Servodirectie Hidraulica

UNIVERSITATEA “POLITEHNICA” DIN BUCURESTI FACULTATEA DE TRANSPORTURI MASTERAT: CERCETARE SI DEZVOLTARE IN INGINERIA AUTOVEHICULELOR

TEMA AMESIM SIMULAREA UNEI SERVODIRECTII HIDRAULICE

BUCURESTI 2015

Sistemul de servodirectie hidraulica

Sistemul de servodirectie hidraulica este un mecanism de comanda a directiei prevazut cu servomecanism hidraulic. Servomecanismele de directie reduc forta necesara pentru manevrarea volanului, contribuind asfel la usurarea conducerii automobilului si la amortizarea oscilatiilor mecanismului de directie.

Sistemul analizat este o servodirectie hidraulica pinion-cremaliera ZF. Acesta este constituit dintr-un mecanism de transmitere a miscarii de la volan, supapa rotativa si cilindru hidraulic cu piston.

Servodirectie hidraulica pinion-cremaliera ZF

Cremaliera 2 este ghidata fara frecare prin intermediul rulmentilor in cilindrul 1.Pinionul 4 intra in contact cu dintii cremalierei, acesta fiind conectat cu rotorul supapei 5 printr-o bara de torsiune 6.Miscarea de rotatie a volanului este transformata prin pinion intr-o miscare axiala a cremalierei si transferata catre bratele de directie de catre semibieletele 8.Supapa este cuprinsa in principal din rotor, 6 santuri pentru control si mansoanele 7 ,conectate cu pinionul.

Functia de baza a supapei rotative

Fluidul, livrat de catre pompa de directie trece printr-o gaura de conexiune din zona supapei, prin santurile radiale 9 si gaurile diametral opuse din mansonul supapei catre 3 santuri de alimentare cu fluid(10) din rotorul supapei.In pozitia neutra a supapei fluidul curge prin marginile de control(11) deschise catre santurile axiale ale supapei(12) si de acolo catre returul marginilor de control(14,13). Din aceste santuri uleiul se duce catre camera de retur(15) si rezervor(20).In acelasi timp santurile 16 si 17 si conductele conectate cu ele asigura legatura dintre camera din stanga a cilindrului(ZL) si cea din dreapta(ZR).Cand rotim volanul in sens orar, cremaliera cu pistonul integrat se va deplasa catre dreapta in alezajul cilinfrului.

Montajul dintre supapa si bara de torsiune

Modelul AMESim al servodirectiei hidraulice

Acesta este constituit din volan,supapa rotativa,cremaliera, cilindru si conexiuni.Cand soferul roteste volanul cu un anumit unghi,supapa de directie se deschide.Aceasta permite uleiului sa curga catre cilindru cu o presiune proportionala cu deschiderea supapei.Presiunea actioneaza pe piston si creeaza o forta de miscare proportionala cu presiunea.Aceasta forta de miscare asista soferul sa vireze rotile.Miscarea pistonului este apoi trimisa inapoi catre supapa prin cremaliera si pinion.Miscarea pinionului tinde sa inchida valva.

Sistemul de directie al vehiculului este, prin urmare,un sistem de control cu feed back care aplica o comanda de intrare a soferului,respectiv rotirea volanului. In simularea modelului se considera ca pompa hidraulica are un debit proportional cu turatia motorului si ca supapa de control mentine debitul constant.Legaturile dintre supapa de control, supapa rotativa si rezervor sunt relizate din conducte, furtunuri si orificii.

Modelul barei de torsiune este constituit dintrun arc rotativ atasat pe o parte de pinion si de cealalta de coloana de directie.

Supapa rotativa poate fi reprezentata ca o punte Wheatstone unde fiecare ramura este o cale a supapei. Zona de curgere a fiecarei cai depinde si este controlata de deformarea relativa a barei de torsiune.

• Acesta este un submodel al unui cilindru hidraulic cu 2 camere si 2 tije. Corpul cilindrului este fix, iar tijele se pot misca impreuna cu conexiunile lor. Pentru a conecta acest submodel la punte este nevoie de un nod liniar mecanic.

Puntea fata este modelata ca un sistem masa-arc. Masa echivalenta a inertiei rotatiei este transpusa ca o translatie pe axa cremalierei.Arcul reda rigiditatea pneului in rotatia in jurul axei verticale.

Informatii preluate in urma simularii O turatie constanta de 20 rot/min este aplicata coloanei de directie.Supapa rotativa se deschide si presiunea din camera din stanga a cilindrului creste pentru a asista sistemul la bracarea rotilor. Din graficul acestei presiuni in timp se observa ca oscileaza foarte mult intre 40 – 75 bar.