιού υποαντλάις : 40kg /cm

Βαλβίδα απόκρισης
Η βαλβίδα αυτή βρίσκεται στο πάνω μέρος του συγκροτήματος της αντλίας λαδιού του συστήματος υδραυλικής υποβοήθησης, και ελέγχεται από την πίεση λαδιού της κύριας αντλίας και η λειτουργία της είναι να ελέγχει την πίεση του λαδιού που ασκείται στο θάλαμος αντίθλιψης που βρίσκεται στο κάτω μέρος του κυλίνδρου της πυξίδας διεύθυνσης.
Η βαλβίδα απόκρισης χρησιμεύει για να μας δώσει την αίσθηση της φυσική απόκρισης του συστήματος διεύθυνσης (παραπλήσια με αυτή που έχουμε με ένα κανονικό σύστημα διεύθυνσης χωρίς υποβοήθηση) σε περιπτώσεις όπως αυτή ενός χιονισμένου δρόμου, ή ενός δρόμου στρωμένου με χαλίκια

(πηγή skodamediaportal,autosynergio24)