A hidraulikus szervokormány: felépítés és működési elv

A gépjárművek irányítása során a gépkocsivezető a kormánykerék elfordításával arányosan az első kerekeket fordítja el. Ez a folyamat irányítja a gépkocsit. A kormányberendezés áttétele létfontosságú, hiszen annak biztosítania kell, hogy a vezető ereje elegendő legyen a működtetéshez, és a szükséges elfordítás megfeleljen az emberek teljesítőképességének. Amikor nagyobb erőszükségletre van szükség, elsősorban a parkolási manőverek megkönnyítése érdekében, szervokormányt, vagy kormányrásegítőt alkalmaznak.

A szervokormány rendszerek fejlődése

Az újabb műszaki fejlesztések révén egyre több mechatronikai egységet alkalmaznak a kormányzásnál. A kormányberendezések fejlődési íve jól látható: a hidraulikus szervokormányokat először az elektrohidraulikus, majd az úgynevezett „száraz”, vagyis elektromechanikus változatok követték. A szervokormány működési elve először a nehézgépek, a kamionok, valamint buszok körében terjedt el annak érdekében, hogy a kormányzási erőt a lehető legnagyobb mértékben tudják csökkenteni. Napjainkban szinte csak olyan gépjárművet gyártanak, melyek rendelkeznek ezen felszereltséggel.

A szervokormányok főbb típusait az alábbiakban foglaljuk össze:

• Hidraulikus szervo: A motor által, hosszbordás vagy ékszíjon keresztül meghajtott szervo szivattyú olaj segítségével könnyíti meg a kormányzást. Hátránya, hogy állandó terhelést jelent az erőforrás számára, ezáltal megnő a tüzelőanyag-fogyasztás. Előnye, hogy nagyon sokáig képes üzemelni meghibásodás nélkül.
• Elektrohidraulikus szervo (EPHS): A szervo olaj keringtetését egy elektromos villanymotor biztosítja. Előnye a hidraulikussal szemben, hogy nem terheli le közvetlen a motort, továbbá kizárólag szükség esetén hajtja meg a szivattyút. A takarékosságon kívül a másik előnye, hogy a vezérlő program segítségével a nyomaték, illetve a rásegítő erő a gépjármű állapotának megfelelően szabályozható.
• Elektromos szervokormány (EPS): Legfőbb előnye, hogy csak a tényleges kormányzás, irányváltoztatás idején használ energiát, valamint kisebb beépítési térfogatot és tömeget igényel, csökkennek a karbantartási költségek, valamint nincs szükség hidraulika folyadékra.

A hidraulikus szervokormány felépítése

A hidraulikus szervokormány a kormánykeréken kifejtett nyomatékkal arányosan, hidraulikus berendezés segítségével növeli a kormányzott kerekeket elfordító erőt. A kezdeti időben elsősorban a haszonjárműveknél alkalmazták, de nem sokkal később a személygépkocsikba is hidraulikus működésű szervokormányokat szereltek. Ennél a kormányberendezésnél is a vezető végzi a kormányzási munkát, amihez segédenergiát vesz igénybe. Így jelentősen nagyobb erő jön létre a kormányrudazaton.

Főbb komponensek

1. Szervo-szivattyú: Ez a hidraulikus rendszer szíve, amely a működéshez szükséges olajnyomást hozza létre. A belsőégésű motorról ékszíjjal hajtott szárnylapátos, vagy fogaskerekes hidraulika szivattyúval valósítható meg. Ennek a megoldásnak az a hátránya, hogy egyenes menetben, amikor nem szükséges rásegítés, akkor is energiát vesz fel. Ha a szivattyút térfogatáram szabályozással látják el, csökkenthető a veszteség teljesítmény. Általánosságban elmondható, hogy a 3,5 t össztömegig használatos gépkocsik szervo-szivattyúi 890 W - 1000 W teljesítménnyel rendelkeznek. A szivattyút térfogatáram szabályozással látják el, mely lehet nyomásfüggő mechanikus, vagy elektronikus.
2. Vezérlőszelep (forgótolattyús szelep): A szervo-szivattyú által létrehozott 150 bar olajnyomást csövön keresztül a forgótolattyús vezérlő szelephez juttatja. Ez a szelep a kormánykerék elmozdulásával arányosan szabályozza az olaj áramlását a munkahengerbe.
3. Munkahenger: Összeköttetésben van a vezérlőszeleppel. A vezérlőszeleptől érkező nyomáskülönbség hatására a dugattyú elmozdul, és ez az elmozdulás biztosítja a rásegítő erőt a kormányrudazaton.
4. Torziós rúd: Ez egy nyomatékérzékelő elem, amely a kormánykeréken kifejtett kézi nyomatékkal arányosan elcsavarodik. Ennek az elcsavarodásnak a mértéke alapján szabályozódik a vezérlőszelep működése.
5. Olajtartály és vezetékek: Tartalmazza a hidraulika olajat, ami a rendszerben kering, és a szükséges csővezetékeken keresztül biztosítja az olaj szállítását. Amikor nincs elkormányzás, a szervo-szivattyú folyamatosan keringeti a hidraulika olajat a rendszerben, ami egyúttal folyamatosan biztosítja a légtelenített állapotot.

A hidraulikus szervokormány működési elve

A hidraulikus szervokormány rendszerek a vezető által kifejtett erőt növelik meg egy hidraulikus mechanizmus segítségével, hogy a kormányzás könnyebb legyen.

Civic kipufogó leömlő választék

Egyenes menetben

Egyenes menetben a szervokormány torziós rúdjára nem hat nyomaték. Ezért a forgó tolattyú és a vezérlő hüvely is semleges, középhelyzetben van. Egyik csatornánál sem alakul ki fojtás. Az olaj szinte nyomásmentesen átáramlik a vezérlő tolattyún és vissza jut az olaj tartályba. Ebben az állapotban nincs rásegítő erő. Amennyiben a szervo-szivattyút nem látják el belső szabályozással, célszerű egy külső szabályozó egységről gondoskodni. Ez lehetővé teszi, hogy egyenes menetben nagyobb olajmennyiség cirkuláljon a rendszerben és ne alakuljon ki jelentős nyomás.

Kormányzáskor

Kormányzáskor a gépkocsivezető elfordítja a kormánykereket, ami nyomatékot fejt ki a torziós rúdra. Tegyük fel, hogy balról jobbra ható erő érte a vezérlőszelepet. A kormánykeréken kifejtett kézi nyomatékkal arányosan elcsavarodik a torziós rúd. Ezzel arányos lesz a forgó tolattyú elfordulása az álló hüvelyhez képest. Emiatt változnak a tolattyúnál kialakított rések és így az olajnyomás is. A torziós rúd elcsavarodása miatt egymáshoz képest elfordul a forgó tolattyú és a vezérlő hüvely. Kialakul egy bizonyos fojtás, ami nyomásnövekedéssel jár.

A munkahenger dugattyújának bal oldali terében növekszik a nyomás, (a legnagyobb érték 150 bar lehet). Ennek hatására a dugattyú elmozdul. A vezérlő hornyok a jobb oldali munkahengert összekötik a visszafolyó ággal. Ezzel egy időben a tolattyú zárja a bal oldali munkahenger nyomó ágát és nyitja a visszafolyót. Ennek reakcióereje fogja a vezérlőszelepet mozgatni, és ez a nyomás elmozdítja a munkahenger dugattyúját, segítve a kormányzási ellenállás legyőzésében (az erős rugó összenyomásában).

Sebességfüggő rásegítés: a „Servotronic” rendszer

A szervokormány térfogatáram igénye egyrészt a gépkocsi sebességétől, másrészt az elkormányzási szöghelyzettől függ. Kis sebességnél, a gépkocsival történő manőverezés megkönnyítésére a nagyobb rásegítés előnyös, mert komfortosabbá teszi a kormányzást, megkönnyíti a vezető munkáját. Nagy sebességnél viszont, például autópályán sokkal kisebb kell legyen a rásegítés. Ennek az oka az, hogy biztosítani kell a gépkocsi minél biztonságosabb, nyomtartó vezethetőségét. Meglepő lenne, ha ilyenkor is kis kormánymozdulatra, nagy erővel és jelentős szöggel következne be az első kerekek elkormányzása. Emiatt a gépkocsi instabillá válna.

Ezt az ellentmondást sebességfüggő rásegítéssel oldható fel. Ennek megfelelő a „Servotronic” szervokormány, melyet 1989 óta alkalmaznak a személygépkocsikban. Ekkoriban még a belsőégésű motorról ékszíjjal hajtott szervo-szivattyú adta az energiát a rásegítéshez. A vezérlést az elektronika és a hidraulika kombinációjával oldották meg.

Civic EK tuning lehetőségek

A gépkocsi sebesség jelét az elektronika az elektronikus működésű sebességmérőtől kapja. Újabban az ABS elektronikától a CAN hálózaton érkező jelet használják erre a célra. A jel kiértékelése alapján működteti az elektromágneses szelepet, ami a rásegítést szabályozza. Az elektromágnes a kúpos szelepet az árammal arányosan mozdítja el különböző helyzetekbe. Ezzel valósul meg az áram szabályozás, és a sebességfüggő rásegítéshez az elektromos sebesség jelet a szervokormány elektronikája kiértékeli és ennek megfelelő kitöltési tényezővel működteti az elektromágneses szelepet.

Elektrohidraulikus szervokormány (EPHS) rendszerek

Bár az elektrohidraulikus szervokormányokat az utóbbi években továbbfejlesztették, optimalizálták, de a lehetőségei korlátozottak. Az angol rövidítése és elnevezése EPHS, vagyis Electrically Powered Hydraulic Steering. A kilencvenes évek végétől szerelik be a különböző gépkocsikba. Kezdetben kisebb városi autókban jelent meg, később aztán a nagyobb teljesítményű villanymotoros szivattyúk kifejlesztése után a felsőbb osztályban is alkalmazták.

Az elektrohidraulikus szervo szivattyú előnye a hidraulikussal szemben, hogy nem terheli le közvetlen a motort, továbbá kizárólag szükség esetén hajtja meg a szivattyút. A takarékosságon kívül a másik előnye, hogy a vezérlő program segítségével a nyomaték, illetve a rásegítő erő a gépjármű állapotának megfelelően szabályozható. A hajtó motor fordulatszámának szabályozása történhet elektronikával. Azért, hogy komfortos legyen a kormányzás, kellő gyorsasággal megfelelő rásegítő teljesítményt kell biztosítani.

A korszerű, elektronikával vezérelt villanymotoros hajtású szervo-szivattyúknál megvalósítják az úgynevezett „stand by” üzemmódot. Ez a megoldás az energia megtakarítás és a káros anyag kibocsátás szempontjából is fontos. Amikor az elektronika azt érzékeli, hogy nem mozdul a kormánykerék és a gépkocsi álló helyzetben van, a villanymotor az üzemi értéknél kisebb fordulatszámon fog működni. Ez az állapot addig tart, amíg a fenti üzemi jellemzők valamelyikében nem következik be változás. Az üzemállapot megváltozásának pillanatában bekövetkezik a szivattyú újraindítása normál üzemi fordulatszámon.

A tisztán elektromos kormányrásegítés mellett gyártottak-gyártanak úgynevezett hibrid rendszereket is. Ezeknél a kormánymű maradt hidraulikus rásegítésű, csak éppen a szíjhajtású mechanikus olajpumpát cserélték le elektronikusra. Ennek a rendszernek az előnye, hogy a vezérlése hagyományos úton, hidraulikus szelepekkel történik, viszont mivel az olajnyomást elektromotoros pumpa állítja elő, közvetlenül nem vesz le a motor teljesítményéből. Hátránya, hogy a tömítettségre, olajcserére (belső korrózióra) érzékeny hidraulikus rendszer megmaradt.

Műszaki adatok: Honda CB500 (1998)

tags: #honda #kormanymu #hidraulikus #szervo #rajza #felepitese

• A Ford Focus futóművének karbantartása
• Gyakori Volt problémák
• A négy negyedtől a komplex ritmusokig
• Optimális motorműködés Lada Niva-hoz
• R170 felszereltség és tuning