Sistem upravljanja

Nastavljamo sa pričom o tehnologiji unutar jednog današnjeg, modernog automobila. Motor i njegovi podsistemi su zaduženi za pokretanje, kočnice za zaustavljanje, menjač za prenošenje snage, kompjuter za kontrolu svih procesa, ali podjednako bitan sistem, odnosno sklop u jednom automobilu jeste i sistem upravljanja. Kao što kaže slogan one poznate kompanije – snaga je ništa bez kontrole. Stoga, bitna stavka čitavog sistema jeste upravljanje vozilom, naravno, putem okretanja volana.

On na prvi pogled deluje jednostavno, medjutim, dosadašnji tekstovi u okviru sekcije TECH su nas naučili da danas više nema nijednog jednostavnog sistema u kolima. Istina je da je bazičan koncept upravljanja vrlo jednostavan, ali kako bi ujedno bio i efikasan, moralo se ipak malo zakomplikovati. U narednim pasusima ćemo pokušati da vam bliže prikažemo sistem upravljanja vozilom.

Koncept je, dakle, vrlo lak za razumeti – u kabini imate volan koji okrećete na jednu ili drugu stranu, volan je povezan sa sistemom zupčanika koji rotacione pokrete pretvaraju u linearne, koji dalje pokret prenose ka točkovima, koji se okreću u zadatom pravcu. Glavni sistem koji je zadužen za sprovodjenje ove operacije je letva volana, koja u sebi i sadrži pomenuti set zupčanika. Ali, krenimo redom. Volan je letvom povezan sa omanjim zupčanikom, koji zapravo čini drugi kraj iste. Taj zupčanik s kraja pomera horizontalno postavljenu zupčastu šipku, odnosno letvu, koja na sebi ima zupce koji odgovaraju zupcima sa pomenutog zupčanika. Dakle, u sistemu praktično imamo dve letve – uspravnu (ka volanu) i horizontalnu (ka točkovima). Tako vi kada pomerite volan udesno, zarotirate kružni zupčanik, koji radom svojih zubaca pomera horizontalnu letvu. Ona je dalje u sprezi sa prednjim točkovima, koji se pomoću spona pomeraju u zadatom pravcu. Dakle, ovo nema nikakvog uticaja na slobodno rotiranje točkova – oni su >zakačeni< za automobil pomocu osovina i slobodno rotiraju oko istih pomoću lagera. Spone, koje su bitne za proces pomeranja točkova levo-desno, su u vezi sa celim tim sklopom koji >nosi< točak, pa je tako njegovo rotiranje potpuno efikasno u odnosu na okretanje volana i pomeranje sistema letve.

Sistem koji smo gore bliže objasnili se koristi vec citavu vecnost u auto-industriji i godinama se bukvalno samo poboljšava, kako bi bio što efikasniji. Sami vidite da je to jedno vrlo jednostavno rešenje. Postoje i drugi, ozbiljniji sistemi, medjutim oni su uglavnom rezervisani za veca vozila, poput kamiona, velikih terenaca itd. Današnji automobili koje mi vozimo imaju klasicnu letvu volana. Naravno, kada se prica o funkcionisanju letve, mora se reci da je velicina zupcanika i samih zubaca konfigurisana tako da vozacu bude što lakše da okrece volan.

Dugo je takav sistem >držao vodu<, medjutim pronalaskom servo-sistema je umnogome povecana efikasnost. I sami znate da automobil sa servo-uredjajem ima >lakši< volan i da se njime lakše upravlja. Esenciju servo-sistema cini pumpa koja je povezana sa zupcastim kaišem motora. Dakle, obrtaji motora pokrecu servo-pumpu, koja u sebi sadrži rezervoar ulja, samu pumpu (sa krilcima koji se okrecu), izlazne i ulazne linije za ulje, kao i sigurnosni ventil. Dizajn i koncept ove pumpe je prilicno jednostavan, možda zato što ona i nije glavni deo, tj. >srce< sistema. Servo-uredjaj uglavnom zavisi od rada specificnog rotirajuceg ventila, odnosno složenog sklopa koji se nalazi na letvi koja je vezana za volan.

Servo je jedan zatvoren sistem, koji cirkulacijom ulja i stvaranjem pritiska potpomaže efikasniji rad pomeranja letve. Dakle, vi okrecete volan u jednu stranu, rad motora automobila putem zupcastog potpomaže rotiranje rotora u servo-pumpi, što dalje povecava pritisak u sistemu i pokrece ulje serva ka spoju zupcanika letve. Možemo reci da se >izvršni< (ukupno treci, posle pumpe i rotacionog ventila) deo servo-uredjaja nalazi na horizontalnoj letvi, sa desne strane od spoja zupcanika (gledajuci sa pozicije vozaca). To je kucište u kojem se nalazi specifican i mali klip zatvorenog sistema, na koji utice rad serva povecavanjem pritiska. Pritisak se povecava vecom kolicinom ulja u jednoj od dve komore gde se klip nalazi. Sam klip je, naravno, izmedju komora, tako da se on može pomerati u jednu stranu ako povecate kolicinu ulja u jednoj od komora. Klip je u potpunosti povezan sa horizontalnom (zupcastom) letvom, što kao finalni rezultat ima njeno pomeranje levo ili desno.

Dakle, bitna je kontrola sistema, odnosno sistem treba da zna kada da puni jednu komoru uljem, a kada drugu (razliciti smerovi). Tu zaslugu ima pomenuti rotacioni ventil, koji kontroliše rad klipa i komora u zavisnosti od smera okretanja volana. Radi se o jednom komplikovanom sistemu, koji >otvara< odredjene linije ulja ka klipu kada se volan okrene npr. udesno, i naravno radi suprotno (otvara suprotne linije ulja) u slucaju kada se volan okrene ulevo. Iz tog razloga se ovaj ventil nalazi upravo na delu letve koji je vezan sa volanom, dakle, još uvek ima rotacionu kretnju i ventil tako može da prepozna smer rotacije.

Pored ovog rotacionog ventila, ranije smo pomenuli i sigurnosni ventil koji se nalazi u samoj pumpi servo sistema. Svakako da ova dva ne treba pomešati, jer je sigurnosni ventil zadužen za oslobadjanje pritiska u slucaju prevelikog broja okretaja pumpe. Kako je pumpa povezana sa samim motorom automobila, jasno je da joj ne mogu odgovarati baš svi režimi obrtaja. Pri visokom broju obrtaja, pumpa bi bez sigurnosnog ventila stvorila preveliki pritisak u servo-sistemu, što bi verovatno rezultiralo uništenjem nekog od unutrašnjih sklopova. Kao što i sami znate, servo-uredjaji postoje vec dugi niz godina i u poslednje vreme se sve više javljaju neki modifikovani sistemi. Problem klasicnih sistema jeste što volan može biti veoma lak za upravljanje pri velikim brzinama, što može biti pogubno u vožnji jer ne možete pravilno oceniti koliko zaista pomerate volan. Tako se danas javljaju razni sistemi, uglavnom elektronska pomagala, koji mogu da eliminišu uticaj serva pri vecim brzinama, ali i da ga povecaju u gradskim uslovima.

Ono što nas u buducnosti (verovatno bližoj) ocekuje jeste potpuno nova generacija upravljanja, koja bi u celini eliminisala sve postojece fizicke sklopove upravljanja. To je specificni >drive-by-wire< sistem, koji bi funkciju pomeranja tockova u potpunosti poverio elektronici i elektro-motorima. Volan bi tako samo žicom bio vezan za nekoliko elektro-motora, koji ce na osnovu zadatih komandi pomerati tockove levo ili desno.

Ovo ce ujedno smanjiti broj fizickih uredjaja pod haubom, volan više nece biti ogranicen letvom i moci ce slobodno da se pomera u bilo kom pravcu, mada ce verovatno i povecati kompleksnost instalacije, ali i samu cenu vozila. Velika prednost buduceg sistema jeste i smanjenje potrošnje, a samim tim i emisije štetnih gasova u atmosferu. Naime, klasican servo je vezan za rad motora i vi kada pomerate volan zapravo od motora zahtevate više snage, kako bi servo-sistem funkcionisao. Tako se javlja veca potrošnja, ali i gubitak konjskih snaga! Elektronika nece biti vezana iskljucivo za rad motora, što ce eliminisati problem koji se javlja kod današnjih sistema upravljanja.

Na kraju, najcešci kvarovi današnjih mehanizama su:

  • istrošenje kuglastih zglobova spona
  • istrošenje krajeva spona
  • deformacije samih spona
  • deformacije zupcaste letve
  • luft na zupcanom paru (spoj zupcasta letva – zupcanik zupcaste letve ka volanu)
  • oštecenje zaštitnih manžetni
  • curenje ulja iz kucišta zupcaste letve (servo-uredjaj)
  • istrošenje zglobova kardanske osovine volana (prenosi rotacione pokrete do donje letve)

 

Izvor: Speed industry

PROSLEDITE ČLANAK PRIJATELJIMA ILI POSLOVNIM PARTNERIMA.