Transmisia hidraulica cu servomecanism

La automobile cu masa totala mai mare de 3,500kg, la tractoarele grele care lucreaza cu viteze mari, precum si la autoturismele de clasa mijlocie si mare prevazute cu frane cu coeficient de eficacitate redus forta conducatorului aplicata pe pedala de frana nu mai asigura o franare suficient de eficace. Datorita acestui fapt, dispozitivele de franare cu transmisie hidraulica mai au in componenta un servomecanism care asigura o crestere suplimentara a presiunii lichidului din conducte. In cazul utilizarii transmisiei hidraulice cu servomecanisme, cursa maxima a pedalei, in general nu depaseste 40-50 mm, ceea ce sporeste mult comoditatea conducerii automobilului. De asemenea forta necesara actionarii pedalei, se reduce in prezenta servomecanismului la jumatate din valoarea acesteia in cazul transmisiei simple.

In functie de sursa de energie utilizata se deosebesc urmatoarele tipuri de servomecanisme:

- servomecanism cu depresiune (vacumatic), care utilizeaza energia depresiunii create in colectorul de admsie a M.A.S, sau de o pompa de vacuum antrenata de motorul autovehiculului;

- servomecanism pneumatic, care utilizeaza energia aerului comprimat debitat de un compresor antrenat de motorul autovehiculului;

- servomecanism hidraulic, care utilizeaza energia hidraulica generata de o pompa antrenata de motorul autovehiculului.

Transmisia hidraulica cu servomecanism vacumatic

Se utilizeaza mai ales la autoturismele europene de capacitate cilindrica medie si mare, precum si la unele autocamioane usoare.

In cazul in care servomecanismul se defecteaza, automobilul va putea fi franat, si numai cu presiunea data de catre cilindrul principal actionat cu efortul conducatorului.

Tinand seama de faptul ca depresiunea din colectorul de admisie depinde de regimul de functionare al motorului, pentru a realiza o depresiune mai uniforma, in unele cazuri, intre colector si servomecanism se introduce un rezervor de vacuum. Unele autoturisme prevazute cu un astfel de rezervor mai au si o pompa auxiliara, care la inchiderea contactului motorului este pusa in functiune, realizand depresiune in rezervor.

In calcule, depresiunea din colectorul de admisie al motorului se ia de 0,5 daN/cm², iar presiunea data de servomecanism de 100-120daN/cm².

Servomecanismele vacumatice se pot utiliza numai la automobilele echipate cu motoare cu aprindere prin scanteie(M.A.S).

In fig.8.28 se prezinta cateva scheme de dispozitive cu transmisie hidraulica, cu servomecanism vacuumatic. Se deosebesc servomecanisme cu actionare directa de la pedala (cand servomecanismul formeaza cu cilindrul principal un ansamblul comun, fig.8.28, b si c) si servomecanisme cu actionare indirecta, prin presiunea data de cilindrul principal, care este o constructie separata (fig.8.28, a si b).din analiza solutiilor prezentate rezulta ca servomecanismul poate actiona asupra ambelor circuite, cand acestea nu sunt independente (fig.8.28, a si b), separat pe fiecare circuit (fig.8.28,c) sau numai asupra circuitelor franelor din fata (fig.8.28, d)

In fig.8.29 se prezinta servomecanismul vacuumatic cu actionare indirecta, legat fiind cu cilindrul principal prin racordul 15 si cu colectorul de admisie al motorului prin racordul 16. La apasarea pedalei de frana, lichidul din cilindrul principal intra in servomecanism prin racordul 15, ajungand in cilindrul 3 prin orificiul din pistonul 2. Sub presiunea lichidului, supapa de evacuare 4 se deschide, permitandu-i acestuia sa ajunga la cilindrii de actionare de la roti, care nu sunt cu circuite independente. In acelasi timp o parte a lichidului ajunge in cilindrul pistonului 5 care este in legatura cu diafragma 6.

La deplasarea spre dreapta a pistonului 5, si deci si a diafragmei 6, supapa de vid 14 se inchide, iar supapa de aer 9 se deschide. In felul acesta aerul intra prin conducta 17 (prevazuta la capat cu un filtru), supapa 9 si conducta de egalizare 19 in camera de aer 11. Diferenta de presiune dintre camera de aer si camera vacuumatica 13 va deplasa membrana 12 cu tija 19 spre dreapta, comprimand arcul 8. Prin deplasarea tijei membranei, orificiul din piston va fi astupat de bila 1 din capatul tijei. In felul acesta presiunea lichidului din cilindrul 3, care este trimis spre cilindrul de lucru, se datoreaza, pe de o parte diferentelor de presiune dintre camerele 11 si 13

(ce actioneaza supapa membranei 12) si pe de alta parte, efortul conducatorului care actioneaza asupra pedalei cilindrului principal. Presiunea din cavitatea 21 si camera 11, in anumite limite, este proportionala cu efortul de la pedala si deci cu presiunea lichidului din cavitatea 22. In cazul in care pedala de frana este deplasata partial (de ex: 1/3 din cursa) si este oprita, atunci admisia aerului in cavitatea 21 si camera 11 va continua pana la realizarea echilibrului intre forta care actioneaza asupra partii din stanga a pistonului 5 si forta determinata de diferentele de presiune ce actioneaza asupra partii din dreapta a diafragmei 6 si care depinde de cantitatea de aer din atmosfera ce a intrat in cavitatea 21.

In pozitia de echilibru, atat supapa 14, cat si supapa 9 sunt inchise, iar forta data de servomecanism este constanta. Forta maxima data de servomecanism corespunde pozitiei extreme din dreapta pistonului 5, cand supapa 9 ramane tot timpul deschisa iar in cavitatea 21 si camera 11 presiunea va fi egala cu presiunea atmosferica.

La eliberarea pedalei de frana, presiunea din cilindrul principal scade, iar arcul de readucere deplaseaza pistonul 5 spre stanga si deci si diafragma 6, permitand supapei de aer 9 sa se inchida sub actiunea arcului 20. In acelasi timp se va deschide supapa de vid 14, iar camera 13 va comunica cu camera 11, permitand arcului 8 sa readuca membrana 12, cu tija 19, in pozitia initiala. Pistonul 2, sub actiunea arcului 7, revine in pozitia initiala, iar lichidul se reintoarce in cilindrul 3 prin supapa de retinere 18. La defectarea servomecanismului, franarea se realizeaza numai sub actiunea presiunii lichidului trimis de cilindrul principal. Servomecanismul prezentat are avantajul ca se monteaza cu un agregat suplimentar in transmisia hidraulica obisnuita. Ca dezavantaje mai importante ar fi complexitatea constructiva si o compactitate insuficienta.

In fig.8.30 se prezinta o sectiune prin ansamblul servomecanism vacuumatic - cilindru principal, utilizat la automobilele FIAT, prevazute cu doua circuite de franare. Acesta consta, in principiu, din cilindrul principal 1 si dintr-o camera vacuumatica, impartita de pistonul 37, in camera anterioara 18 si camera posterioara 34. Depresiunea din colectorul de admisie al motorului se transmite servomecanismului prin racordul 16. Servomecanismul este de tipul cu actionare hidraulica. Cand pedala de frana este libera, camera anterioara 18 este in legatura cu camera posterioara 34, prin intermediul canalului 19 din piston, spatiului din jurul capului supapei 20 si canalului 33. Rezulta ca in cele doua camere exista aceeasi depresiune, iar pistonul 37 este mentinut de arcul39 in partea dreapta a camerei vacuumatice. La actionarea pedalei de frana, tija 26 se deplaseaza spre stanga si odata cu aceasta si corpul supapei 20, discul din cauciuc 35 si tija 17 (care actioneaza pistonul primar al pompei centrale). Deplasarea spre stanga a corpului supapei 20 face ca garnitura 22, sub actiunea arcului 28, sa se deplaseze pana se aseaza pe scaunul din corpul pistonului 37, izoland canalul 19 de canalul 33.

Prin deplasare in continuare, corpul 20 se desprinde de garnitura si permite arcului, care patrunde prin filtrul 25, sa treaca pe langa tija 26 si canalul 33 in camera posterioara 34. Datorita diferentei de presiune dintre cele doua camere, pistonul 37 se va deplasa spre stanga, actionand prin intermediul discului 35 tija 17 si marind astfel forta ce se exercita pe tija.

Sub actiunea tijei , discul din cauciuc 35 se va extruda, patrunzand in orificiul corpului 20, pe care-l deplaseaza spre dreapta, pana la contactul cu garnitura 22, iar depresiunea din camera posterioara se reduce in functie de efortul la pedala. Daca efortul la pedala este mare, discul 35 se reduce la forma initiala, ier supapa 20 este complet deschisa si in camera posterioara se stabileste presiunea atmosferica, cand servomecanismul dezvolta forta maxima

In cazul in care servomecanismul de defecteaza, automobilul va putea fi franat si numai cu presiunea data de catre cilindrul principal actionat cu efortul conducatorului.

Transmisia hidraulica cu servomecanism pneumatic

Servomecanismele vacuumatice nu pot dezvolta forte mari si de aceea la automobilele cu masa mare se folosesc servomecanisme care utilizeaza energia aerului comprimat. Servomecanismele pneumatice se utilizeaza mai ales la autocamioanele si autobuzele care sunt prevazute cu o sursa de aer comprimat fie pentru franarea remorcilor, fie pentru deschiderea usilor etc.

Servomecanismele pneumatice pot fi de tipul cu actionare directa (de la pedala) sau indirecta (prin presiunea data de cilindrul principal)

In fig.8.33 se prezinta schema si modul de functionare a servomecanismului pneumatic cu actionare directa, la care supapa de reactie are si rolul de robinet pentru comanda franarii remorcii. La apasarea pedalei 1, tija 2 actioneaza levierul 3, care comanda tija 4, cat si tija 6. Prin intermediul tijei 4 este comandat cilindrul principal hidraulic prevazut cu rezervorul 5, iar prin tija 6 pistonul de reactie 7.

Prin deplasarea spre dreapta a pistonului de reactie 7 se inchide orificiul central al tijei sale 8 si se deschide supapa cu disc 9. In aceasta situatie, aerul comprimat, care vine de la rezervor prin conducta 10, trece spre conducta de franare a remorcii 11 si camera posterioara 12 a cilindrului pneumatic 13. Forta creata la actiunea arcului comprimat asupra pistonului 14 se adauga la forta transmisa tijei 4 de la pedala, marind astfel presiunea lichidului din cilindrul principal. Proportionalitatea dintre efortul da pedala si presiunea aerului din camera 12 se realizeaza prin intermediul pistonului de reactie 7.

   

Transmisia hidraulica cu servomecanism hidraulic

Servomecanismele hidraulice utilizeaza energia hidraulica generata de o pompa antrenata de motorul automobilului. Acestea se folosesc in cazul in care pe automobil exista si alte agregate consumatoare de energie hidraulica. De asemenea servomecanismele hidraulice se utilizeaza si la tractoarele grele care lucreaza cu viteze mari. Alimentarea servomecanismului in acest caz se poate realiza cu o pompa independenta, de la pompa servodirectiei sau de la sistemul hidraulic principal al tractorului. Se recomanda ca acumulatorul hidraulic al servomecanismului sa aiba o capacitate de 15-20 franari, iar presiunea de incarcare de 50-70daN/cm².

Schema de principiu a servomecanismului hidraulic cu actionare directa este prezentata in fig.8.34. In cazul in care pedala de frana nu este actionata, lichidul trimis de pompa hidraulica 2 in servomecanismul 3 este evacuat in rezervorul 1, datorita comunicatiei care exista intre conducta pompei si cea a rezervorului. La franare, comunicatia dintre conducte se intrerupe, iar lichidul trimis de pompa actioneaza asupra pistonului cilindrului principal. Servomecanismul hidraulic se caracterizeaza printr-o siguranta sporita si printr-un timp redus de intrare in functiune. Datorita unor presiuni de lucru foarte mari, servomecanismul este compact.

In fig.8.35 se prezinta constructia ansamblului servomecanism hidraulic-cilindru principal. La actionare pedalei de frana, tija 1 deplaseaza spre dreapta plungerul 2, al carui orificiu central este inchis de catre boltul 8, dispus in pistonul 3. Prin inchiderea orificiului din plunger, uleiul trimis de pompa hidraulica prin conducta 4 nu se mai evacueaza prin conducta 9. Datorita diferentei de diametre dintre pistonul 3 si plungerul 2, presiunea lichidului trimis de pompa hidraulica va deplasa spre dreapta pistonul 3 al cilindrului principal in tandem 5, realizand franarea. Supapa de siguranta 6 limiteaza presiunea maxima din sistem la valori prescrise, iar burduful 7 protejeaza ajutajele plugarului impotriva patrunderii impuritatilor. In cazul defectarii servomecanismului, cilindrul principal poate fi actionat direct de la pedala de frana.