Гідропідсилювач керма – це не просто вишукана рейка із шестернею. Він спирається на певний набір компонентів, які перетворюють рухи ваших рук на реальне повертання коліс. В основі гідравлічної системи лежить насос. Без нього вам довелося б піднімати всю вагу автомобіля своїми зап’ястями.
Роторно-лопатевий насос
Більшість гідравлічних систем використовують роторно-лопатевий насос. Це проста механіка. Овальна камера містить ротор із висувними лопатями. Двигун приводить цей насос у рух через систему ременя та шківа, змушуючи його обертатися.
При обертанні лопаті виконують просту гідравлічну операцію. Вони засмоктують рідину з лінії при низькому тиску. Потім вони виштовхують ту ж рідину через вихідний отвір при високому тиску. Ця рідина під тиском виконує основну роботу при повороті керма.
Витрата рідини залежить від швидкості двигуна. Насос повинен бути розрахований так, щоб забезпечити достатню допомогу при роботі двигуна на холостому ходу. Це створює проблему неефективності.
Коли ви рухаєтеся на високій швидкості, двигун обертається швидше. Насос перекачує набагато більше рідини, ніж фактично потрібна система кермового управління. Він працює із перевантаженням.
Щоб запобігти вибуху системи через надмірний тиск, всередині насоса встановлено клапан скидання тиску. Він випускає надлишки рідини, коли швидкість стає надто високою. Це захищає ущільнення та шланги від стрибків тиску.
Механіка датчика крутного моменту
Система підсилювача керма має бути помічником, а не диктатором. Вона повинна підключатися тільки тоді, коли ви справді чините опір зусиллям дороги — наприклад, на початковому етапі повороту. Їдете прямо? Система не повинна втручатися. Тут на сцену виходить роторний клапан. Це датчик, який визначає, коли ваші руки докладають зусилля, а коли просто утримують напрямок.
Серцем цього механізму є торсіонний вал. Це проста металева вісь. Тонка. Жорстка. Але якщо докласти момент, що крутить, вона деформується. Верхній кінець підключений до кермового колеса. Нижній – до шестірні або черв’ячної передачі. Така конструкція гарантує, що вигин валу відповідає прикладеному вами моменту, що крутить. Крутіть сильніше – вал скручується більше. Це прямий механічний зв’язок між вашими м’язами та дорогою.
Усередині роторного клапана все стає точним. Рульова тяга утворює внутрішню частину шестеренного вузла. Вона закріплена болтами на верхньому кінці торсійного валу. Нижній кінець валу з’єднаний із зовнішньою оболонкою шестеренного вузла. При цьому сам вал рухає вихідний механізм кермового управління. Будь то шестерня або черв’ячна передача, фізичне обертання передається безпосередньо.
Коли ви починаєте повертати, торсіонний вал не просто згинається. Він повертає внутрішню шестерню щодо зовнішньої. Кут повороту є ключовим параметром. Він прямо пропорційний прикладається вами крутний момент.
Немає крутного моменту — немає допомоги. Гідравлічні лінії залишаються збалансованими. Тиск з обох боків однаковий. Але варто повернути внутрішню шестерню хоча б на градус, як відкриваються канали. Рідина під високим тиском спрямовується у потрібну лінію. Колеса отримують поштовх. Це елегантно. Це механічно. Але це також неефективно.
Ми витрачаємо енергію, постійно змушуючи насос працювати лише для того, щоб знайти поворот. Далі ми розглянемо, як галузь вирішує проблему неефективності.
