Насосы гидроусилителей марки ZF
Устройство рулевого управления ГАЗели
Замена насоса гидроусилителя на ГАЗели
Насосы ГУР производства ZF Parts отличаются компактным дизайном. В них реализовано первоклассное соотношение минимального веса и максимального рабочего объема.
Энергосберегающее оснащение
В результате применения специальных клапанов все группы насосов созданы с учетом энергосбережения. Кроме того, в составе гидравлической системы рулевого привода с функцией изменения усилия на рулевом приводе в зависимости от скорости движения значительно увеличивается функциональность основного насоса. Требуемая для этого электрическая система управления легко интегрируется в существующую систему электрооборудования автомобиля.
ШИБЕРНЫЙ НАСОС
Рис. 1. Схема шиберного насоса. 1. Корпус 2. Вал 3. Рабочее колесо 4. Шибер 5. Кольцо 6. Торцовая диафрагма 7. Всасывающая камера 8. Напорная камера 9. Крышка 10. Редукционный клапан
Устройство насоса
В основе конструкции шиберного насоса один элемент, который располагается, как правило, в легкосплавном корпусе (1) и состоит из вала (2), рабочего колеса (3), десяти шиберов (4), одного кольца (5) и торцовой диафрагмы (6). В зависимости от модельного ряда, может устанавливаться и вторая диафрагма. На конце оси располагается крышка также из легкого сплава (9).
В зависимости от типа привода, вал в корпусе размещается на шарикоподшипниках или подшипниках скольжения, он без зазоров соединен с ротором. В десяти радиальных шлицах ротора устанавливаются шиберы (4) . Плотно установленное в корпусе или крышке кольцо (5) охватывает ротор вместе с боковой/второй диафрагмой или крышкой. Между цилиндрической поверхностью ротора и эллипсовидного отверстия кольца находятся две дугообразные насосные камеры. Их объем определяется в зависимости от максимального размера дугообразного сегмента между двумя шиберами и ширины ротора или шиберов.
Поток гидравлической жидкости, который создается в дугообразных напорных камерах, поступает к редукционным клапанам (10), в зависимости от конструкции в продольном или поперечном направлении по отношению к валу. Гидравлическая жидкость с заданными параметрами давления подается в шланг и далее в гидравлический сервопривод.
Рабочие функции
При вращении приводного вала (2) и ротора (3) шиберы на роторе (4) благодаря силе инерции в радиальном направлении прижимаются по траектории фиксированного кольца (5). При этом гидравлическая жидкость подается из напорной камеры (8) на внутреннюю поверхность шиберов. Между десятью шиберами возникают разделенные между собой напорные полости, которые с ростом давления нагнетают гидравлическую жидкость в дугообразные насосные камеры, а при падении давления направляют жидкость в напорную камеру. Поскольку вследствие формы кольца возникает участок всасывания и напорный участок, расположенные друг против друга, то за один оборот приводного вала каждая камера насоса обеспечивает подачу двукратного собственного объема. Кроме того, за счет симметричного расположения напорных участков и участков всасывания вновь активируются действующие у ротора радиально направленные гидравлические силы.
УПРАВЛЕНИЕ ОБЪЕМНЫМ ПОТОКОМ
Для адаптации к системе рулевого управления характеристики шиберных насосов могут быть настроены для эксплуатации в условиях постоянного уменьшающегося и ступенчато уменьшающегося объемного потока. Для насосов с постоянным объемным потоком (см. рис. 2 справа, вариант А) в гидропривод поступает практически постоянный объемный поток гидравлической жидкости вне зависимости от оборотов двигателя.
Шиберный насос с нисходящей характеристикой (вариант В) устроен так, чтобы объемный поток при достижении определенного числа оборотов привода, например, 1000 об/мин, последовательно уменьшался при дальнейшем росте оборотов двигателя. Уменьшенный объемный поток при этом остается на уровне, достаточном для максимального гидравлического усиления. Указанная характеристика поддерживается благодаря разработанной в ZFLS системе регулирования давления на напорных участках.
Данная система призвана обеспечить снижение гидравлического усиления рулевого привода на высокой скорости, а также наличие уверенного контакта управляемых колес с дорожной поверхностью.
При необходимости предусмотрена возможность производства насосов со ступенчатым уменьшением характеристики (вариант С). В этом случае подача объемного потока снижается уже в среднем диапазоне оборотов. Сокращенный переход от максимального к минимальному объемному потоку задается индивидуально с помощью системы клапанов.
Рис. 2. Принципиальная схема характеристик постоянного, уменьшающегося и ступенчато уменьшающегося объемного потока
МОДЕЛИ ШИБЕРНЫХ НАСОСОВ
Насос СР 14
Устройство насоса
В конструкции данного типа насосов редукционный клапан давления и потока устанавливается поперечно по отношению к приводному валу. Крепление унифицировано и соответствует требованиям Союза автомобильной промышленности (VDA).
Управление объемным потоком
Для адаптации к системам рулевого привода характеристика объемного потока для данного шиберного насоса может быть постоянной, нисходящей или ступенчато нисходящей.
Энергосбережение
Благодаря применению ЕСО-клапана (Electronically Controlled Orifice), описание которого приводится ниже, параметры данного модельного ряда претерпели существенные улучшения в плане энергосбережения.
Насос СР 1
Устройство насоса
Конструкция насосов модельного ряда СР 1 имеют модульную структуру, разнообразные варианты крепления и оптимальные возможности для адаптации насоса к особенностям конструкции автомобиля. Кроме типового крепления насоса по оси приводного вала не исключается его установка на поперечном креплении непосредственно к ДВС. Далее, крышка насоса может быть нестандартной с учетом вариантов крепления, например, с универсальным креплением. В этом случае привод насоса осуществляется преимущественно с помощью ременной передачи от двигателя автомобиля.
Управление объемным потоком
Для адаптации к системе рулевого управления характеристики шиберного насоса СР 1 могут быть настроены для эксплуатации в условиях постоянного, уменьшающегося и ступенчато уменьшающегося объемного потока.
Насос FP4
Устройство насоса
Для данного проверенного временем типа насосов имеется возможность установки резервуара гидравлической жидкости непосредственно на его корпусе. При этом не требуются шланговые соединения и дополнительные затраты на монтаж. Крепление унифицировано и соответствует требованиям Союза автомобильной промышленности (VDA). Привод через ременную передачу от ДВС.
Управление объемным потоком
Для адаптации к системе рулевого управления характеристики шиберного насоса FP 4 могут быть настроены для эксплуатации в условиях постоянного, уменьшающегося и ступенчато уменьшающегося объемного потока.
Энергосбережение
Благодаря применению ECO-клапана (Electronically Controlled Orifice), параметры данного модельного ряда претерпели существенные улучшения в плане энергосбережения.
Насос FP6
Устройство насоса
При разработке насосов модельного ряда FP 6 учтены новые требования автопроизводителей к насосам ЕУР в плане повышения гидравлической мощности и эффективности. Поскольку производительность насоса рассчитана на рабочий объем до 15 дм/мин и максимальное давление 150 бар. Конструкция насоса и габаритные размеры в значительной степени аналогична шиберному насосу FP 4.
Крепление унифицировано и соответствует требованиям Объединения автомобильной промышленности. Поэтому не вызывает затруднений его установка вместо насосов других производителей. При необходимости в целях отказа от шланговых соединений и, следовательно, затрат на монтаж на корпусе устанавливается пластиковый бачок гидравлической жидкости.
Управление объемным потоком
Для адаптации к системе рулевого управления характеристики шиберного насоса FP 6 могут быть настроены для эксплуатации в условиях постоянного, уменьшающегося и ступенчато уменьшающегося объемного потока.
Энергосбережение
Благодаря применению ЕСО-кпапана (Electronically Controlled Orifice), параметры данного модельного ряда претерпели существенные улучшения в плане энергосбережения.
Энергосбережение при применении шиберных насосов
Энергосбережение с помощью системы ECO
Важным моментом в деле энергосбережения является установка ЕСО-кпапана (4) (ECO = Electronically Controlled Orifice, диафрагмы с электронным приводом) на шиберном насосе (1). Изменение усилия на рулевом приводе в зависимости от скорости движения обеспечивается за счет создания с помощью данного гидравлического агрегата дифференцированного объемного потока, что значительно улучшает эффективность работы базового насоса. При этом неиспользуемая часть объемного потока отводится при прямолинейном движении.
Модуль электронного управления уже имеется в составе электронных узлов автомобиля.
Преимущества:
- снижение расхода топлива в среднем на 20 - 40%;
- уменьшение температуры на 15 - 20 °С;
- экономия отбора мощности в 35%;
- снижение давления в контуре на 4 - 6 бар.
Рис. 7. Схема насоса ГУР с ECO в сочетании с активным приводом на базе ZF-Servotronic®2 1. Шиберный насос FP 6 с ECO 2. ZF-Servotronic®2 (нижнее расположение) 3. Servotronic 2-й золотниковый клапан 4. Электропривод 5. Гидромеханическая передача 6. Резервуар гидравлической жидкости с тонким фильтром 7. Электронный блок управления 8. Шланговое соединение, гибкий шланг 9. Кабель для электропитания, локальной сети контроллеров, зажигания, датчиков.
Регулируемый гидронасос Varioserv®
Целью разработки данного типа насосов являлась поддержка автопроизводителей в их стремлении сократить уровень выбросов СО2 и расход топлива до установленных значений, в первую очередь, в автомобилях среднего и премиум-кпасса. Дополнительный потенциал для совершенствования заключается в сокращении температуры жидкости в гидросистеме рулевого управления, а также в мерах по защите насоса от возможной перегрузки.
Устройство
В отличие от двойного хода комплекта ротора типовых шиберных насосов кольцо (5) регулируется в одноходовом роторном комплекте VARIOSERV, поэтому за счет изменяемого положения создается регулируемый объемный поток.
Смещение кольца происходит в зависимости от числа оборотов и дифференциального давления левой (12) и правой камеры (13). Установленный поперечно по отношению к валу (2) редукционный клапан (11) в значительной степени определяет работу системы.
Принцип действия
После достижения числа оборотов насосом на холостом ходу двигателя, насос подает постоянный объем жидкости в гидравлический сервопривод. В ходе дальнейшего роста числа оборотов растет давление в корпусе насоса, и открывается редукционный клапан, объем подачи возрастает и уменьшается эксцентричность ротора (3). Вследствие этого объем камер насоса уменьшается, и подается лишь ограниченный объем гидравлической жидкости. В таком режиме исключается подача избыточного объема жидкости, а с ростом числа оборотов насосного привода уменьшается потребляемая мощность, и как следствие, - минимальный расход энергии. В этом случае упрощается задача охлаждения системы рулевого привода.
Рис. 2. 1 - корпус, 2 - вал, 3 - ротор, 4 - шибер, 5 - кольцо, 6 - торцевая диафрагма, 7 - камера всасывания, 8 - напорная камера, 9 -крышка, 10 - внешнее кольцо, 11 - управляющий клапан с редуктором, 12 - левая камера, 13 - правая камера
При уменьшении числа оборотов двигателя возрастает градиент давления между левой и правой камерой, а также эксцентричное смещение ротора по отношению к кольцу. Вследствие этого вновь отмечается последовательное геометрическое увеличение объемного потока.
Рис. 3. Сравнение насосов при среднем отборе мощности в циклах, обычном и ЕСЕ (тестовый метод для измерения уровня вредных выбросов)
Программа производства сдвоенных насосов зависит от потребностей конкретного производителя и направлена на удовлетворение его конкретных требований. Два напорных контура призваны решать различные задачи. В то время как контур I постоянно подает жидкость в привод рулевого управления, контур II с учетом применения различных вариантов насосного оборудования может выполнять следующие задачи:
• охлаждение ДВС;
• подача жидкости в системы охлаждения гидроприводов;
• подача жидкости в системы поперечной устойчивости автомобиля;
• усилителя тормозного привода.
Оба насоса приводятся в действие от одного вала и обеспечивают подачу жидкости в независимых друг от друга контурах.
Примеры эксплуатации сдвоенных насосов в легковых автомобилях
На легковые автомобили устанавливают комбинированные агрегаты, состоящие из шиберного насоса СР 1 и насоса системы охлаждения. При этом шиберный насос обеспечивает подачу жидкости в гидравлический привод рулевого управления, а насос системы управления обеспечивает циркуляцию жидкости в системе охлаждения ДВС.
В случае совместного применения шиберного насоса FP 4 и СР 1 насос FP 4 нагнетает гидравлическую жидкость в привод системы управления, а шиберный насос СР 1 приводит в действие гидровентилятор. Работающий от бортовой сети электромагнитный клапан, который при отсутствии питания открыт, регулирует объемный поток насоса СР 1, а также интенсивность работы привода гидровентилятора. Оба узла насоса имеют единое сочленение и муфту подключения вала.
Другой вариант - это комбинация насоса FP 4 или FP 6 и радиально-поршневого насоса. В этом случае шиберный насос обеспечивает работу привода рулевого управления, а радиально-поршневой насос, имеющий несколько поршней, - работу системы поперечной устойчивости или усиления тормозного привода.
Радиально-поршневой насос RC1
Данный тип компактного насоса разрабатывался специально для электрогидравлического привода в системе бесступенчатых автоматических приводов легковых автомобилей (например, ZF-Ecotronic).
Привод насоса в составе трансмиссии осуществляется непосредственно от вала КПП. При этом объем подачи остается постоянным на уровне 27 - 29 дм3/мин. Во всем диапазоне оборотов двигателя при постоянстве потребляемой мощности. В напорной камере давление может достигать 70 бар.