Prinsip pengoperasian rak power steering

Prinsip pengoperasian rak power steering didasarkan pada efek jangka pendek dari tekanan yang dihasilkan oleh pompa pada silinder, yang menggeser rak ke arah yang benar, membantu pengemudi mengemudikan mobil. Oleh karena itu, mobil dengan power steering jauh lebih nyaman, terutama saat bermanuver dengan kecepatan rendah atau mengemudi dalam kondisi sulit, karena rel semacam itu mengambil sebagian besar beban yang diperlukan untuk memutar roda, dan pengemudi hanya memberikan perintah, tanpa kehilangan umpan balik. dari jalan. .

Rak kemudi di industri transportasi penumpang telah lama menggantikan jenis perangkat serupa lainnya karena karakteristik teknisnya, yang kami bicarakan di sini (Cara kerja rak kemudi). Namun, terlepas dari kesederhanaan desainnya, prinsip pengoperasian rak kemudi dengan booster hidrolik, yaitu booster hidrolik, masih tidak dapat dipahami oleh sebagian besar pemilik mobil.

Evolusi kemudi - ikhtisar singkat

Sejak munculnya mobil pertama, dasar kemudi telah menjadi peredam gigi dengan rasio gigi besar, yang memutar roda depan kendaraan dengan berbagai cara. Awalnya, itu adalah kolom dengan bipod yang terpasang di bagian bawah, sehingga struktur kompleks (trapesium) harus digunakan untuk mentransfer gaya bias ke buku-buku jari kemudi tempat roda depan dibaut. Kemudian mereka menemukan rak, juga gearbox, yang mentransmisikan gaya putar ke suspensi depan tanpa struktur tambahan, dan segera jenis mekanisme kemudi ini menggantikan kolom di mana-mana.

Tetapi kerugian utama yang timbul dari prinsip pengoperasian perangkat ini tidak dapat diatasi. Peningkatan rasio roda gigi memungkinkan roda kemudi, juga disebut roda kemudi atau roda kemudi, dapat diputar dengan mudah, tetapi memaksa lebih banyak putaran untuk memindahkan buku jari kemudi dari posisi paling kanan ke posisi paling kiri atau sebaliknya. Mengurangi rasio roda gigi membuat kemudi lebih tajam, karena mobil bereaksi lebih kuat bahkan terhadap sedikit pergeseran roda kemudi, tetapi mengendarai mobil seperti itu membutuhkan kekuatan fisik dan daya tahan yang tinggi.

Upaya untuk memecahkan masalah ini telah dilakukan sejak awal abad kedua puluh, dan beberapa di antaranya terkait dengan hidrolika. Istilah "hidrolik" sendiri berasal dari kata Latin hydro (hidro), yang berarti air atau sejenis zat cair yang sebanding dalam fluiditasnya dengan air. Namun, hingga awal 50-an abad terakhir, semuanya terbatas pada sampel eksperimental yang tidak dapat diproduksi massal. Terobosan datang pada tahun 1951 ketika Chrysler memperkenalkan power steering (GUR) produksi massal pertama yang bekerja bersama dengan kolom kemudi. Sejak itu, prinsip umum pengoperasian rak atau kolom kemudi hidrolik tetap tidak berubah.

Power steering pertama memiliki kekurangan serius, yaitu:

• memuat mesin dengan berat;
• memperkuat roda kemudi hanya pada kecepatan sedang atau tinggi;
• pada putaran mesin tinggi, itu menciptakan tekanan berlebih (tekanan) dan pengemudi kehilangan kontak dengan jalan.

Oleh karena itu, booster hidrolik yang berfungsi normal hanya muncul pada pergantian XXI, ketika penggaruk sudah menjadi mekanisme kemudi utama.

Cara kerja booster hidrolik

Untuk memahami prinsip pengoperasian rak kemudi hidrolik, perlu untuk mempertimbangkan elemen-elemen yang termasuk di dalamnya dan fungsi yang mereka lakukan:

• pompa;
• katup pengurang tekanan;
• tangki ekspansi dan filter;
• silinder (silinder hidrolik);
• distributor.

Setiap elemen adalah bagian dari booster hidraulik, oleh karena itu, pengoperasian power steering yang benar hanya dimungkinkan jika semua komponen menjalankan tugasnya dengan jelas. Video ini menunjukkan prinsip umum pengoperasian sistem semacam itu.

Bagaimana cara kerja power steering mobil?

Pompa

Tugas mekanisme ini adalah sirkulasi konstan cairan (oli hidrolik, ATP atau ATF) melalui sistem power steering dengan penciptaan tekanan tertentu yang cukup untuk memutar roda. Pompa power steering dihubungkan oleh sabuk ke katrol poros engkol, tetapi jika mobil dilengkapi dengan booster hidrolik listrik, maka pengoperasiannya disediakan oleh motor listrik terpisah. Kinerja pompa dipilih sedemikian rupa sehingga bahkan saat idle memastikan putaran mesin, dan tekanan berlebih yang terjadi saat kecepatan meningkat dikompensasi oleh katup pengurang tekanan.

Pompa power steering terdiri dari dua jenis:

• pipih;
• gigi.

Pompa power steering

Terlepas dari jenisnya, pompa power steering bekerja berdasarkan prinsip unit penggerak roda kapal uap kuno. Yang pipih lebih sulit untuk diproduksi, tetapi dengan bantuannya Anda dapat mengubah kinerja dan tekanan yang dibuat oleh unit ini karena ekstensi yang berbeda dari pelat baling-baling, yang penting pada mesin yang dilengkapi dengan sistem kontrol power steering elektronik yang kompleks. Pompa roda gigi, di sisi lain, adalah pompa oli konvensional, di mana gigi roda gigi memindahkan cairan hidrolik ke arah outlet, dan kinerja serta tekanan yang dihasilkan hanya bergantung pada kecepatan engine.

Pada mobil penumpang dengan suspensi hidrolik, satu pompa memastikan pengoperasian kedua sistem - power steering dan suspensi, tetapi bekerja dengan prinsip yang sama. Ini berbeda dari yang biasa hanya dalam peningkatan kekuatan.

Katup pengurang tekanan

Bagian booster hidrolik ini bekerja berdasarkan prinsip katup bypass, yang terdiri dari bola pengunci dan pegas. Selama operasi, pompa power steering menciptakan sirkulasi cairan dengan tekanan tertentu, karena kinerjanya lebih tinggi daripada throughput selang dan elemen lainnya. Saat putaran mesin meningkat, tekanan dalam sistem power steering meningkat, bekerja melalui bola pada pegas. Kekakuan pegas dipilih sehingga katup terbuka pada tekanan tertentu, dan diameter saluran membatasi throughputnya, sehingga operasi tidak menyebabkan penurunan tekanan yang tajam. Ketika katup terbuka, sebagian oli melewati sistem, yang menstabilkan tekanan pada tingkat yang diperlukan.

Katup pengurang tekanan power steering

Terlepas dari kenyataan bahwa katup pengurang tekanan dipasang di dalam pompa, ini adalah elemen penting dari booster hidrolik, oleh karena itu setara dengan mekanisme lainnya. Kerusakan atau operasi yang salah membahayakan tidak hanya power steering, tetapi juga keselamatan lalu lintas di jalan, jika jalur suplai pecah karena tekanan hidrolik yang berlebihan, atau kebocoran muncul, reaksi mobil untuk memutar setir akan berubah, dan yang tidak berpengalaman orang di belakang kemudi berisiko tidak berurusan dengan manajemen. Oleh karena itu, perangkat rak kemudi dengan booster hidrolik menyiratkan keandalan maksimum dari seluruh struktur secara keseluruhan dan setiap elemen individu.

Tangki ekspansi dan filter

Selama operasi power steering, cairan hidrolik dipaksa untuk bersirkulasi melalui sistem power steering dan dipengaruhi oleh tekanan yang diciptakan oleh pompa, yang menyebabkan pemanasan dan pemuaian oli. Tangki ekspansi mengambil lebih dari bahan ini, sehingga volumenya dalam sistem selalu sama, yang menghilangkan lonjakan tekanan yang disebabkan oleh ekspansi termal. Pemanasan ATP dan keausan elemen gosok menyebabkan munculnya debu logam dan kontaminan lainnya dalam minyak. Masuk ke spool yang juga distributor, kotoran ini menyumbat lubang, mengganggu pengoperasian power steering, yang berdampak negatif pada handling kendaraan. Untuk menghindari perkembangan kejadian seperti itu, sebuah filter dipasang ke dalam power steering, yang menghilangkan berbagai kotoran dari cairan hidraulik yang bersirkulasi.

Silinder

Bagian booster hidrolik ini adalah pipa, di dalamnya ada bagian rel dengan piston hidrolik terpasang di atasnya. Segel oli dipasang di sepanjang tepi pipa untuk mencegah ATP keluar saat tekanan naik. Ketika oli memasuki bagian silinder yang sesuai melalui pipa, piston bergerak ke arah yang berlawanan, mendorong rak dan, melaluinya, bekerja pada batang kemudi dan buku-buku jari kemudi.

silinder power steering

Berkat desain power steering ini, buku-buku jari kemudi mulai bergerak bahkan sebelum gigi penggerak menggerakkan rak.

Distributor

Prinsip pengoperasian rak power steering adalah memasok cairan hidraulik secara singkat pada saat roda kemudi diputar, yang karenanya rak akan mulai bergerak bahkan sebelum pengemudi melakukan upaya serius. Pasokan jangka pendek seperti itu, serta mengalirkan cairan berlebih dari silinder hidrolik, disediakan oleh distributor, yang sering disebut spool.

Untuk memahami prinsip pengoperasian perangkat hidraulik ini, perlu tidak hanya mempertimbangkannya dalam satu bagian, tetapi juga menganalisis interaksinya dengan elemen power steering lainnya. Selama posisi roda kemudi dan buku-buku jari kemudi bersesuaian satu sama lain, distributor, juga dikenal sebagai kumparan, memblokir aliran cairan ke dalam silinder dari kedua sisi, sehingga tekanan di dalam kedua rongga adalah sama dan itu tidak mempengaruhi arah putaran pelek. Saat pengemudi memutar setir, rasio kecil peredam rak kemudi tidak memungkinkannya memutar roda dengan cepat tanpa mengerahkan upaya yang signifikan.

Distributor power steering

Tugas distributor power steering adalah mensuplai ATP ke silinder hidrolik hanya ketika posisi setir tidak sesuai dengan posisi roda yaitu saat pengemudi memutar setir, distributor terlebih dahulu menembak dan memaksa. silinder untuk bekerja pada buku-buku jari suspensi. Dampak seperti itu harus jangka pendek dan tergantung pada seberapa banyak pengemudi memutar setir. Artinya, pertama silinder hidrolik harus memutar roda, dan kemudian pengemudi, urutan ini memungkinkan Anda untuk menerapkan sedikit upaya untuk berbelok, tetapi pada saat yang sama "merasakan jalan".

Ketika mobil menabrak semacam gundukan, roda depannya, setidaknya sedikit, tetapi mengubah arah putaran, yang menyebabkan benturan pada rel. Jika benturan seperti itu cukup kuat untuk mengatasi kekakuan batang puntir, maka terjadi ketidakcocokan, yang berarti bahwa sebagian ATF memasuki sisi berlawanan dari silinder hidrolik, yang sebagian besar mengkompensasi brengsek tersebut dan roda kemudi tidak terbang dari tangan pengemudi. Pada saat yang sama, ia merasakan gerakan melalui roda kemudi dan memahami bahwa mobil telah melewati area yang tidak rata, yang memungkinkannya untuk dengan cepat merespons perubahan situasi lalu lintas.

Prinsip operasi

Kebutuhan akan operasi distributor semacam itu adalah salah satu masalah yang mencegah produksi massal booster hidrolik, karena biasanya di dalam mobil roda kemudi dan roda kemudi dihubungkan oleh poros yang kaku, yang tidak hanya mentransfer gaya ke buku-buku jari kemudi, tetapi juga juga menyediakan pilot mobil dengan umpan balik dari jalan. Untuk mengatasi masalah tersebut, saya harus benar-benar mengubah susunan poros yang menghubungkan roda kemudi dan perangkat kemudi. Distributor dipasang di antara mereka, yang dasarnya adalah prinsip torsi, yaitu batang elastis yang mampu memutar.

Saat pengemudi memutar roda kemudi, batang torsi awalnya sedikit berputar, yang menyebabkan ketidaksesuaian antara posisi roda kemudi dan roda depan. Pada saat ketidakcocokan seperti itu, spool distributor terbuka dan oli hidrolik memasuki silinder, yang menggeser rak kemudi ke arah yang benar, dan karenanya menghilangkan ketidakcocokan. Tapi, throughput spool distributor rendah, sehingga hidraulik tidak sepenuhnya menggantikan upaya pengemudi, yang berarti bahwa semakin cepat Anda harus berbelok, semakin banyak pengemudi harus memutar roda kemudi, yang memberikan umpan balik dan memungkinkan Anda merasakan mobil di jalan

Perangkat

Untuk melakukan pekerjaan seperti itu, yaitu memasukkan ATP ke dalam silinder hidrolik dan menghentikan pasokan setelah ketidakcocokan dihilangkan, perlu untuk membuat mekanisme hidrolik yang agak rumit yang bekerja sesuai dengan prinsip baru dan terdiri dari:

• batang torsi yang terhubung ke roda gigi penggerak, yang memberikan ketidakcocokan saat memutar roda kemudi;
• bagian dalam gulungan;
• bagian luar gulungan.

Bagian dalam dan luar kumparan saling berdekatan begitu erat sehingga tidak ada setetes cairan pun yang merembes di antara mereka, selain itu, lubang dibor di dalamnya untuk memasok dan mengembalikan ATP. Prinsip operasi dari desain ini adalah dosis yang tepat dari cairan hidrolik yang dipasok ke silinder. Ketika posisi kemudi dan rak dikoordinasikan, bukaan suplai dan balik digeser relatif satu sama lain dan cairan yang melaluinya tidak masuk atau keluar dari silinder, sehingga yang terakhir terus diisi dan tidak ada ancaman udara. . Ketika pilot mobil memutar setir, batang torsi pertama kali berputar, bagian luar dan dalam kumparan dipindahkan relatif satu sama lain, karena itu lubang suplai di satu sisi dan lubang pembuangan di sisi lain digabungkan .

Lihat juga: Peredam rak kemudi - tujuan dan aturan pemasangan

Memasuki silinder hidrolik, oli menekan piston, menggesernya ke tepi, yang terakhir bergeser ke rel dan mulai bergerak bahkan sebelum gigi penggerak bekerja di atasnya. Saat rak bergeser, ketidakcocokan antara bagian luar dan dalam kumparan menghilang, yang menyebabkan pasokan oli secara bertahap berhenti, dan ketika posisi roda mencapai keseimbangan dengan posisi roda kemudi, pasokan dan keluaran ATP benar-benar diblokir. Dalam keadaan ini, silinder, yang kedua bagiannya diisi dengan oli dan membentuk dua sistem tertutup, melakukan peran stabilisasi, oleh karena itu, ketika menabrak gundukan, impuls yang terasa lebih kecil mencapai roda kemudi dan roda kemudi tidak terlepas dari tangan pengemudi.

Artinya, pengoperasian rak kemudi hidrolik didasarkan pada prinsip-prinsip spool dan torsion bar - ketika pengemudi memutar setir, pertama-tama ia memutar sedikit torsion bar, yang menyebabkan spool terbuka, dan kemudian torsi bar meluruskan dan menutup spool. Artinya, cairan hidrolik, berkat distributor, memasuki silinder hidrolik hanya ketika sudut kemudi melebihi offset rak kemudi yang sesuai, sehingga pengemudi tidak mengerahkan upaya yang berlebihan, tetapi pada saat yang sama tidak kehilangan kontak dengan jalan.

Kesimpulan

Prinsip pengoperasian rak power steering didasarkan pada efek jangka pendek dari tekanan yang dihasilkan oleh pompa pada silinder, yang menggeser rak ke arah yang benar, membantu pengemudi mengemudikan mobil. Oleh karena itu, mobil dengan power steering jauh lebih nyaman, terutama saat bermanuver dengan kecepatan rendah atau mengemudi dalam kondisi sulit, karena rel semacam itu mengambil sebagian besar beban yang diperlukan untuk memutar roda, dan pengemudi hanya memberikan perintah, tanpa kehilangan umpan balik. dari jalan. .

Power steering - perangkat dan prinsip pengoperasian power steering pada model Lego!