Wspomaganie układów kierowniczych

Wspomaganie układów kierowniczych
Marek Matejkowski, Schaeffler Group
LuK jest wiodącym światowym
producentem pomp wspomagania układów kierowniczych
przeznaczonych do pojazdów
o DMC powyżej 3,5 t.
•
•
•
•
•
•
•
•
Zadaniem wspomagania układu kierowniczego jest umożliwienie kierowcy
zmiany kierunku jazdy przy minimalnym
nakładzie siły na koło kierownicy. Ustawodawca zaleca tzw. lekkość kierowania
– warunek ten jest spełniony, kiedy moment obrotowy, zmierzony na zewnętrznej krawędzi kierownicy, nie przekracza
250 Nm. W celu osiągnięcia takich parametrów, konieczne jest zastosowanie
wysokociśnieniowej pompy.
W samochodach użytkowych pompa wspomagania napędzana jest przez
układ pasowy silnika. Hydrauliczny układ
wspomagania zawiera: pompę ciśnieniową, zbiornik oleju z filtrem, przekładnię mechaniczną i hydrauliczną, cylinder
roboczy oraz zawór sterujący. W nowoczesnych pojazdach, pompa wspomagania jest zintegrowana ze sprężarką
powietrza, co pozwala uniknąć zastosowania osobnego układu napędzającego.
Przekładnia mechaniczna, zawór sterujący oraz cylinder roboczy są na ogół
zamontowane we wspólnej obudowie.
46
fot.: LuK
P
odstawowe zalety pomp łopatkowych produkowanych przez
LuK to:
ciśnienie do 180 barów,
wysoka sprawność,
niski poziom drgań hydraulicznych,
minimalny pobór mocy,
długa żywotność, dzięki niewielkim
obciążeniom łożysk,
mały ciężar,
niski poziom hałasu,
odporność na zmienne temperatury
od -40°C do +135°C.
W obu przypadkach, wskazane jest zastosowanie pompy łopatkowej, z uwagi
na jej równomierny i stały wydatek przez
cały okres eksploatacji.
Układ kierowniczy jest napędzany
olejem hydraulicznym podawanym
przez pompę łopatkową. Podczas obracania kierownicą otwiera się zawór
przekładni kierowniczej i w zależności
od kierunku obrotu, olej wywiera nacisk
na lewą lub prawą stronę tłoczka w cylindrze roboczym. W rezultacie powstaje siła wspomagająca skręcanie przednich kół. W tym czasie ciśnienie wewnątrz układu kierowniczego dochodzi
do 100 barów. Na krótko przed skrajnym
wychyleniem kół następuje otwarcie
zaworu granicznego, powodując odprowadzenie oleju i redukcję ciśnienia.
Przy neutralnym położeniu kierownicy, olej podawany jest przez pompę
do tzw. zaworu sterującego, który kieruje go z powrotem do zbiorniczka
wyrównawczego. Stąd poprzez filtr, olej
spływa bezpośrednio do pompy, zamykając w ten sposób obwód w układzie
wspomagania hydraulicznego.
Płukanie układów kierowniczych
Na skutek mechanicznego obciążenia
układu kierowniczego dochodzi do jego
zanieczyszczenia mikroopiłkami. Z tej przyczyny konieczne jest gruntowne płukanie
całego układu przed zamontowaniem nowej pompy wspomagania. Wiele układów
kierowniczych ma zawór spustowy, jednakże nie gwarantuje on odprowadzenia
całej zawartości płynu hydraulicznego.
Proces płukania:
1. podnieść pojazd uwalniając nacisk
na przednie koła, co zmniejszy opór
w układzie kierowniczym zapobiegając pienieniu się płynu i pojawianiu się powietrza,
2. odkręcić pokrywę zbiornika płynu,
3. odłączyć przewód powrotny z pompy; wyciekający olej zebrać do osobnego pojemnika, zapobiegając jego
przedostaniu się do środowiska,
4. uruchomić silnik; obracać kołem kierownicy w lewo i prawo; wyciekający
olej zebrać do osobnego pojemnika;
uzupełniać olej w zbiorniku wyrównawczym,
6/2009
5. po dwukrotnym płukaniu wyłączyć
silnik; zdemontować zbiorniczek wyrównawczy i wymyć go dokładnie
płynem do czyszczenia hamulców;
filtr ze zbiornika dokładnie wymyć
lub wymienić na nowy,
6. zamontować zbiorniczek wyrównawczy oraz przewód powrotny,
zwracając uwagę na ich właściwe
ułożenie,
7. napełnić zbiorniczek i uruchomić
silnik,
8. odpowietrzyć układ przez przekręcanie kołem kierownicy 20 razy w lewo
i prawo,
9. zamknąć zbiorniczek wyrównawczy, sprawdzić czy poziom oleju nie
spadł poniżej stanu minimalnego,
10. opuścić pojazd,
11. przeprowadzić jazdę próbną.
Ważna wskazówka
Stosować wyłącznie płyny hydrauliczne zgodne ze specyfikacją
producenta pojazdu, opisane w instrukcji użytkownika.
rys. M. Zając
14
• zdemontować
•
•
•
1
pasek oraz wszystkie urządzenia i elementy konieczne
do odkręcenia pompy,
w razie konieczności podnieść samochód na podnośniku,
odłączyć przewody hydrauliczne od
pompy – wyciekający olej odprowadzić do przygotowanego wcześniej
zbiorniczka,
odkręcić śruby mocujące i zdemontować pompę.
Montaż
pompy wspomagania
• montaż pompy przebiega w odwrotnej kolejności do demontażu,
ne połączenie wszystkich przewodów
hydraulicznych, a w razie konieczności wymienić uszczelnienia,
wypełnić układ kierowniczy właściwym olejem hydraulicznym (zgodnie ze specyfikacją producenta pojazdu) i przeprowadzić jego odpowietrzanie.
Uwaga!
Płyn z układu nie może przedostać
się do środowiska naturalnego. Należy go odprowadzić tylko poprzez
firmy dystrybuujące materiały smarne i oleje lub do punktu skupu odpadów niebezpiecznych.
wej, smarowanej olejem hydraulicznym.
Elementy te oddzielone są od siebie dwustronnym pierścieniem uszczelniającym.
Dzięki temu, że ciśnienie wytwarzane
przez pompę działa także na zewnętrzną
stroną prawej płytki oporowej, pompa
zachowuje doskonałą szczelność podczas pracy.
W wyniku działania siły odśrodkowej,
łopatki osadzone w wirniku przesuwają
się na zewnątrz i są dociskane do eliptycz-
nej powierzchni roboczej statora. W ten
sposób pomiędzy każdą parą sąsiednich
łopatek powstaje przestrzeń robocza
o zmiennej objętości. W kierunku wzdłużnym przestrzeń ta jest ograniczona płytkami oporowymi. W ciągu jednego obrotu wałka objętość każdej przestrzeni roboczej zmienia się dwukrotnie. Ze względu
na eliptyczny kształt statora w pierwszym
etapie następuje wzrost objętości przestrzeni roboczej, wskutek czego wytwarza
się podciśnienie umożliwiające zasysanie
oleju ze zbiornika za pośrednictwem kanału wlotowego. W miarę dalszego obrotu wirnika objętość przestrzeni roboczej
zmniejsza się, czemu towarzyszy wzrost
ciśnienia oleju znajdującego się pomiędzy sąsiednimi łopatkami. Ciśnienie
wzrasta do chwili, gdy dana przestrzeń
robocza zostanie połączona z kanałem
wylotowym pompy. Następnie cykl roboczy powtarza się. Na jeden obrót wirnika
pompy przypadają dwa cykle robocze. Po
osiągnięciu przez pompę maksymalnego
wydatku, regulator przepływu otwiera się
i kieruje nadmiar oleju z powrotem do kanału wlotowego pompy.
2
3 4
11
5 6 7 8
12 13 14 15 16
9 10
17
Budowa i zasada działania pompy łopatkowej LuK VT77. Oznaczenia: 1 – wałek napędowy,
2 – obudowa, 3 – łożysko kulkowe, 4 – dwustronny pierścień uszczelniający, 5 – o-ring, 6 – stator, 7 – łopatki, 8 – o-ring, 9 – pokrywa, 10 – regulator przepływu, 11 – pierścień zabezpieczający,
12 – tuleja łożyskowa, 13 – płytka oporowa, 14 – wirnik, 15 – płytka oporowa, 16 – pierścień
uszczelniający, 17 – sprężyna
6/2009
Podczas wlewania oleju do zbiorniczka zapobiegać przedostaniu się zanieczyszczeń oraz nie dopuścić do spienienia dodawanego oleju zarówno w naczyniu, jak i w zbiorniczku. Sprawdzić
poziom oleju na tzw. zimnym silniku.
Nie dopuścić do spadku poziomu oleju
poniżej jego minimalnego stanu.
Podsumowując: przy zachowaniu
wszystkich wytycznych, zgodnych z zaleceniami producenta pojazdu, dotyczących serwisowania, okresów wymiany
oleju hydraulicznego i płukania układów
kierowniczych, pompy wspomagania
marki LuK zachowują wyjątkowo długi
okres eksploatacji, przy niezmiennych

parametrach pracy.
• należy zapewnić prawidłowe i szczel•
W układach wspomagania często
spotykana jest pompa łopatkowa LuK
VT77/VT75, dostępna w kilku wersjach
różniących się wydatkiem.
Robocza część pompy obejmuje: wałek, wirnik, łopatki, stator i płytki oporowe.
W pokrywie pompy znajduje się regulator przepływu z kalibrowanym otworem
i sprężyną. Wałek pompy jest podparty za
pomocą łożyska kulkowego, smarowanego olejem silnikowym, i tulei łożysko6 7
Demontaż
pompy wspomagania
tekst: Mariusz Zając
Truck Serwis 6/2007
47