Ситроеннің DIRAVI: Өзіндік күшті басқару жүйесі

Кіріспе

Citroën DIRAVI – Citroën компаниясының 1970 жылы алғаш рет пайда болған, өзіне тән рульдік күшті күшейту жүйесіне берген атауы. DIRAVI – «Direction à rappel asservi» деген сөздің аббревиатурасы, сөзбе-сөз «бақыланатын кері қайтумен рульдік басқару» дегенді білдіреді, ал ағылшын тілінде «қуатпен күшейтілген кері қайтумен рульдік басқару» деп дәлірек сипатталады. Ұлыбританияда VariPower, АҚШ-та SpeedFeel деп сатылды. Бұл – коммерциялық түрде қолжетімді алғашқы өзгермелі күшті күшейту рульдік жүйесі болып табылады, ол жүргізушіге тұрақтап тоқтағанда рульдік басқаруға көмектеседі, бірақ жоғары жылдамдықтарда рульдік басқаруға аз көмек қажет екенін ескереді. Бұл мүмкіндік қазір кең таралған көліктерде қолданылуда, гидравликалық жетектің орнына электрмоторлар пайдаланылуда. Ситроен инженері Поль Магес бұл жүйені сол кездегі жаңа көлік түрін – жоғары қуатты, алдыңғы жетектегі көлікті жасау мақсатында ойлап тапқан. Бұл DIRAVI жүйесі Citroën-нің біріктірілген гидропневматикалық серіппесі мен тежегіш жүйесіне қосымша құрылғы болып табылады. Олардың барлығы қозғалтқышпен жұмыс істейтін сорғыдан және гидравликалық аккумулятордан қуат алады. Бұл бірегей Citroën электрмен жұмыс істейтін, өздігінен ортаға келтіретін рульдік жүйе Citroën SM, Citroën CX (көпшілігі), Citroën XM (алғашқы сол рульді V6), Maserati Quattroporte II және Maserati Khamsin көліктеріне орнатылған.

Қалай жұмыс істейді

Рульді гидравликалық басқару блогына жалғастырады, онда сырғыма клапан, басқару тісті доңғалақтары мен байланысы, орталықтандыру поршені мен камерасы бар. Рульдік тіректері гидравликалық басқару блогына реттегіш арқылы қосылады, бұл рульдік тіректің орталық нүктесін орнатуға мүмкіндік береді. Бұл басқару тісті доңғалақтарының біреуін, екіншісін рульмен қозғалтады. Басқару байланысы шарлы буындар арқылы таяқшалармен жалғастырылған екі тісті доңғалақтан тұрады. Тісті доңғалақтар бір-біріне қатысты бұрылғанда, таяқшалар сырғыма клапанды жылжытып, сұйықтықты кіргізеді немесе шығарады. Бұл өз кезегінде тіректі қозғалтатын, басқару тісті доңғалақтарын орталық позициясына қайтаратын тіректі қозғалтады. Бұл жүйені дәстүрлі күшті басқару жүйесімен салыстырып көрейік. Рульдік тұтқасы әдеттегідей. Қалыпты күшті басқару құрылғысында сияқты, тірек және тісті доңғалақ бар, ал ортасында бөлгіш пластинасы (поршень) бар сатылы гидравликалық цилиндр бар. Пластинаның бір жағында поршеньнің ауданы екінші жағының жартысын құрайды, бұл сұйықтықтың жұмыс істейтін ауданы екі есеге дейін ұлғайтады. Осылайша, толық жүйе қысымы кішкентай ауданға түскенде және жартылай қысым үлкен ауданға түскенде, цилиндр теңгерілген және орталықта болады. Бұл төменгі қысымның үлкен бетке әсер етуінен туындайды. Поршеньнің кішкентай жағы тұрақты гидравликалық қысымда, ал екінші жағы қысымға қарай өзгереді. ЕСКЕРТУ: Автор DS күшті басқару поршенін және таяғын сипаттап отырған сияқты, онда поршень таяқтың ортасында орналасқан. SM-нің рульдік цилиндрінде поршень таяқтың соңында болады, оның көлденең қимасының ауданы поршеньнің екінші жағының жартысына тең. Таяқ жағында әрқашан толық гидравликалық қысым болады, ал поршеньнің екінші жағындағы қысым ("басы") реттеледі. Рульдің барлық жылдамдықтарда бірдей "көмегі" бар еді. Рульді гидравликалық жолмен дөңгелектердің қозғалысынан туындаған кері байланысқа дейін кіргізілді. "Көмекті" азайту үшін жүрек пішіндес камераға итермелейтін поршень/ролик қолданылды, ол жүйе қысымымен қамтамасыз етілді, сондықтан жол жылдамдығы артуымен қысым жоғарылағанда, рульді басқару көмегі төмендеді және рульді орталықтандыру күші артты. Алайда, барлық жылдамдықтарда толық рульді айналдыру мүмкіндігі болды, бірақ жоғары жылдамдықпен рульді айналдыру үшін едәуір күш қажет болды. Орталықтандыру блогына жеткілікті қысым түсірілді, бұл автомобиль қозғалмағанда доңғалақты тура алға қайтару үшін болды. Орталықтандыру қысымын қолмен басқарушы қораптың (екінші) білігімен және автоматты қораптағы сұйықтық қысымына қосылған пропорционал клапанмен басқарылатын ұшқыш салмақты центрифугалық регулятор реттеді, бұл қысым шығыс білісінің жылдамдығына пропорционалды болды. Қысым барлық жолға дейін көтерілді және осы қоректенудің қосалқы функциясы жоғарыдағы кондиционер желдеткіштерін өшіру болды. Егер цилиндрді іске қосу үшін қысым болмаса, руль дөңгелегі тіректі тікелей механикалық түрде қозғалтады, бірақ бөлінген білік арқылы айтарлықтай бос орынмен. Рульдің бір жағы тірекке басқанда, ол тіректің тікелей байланысқан шығыс білігіндегі ойыққа кіреді. Бұл апаттық механикалық жүйедегі бос орын, кері байланыс басқару циклын жұмыс істету үшін қалыпты қысыммен жұмыс істейтін Diravi жүйесі үшін қажет. Іс жүзінде Diravi-дің ауыр және дәл емес қолмен басқару сипаты гидравликалық жүйе істен шыққан кезде ғана қажет, сондықтан авариялық жүйені басымдыққа келтіру алдымен басқару жүйесін құрбан етеді. ҚОСЫМША ЕСКЕРТУ: Механикалық күшсіз рульдің күші өте ауыр. Көлікті басқаруға қуатсыз жүргізу тек көлікті қауіпсіз жерге тоқтатуға бағыттау үшін ғана қолданылуы тиіс. Көлік қозғалмай тұрғанда рульді қозғалтпай айналдыруға тырысу рульді сындыруы мүмкін. DIRAVI жүйесі дәстүрлі жүйелерге қарағанда әлдеқайда сезімтал болғандықтан, жүргізуші жоғары жылдамдықта басқаруды асыра пайдаланудан сақтану үшін бірдеңе істеу керек. Бұл - құрылғыдағы жүрек пішінді орталықтандыру камерасының жұмысы. Қысыммен зарядталған поршеньнің ұшында ролик бар, ол осы камераның жиегіне қарсы жүреді. Бұл қысым беріліс қорабынан іске қосылатын центробегтік пропорционал клапаннан келеді (қолмен беріліс қорабындағы автоматты беріліс қорабындағы беріліс қорабының ішкі қысымы орталықтандыру қысымын басқарады). Төмен жылдамдықта орталықтандыру поршеньінің қысымы 290 псиг, парковка кезінде өзін-өзі орталықтандырудың аз дәрежесін қамтамасыз ету үшін. Пропорционалды түрде өзін-өзі орталықтандыру қысымы шамамен 800 псиг-қа дейін көтеріледі. 80 км/сағ жылдамдықта, өзін-өзі орталықтандыру күштері максималды болады, рульді қаттырақ етеді, бірақ тым көп емес.

The steering wheel is connected to the hydraulic control unit, which contains a slide valve, the control gears and linkage, and the centring piston and cam. The steering rack pinion is connected to the hydraulic control unit through an adjuster, to allow setting of the centre point of the steering. This then drives one of the control gears, the other being driven by the steering wheel. The control linkage consists of two gears coupled with rods through ball joints. When the gears are turned relative to each other, the rods move the slide valve, allowing fluid in or out of the rack. This moves the rack, which in turn moves its pinion, turning the control gears back to their centre position. Compare this with a conventional power steering system, which relies on the flexing of a strong spring to control the valve. The steering rack is almost conventional. As with a normal power assisted steering setup, there is a rack and pinion, and a stepped hydraulic ram with a dividing plate (the piston) in the middle. On one side of the plate, the piston area is half the area of the other, giving twice the area for the fluid to work on. Thus, with full system pressure on the small area side of the ram, and half system pressure on the large area side, the ram remains perfectly balanced and centered. This is because the lower pressure is working on a larger surface area. The smaller side of the piston is at constant hydraulic pressure, the other side only varies in pressure. NOTE: The author seems to be describing the DS power steering piston and rod, on which the piston is in the middle of the rod. The SM's steering cylinder has the piston on the end of the rod, which rod's cross sectional area is half the area of the other side of the piston. Full hydraulic pressure is admitted to the rod side at all times while the pressure on the other side of the piston (its "head") is regulated. The steering actually had the same "assist" at all speeds — the steering was hydraulically locked against steering movement of the wheels from the road ("feedback") up to the capacity of the unit. The reduction in 'assist' was achieved by a piston/roller pushing on a heart shaped cam geared to the steering shaft (hence the one turn to full lock), which was fed with system pressure so that as its pressure rose with increasing road speed, the steering assistance seemingly reduced and the steering centering effort rose. However, full steering wheel turning was available at all speeds, though considerable force was necessary to turn the steering wheel at high road speed. Enough pressure was admitted to the centering unit to return the wheels to the straight ahead position when the car was not moving. The centering pressure was regulated by a flyweight centrifugal governor driven by the pinion (secondary) shaft of the manual gearbox and by a proportioning valve connected to the fluid pressure in the automatic gearbox, which pressure was proportional to the speed of the output shaft. The pressure increased all the way to , and a subsidiary function of this feed was to turn off the air conditioning fans above
When there is no pressure available to operate the ram, the steering wheel will mechanically move the rack directly but with significant play through a split shaft. One side from the steering wheel drives a pin which mates with a slot on the output shaft connected to the rack. The free play in this emergency mechanical system is necessary for the normal play free pressure operated Diravi system to operate its feedback control loop. In practice this heavy and inaccurate manual steering character of Diravi is only required when the hydraulic system has failed, whence emergency system prioritisation firstly sacrifices the steering system. Added NOTE: The mechanical unpowered steering effort is very heavy. Driving the car without power to the steering should be used only to guide the car to a safe place to stop. Attempting to turn the steering wheel without power when the car is not moving may break the steering wheel. Because the DIRAVI system is much more sensitive than conventional systems, something must be done to prevent the driver over controlling at high speeds. This is the job of the heart shaped centring cam inside the unit. A pressure loaded piston with a roller on the end runs against the edge of this cam. This pressure comes from a centrifugal governor proportioning valve driven from the gearbox (on manual gearboxes on automatic gearboxes the gearbox's internal governor pressure controls the centring pressure). At low speeds, the centring piston pressure is 290 psig, to provide a light degree of self centring when parking etc. Proportionally the self centring pressure rises to a maximum of about 800 psig. at 80 km/h, at which self centring forces become a maximum, stiffening the steering but not excessively so.