Servolenkungspumpe - Konstruktion, Typen, Funktionsprinzip
Inhalt
Die Servolenkung nimmt weiterhin ihren festen Platz in einer Reihe von Fahrzeugkategorien und einzelnen Modellen von Personenkraftwagen ein. Ihr Schlüsselknoten ist die Pumpe, die die Motorleistung in den Führungsdruck des Arbeitsmediums umwandelt. Das Design ist etabliert und erprobt, was es uns erlaubt, es im allgemeinen Fall im Detail zu betrachten.
Ausgeführte Aufgaben und Anwendung
Die Hydraulikpumpe versorgt den Aktuator naturgemäß mit Energie in Form einer Zirkulation des Arbeitsmediums des Systems - Spezialöl unter hohem Druck. Die geleistete Arbeit wird durch die Größe dieses Drucks und die Strömungsgeschwindigkeit bestimmt. Daher muss sich der Pumpenrotor schnell genug drehen, während er erhebliche Volumina pro Zeiteinheit bewegt.
Der Ausfall der Pumpe sollte nicht zum Stoppen der Lenkung führen, die Räder können noch gedreht werden, aber die Kraft auf das Lenkrad wird dramatisch ansteigen, was den Fahrer überraschen kann. Daher die hohen Anforderungen an Zuverlässigkeit und Langlebigkeit, die durch ein bewährtes Design, das gewählte Einspritzverfahren und gute Schmiereigenschaften des Arbeitsmediums erfüllt werden.
Versionen
Es gibt nicht so viele Arten von Hydraulikpumpen, als Ergebnis der Evolution blieben nur die Platten- und Zahnradtypen übrig. Überwiegend wird ersteres verwendet. Eine Druckeinstellung ist selten vorgesehen, es besteht keine besondere Notwendigkeit dafür, das Vorhandensein eines Begrenzungsdruckminderventils ist völlig ausreichend.
Die klassische Servolenkung nutzt einen mechanischen Antrieb des Pumpenrotors von der Riemenscheibe der Motorkurbelwelle über einen Riemenantrieb. Nur fortgeschrittenere elektrohydraulische Systeme verwenden einen Elektromotorantrieb, der Vorteile in der Steuergenauigkeit bietet, aber den Hauptvorteil der Hydraulik - hohe Leistungsverstärkung - beraubt.
Das Design der häufigsten Pumpe
Der Flügelmechanismus funktioniert, indem er Flüssigkeit in kleinen Mengen bewegt, wobei deren Verringerung beim Drehen des Rotors und Drücken von Öl auf das Auslassrohr erfolgt. Die Pumpe besteht aus folgenden Teilen:
- Antriebsriemenscheibe auf der Rotorwelle;
- Rotor mit Lamellenschaufeln in Nuten entlang des Umfangs;
- Lager und Stopfbuchsendichtungen der Welle im Gehäuse;
- Stator mit elliptischen Hohlräumen im Gehäusevolumen;
- Drosselventil regulieren;
- Gehäuse mit Motorlager.
Typischerweise bedient der Rotor zwei Arbeitskavitäten, was zu einer Steigerung der Produktivität bei gleichzeitiger Beibehaltung einer kompakten Bauweise führt. Beide sind absolut identisch und liegen sich bezüglich der Rotationsachse diametral gegenüber.
Die Reihenfolge der Arbeit und das Zusammenspiel der Komponenten
Ein Keilriemen oder Keilrippenriemen dreht die Riemenscheibe der Rotorwelle. Der darauf gepflanzte Rotor ist mit Schlitzen ausgestattet, in denen sich Metallplatten frei bewegen können. Durch die Wirkung von Zentrifugalkräften werden sie ständig gegen die elliptische Innenfläche des Statorhohlraums gedrückt.
Die Flüssigkeit tritt in die Hohlräume zwischen den Platten ein, danach bewegt sie sich zum Auslass, wo sie aufgrund des variablen Volumens der Hohlräume verdrängt wird. Die an den gekrümmten Wänden des Stators laufenden Schaufeln werden in den Rotor eingelassen, danach werden sie wieder nach vorne gebracht und nehmen die nächsten Portionen der Flüssigkeit auf.
Durch die hohe Drehzahl hat die Pumpe eine ausreichende Leistung und entwickelt beim Arbeiten „bis zum Stillstand“ einen Druck von ca. 100 bar.
Der Dead-End-Druckmodus würde bei hohen Motordrehzahlen und voll durchgedrehten Rädern bestehen, wenn sich der Kolben des Nehmerzylinders nicht mehr weiterbewegen könnte. In diesen Fällen wird jedoch ein federbelastetes Drosselventil aktiviert, das sich öffnet und den Rückfluss der Flüssigkeit einleitet, wodurch verhindert wird, dass der Druck übermäßig ansteigt.
Die Pumpmodi sind so ausgelegt, dass sie bei minimaler Drehzahl ihren maximalen Druck abgeben kann. Dies ist beim Rangieren mit nahezu Leerlaufdrehzahl, aber möglichst leichtgängiger Lenkung erforderlich. Trotz viel Widerstand beim Drehen der gelenkten Räder auf der Stelle. Jeder weiß, wie schwer das Lenkrad ohne Strom in diesem Fall ist. Es stellt sich heraus, dass die Pumpe bei der minimalen Rotordrehzahl voll belastet werden kann und nach einer Drehzahlerhöhung einfach einen Teil der Flüssigkeit in die entgegengesetzte Richtung durch das Steuerventil ablässt.
Trotz der Tatsache, dass solche Betriebsarten mit übermäßiger Leistung regelmäßig und vorgesehen sind, ist der Betrieb der Servolenkung mit vollständig ausgeschlagenen Rädern im Nahbereich sehr unerwünscht. Der Grund dafür ist eine Überhitzung des Arbeitsmediums, wodurch es seine Eigenschaften verliert. Es drohen erhöhter Verschleiß bis hin zu Pumpenausfällen.
Zuverlässigkeit, Ausfälle und Reparaturen
Servopumpen sind sehr zuverlässig und gehören nicht zu den Verbrauchsmaterialien. Aber sie sind auch nicht ewig. Störungen treten in Form einer erhöhten Kraft auf das Lenkrad auf, insbesondere bei schneller Drehung, wenn die Pumpe eindeutig nicht die erforderliche Leistung erbringt. Es gibt Vibrationen und ein lautes Brummen, das nach dem Entfernen des Antriebsriemens verschwindet.
Eine Reparatur der Pumpe ist theoretisch möglich, meist wird sie aber einfach gegen eine Originalpumpe oder ein Ersatzteil aus dem Aftermarket ausgetauscht. Es gibt auch einen Markt für überholte Einheiten im Werk, die sind viel billiger, haben aber fast die gleiche Zuverlässigkeit.
